O meduză surprinzătoare găsește provocări despre ceea ce se știe despre învățare și memorie

Înscrieți-vă pentru buletinul informativ științific Wonder Theory al CNN. Explorați universul cu știri despre descoperiri fascinante, progrese științifice și multe altele.

CNN
—

Un nou studiu descoperă că meduzele din Caraibe, animale care pot părea că plutesc prin viață fără scop și nu au creier central, au încă capacitatea de a învăța rapid și de a reține informații.

Descoperirea răstoarnă ideea de lungă durată că organismele nu se pot angaja în învățarea asociativă fără un sistem nervos central, potrivit unui studiu publicat vineri în jurnal. Biologie actuală.

Condus de studiu Anders Jarmprofesor asociat de biologie marine la Universitatea din Copenhaga din Danemarca – face parte din cercetările în curs de desfășurare asupra comportamentului meduzelor în afara oceanului. Institutul de Fiziologie de la Universitatea Keele În Germania.

„Ne-am uitat la comportamentul vizual și la tot felul de experiențe, iar învățarea este doar o progresie naturală”, a spus primul autor Jan Bilecki, cercetător postdoctoral în neuroetică vizuală la Universitatea Kiele.

După ani de lucru cu meduze din Caraibe, echipa nu a fost șocată să constate că animalele ar putea învăța, dar „a fost o surpriză cât de repede au învățat”, a spus Bilecki.

Meduza cutie din Caraibe, cunoscută și sub numele științific Tripedalia Cystophora, are 24 de ochi – șase în fiecare dintre cei patru centri senzoriali vizuali numiti rhopalia. Corpul gelatinos al meduzei, cunoscut sub numele de clopot din cauza formei sale, se învinețește ușor, un potențial dezavantaj atunci când creatura se mișcă printre rădăcinile de mangrove din Caraibe. Înotul în rădăcină poate provoca daune care duc la infecție bacteriană și în cele din urmă la moarte, a spus Bilecki.

„Așadar, eram destul de siguri că aceste animale au putut să învețe, deoarece (evitarea rădăcinilor de mangrove) este un proces de învățare crucial pentru ele dacă doresc să supraviețuiască”, a spus el.

Pentru a testa capacitatea animalelor de a învăța, cercetătorii au căptușit interiorul unui rezervor circular cu dungi gri și albe. Liniile gri ale celor 24 de ochi ai meduzei ar părea la fel de întunecate ca o rădăcină îndepărtată de mangrove în habitatul lor natural. Pe parcursul a 7,5 minute, cercetătorii au monitorizat meduzele pentru a vedea dacă animalele s-au ciocnit de linii sau au învățat să păstreze distanța.

În primele câteva minute, meduzele au înotat aproape de pereți sau s-au izbit de pereți. Dar în cinci minute lucrurile s-au schimbat.

Meduza a primit o combinație de stimulare vizuală de la linii și stimulare mecanică de la lovirea cu obstacole.

„Au învățat că primesc acești stimuli simultan (și) evită obstacolele”, a spus Bilecki. „ei Performanță crescută pentru toate criteriile măsurate pentru a evita blocajele.

Cercetătorii au înlocuit apoi liniile cu un câmp gri solid. Meduza l-a lovit din nou și din nou.

„Nu a existat niciun indiciu vizual, așa că nu au învățat nimic”, a spus Bilecki. „Au continuat să se lovească de lucruri și nu au răspuns.”

În cele din urmă, cercetătorii au efectuat un experiment neurofiziologic centrat pe modul în care rupalia dă un semnal electric care conduce mișcarea pulsatorie sau contracțiile de înot pe care le fac meduzele pentru a se propulsa prin apă. Viteza pulsului lor crește dramatic pe măsură ce se deplasează pentru a evita orice obstacol.

Oamenii de știință au izolat rupalia separând-o de clopot. Dar înlocuitorii de rădăcină de mangrove au fost mutați. Deci, mecanismul vizual al meduzei a rămas constant în timp ce liniile se mișcau. Poate sistemul vizual să învețe că ar trebui să evite liniile gri?

Oamenii de știință au conectat un sistem care poate trimite un semnal electric slab la centrii senzoriali vizuali. Când robalia nu a activat semnalul care ar stimula în mod normal contracțiile de înot, Oamenii de știință au făcut-o pentru ei. Curând, rupalia a început să transmită semnalul fără nicio îndemnizare, chiar și pentru barele de culoare gri deschis, care ofereau mult mai puțin contrast cu restul mediului.

Bilecki a spus că și-au atins descoperirile deoarece experimentul a fost „relevant din punct de vedere comportamental” pentru meduze. Cercetătorii au pus animalele într-o situație similară cu cea pe care le-ar întâlni în sălbăticie.

„Deci, stimularea vizuală și stimularea mecanică este ceva care (apare) în mediul lor natural”, a spus el. „Ei știu exact ce să facă cu asta.”

Dr. Michael Abrams, cercetător în cadrul Departamentului de Biologie Moleculară și Celulară de la Universitatea din California, Berkeley, care a făcut o muncă extinsă asupra meduzelor și somnului, a declarat că studiul a fost robust. Abrams nu a fost implicat în noua cercetare.

„Oamenii de știință au creat un model experimental foarte convingător pentru a măsura învățarea asociativă în această cutie de meduze. Descoperirile lor pot fi, de asemenea, dovezi ale unui anumit grad de memorie pe termen scurt”, a spus Abrams într-un e-mail. El a adăugat că studiul a demonstrat în mod clar capacitatea animalului. să învețe, ceea ce l-a făcut să se întrebe: „Cât îi va dura memoria?”

În timp ce și-a câștigat doctoratul la Caltech, Abrams a lucrat la un studiu din 2017 al meduzei cu susul în jos (Cassiopea) și „starea ei asemănătoare somnului”, care „era considerată anterior un comportament găsit doar la animalele cu sistem nervos central”.