斑马鱼如何权衡群体规模与熟悉度？社会决策中的多线索整合机制

《Animal Cognition》：Decision-making in shoaling: zebrafish integrate cues of familiarity and group size

本研究针对动物在复杂社会环境中如何整合多重群体特征进行决策的科学问题，以斑马鱼(Danio rerio)为模型，通过系列选择实验探究其对熟悉个体和群体规模的权衡策略。结果表明：当陌生群体规模达到7-8尾时，斑马鱼会优先选择大规模群体而非熟悉群体；而当规模差异较小(5-6尾)时则无显著偏好。该发现揭示了鱼类社会决策中多线索整合的量化阈值机制，为理解动物认知进化提供了新视角。

　　

在自然界中，群居生活为动物带来了诸多益处，包括降低捕食风险、提高觅食效率和增加繁殖机会等。然而，群体特征（如规模、组成结构）的差异会导致个体获得的社会效益存在显著不同，因此动物往往需要选择最有利的群体加入。但现实环境中，群体往往在多个维度上同时存在差异——比如一个群体规模较小但成员熟悉，另一个规模较大但由陌生个体组成。面对这种复杂情境，动物如何权衡不同属性并做出最优决策，成为行为生态学和认知科学领域的重要科学问题。

以往研究大多聚焦单一群体属性的偏好，例如许多鱼类表现出对大规模群体的偏好（因为大群体能更有效抵御捕食者），同时也普遍存在对熟悉个体的偏好（熟悉群体具有更高的协作效率和更低的内部攻击性）。但当这些偏好发生冲突时，决策机制便显得尤为复杂：是优先考虑某一属性，还是能够整合多维度信息？目前对这类社会决策的认知整合过程尚不明确。

针对这一科学问题，利物浦约翰摩尔斯大学的William T. Swaney团队在《Animal Cognition》上发表了最新研究。他们以斑马鱼为模型，设计了一套精巧的选择实验来破解这一谜题。研究人员特别关注两个关键属性：群体规模（shoal size）和熟悉度（familiarity），通过系统调整陌生群体规模（4-8尾），同时保持熟悉群体规模恒定（4尾），观察个体在冲突情境下的决策模式。

关键技术方法包括：1）采用长期共居（6个月）建立熟悉群体，确保社会关系的稳定性；2）设计双选择实验装置，通过透明分区隔离刺激群体，精确量化被试鱼的位置偏好和互动行为；3）使用JWatcher行为分析系统记录两种关键指标：在特定区域停留时间（shoaling preference）和主动互动时间（interaction preference）；4）通过系列对照实验（4vs4, 4vs5, 4vs6, 4vs7, 4vs8）揭示偏好转换的临界点。

结果1：互动偏好揭示决策阈值

当陌生群体规模为4尾时，斑马鱼显著偏好熟悉群体（互动偏好得分0.630±0.044, p=0.029），证实了基础熟悉度偏好。但当陌生群体增至5-6尾时，偏好消失（p>0.05），表明两种属性达到平衡状态。而当年陌生群体规模达到7-8尾时，偏好发生逆转，个体显著选择大规模陌生群体（7尾：0.342±0.039, p=0.001；8尾：0.298±0.032, p<0.001）。这种渐进的偏好转变表明斑马鱼能够量化评估规模差异，而非简单遵循优先级规则。

结果2：空间选择验证行为一致性

在区域停留偏好指标上，斑马鱼在4vs4、4vs5、4vs6实验中均未表现显著偏好（p>0.05），而在4vs7（0.392±0.035, p=0.026）和4vs8（0.370±0.027, p<0.001）实验中明确选择大规模群体。这一结果与互动行为高度吻合，证实决策的稳定性。值得注意的是，在规模差异较小时（如4vs5），两种指标均显示无偏好，暗示个体可能采用随机选择策略或存在决策困难。

讨论部分指出，该研究首次系统证实斑马鱼能够整合熟悉度与群体规模信息进行社会决策，且这种整合具有量化特征：当规模优势超过50%（即6尾以上）时，群体规模偏好压倒熟悉度偏好。这一发现与剑尾鱼（随机选择）和丽鱼（固定优先级）等物种形成鲜明对比，揭示了认知策略的物种特异性。此外，结果对数值认知研究具有启示意义——斑马鱼能精确区分4vs5的微小差异，这挑战了成年斑马鱼数值辨别能力有限的传统观点。

研究意义深远：首先，为动物“理性决策”理论提供了实证支持，表明个体对群体属性的评估可能准确反映实际收益风险比；其次，通过标准化实验范式为跨物种比较研究建立新基准；最后，斑马鱼作为神经遗传学模型，该研究为解析社会决策的神经机制奠定了行为表型基础。未来研究可进一步探究这些偏好是否与实际生存收益（如捕食风险、觅食效率）直接关联，以及决策过程的神经编码机制。