Дивовижна медуза кидає виклик тому, що відомо про навчання та пам’ять

Підпишіться на наукову розсилку Wonder Theory від CNN. Досліджуйте всесвіт із новинами про захоплюючі відкриття, наукові досягнення тощо.

CNN
—

Нове дослідження виявило, що карибські медузи, тварини, які, здається, безцільно плавають по життю і не мають центрального мозку, все ще мають здатність швидко навчатися та зберігати інформацію.

Відповідно до дослідження, опублікованого в п’ятницю в журналі, це відкриття перекреслює давню ідею про те, що організми не можуть брати участь в асоціативному навчанні без центральної нервової системи. Сучасна біологія.

Під керівництвом дослідження Андерс Ярмдоцент кафедри морської біології в Університеті Копенгагена в Данії, є частиною поточних досліджень поведінки медуз поза океаном. Інститут фізіології при Університеті Кіл В Німеччині.

«Ми досліджували візуальну поведінку та всі види досвіду, і навчання є лише природним прогресом», — сказав перший автор Ян Білецький, докторант з візуальної нейроетики в Університеті Кіле.

Після багатьох років роботи з карибськими медузами команда не була шокована, виявивши, що тварини можуть вчитися, але «було здивовано, як швидко вони навчилися», – сказав Білецький.

Карибська медуза, також відома під науковою назвою Tripedalia Cystophora, має 24 очі — по шість у кожному з чотирьох зорових сенсорних центрів, які називаються ропаліями. Желатинове тіло медузи, відоме як дзвіночок через свою форму, легко ушкоджується, що є потенційним недоліком, коли істота рухається серед мангрових заростей у Карибському морі. Запливання в корінь може завдати шкоди, яка призведе до бактеріальної інфекції та, зрештою, смерті, сказав Білецький.

«Тож ми були майже впевнені, що ці тварини здатні вчитися, тому що (уникнення мангрового коріння) є вирішальним процесом навчання для них, якщо вони хочуть вижити», — сказав він.

Щоб перевірити здатність тварин до навчання, дослідники вистелили внутрішню частину круглого резервуара сірими та білими смугами. Сірі лінії 24 очей медузи виглядали б темними, як далеке коріння мангрового дерева в їхньому природному середовищі існування. Протягом 7,5 хвилин дослідники спостерігали за медузами, щоб побачити, чи стикаються тварини з лінією, чи навчилися тримати дистанцію.

Перші кілька хвилин медузи підпливали до стін або натикалися на них. Але за п’ять хвилин все змінилося.

Медуза отримувала поєднання візуальної стимуляції від ліній і механічної стимуляції від натикання на перешкоди.

«Вони дізналися, що отримують ці стимули одночасно (і) уникають перешкод», — сказав Білецький. “Вони Підвищення ефективності за всіма критеріями, які ми вимірювали, щоб уникнути вузьких місць.

Потім дослідники замінили лінії суцільним сірим полем. Медуза вдаряла його знову і знову.

«Візуальної підказки не було, тому вони нічого не дізналися», — сказав Білецький. «Вони продовжували натикатися на щось і не реагували».

Нарешті, дослідники провели нейрофізіологічний експеримент, зосереджений на тому, як рупалія подає електричний сигнал, який керує пульсуючим рухом або плавальними скороченнями, які роблять медузи, щоб рухатися у воді. Швидкість їх пульсу різко збільшується, коли вони рухаються, щоб уникнути будь-якої перешкоди.

Вчені виділили рупалію, відокремивши її від дзвона. Але замінники мангрового кореня були переміщені. Отже, механізм зору медузи залишався постійним, поки лінії рухалися. Чи може зорова система навчитися уникати сірих ліній?

Вчені підключили систему, яка може посилати слабкий електричний сигнал до зорових сенсорних центрів. Коли робалія не активувала сигнал, який зазвичай стимулював би плавальні скорочення, За них це зробили вчені. Незабаром рупалія почала передавати сигнал без будь-яких підказок, навіть для світло-сірих смуг, які створювали набагато менший контраст з рештою середовища.

Білецький сказав, що вони досягли своїх висновків, тому що експеримент був “поведінково відповідним” для медуз. Дослідники поставили тварин у ситуацію, подібну до тієї, з якою вони зустрілися б у дикій природі.

«Тож візуальна стимуляція та механічна стимуляція — це те, що (відбувається) в їхньому природному середовищі», — сказав він. «Вони точно знають, що з цим робити».

Доктор Майкл Абрамс, дослідник відділу молекулярної та клітинної біології Каліфорнійського університету в Берклі, який провів велику роботу з медузами та сном, сказав, що дослідження є надійним. Абрамс не брав участі в новому дослідженні.

“Вчені створили дуже переконливу експериментальну модель для вимірювання асоціативного навчання цієї коробчатої медузи. Їхні висновки також можуть бути доказом певного ступеня короткочасної пам’яті”, – сказав Абрамс в електронному листі. Він додав, що дослідження чітко продемонструвало здатність тварини щоб дізнатися, що змусило його задуматися: “Як довго триватиме його пам’ять?”

Здобуваючи ступінь доктора філософії в Каліфорнійському технологічному інституті, Абрамс працював у 2017 році над дослідженням перевернутої медузи (Кассіопеї) та її «стану, схожого на сон», який «раніше також вважався поведінкою, характерною лише для тварин із центральною нервовою системою».