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鳟鱼的痛觉研究

作者:海南翔泰渔业股份 发布时间:2020-07-18

鳟鱼的痛觉研究

鳟鱼的痛觉研究

躲避鱼钩这一现象证明不了什么,未来相当长的一段时间内,科学家和哲学家可能仍会就动物是否有意识这一问题争论不休。为了探究鱼类是否存在知觉,我们最好回顾一下关于鱼类痛感的科学研究。这方面的研究不在少数,但是本书篇幅有限,只能列举其中几个案例。布雷思韦特和斯内登用虹鳟这种代表性硬骨鱼进行的实验是其中最严谨的几个之一。布雷思韦特所著的《鱼会感觉到疼吗?》(Do Fish Feel Pain?)一书对他们的发现进行了总结。

研究鱼类是否有痛感的第一步是判断它们是否具有相应的生理结构。鱼类身体中有什么样的神经组织?它的功能是否和有知觉的动物的神经组织一样?

为了寻找问题的答案,研究人员对鳟鱼进行了深度麻醉和终末期麻醉处死(实验过程中它们处于昏迷状态,实验结束后以过量麻醉剂处死),然后通过手术将它们的面部神经暴露出来。研究人员在其中发现了三叉神经,这是脑神经中最粗大的神经,所有脊椎动物都有三叉神经,负责面部知觉和咬合、咀嚼等运动功能。鳟鱼的三叉神经中同时包含Aδ类神经纤维和C类神经纤维。人类和其他哺乳动物身体中的这两种神经纤维与两种痛觉有关:Aδ类神经纤维负责传导受伤后最初的尖锐疼痛信号,而C类神经纤维负责传导随后那种隐隐约约的抽痛信号。有趣的是,研究人员发现鳟鱼体内的C类神经纤维比例(约4%)比其他脊椎动物(50%~60%)低得多,这可能表明伴随鳟鱼受伤之后感受到的持久性疼痛更少。但是比例的差别可能并不能说明什么,正如琳内·斯内登所指出的,鳟鱼体内Aδ类神经纤维与哺乳动物体内C类神经纤维的作用是一样的,它们都会对多种多样的有害刺激做出反应。

接下来,研究小组需要确定鳟鱼皮肤受到的伤害性刺激是否都会激活三叉神经。这一点只要通过刺激三叉神经节,即三条神经分支的交汇点,就可以得到答案了。研究人员在神经节中不同的神经元上插入微电极,用抚摸、灼烧和化学刺激(酸性较弱的醋酸)三种不同的方法刺激其头部和面部的受体区域。通过微电极记录下的信号来看,这三种刺激都会迅速提升三叉神经的活跃性。有些神经受体对三种刺激都有反应,而有些则只会对其中的一两种产生反应。对科学家来说,这是非常重要的信息,它意味着鳟鱼具备能对多种导致痛感的刺激——比如机械伤害(割伤、刺伤)、灼烧和化学伤害(酸腐蚀)——做出反应的生理结构。

具有相应生理结构这一点对于得出生物能够感知疼痛的结论至关重要,但是,单凭这一论据也不足以推导出该结论。虽然人们已经积累了大量证据,但仍然不能排除鱼的神经元、神经节和大脑在面对伤害性刺激时只能做出条件反射,而不能真正感知到疼痛。

在接下来的实验中,研究人员将鳟鱼分为四组,分别接受不同的处理。从水箱中抓出来后,这些鳟鱼会被进行短暂麻醉,之后第一组鱼的嘴部(仅在皮下)会被注射蜂毒,第二组鱼注射食醋,第三组鱼注射中性生理盐水,第四组鱼采用相同的处理方式但不进行注射。后两种操作能让研究人员排除抓捕、麻醉以及针刺注射的影响因素。之后,研究人员会将处理好的鳟鱼放回到它们生活的水箱中。为避免进一步造成影响,研究人员会躲在黑色帘子后面悄悄观察鳟鱼的行为。研究人员会测量它们的鳃动频率(鳃盖开合的速度),根据之前的研究经验,这一指标能够反映出鱼类痛苦的程度。

所有鳟鱼都明显表现出了痛苦,但不同组别鳟鱼的痛苦程度有一定差别。两个对照组[1]鳟鱼海南翔泰的鳃动频率从之前静息状态的每分钟约50次提高到了每分钟70次,而注射了蜂毒和食醋的鳟鱼的鳃动频率则高达每分钟90次。

实验中的所有鳟鱼都经过了训练,只要灯一亮就会游到环状区域中等待喂食。但是各组鳟鱼经过处理后,虽然都已经一整天没有进食,但没有一条鱼会去环状区域。(这一现象与人们常说的上过钩的鱼被放回水中后还会继续咬钩的故事形成了反差。)相反,它们会在水箱底部休息,胸鳍和尾鳍一动不动。蜂毒、食醋注射组中的部分鳟鱼还会左右摇摆,偶尔突然往前冲一下。有些注射了食醋的鳟鱼还会在水箱壁或碎石上蹭自己的嘴巴,仿佛试图缓解痛痒的不适感。

注射一小时后,对照组鳟鱼的鳃动频率恢复至正常水平。而注射两小时后,蜂毒和食醋组鳟鱼的鳃动频率仍然保持在每分钟70次甚至更高,直到三个半小时后才会回到正常水平。不仅如此,在注射一个小时后,对照组鳟鱼开始在灯亮时有反应,但仍然不会进入喂食圈。注射一小时二十分钟后,两个对照组的鳟鱼都会进入喂食圈并吃掉沉在水里的鱼食。而注射了蜂毒和食醋的两组鳟鱼则花了三倍长的时间才最终对喂食圈提起了兴趣。

止疼药和吗啡能够大大缓解鳟鱼对伤害性处理的消极反应。吗啡属于阿片类物质,而鱼体内存在阿片受体系统,它们对吗啡的反应表明药物能够缓解其疼痛体验。

大约同一时期,莫斯科国立大学的鱼类生物学家莉利亚·切尔沃娃进行了其他实验,证明伤害感受器(对伤害刺激敏感的神经组织),广泛分布在鳟鱼、鳕鱼和鲤鱼身体的各个部位。最敏感的是眼睛、鼻孔、鱼尾、胸鳍和背鳍周围,这些部位就像人类的脸和手一样,是身体中接触外界最多且使用物体最多的部位。切尔沃娃还发现,曲马多[2]这种药物能够降低鱼类对电击的敏感性,且药量越大,痛苦减轻得越快。

布雷思韦特、斯内登和切尔沃娃的实验都表明鱼可以感受到疼痛,而不仅仅是对伤害性感受做出条件反射。不过仍然有一项实验值得一试,它能让我们看出需要更高级认知参与的复杂行为的变化。辨识不熟海南翔泰悉的物体并专注其上就是一个突破口,斯内登、布雷思韦特和迈克尔·金特尔决定在这个问题上进行深入研究。

跟大多数鱼一样,鳟鱼能够辨别出新出现在环境中的物体并积极避免与之接触。正是因为了解这一点,研究人员用红色的乐高积木块拼了一个积木塔,并将其放进水箱中。他们将对照组的鳟鱼从水箱中捞出来并进行短暂麻醉,并在其嘴唇上注射了生理盐水,之后又把它们放回到增加了积木塔的水箱中。这些鳟鱼会明显做出躲避积木塔的行为,而注射了食醋的鳟鱼则会有规律地在积木塔附近游荡。看上去食醋会削弱鳟鱼进行更高级认知行为的能力,也就是说让鳟鱼没办法意识到并且躲避没见过的物体。研究人员推测,食醋产生的疼痛感让鳟鱼心烦意乱,因此连正常的逃生行为都做不出来。

为了进一步证明这一“心烦意乱”假说,研究人员又分别给注射了生理盐水和食醋的两组鳟鱼注射了吗啡。在这之后,两组鳟鱼都能够主动躲避积木塔。

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