0.002グラムの食物で、魚でも

執筆者: 劉芳

編集者: HS

レイアウト: 李雪偉

魚は運転できますか？少し前までは、この光景はあまりにも美しすぎて現実とは思えないと思っていただろう。しかし、魚の餌に刺激されて、6匹の金魚が水槽の中で四輪車を「運転」することができました（FOV）。近い将来、魚が餌を買うために自ら泳いでいる姿を路上で見られるようになるかもしれません。

この革命的な実験はイスラエルのベングリオン大学の科学者によって行われた。

彼らの当初の目的は、動物のナビゲーション能力が種や環境に特有のものなのか、それとも元の環境とは無関係で普遍的な固有の生存能力なのかを明らかにすることでした。 「水から出た魚から動物のナビゲーションメカニズムに関する新たな知見まで」と題された関連論文は、2月15日に「行動脳研究」誌に掲載される予定だ。

金魚の運転実験のフルビデオ |出典: ベングリオン大学

まずは小さな目標を設定する

動物の空間移動能力は重要な生存スキルであり、食料の探索、避難場所や配偶者の発見の鍵となります。

この実験では、科学者たちは「ドメイン転送法」を採用し、6匹の金魚を陸上環境に置き、異なる環境でのナビゲーション能力をテストするインセンティブを与えた。

科学者たちは金魚のために小さな標的を設定し、その標的の位置をピンク色の紙で印を付けた。

目標を達成した後、科学者は金魚が強化された記憶を形成できるように、0.002グラムの餌のペレットを水槽に投げ込む予定だ。金魚が陸上で自由に移動できるようにするために、科学者たちは水槽に四輪駆動システムを設置し、コンピューター、レーダーシステム、カメラを装備した。金魚の泳ぐ方向に応じて、カメラがアルゴリズムを通じてモーターを起動し、四輪車を前進させます。レーダーが車両と壁や障害物との距離が20センチメートル未満であることを検知すると、車載コンピューターが衝突を回避するためにブレーキをかけます。

1位と最高得点の結果の比較 |出典：論文

言うまでもなく、金魚に餌を与えるために車の運転を学ばなければならないのは、金魚にとって大きな課題です。まず、通常の泳ぎの姿勢や魚の筋肉が力を発揮する方法だけでは四輪車をコントロールするには不十分なので、自分自身を調整し、新しいスポーツスキルを学ぶ必要があります。第二に、空気、プレキシガラス、水という3つの光学媒体の接合部で光が屈折するため、金魚は歪んだ視覚を克服し、徐々に方向を見つける必要があります。

最後に、陸上環境と水中環境の物理的構造には本質的な違いがあります。金魚は、認識できない要素を使って新しい環境を移動する必要があります。

驚くべきことに、この0.002グラムの餌を手に入れるために、頑固な金魚はごく短時間ですべての操作に慣れてしまいました。最初は遠回りが多かったものの、週3回、30分の訓練を重ねた結果、6匹の金魚は目的地を見つけ、約1分で餌を食べられるようになった。

それはすべて日常的なことだ

論文の著者らは、金魚が毎回同じ場所から出発する場合、機械的な筋肉の記憶が働いている可能性が高く、金魚がリアルタイムの空間分析とナビゲーション能力を持っていることを証明することはできないと指摘した。そこで彼らは、水槽のクワッドを部屋のどこかにランダムに配置することで、難易度を上げました。

しかし、金魚はこれに困惑しませんでした。図 5A に示すように、金魚はさまざまな開始位置からターゲットを識別し、終了点に到達できます。

実験的なアップグレード |出典論文

しかし、ルーチンはまだ終わっていません。金魚を混乱させるために、科学者たちは四方の壁に異なる色の段ボールを貼りました。科学者たちは部屋の中心点から始めて金魚を対象に15回の実験を行った。図 5C に示すように、金魚は妨害を無視してターゲットに向かって走り続け、魚の餌を喜んですべて食べました。

金魚がいかに簡単にテストに合格したかを見て、科学者たちは再び挑戦してみることにした。今回、研究者たちは単にピンク色の段ボールを反対方向に置き、金魚が主なナビゲーション条件として空間位置記憶またはランドマークのどちらを使用するかをテストしました。

図5Dに示すように、魚はさまざまな場所からピンクの紙の殻の最初の位置まで泳ぎ続けており、その時の魚の心は憂鬱で満たされていたに違いありません。何度も失敗した後、金魚は突然何かを悟ったようで、向こう側にあるピンク色の紙の殻に向かって飛んでいきました。この結果は、刺激の位置が金魚のナビゲーションの第一条件であり、刺激に伴う刺激が金魚のナビゲーションの第二条件であることを確認しています。科学者のルーチンを破った後、金魚は3回目の実験で新しい目標地点にまっすぐ向かった。これは金魚が外部環境の内部表現を再構築したことを示している。

魚には自転車は必要ない

論文に記されているように、これまでも水槽に四輪車を設置したことはあったが、科学者が「縄張り移動法」を使って魚の航行能力を研究したのは今回が初めてである。

一連の実験により、魚の脳は陸上環境と水中環境の両方において同じように空間を表現していることが示されました。この論文は、将来的には陸生動物を水中環境に置き、同様の実験を実施することで、動物のナビゲーション能力の普遍性について明確な結論を導き出すことができるかもしれないと示唆している。

さらに重要なことは、実験中の金魚が目標地点の高さに適応する能力を示したことです。あらゆる方向からターゲットに到達できるだけでなく、モチベーションを得るためにターゲット上での位置を時間内に変更することもできます。これは、魚がランドマークを認識するだけでなく、環境の特性を記憶するのが得意であることを示唆しています。彼らはリアルタイムで戦略を調整し、失敗から学ぶことができます。

1970年代のベルリンでは、フェミニズムが「魚が自転車を必要としないのと同じように、女性は男性を必要としない」という有名なスローガンを唱えたことがあります。

この実験は、魚には自転車は実際には必要ないことを決定的に示しています。なぜなら、十分な動機がある限り、陸上交通の自由を実現するために、誇りを持って頑固に四輪車を運転するからです。

参考文献:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0166432821005994

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