Память у рыб¶

Память у рыб — способность к запоминанию, хранению и воспроизведению информации, обнаруживаемая у представителей класса лучепёрых и хрящевых рыб. Долгое время считалось, что рыбы лишены сложной нервной системы и потому не способны к обучению и долговременному запоминанию, однако экспериментальные данные XX—XXI веков показали, что у рыб развиты все основные виды памяти — сенсорная, кратковременная, долговременная и рабочая, а объём и сроки хранения информации у ряда видов сопоставимы с таковыми у земноводных, рептилий и даже некоторых млекопитающих.

¶Нейробиологические основы

У большинства рыб присутствуют все ключевые отделы головного мозга, участвующие в формировании памяти у позвоночных: обонятельные доли, гиппокампус-подобная структура (супрахиатальное ядро и медиальная частокрылая полоса), мозжечок, а также базальные ганглии. Гиппокамп у рыб формально отсутствует, но нейронные цепи медиальной частокрылой полосы (medial pallium) гомологичны корковым структурам млекопитающих и выполняют сходные функции в пространственном обучении.

Объём мозга рыб варьирует от нескольких миллиграммов у карпозобразных до 10 г и более у акул и скатов. Соотношение массы мозга и тела у большинства рыб ниже, чем у птиц и млекопитающих, однако у социальных видов — например, у морского окуня — оно сопоставимо с таковым у приматов. Установлено, что у рыб работает механизм долговременного потенцирования (LTP) в гиппокамп-подобных структурах — тот же механизм синаптического усиления, который лежит в основе обучения у млекопитающих.

¶Виды памяти у рыб

Как и у других позвоночных, у рыб выделяют:

• Сенсорную (мгновенную) память — удержание сенсорного образа в течение долей секунды после предъявления стимула. У рыб она развита хорошо, что связано с необходимостью быстро распознавать хищника или добычу.
• Кратковременную память — хранение информации в течение секунд и минут без повторения. В экспериментах с лабиринтами кратковременная память золотой рыбки сохраняет информацию о правильном маршруте около 5—15 секунд.
• Долговременную память — устойчивое хранение следов опыта от часов до месяцев. У золотой рыбки (Carassius auratus) после повторного обучения след памяти сохраняется не менее 4—6 месяцев; у сомов и лабиринтовых рыб — до года.
• Рабочую память — удержание и манипулирование информацией в течение нескольких секунд. Впервые рабочая память у рыб была продемонстрирована на морском окуне (Sebastes schlegelii).

¶Ключевые экспериментальные данные

¶Золотая рыбка

Золотая рыбка стала классической моделью изучения памяти рыб. В 1950—1960-х годах Уильям Лонг (W. O. Long) и другие исследователи показали, что золотые рыбки обучаются избегать участка аквариума, где получают слабый электрический удар. После однократного обучения с подкреплением след памяти сохраняется около 18 часов; после повторных тренировок — до нескольких месяцев. При введении ингибиторов белкового синтеза (например, циклогексимида) в область мозжечка долговременная память не формируется, что подтверждает универсальность молекулярных механизмов консолидации памяти у позвоночных.

¶Морской окунь

В опытах, проведённых в Китае в 2000-х годах, морскому окуню предъявляли цветные метки, связанные с кормушкой. Рыбы запоминали правильную метку и сохраняли это знание не менее 12 месяцев — один из самых длительных сроков хранения информации, зарегистрированных у рыб. Морской окунь также способен к социальному обучению: наблюдая за сородичем, он усваивает расположение кормушки.

¶Лососёвые

Молодые лососёвые запоминают химический профиль воды родного ручья и возвращаются к нему во время нерестовой миграции через несколько лет. Этот вид обонятельной памяти задействует обонятельные луковицы и медиальную частокрылую полосу. Эксперименты с перекрытием обоняния показали, что лишённые обоняния особи теряют способность к навигации.

¶Цихлиды

Цихловые рыбы Африки демонстрируют социальную память: самцы помнят статус и иеремархическое положение сородичей в течение нескольких недель. В условиях лабиринтов цихлиды обучаются за 10—30 проб, что сопоставимо с показателями некоторых млекопитающих.

¶Факторы, влияющие на память

На способность рыб к запоминанию влияют:

• Температура воды — у холоднокровных животных скорость биохимических реакций, включая консолидацию памяти, зависит от температуры среды. При понижении температуры на 10 °C сроки хранения кратковременной памяти сокращаются.
• Стресс — хронический стресс (например, теснота аквариума) повышает уровень кортикостероидов и ухудшает долговременное запоминание.
• Обогащение среды — рыбы, содержащиеся в аквариумах с укрытиями и растительностью, обучаются быстрее, чем содержащиеся в пустых ёмкостях.
• Возраст и социальный опыт — у взрослых особей социальных видов память о сородичах развита сильнее, чем у молодняка.

¶Экологическое значение

Память играет ключевую роль в выживании рыб: она обеспечивает запоминание карты территории, мест кормления и укрытий, распознавание хищников по зрительным и обонятельным сигналам, выбор партнёра и участие в коллективных миграциях. У видов, проходящих океанические миграции (тунцы, лососёвые), пространственная память сочетается с магнитной ориентацией и обонятельным картографированием.

¶Применение в аквакультуре

Исследования памяти рыб используются в аквакультуре: обучение молоди лосося и форели запоминать запах корма ускоряет адаптацию к искусственному вскармливанию и снижает потери при выпуске в природные водоёмы. Установлено, что обученные запаху корма особи возвращаются в обогащённые запахом зоны и растут быстрее.

Источники:

• «Физиология рыб» / под ред. Л. И. Домрачева. — М.: Колос, 2001.
• Bshary R., Brown C. «Fish cognition and behavior» // Fish and Fisheries. — 2007.
• Salzinger A. et al. «Memory in fish» // Reviews in Fish Biology and Fisheries. — 2018.
• Brown C. «Fish intelligence, sentience and ethics» // Animal Cognition. — 2015.
• «Нейрофизиология поведения позвоночных» / отв. ред. Е. Н. Соколов. — СПб.: Наука, 2006.