作者:Jan Bielecki 来源:《当代生物学》 发布时间:2023/9/26 10:29:36
选择字号:
没有中央大脑 水母也能学习

 

一项新研究发现,即使没有中央大脑,水母也能像人类、小鼠和苍蝇一样从过去的经验中学习技能。

科学家训练了加勒比箱水母,发现其能学会躲避障碍物。该研究挑战了此前认为的高级学习需要中央大脑的观点,并揭示了学习和记忆的进化根源。相关研究9月22日发表于《当代生物学》。

比指甲还小的加勒比箱水母看似简单,但它们有着复杂的视觉系统,钟状的身体上嵌着24只眼睛。这种动物生活在红树林沼泽中,利用优良的视力在浑浊的水中穿行,并能在水下错综复杂的树根周围灵活转弯,诱捕猎物。科学家发现,水母可以通过联想学习获得避开障碍物的能力,这是一个有机体在感觉刺激和行为之间形成心理联系的过程。

“学习是神经系统的‘巅峰’。”论文第一作者、德国基尔大学的Jan Bielecki说,“为了成功教会水母一种新技巧,最好利用它们的自然行为,尤其是一些对动物有意义的事情,这样它们就能充分发挥潜力。”

研究小组在一个圆形水箱上装饰了灰色和白色条纹,以模拟水母的自然栖息环境,灰色条纹模仿远处可能出现的红树林根系。他们观察了水箱里的水母7.5分钟。起初,水母会游向这些看似遥远的条纹,并经常撞到它们。但在实验结束时,水母与箱壁的平均距离增加了约50%,成功避免碰撞的次数增加了4倍。研究结果表明,水母可以通过视觉和机械刺激从经验中学习。

“如果你想理解复杂的结构,那么尽可能从简单的对象入手总是好的。由于水母的神经系统相对简单,我们有更多机会能了解所有细节,以及它们是如何结合在一起控制行为的。”论文通讯作者、丹麦哥本哈根大学Anders Garm说。

然后,研究人员试图通过分离水母的视觉中心(rhopalia)来确定水母联想学习的潜在过程。每个感觉中心都有6只眼睛,并产生控制水母运动的信号,当水母为避免碰到障碍物转向时,信号频率会出现峰值。

研究小组还分析了灰色条纹移动向静止的水母感觉棍,以模仿动物接近物体的过程。感觉棍对条纹没有反应,这表明感觉棍认为这些条纹是遥远的。然而,在研究人员用微弱的电刺激训练感觉棍后,当条纹靠近时,它开始产生躲避障碍物的信号。这些电刺激模拟了水母碰撞障碍物的机械刺激。这些结果进一步表明,水母的联想学习需要结合视觉和机械刺激,而感觉棍是学习中心。

接下来,研究小组计划深入研究水母神经系统细胞相互作用,以梳理记忆的形成。他们还计划进一步了解水母的机械传感器是如何工作的,以描绘出这种动物联想学习的完整画面。

“这些动物的学习速度之快令人惊讶,甚至可以媲美高级动物。”Garm说,“即使是最简单的神经系统似乎也能够进行高级学习,这可能是在神经系统进化初期发展出来的一种极其基本的细胞机制。”

图片来自:Pixabay

(来源:中国科学报 冯维维)

相关论文信息:http://doi.org/10.1016/j.cub.2023.08.056

 
 打印  发E-mail给: 
    
 
相关新闻 相关论文

图片新闻
另辟蹊径开发“水稻癌症”新型杀菌剂 高稳定太赫兹半导体双光梳研究获新突破
读论文查基金,助你2024申基成功! 粉色饭来了,它是肉还是米?
>>更多
 
一周新闻排行
 
编辑部推荐博文