Удивительная медуза бросает вызов всему, что известно об обучении и памяти

Подпишитесь на научный информационный бюллетень CNN Wonder Theory. Исследуйте вселенную, узнавая новости об увлекательных открытиях, научных достижениях и многом другом..

Си-Эн-Эн
—

Новое исследование показало, что карибские медузы, животные, которые, казалось бы, бесцельно плывут по жизни и не имеют центрального мозга, все же обладают способностью быстро учиться и сохранять информацию.

Согласно исследованию, опубликованному в пятницу в журнале, это открытие опровергает давнюю идею о том, что организмы не могут участвовать в ассоциативном обучении без центральной нервной системы. Текущая биология.

под руководством исследования Андерс Ярмдоцент кафедры морской биологии Копенгагенского университета в Дании, — участвует в текущих исследованиях поведения медуз за пределами океана. Институт физиологии Кильского университета В Германии.

«Мы изучили визуальное поведение и все виды опыта, и обучение — это просто естественный процесс», — сказал первый автор Ян Билецкий, научный сотрудник в области визуальной нейроэтики в Университете Киле.

После многих лет работы с карибскими коробчатыми медузами команда не была шокирована, обнаружив, что животные способны учиться, но «было удивительно, как быстро они научились», — сказал Билеки.

Карибская коробчатая медуза, также известная под научным названием Tripedalia Cystophora, имеет 24 глаза — по шесть в каждом из четырех зрительных сенсорных центров, называемых ропалиями. Студенистое тело медузы, известное как колокол из-за своей формы, легко повреждается, что является потенциальным недостатком, когда существо перемещается среди корней мангровых зарослей в Карибском море. По словам Билецкого, попадание в корень может привести к повреждению, которое приведет к бактериальной инфекции и, в конечном итоге, к смерти.

«Поэтому мы были почти уверены, что эти животные способны учиться, потому что (избегание корней мангровых зарослей) является для них решающим процессом обучения, если они хотят выжить», — сказал он.

Чтобы проверить способность животных к обучению, исследователи разрисовали внутреннюю часть круглого резервуара серыми и белыми полосами. Серые линии 24 глаз медузы выглядели бы такими же темными, как далекий корень мангрового дерева в их естественной среде обитания. В течение 7,5 минут исследователи наблюдали за медузами, чтобы увидеть, столкнулись ли животные с лесками или научились ли они держаться на расстоянии.

Первые несколько минут медузы плавали близко к стенам или натыкались на них. Но уже через пять минут все изменилось.

Медуза получила комбинацию визуальной стимуляции от линий и механической стимуляции от столкновения с препятствиями.

«Они узнали, что получают эти стимулы одновременно (и) избегают препятствий», — сказал Билецкий. «они Повышение производительности по всем критериям, которые мы измеряли, чтобы избежать узких мест.

Затем исследователи заменили линии сплошным серым полем. Медуза ударила его снова и снова.

«Не было никакой визуальной подсказки, поэтому они ничему не научились», — сказал Билецкий. «Они продолжали сталкиваться с чем-то и не реагировали».

Наконец, исследователи провели нейрофизиологический эксперимент, посвященный тому, как рупалия подает электрический сигнал, который вызывает пульсирующие движения или плавательные сокращения, которые медузы производят, чтобы двигаться по воде. Скорость их пульса резко увеличивается, когда они двигаются, чтобы избежать каких-либо препятствий.

Ученые выделили рупалию, отделив ее от колокольчика. Но заменители корней мангровых деревьев были перемещены. Таким образом, механизм зрения медузы оставался постоянным, пока линии двигались. Может ли зрительная система научиться избегать серых линий?

Ученые подключили систему, которая может посылать слабый электрический сигнал в зрительные сенсорные центры. Когда робалия не активировала сигнал, который обычно стимулировал бы плавательные сокращения, За них это сделали учёные. Вскоре рупалия начала передавать сигнал без каких-либо подсказок, даже для светло-серых полос, которые обеспечивали гораздо меньший контраст с остальной средой.

Билецкий сказал, что они достигли своих результатов, потому что эксперимент был «поведенчески значимым» для медуз. Исследователи поставили животных в ситуацию, аналогичную той, с которой они столкнулись бы в дикой природе.

«Таким образом, визуальная и механическая стимуляция — это то, что (происходит) в их естественной среде», — сказал он. «Они точно знают, что с этим делать».

Доктор Майкл Абрамс, исследователь кафедры молекулярной и клеточной биологии Калифорнийского университета в Беркли, который провёл обширную работу по изучению медуз и сна, сказал, что исследование было достоверным. Абрамс не участвовал в новом исследовании.

«Ученые создали очень убедительную экспериментальную модель для измерения ассоциативного обучения у этой коробчатой ​​медузы. Их результаты также могут быть свидетельством некоторой степени кратковременной памяти», — сказал Абрамс в электронном письме. Он добавил, что исследование ясно продемонстрировало способности животного узнать, что заставило его задуматься: «Как долго продлится его память?»

Зарабатывая докторскую степень в Калифорнийском технологическом институте, Абрамс в 2017 году работал над исследованием перевёрнутой медузы (Кассиопея) и её «сонного состояния», которое «ранее считалось поведением, свойственным только животным с центральной нервной системой».