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文|碎舟寒
编辑|碎舟寒
前言
在近年来的水产养殖研究中，越来越多的注意力，开始转向环境因素对鱼类认知能力和生长性能的影响。
黑石鱼作为一种重要的经济鱼类，在渔业和养殖业中具有广泛的应用价值，但随着养殖规模的扩大，黑石鱼的认知能力和生长性能面临着新的挑战。
环境富集作为一种可能的管理方法，被认为可以促进黑石鱼的认知能力发展和生长提升，但其影响机制仍需要进一步研究。
还有要注重环境变化和刺激，在其他鱼类的研究中，显示出在认知和生长方面产生积极效果。
不同的环境富集方法，如提供多样性的饲料、引入结构化环境等，可以激发鱼类的求知欲和探索行为，从而可能改善其认知能力。
此外环境富集也可能通过提供更多的运动空间和刺激，影响黑石鱼的生长性能，促进其生长发育。
环境富集对鱼类的影响
在幼鱼阶段，鱼类容易挨饿和捕食，从而加剧其死亡率，许多研究人员，将释放鱼类的高死亡率，归因于在人工环境中饲养的幼鱼，可能没有足够的能力在野外生存，例如，用于商业养殖的现代工业化水产养殖系统往往保持高人口密度。
生活环境不像自然环境那样复杂和不确定，很多因素都可能导致鱼类认知能力下降和行为特征异常，最终导致放生后存活率低，改善这种情况的一个重要手段是环境富集。
研究表明复杂的环境可以提高认知能力，在塑造鱼类的神经系统方面发挥重要作用，其中两个最重要的因素是物理环境的异质性和社会复杂性。
其中社会互动可以提供神经刺激，并增加突触连接和神经发生的数量，从而促进学习，物理环境的复杂性提供了与社会丰富类似的效果。
空间认知对鱼类尤其重要，它涉及感知和存储空间线索，并能够检索这些信息，并使用学习和记忆，来帮助它们修改行为，以找到位置或遵循特定路线，因此认知能力对于栖息在复杂多变环境中的鱼类的生存尤为重要。
一般来说认知可以定义为动物行为，以及生理的变化，贫瘠的环境会削弱鱼类的认知能力，但环境复杂性对鱼类认知的影响，无论是在行为还是分子机制方面。
在很大程度上仍然未知，为了更好地理解这种关系，通过认知评估装置和相关指标的检测，来研究鱼类的生活环境，如何影响它们的认知能力至关重要。
在各种行为评估方法中，迷宫测试被广泛用于评估动物的认知能力，在各种类型的迷宫测试中，T迷宫是一种有效的方法，广泛用于评估啮齿动物的认知能力，近年来也被用于评估鱼类的认知能力。
还有神经科学家特别关注神经可塑性的分子机制，特别关注神经营养因子家族，神经生长因子（NGF）和脑源性神经营养因子（BDNF）。
作为神经营养因子家族的成员，在神经可塑性中起着重要作用，NGF最初被描述为神经元存活和生长因子，在神经支配密度、神经递质和神经肽的合成。
轴突发芽和树突状树枝状树皮化中起作用，BDNF通过塑造和细化突触以及促进神经发生和细胞存活，在神经可塑性中具有重要作用，NGF和BDNF在神经元增殖、分化和突触形成过程中都起着关键作用。
有研究发现，BDNFmRNA在7日龄斑马鱼幼虫的大脑中广泛表达，这表明神经营养因子在幼体出生后不久，就开始影响幼鱼的认知功能，所以认定它们与个体的学习和认知能力密切相关。
除了认知能力外，个体大小也往往会影响幼鱼的捕食能力和体表寄生虫的数量，从而影响其生存。
与其他脊椎动物类似，鱼的生长也受到内分泌调节，特别是通过生长激素（GH）胰岛素样生长因子-1（IGF-1）轴，GH主要由垂体中的生长激素分泌。
下丘脑中生长抑素（SS）的释放也起到调节GH释放的作用，同时，垂体释放的生长激素进入血液循环。
与肝GH受体结合，刺激IGF-1的合成和释放IGF-1是一种7.5kDa的单链多肽，负责细胞分化和增殖，并通过刺激骨生长的相关过程促进个体的生长。
黑石鱼广泛分布于中国北部，日本和韩国的沿海地区，由于其渔业价值，它是种群增殖的重要物种，但由于过度捕捞，其资源正在严重下降。
黑石鱼通常栖息在有岩石和海草的地区，在那里它需要强大的适应性，来应对复杂的环境变化，和来自具有类似习性的其他物种的竞争。
除此之外，黑石鱼表现出很强的可塑性和适应性，使其能够适应各种自然栖息地因此，该物种是研究鱼类认知能力的合适物种。
2.材料和方法
1.实验设计
幼年黑石鱼取自中国山东威海的商业孵化场文登海河孵化场，在实验开始之前，幼鱼在室内水箱中适应实验条件15天。
选择具有相似初始体长和体重的鱼，没有体表损伤，进行实验，实验鱼在强化玻璃水箱中养殖，使用气石连续供氧以保持水的溶解氧含量。
水温从19°C逐渐下降到13°C，光周期遵循自然的昼夜循环，盐度保持在28至30之间，水位保持在40厘米，水箱每周清洁3次，以避免对鱼的过度干扰，例如吸吮底部太久时产生振荡。
在实验开始之前没有接触过其他物种，在自然环境中，它们的栖息地重叠，有时具有竞争关系。
T迷宫，左：配置文件显示;右：规格。
2.分组观察
经过7周的养殖期，选择60条鱼进行T迷宫试验，它们被分成十二个水箱，根据其原始顺序暂时圈养。
为了减轻压力并使实验鱼熟悉该装置，在T迷宫测试开始前，它们每天两次转移到该装置上，上午2小时，下午2小时，总共三天。
我们确保每条鱼都能在鱼适应设备时获得有关浓缩区食物供应的信息，在每个实验结束时，将不同组的鱼放入单独的水箱中，以避免与其他鱼混合。
T迷宫测试持续了一个星期，鱼被禁食以保持食物动力，每个治疗组同时进行实验，经过15分钟的适应期后，将鱼释放到起始区域。
并记录到达栖息地觅食或定居至少5分钟所需的时间，未能在15分钟内到达栖息地的个体被记录为900秒，光周期遵循自然的昼夜循环，为了避免光强和时间变化对每组的影响，每天的测量顺序都不同。
该实验是使用相机记录，相机放置在离水箱一定距离的地方，以避免打扰鱼，先前的研究表明，许多鱼类具有学习和整合信息的能力，而这些信息的处理是一个复杂的过程。
3.结果
大脑这些复杂神经过程中最重要的区域是背外侧端脑（DI），它被认为是哺乳动物海马体的功能同系物，选择BDNF是神经生长因子家族中表达最丰富的成员，在神经可塑性中起重要作用。
作为神经营养因子家族的一员，另一个因子NGF也是研究最早和最彻底的因子，在调节中枢和外周神经元功能特征的发育、分化、生长、再生和表达方面起着重要作用。
有相关研究表明，环境富集会影响鱼脑中一些认知相关因素和基因的表达，结果表明，长期生活在复杂环境中的鱼类，具有更强的学习和认知能力，这种情况可能与它们大脑的环境“刺激”有关。
这种刺激促进BDNF和NGF的上调，增强神经可塑性，这对于个体的生存至关重要，此次我们仅选择了认知相关神经营养因子家族的两名成员，后续研究应考虑其他认知相关因素。
包括BDNF和NGF水平的增加如何导致认知能力的提高，以及其他因素是否与之相互作用，以及不同因素在认知能力提升过程中的初级和次要地位。
值得注意的是，更复杂的环境可能会引起更强的刺激，有利于增加认知灵活性，研究结果可为提高施莱格利沙门氏菌增殖效率提供参考。
个体大小也是鱼类生存的最基本关键因素之一，在先前关于鲑科动物的研究中，鲑鱼化中个体的大小影响了它们适应海水的能力。
生长性能的影响对比
此次观察通过对幼鱼饲养1周后的生长数据分析，发现生境富集和社会富集对幼鱼体重、体长、比生长速度、增重率均有影响。
且这种影响看似是负的，这一结果似乎与先前的研究不同，有趣的是，通过对样本的随访测试与生长性能相关的三个指标，我们发现不同处理下实验鱼大脑中的GH和SS水平，与内脏质量中的IGF-1水平存在显着差异。
富集处理组GH和IGF-49显著高于对照组，SS显著低于对照组，生长性能相反，从随后的视频分析来看，我们认为造成这种现象的原因如下：虽然养殖期间每个水箱的进料量相同。
但由于生境富集处理组的鱼缸结构复杂，部分饵料落入结构等实验鱼难以发现的地方，结果生境富集处理组中的鱼比另一个处理组中的个体吃得少，导致生长差异，在先前的研究中也发现了类似的现象。
饥饿可显著增加鲑科和垂体GHmRNA中的血浆GH浓度，还有饥饿的鱼类再喂食可导致肝脏IGF-I浓度和IGF-51mRNA升高，饥饿除了影响生长性能外，还会影响鱼类的行为，甚至短暂影响它们的性格。
性格包括勇气、探索性、进取心等，外部环境的变化，有时会影响人群中个体之间人格指标的差异，导致行为差异，这可能对迷宫实验产生影响。
另一方面，由于大泷嗜血杆菌，和施莱格利嗜血杆菌的栖息地范围和生活习性比较接近，大泷嗜血杆菌的存在，可能会对大泷嗜血杆菌造成“抑制”。
以前的研究表明，竞争和压力会影响鱼的生理状态和人格行为，但我们还没有探讨过这种“抑制”是否也会影响实验鱼的行为，因此随访研究应更加关注人格行为、学习认知能力和压力之间的关系。
由于富集组调节生长的激素水平高于对照组，我们认为在这种背景下实验鱼在后续过程中会表现出代偿性生长。
为了避免这种现象，提高粮食的利用率，在环境富集的后续研究中应注意结构的位置和物种的选择。
避免降低粮食利用率，此外食物类型和饲养方式的选择也可以改进，例如少量和高频率的喂食，以避免食物浪费和对鱼类生长的影响。
结论
通过对照组相比，生境组和社会富集组BDNF和NGF水平均上调，两种富集方法对NGF有显著的交互作用，这可能是由于生活环境的复杂性，对学习和记忆等认知过程的刺激。
同时，行为评估的结果与他们一致，在T迷宫实验中，生境组和社会富集组在T迷宫中均表现较好，7周内找到终点所需的时间均短于对照组，我们认为这两种富集方法提高了实验鱼的学习和认知能力。
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END