沒有中央大腦水母也能學習

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一項新研究發現，即使沒有中央大腦，水母也能像人類、小鼠和蒼蠅一樣從過去的經驗中學習技能。

科學家訓練了加勒比箱水母，發現其能學會躲避障礙物。該研究挑戰了此前認為的高級學習需要中央大腦的觀點，并揭示了學習和記憶的進化根源。相關研究9月22日發表于《當代生物學》。

比指甲還小的加勒比箱水母看似簡單，但它們有著復雜的視覺系統，鐘狀的身體上嵌著24只眼睛。這種動物生活在紅樹林沼澤中，利用優良的視力在渾濁的水中穿行，并能在水下錯綜復雜的樹根周圍靈活轉彎，誘捕獵物。科學家發現，水母可以通過聯想學習獲得避開障礙物的能力，這是一個有機體在感覺刺激和行為之間形成心理聯系的過程。

“學習是神經系統的‘巔峰’。”論文第一作者、德國基爾大學的Jan Bielecki說，“為了成功教會水母一種新技巧，最好利用它們的自然行為，尤其是一些對動物有意義的事情，這樣它們就能充分發揮潛力。”

研究小組在一個圓形水箱上裝飾了灰色和白色條紋，以模擬水母的自然棲息環境，灰色條紋模仿遠處可能出現的紅樹林根系。他們觀察了水箱里的水母7.5分鐘。起初，水母會游向這些看似遙遠的條紋，并經常撞到它們。但在實驗結束時，水母與箱壁的平均距離增加了約50%，成功避免碰撞的次數增加了4倍。研究結果表明，水母可以通過視覺和機械刺激從經驗中學習。

“如果你想理解復雜的結構，那么盡可能從簡單的對象入手總是好的。由于水母的神經系統相對簡單，我們有更多機會能了解所有細節，以及它們是如何結合在一起控制行為的。”論文通訊作者、丹麥哥本哈根大學Anders Garm說。

然后，研究人員試圖通過分離水母的視覺中心（rhopalia）來確定水母聯想學習的潛在過程。每個感覺中心都有6只眼睛，并產生控制水母運動的信號，當水母為避免碰到障礙物轉向時，信號頻率會出現峰值。

研究小組還分析了灰色條紋移動向靜止的水母感覺棍，以模仿動物接近物體的過程。感覺棍對條紋沒有反應，這表明感覺棍認為這些條紋是遙遠的。然而，在研究人員用微弱的電刺激訓練感覺棍后，當條紋靠近時，它開始產生躲避障礙物的信號。這些電刺激模擬了水母碰撞障礙物的機械刺激。這些結果進一步表明，水母的聯想學習需要結合視覺和機械刺激，而感覺棍是學習中心。

接下來，研究小組計劃深入研究水母神經系統細胞相互作用，以梳理記憶的形成。他們還計劃進一步了解水母的機械傳感器是如何工作的，以描繪出這種動物聯想學習的完整畫面。

“這些動物的學習速度之快令人驚訝，甚至可以媲美高級動物。”Garm說，“即使是最簡單的神經系統似乎也能夠進行高級學習，這可能是在神經系統進化初期發展出來的一種極其基本的細胞機制。”

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圖片來自：Pixabay

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