Даже не имея центрального мозга, медузы могут учиться на прошлом опыте, как люди, мыши и мухи, впервые сообщили ученые в журнале 22 сентября. Текущая биология. Они дрессировали карибских медуз (Трипидалия цестофора) научиться обнаруживать препятствия и избегать их. Исследование бросает вызов предыдущим представлениям о том, что для продвинутого обучения требуется центральный мозг, и проливает свет на эволюционные корни обучения и памяти.
Эти, казалось бы, простые медузы размером не больше ногтя и имеют сложную зрительную систему с 24 глазами, встроенными в их колоколообразное тело. Это животное обитает в мангровых болотах и использует свое зрение, чтобы ориентироваться в мутной воде и огибать подводные корни деревьев в поисках добычи. Ученые продемонстрировали, что желе могут приобрести способность избегать препятствий посредством ассоциативного обучения — процесса, посредством которого организмы формируют мысленные ассоциации между сенсорными стимулами и поведением.
«Обучение — это конечная функция нервной системы», — говорит первый автор Ян Белецкий из Кильского университета в Германии. По его словам, чтобы успешно научить медузу новому трюку, «лучше всего воспользоваться ее естественным поведением, что имеет смысл для животного, пока оно не достигнет полного своего потенциала».
Команда одела команду в круглый аквариум с серыми и белыми полосами, имитирующими естественную среду обитания медуз, и с серыми полосами, имитирующими корни мангровых деревьев, которые могут появляться издалека. Они наблюдали за медузой в аквариуме в течение 7,5 минут. Поначалу желе плавало возле этих, казалось бы, далеких линий, неоднократно натыкаясь на них. Но к концу эксперимента желе увеличило среднее расстояние до стены примерно на 50%, увеличило в четыре раза количество успешных поворотов, чтобы избежать столкновения, и вдвое сократило контакт со стеной. Результаты показывают, что медузы могут учиться на собственном опыте с помощью визуальных и механических стимулов.
«Если вы хотите понять сложные структуры, всегда полезно начинать как можно с простого», — говорит ведущий исследователь Андерс Ярм из Копенгагенского университета в Дании. «Глядя на эти относительно простые нервные системы медуз, у нас появляется гораздо больше возможностей понять все детали и то, как они объединяются, чтобы осуществлять поведение».
Затем исследователи попытались определить основной процесс ассоциативного обучения медуз, изолировав зрительные сенсорные центры животного, называемые рупалиями. Каждая из этих структур имеет шесть глаз и генерирует сигналы кардиостимулятора, которые контролируют пульсирующие движения медузы, частота которых возрастает по мере того, как животное отклоняется от препятствий.
Команда показала, что неподвижный рубалий двигался с помощью серых полос, имитируя приближение животного к объектам. Структура не реагировала на светло-серые полосы, интерпретируя их как находящиеся далеко. Однако после того, как исследователи обучили робалиум слабой электрической стимуляцией при приближении полосок, он начал генерировать сигналы уклонения от препятствий в ответ на светло-серые полосы. Эти электрические стимулы имитируют механические стимулы при столкновении. Результаты также показали, что для ассоциативного обучения медуз необходимо сочетание визуальных и механических стимулов и что рубалий функционирует как центр обучения.
Далее команда планирует глубже изучить клеточные взаимодействия нервной системы медуз, чтобы раскрыть процесс формирования памяти. Они также планируют понять, как работает механический датчик в колоколе, чтобы составить полную картину ассоциативного обучения животного.
«Удивительно, как быстро эти животные учатся; это почти так же быстро, как учатся продвинутые животные», — говорит Гарм. «Даже самая простая нервная система, по-видимому, способна к расширенному обучению, и это может оказаться очень простым клеточным механизмом, изобретенным на заре эволюции нервной системы».
«Главный евангелист пива. Первопроходец в области кофе на протяжении всей жизни. Сертифицированный защитник Твиттера. Интернетоголик. Практикующий путешественник».
More Stories
MS Australia призывает правительство принять меры по финансированию неврологических исследований
Рацион современного человека представляет множество рисков для здоровья и окружающей среды • Earth.com
Общество астмы предупреждает, что стойкие симптомы не являются нормой во Всемирный день астмы