广州动物园

笼舍丰富度对动物大脑皮层的影响

发布时间:2009-02-25

笼舍丰富度对动物大脑皮层的影响

 王 兴 金
(广州动物园科研中心 广州 510070)

从生态化笼舍到笼舍丰富度(environmental enrichment)的提出,一个全新的概念正在冲击着动物园的传统饲养管理模式。笼舍丰富度是近年来一些发达国家动物园管理者的一个热门话题,在我国也引起了一些大型动物园的重视。笼舍丰富度是一个具有丰富内涵的概念,主要是指动物饲养环境、笼内设施、食物种类、食物投喂方式的多样化和复杂化。不仅在饲养环境的设计中尽可能模拟野生环境,而且要人为的提供动物以各种玩具,食物的投放地点要使动物取食有一定难度,使其日常生活带有一定的刺激性和挑战性,使动物远离圈养环境下的枯燥和乏味生活。用一句人性化的话来概括就是既要注重动物们的基本生活需要,又要注重动物们的精神生活需要。其实,饲养环境对动物机体的影响研究至少开始于半个世纪以前。大量的研究证明,动物确实存在心理活动,环境通过神经-内分泌网络影响机体的免疫机能。本文通过对较早期的一些文献综述,试图从另一角度说明动物对精神生活的需要。

杰拉尔德·威尔金森曾经对栖息在一个树洞里的吸血蝠进行过大量的观察研究。吸血蝠是一种以吸食个体较大的哺乳动物血液为食的“低等”动物,其奇特的社会行为证明,它们也存在“思想”。观察发现,吸血蝠常集群生活,找到食物的幸运儿总是自己饱餐一顿后,再将自己吸入的一部分血液带回洞中喂给仍饿着肚子的不幸者。有意思的是,这种施舍对象并不是随机的,那些曾经喂食给其他同伴者,将首先得到同伴善意的回报,只知索取,不知付出的蝙蝠,时间长了一定会受到惩罚。蝙蝠社会同样演绎着失去友谊就意味着死亡的真理。

动物园里的兽医都有切身体会,给猩猩实施过肌注的人很容易成为它们的攻击对象。但作者却医治过一只黑猩猩,它会主动伸手出来接受静脉注射,因为经过几次治疗后,它已经明白兽医们所的一切正在挽救它的生命。

无论是蝙蝠还是猩猩,都存在或简单或复杂的心理意识和思维过程。同样,它们生活的环境将通过影响其心理和行为对它们的健康产生影响,甚至影响到机体的组织结构。

试验表明,群养于具备玩具和攀爬物体的大型笼(enriched condition,EC)内的断乳幼鼠和单个饲养于简单鼠笼(isolated condition,IC)内的对照鼠相比,大脑皮层树枝状分枝明显增多(Greenough and Juraska,1979Volkmar and Greenough1972)。进一步的研究证明,由于丰富的环境所诱导的神经活动导致了新的神经键的形成(Greenough et al.,1985)。为了比较伴侣与环境对大脑皮层的影响,科学家用猴子做了试验,发现单个(IC)或成对饲养在简单笼(social condition, SC)内的猴子大脑皮层树枝状分枝差异不明显,而饲养于EC笼内的猴子大脑皮层树枝状分枝明显增多(Floeter and Greenough 1979)。在EC笼内饲养的断乳幼鼠脑重明显高于SCIC(Bennett et al., 1964Diamond et al.,1964),而且大脑皮层增厚并产生更多的神经胶质细胞(Bennett et al., 1964Diamond et al., 1964Diamond, et al., 1966)。类似的结果在猴子的试验中也得到了证实,饲养于EC(具有玩具和攀爬设施的笼舍)的猴子小脑浦肯雅细胞具有更多的树枝状分枝,而且浦肯雅细胞(Purkingje cell)的体积也更大 (Floeter and Greenough, 1979)。进一步的试验证实,饲养于设置有梯子、秋千等物件的笼舍内的猴子,对比生活在由雌猴带着的猴群或单独关养在无任何玩具的笼内的猴子,前者在皮层运动神经1(in the motor 1 cortex)具有更多的树枝状分枝(Stall and Riesen1987)。此外,EC还引起许多与脑相关的变化,如神经突触的密度变化(Turner and Greenough, 1985Bhide and Bedi11984) 以及枕部皮层的少突细胞和神经细胞的比率变化(Katz and Davis, 1984)

Beaulier and Colonnier (1987)发现,丰富的饲养环境可以引起FS突触数量的减少,但余下的突触则变宽;RA突触的数量尽管没有变化,但总的突触接触面却增加了16%Black et al.(1987)进行了这样一个试验:对一群老鼠进行持续的复杂的技能训练,另一群老鼠则进行大量的常规运动(如踏车运动或转轮运动),结果前者小脑皮层靠近中心区的小叶细胞层更厚。因为,踏车运动或转轮运动相对技能训练而言更多的只是简单体力运动(Greenough and Bailey,1988)

Temple Grandin,(1989)提出了环境对中枢神经系统的可能作用机制: 1)由于EC环境引起的感官刺激的增加导致神经系统的肥大;2)由于感官刺激的增加阻止了神经键的正常消亡;3)由于主动的探险和学习活动导致神经树突和神经键的发育增强。

上述试验表明,中枢神经系统的发育和变化确实与环境因素有关,从一个方面阐明了笼舍丰富度对所饲养的动物将产生深刻的影响。对于某种特定的野生动物而言,如何丰富笼舍还涉及到诸如动物行为习性、生理等多方面的因素。

 

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