1 Introduktion

Adfærdsneurovidenskaben har gjort enorme fremskridt i det sidste århundrede og omfatter udvikling af metodologi og videnskabelige værktøjer til at undersøge forskellige aspekter af kognition. Den “one-trial objektgenkendelsestest”, der først blev udført af Ennaceur og Delacour i 1988, er vokset til en bredt accepteret model til at undersøge ikke kun objektgenkendelseshukommelse, men også arbejdshukommelse, opmærksomhed, angst, neofobi og neofili (Antunes og Biala, 2011; Goulart et al., 2010; Silvers et al., 2007) og til at vurdere ændringer forårsaget af farmakologiske interventioner og hjernelæsioner. Testen til genkendelse af nye objekter (NOR), der først blev udviklet til gnavere, blev også brugt til at undersøge hukommelsen hos mennesker, primater, duer, hamstere, kaniner og fisk. Dette kapitel vil beskrive, hvordan NOR-testen og varianter af denne test blev tilpasset til brug med ferskvands- og havfisk, og hvordan disse fisk klarede sig i både NOR- og episodisk-lignende hukommelsestestest (ELM).

Ifølge nylige skøn er der over 32.500 fiskearter i hav- og ferskvandsøkosystemerne, og de udgør ca. halvdelen af de levende hvirveldyr på planeten (Nelson, 2006). Fisk kan leve i vidt forskellige miljøer og modstå forskellige fysiologiske udfordringer, som i sidste ende påvirker deres adfærdsmæssige repertoire. For eksempel lever nogle fisk i ferskvand, der næsten ikke indeholder salt (0,1 mOsmol/kg), mens andre fisk trives i havet (∼1000 mOsmol/kg) og op til hypersalt (2400 mOsmol/kg) miljøer (McCormick et al., 2013), og som følge heraf kræver de helt modsatrettede ionoregulatoriske processer for at balancere deres indre miljø (∼300 mOsmol/kg). Euryhaline fisk kan endda gå frem og tilbage fra saltvand til havvand (McCormick et al., 2013). Andre fisk som f.eks. krokuskarpen (Carassius carassius) kan leve i vand ved 4 °C uden ilt (fuldstændig anoxi) i flere måneder (Nilsson, 2001). Der er tale om fysiologiske præstationer, som ikke kan sammenlignes med pattedyrs systemer. Det kan være, at vi som landdyr ikke har et godt forhold til livet under vandet og ikke bruger megen tid på at observere fisk i deres naturlige habitat. Dette fører til, at både forskere og den brede offentlighed har en generel tendens til at undervurdere fiskenes fysiologiske og mentale evner (Brown et al., 2008; Brown, 2014). Der er dog mange interessante opdagelser gennem årene, som giver et vist indblik i deres kognitive evner baseret på deres adfærd i naturen. F.eks. blev fisks brug af redskaber beskrevet så tidligt som i 1958, 3 år før Jane Goodalls opdagelse af værktøjsbrug hos chimpanser (se Bshary et al., 2002; Patton og Braithwaite, 2015). Den brune hoplo-katfisk (Hoplosternum thoracatum) lægger æg og udskiller derefter en limlignende substans, som den bruger til at klæbe sine æg fast til bladstrøelse (dvs. en “tablet”). Hvis der opstår en trussel, samler disse fisk denne “tablet” op og bringer æggene i sikkerhed (Armburst, 1958). Man har observeret afrikanske cichlider (Aequidens paraguayensis), der transporterer æg med bladtabletter (Keenleyside og Prince, 1976; Timms og Keenleyside, 1975), og man har observeret sortplettet tuskfisk (Choerodon schoenleinii), der griber en skal i munden og smadrer den mod en sten, og som således bruger en stenlignende ambolt (Jones et al., 2011). Desuden blev værktøjsbrug for nylig observeret i en laboratorieundersøgelse med atlanterhavstorsk (Gadus morhua) (Millot et al., 2013). Der findes mange andre beskrivelser af værktøjsbrug, rumlige og navigationsmæssige evner og social dynamik hos fisk, som ligger uden for rammerne af dette kapitel (for gennemgang se, Brown, 2014; Bshary et al., 2002; Patton og Braithwaite, 2015).

Med hensyn til indlæring og hukommelse synes grundler blandt forskellige fiskearter at have usædvanlige rumlige hukommelsesevner. De er blevet studeret i det sidste halve århundrede. Disse fisk, der først blev observeret i naturen, lever i tidevandszonen, hvor vandsøjlen stiger ved højvande, og de kan udforske hele den intertidale zone. Ved lavvande falder vandsøjlen og efterlader kun små vandbassiner, som grundlerne kan leve i. Hvis de bliver stimuleret af et rovdyr under lavvande, bliver grundlerne luftbårne og hopper fra den ene pulje til den anden. Ofte er det ikke muligt for grundlerne at se deres mål i bassinerne, hvilket kræver en præcis hukommelse af målbassinet (Aronson, 1951, 1971). Denne rumlige hukommelse blev undersøgt i laboratoriet, og det blev konstateret, at den kan bevares i op til 40 dage (Aronson, 1971), hvilket er meget større end den “3-sekunders hukommelsesspændvidde” i fiskemyten. Andre undersøgelser viste, at hukommelsen blev bevaret i mindst 10 dage i en rumlig alternation-opgave hos zebrafisk (Williams et al., 2002), i mindst 12 dage i en madforstærket diskriminationstest hos den elektriske gule cichlide (Labidochromis caeruleus) (Ingraham et al., 2016) og i op til 1 måned i en implicit hukommelsestestest hos paradisfisk (Macropodus opercularis) (Csányi et al., 1989). I et appetitligt sporkonditioneringsparadigme viste atlanterhavstorsk (G. morhua) hukommelsesretention efter mindst 3 måneder (Nilsson et al., 2008), og i en flugtreaktionsopgave viste plettet regnbuefisk (Melanotaenia duboulayi) hukommelsesretention 11 måneder efter deres første eksponering for testen (Brown, 2001). I de to sidstnævnte undersøgelser blev fiskene trænet og testet i grupper.

De fleste undersøgelser af indlæring og hukommelse i det sidste århundrede blev udført på guldfisk i laboratoriehuse eller vildtfangede fisk; i det sidste årti var der imidlertid en bølge af forskning med zebrafisk (Danio rerio). Denne fisk er blevet en nyttig modelorganisme i adfærdsneurovidenskabelige og farmakologiske undersøgelser (Bailey et al., 2015; Kalueff et al., 2013; Levin et al., 2007; Norton og Bally-Cuif, 2010; Tierney, 2011; Mathur og Guo, 2010; Orger og de Polavieja, 2017). Det er blevet brugt til at undersøge mange aspekter af adfærd, herunder belønning, indlæring og hukommelse, reaktion på stoffer, aggression, angst og søvn (Collier og Echevarria, 2013; Hamilton et al., 2017b; Holcombe et al., 2013; Perathoner et al., 2016; Norton og Bally-Cuif, 2010). Zebrafiskens centralnervesystem er langt mindre komplekst end menneskers; de vigtigste hjerneafdelinger (forhjernen, mellemhjernen og baghjernen) og neurotransmittersystemer er dog bevaret (Panula et al., 2010). Med færdiggørelsen af dens genomsekventering (Kettleborough et al., 2013) er zebrafisken en foretrukken model for genetikere på grund af enkelhed i manipulation via fremadrettede (Patton og Zon, 2001) og omvendte genetiske teknikker (Rinkwitz et al., 2011). Derfor forventes det, at brugen af zebrafisk vil bidrage til at bestemme de neurale og genetiske mekanismer, der kontrollerer grundlæggende og komplekse adfærd (Holtzman et al., 2016; Blaser og Vira, 2014; Gerlai, 2012; Feierstein et al., 2015; Naumann et al., 2016; Friedrich et al., 2010; Leighton et al., 2018).

Lærings- og hukommelsesundersøgelser viste, at zebrafisk er i stand til at udføre en bred vifte af lærings- og hukommelsesopgaver. For eksempel bed zebrafisk, der udelukkende blev opdrættet med rød, blå, grøn eller hvid mad, oftere de plastikstrimler, der havde samme farve som den mad, de blev opdrættet med, sammenlignet med strimler i andre farver (Spence og Smith, 2008). I en T-maze-test med to tydeligt farvede arme blev det konsekvent belønnet med foder at gå ind i armen med den “rigtige” farve. Zebrafisk var i stand til at udføre en visuel diskriminationsopgave; de viste en præference for den farvede arm, der var parret med madbelønning (Colwill et al., 2005). I nogle adfærdstests blev der også anvendt en “negativ forstærker” for at undersøge den associative hukommelse. Alarmferomon er et stof, der frigives ved skade på epidermalcellerne hos zebrafisk og forårsager et medfødt alarmrespons. Hall og Suboski (1995) fandt, at efter at have parret alarmferomonet med et rødt lys eller et lugtmolekyle som f.eks. morpholin (oprindeligt neutrale stimuli) viste zebrafisk en alarmreaktion på begge stimuli i fravær af alarmferomonet (Hall og Suboski, 1995). Undgåelsesreaktion er en anden type konditioneret indlæring, der indebærer indgivelse af stressende eller skadelige stimuli, som får organismen til at undgå stimulus. For eksempel kan zebrafisk konditioneres til at svømme over en forhindring ved synet af et lyssignal, hvis dette signal konsekvent efterfølges af milde elektriske stød (Pradel et al., 1999, 2000). Zebrafisk er også blevet testet i rumlige indlæringsparadigmer. De kan lære at svømme til skiftende sider af et akvarium for at indsamle en madbelønning (Smith et al., 2010; Williams et al., 2002) eller for at undgå en aversiv stimulus (Levin og Chen, 2004). Derfor er en lang række indlærings- og hukommelsestests, som er blevet anvendt på gnavere, nu tilpasset og udført af zebrafisk.