Медузы учатся, не имея мозга — новое исследование

Биологи впервые определили, что медузы учатся на прошлом опыте. Это может показаться не таким уж примечательным, если не считать того факта, что у медуз нет централизованного мозга.

Другие животные, включая ворон, мышей и мух, способны к обучению. Но исследование, опубликованное в журнале Current Biology, является первым свидетельством того, что медузы тоже умеют учиться.

Ученые из немецкого Кильского университета научили карибскую медузу (Tripedalia Cysophora) обнаруживать препятствия и обходить их.

Исследование бросает вызов идее о том, что обучение требует централизованного мозга. Оно также проливает свет на эволюционные корни обучения и памяти.

Карибские кубомедузы размером не больше человеческого ногтя. Несмотря на то, что они являются простыми организмами, они имеют сложную зрительную систему с 24 глазами на колоколообразном теле. Они живут в мангровых болотах и ​​используют свое развитое зрение, чтобы ориентироваться в мутных водах.

Ученые показали, что медуза может избегать препятствий с помощью ассоциативного обучения. Это процесс, посредством которого организмы формируют связи между сенсорной информацией и поведением. У животных это рассматривается как модификация существующего поведения.

Например, если вы положите руку на горячую плиту, вы можете научиться ассоциировать горячую плиту с болью и, следовательно, привыкнуть не прикасаться к ней.

«Обучение — это вершина эффективности нервной системы», — говорит первый автор работы и нейробиолог Ян Белецкий.

Как научить медуз новым трюкам?

Ученые говорят, что «лучше всего использовать естественное поведение, то, что имеет смысл для животного, чтобы оно полностью раскрыло свой потенциал».

Исследователи наполнили круглый резервуар серыми и белыми полосками, чтобы имитировать естественную среду обитания животного. Полоски должны были имитировать корни мангровых деревьев, а серые — обмануть медуз, заставив их думать, что они находятся далеко.

Наблюдая за медузой в течение 7,5 минут, исследователи отметили, что поначалу существа часто натыкались на «дальние» полосы. К концу эксперимента медуза продвинулась на 50% дальше и в 4 раза чаще отворачивалась от серых полосок.

Чтобы понять основные процессы, помогающие животным учиться, исследователи выделили ропалии — зрительные сенсорные центры медуз.

Каждая из этих структур имеет по шесть глаз и генерирует электрические сигналы, которые сообщают медузе, как пульсировать и двигаться. Эти сигналы усиливаются, когда животное отклоняется от препятствий.

Демонстрация неподвижной ропалии серых полос не привела к какой-либо реакции, поскольку они были интерпретированы как далекие.

Тренируя ропалию слабой электрической стимуляцией при приближении полосок, структуры начали генерировать сигналы уклонения от препятствий в ответ на серые полосы.

Медузы учатся, не думая

Хотя мы гораздо более сложные организмы, исследователи предполагают, что эксперимент может пролить свет на обучение людей и других существ.

«Если вы хотите понять сложные структуры, всегда полезно начать с как можно более простого», — говорит старший автор работы Андерс Гарм из Копенгагенского университета, Дания.

«Глядя на эти относительно простые нервные системы медуз, у нас гораздо больше шансов понять все детали и то, как они взаимодействуют, чтобы осуществлять поведение».

Команда надеется понять клеточные взаимодействия медуз, которые способствуют формированию памяти.

Медузы являются одними из самых долгоживущих многоклеточных форм жизни на Земле: они появились примерно 700 миллионов лет назад. Понимание того, как они запоминают и обучаются, может повлиять на изучение мыслительных процессов у других живых существ.