极低频磁场干扰斑马鱼视觉认知任务,揭示潜在感官污染威胁

【字体: 时间:2025年03月13日 来源:Scientific Reports 3.8

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  研究人员为探究人为电磁场影响,以斑马鱼为对象研究,发现 0.06 mT 磁场干扰视觉认知,凸显研究意义。

  在神奇的动物世界里,许多动物都拥有一项特殊技能 —— 磁感受,它们能借助地球磁场来辨别方向、导航迁徙。然而,随着人类社会的发展,架空电力线和海底电缆等产生的人为电磁场(EMF)逐渐增多,这给动物们的 “导航系统” 带来了挑战。目前,人们普遍知道这些电磁场会干扰动物利用地磁场进行定向运动,但对于它们是否会干扰动物从其他感官获取信息,却知之甚少。
为了揭开这个谜团,来自德国卡尔?冯?奥西茨基大学(Carl von Ossietzky Universit?t Oldenburg)、鲁尔大学波鸿分校(Ruhr University Bochum)的研究人员 Laura Ziegenbalg、Onur Güntürkün、Michael Winklhofer 开展了一项研究,相关成果发表在《Scientific Reports》上。

研究人员采用了操作性条件反射(Operant conditioning)的实验方法,以斑马鱼(Danio rerio)为研究对象。斑马鱼是一种对磁场敏感的脊椎动物,之前已有研究证明其成年阶段存在磁定向行为。研究人员将斑马鱼单独饲养在特制的霍纳式穿梭箱(Horner-type shuttlebox)中,训练它们对视觉信号(绿色 LED 光斑)做出回避行为(Avoidance behavior) 。在训练过程中,实验组的斑马鱼会同时暴露在正弦变化的磁场(0.3 Hz,A 组:0.015 mT,B 组:0.06 mT)和视觉信号下,而对照组则只接受视觉信号。

研究结果如下:

  1. 对照组(L?,无 EMF 暴露):在初始强化学习试验中,斑马鱼对 LED 光斑既不表现出冻结也不逃避,说明 LED 光斑可作为中性刺激在回避学习范式中转变为条件刺激(CS)。6 只斑马鱼中有 5 只在 10 次 L?训练 sessions 内学会了在 LED 光斑出现后 10 秒内做出条件性回避反应,达到预定义学习标准。达到标准后,这些斑马鱼在无强化的 CS 测试中保持较高的回忆率(72%-94%),且假阳性反应比例较低,证明其反应行为并非随机。
  2. 暴露组(LM?):磁场暴露组(A 组 0.015 mT、B 组 0.06 mT)10 只斑马鱼中有 8 只对复合 CS‘LM’产生了条件性反应(CR),但学习表现和学习曲线存在个体差异。B 组斑马鱼达到学习标准平均所需时间比对照组多约 50%。达到标准后,A/B 组斑马鱼在 LM:LM 测试中保持 CR。在单模态拆分线索测试中,斑马鱼对视觉信号 L 的反应率远高于假阳性率,而对磁信号 M 的反应率与假阳性率无显著差异,且 B 组斑马鱼在 LM:L 测试中的反应率显著高于 LM:LM 测试。

研究结论与讨论:
该研究表明,人为产生的 0.06 mT 磁场会干扰斑马鱼在视觉任务中的学习表现和反应率,这意味着极低频技术磁场可作为跨模态干扰因素(Cross-modal interference),分散动物对非磁性感官模态环境相关线索的注意力。0.06 mT 远低于公众暴露的安全限值,但已对斑马鱼产生影响,这表明人为磁噪声对具有磁感受能力的动物影响可能比之前认为的更广泛,应被视为一种真正的感官污染物(Sensory pollution)。不过,0.015 mT 的磁场对斑马鱼学习和表现无显著影响,说明鱼类在执行任务时可有效过滤适度的磁噪声。未来还需对不同物种,尤其是长途洄游鱼类如鲑鱼和鳗鱼进行更多研究,因为它们的磁感受可能更敏感,更易受 EMF 干扰。

从更广泛的角度看,该研究不仅揭示了磁场对斑马鱼行为的影响,也为理解人为电磁场对动物感官认知的作用提供了重要依据,对评估人类活动对生态系统的潜在影响具有重要意义。
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