Překvapivá medúza nalézá výzvy, co je známo o učení a paměti

Přihlaste se k odběru vědeckého zpravodaje CNN Wonder Theory. Prozkoumejte vesmír se zprávami o fascinujících objevech, vědeckém pokroku a dalších.

CNN
—

Nová studie zjistila, že karibské medúzy, zvířata, kterým se může zdát, že plují životem bez cíle a nemají centrální mozek, mají stále schopnost se rychle učit a uchovávat informace.

Tento objev potvrzuje dlouhodobou myšlenku, že organismy se nemohou zapojit do asociativního učení bez centrálního nervového systému, podle studie zveřejněné v pátek v časopise. Současná biologie.

Vedené studiem Anders Jarmdocent mořské biologie na univerzitě v Kodani v Dánsku — je součástí probíhajícího výzkumu chování medúz mimo oceán. Ústav fyziologie na Keele University V Německu.

„Podívali jsme se na vizuální chování a všechny druhy zážitků a učení je jen přirozený vývoj,“ řekl první autor Jan Bilecki, postdoktorand v oboru vizuální neuroetiky na Kiele University.

Po letech práce s Caribbean box medúzy nebyl tým šokován, když zjistil, že se zvířata dokážou naučit, ale „bylo překvapením, jak rychle se to naučili,“ řekl Bilecki.

Medúza karibská, známá také pod vědeckým názvem Tripedalia Cystophora, má 24 očí – šest v každém ze čtyř zrakových smyslových center zvaných rhopalia. Želatinové tělo medúzy, známé díky svému tvaru jako zvonek, se snadno pohmoždí, což je potenciální nevýhoda, když se tvor pohybuje mezi mangrovovými kořeny v Karibiku. Plavání do kořene může způsobit poškození, které vede k bakteriální infekci a nakonec ke smrti, řekl Bilecki.

„Takže jsme si byli docela jisti, že se tato zvířata dokázala učit, protože (vyhýbání se mangrovovým kořenům) je pro ně zásadní proces učení, pokud chtějí přežít,“ řekl.

Aby vědci otestovali schopnost zvířat učit se, lemovali vnitřek kruhové nádrže šedobílými pruhy. Šedé linie 24 očí medúzy by v jejich přirozeném prostředí vypadaly tmavé jako vzdálený kořen mangrovů. Během 7,5 minuty vědci sledovali medúzy, aby zjistili, zda se zvířata s čarami srazila nebo se naučila držet si odstup.

Prvních několik minut medúzy plavaly blízko nebo narážely do stěn. Ale během pěti minut se věci změnily.

Medúza dostávala kombinaci vizuální stimulace od šňůr a mechanické stimulace od narážení do překážek.

„Naučili se, že tyto podněty dostávají současně (a) vyhýbají se překážkám,“ řekl Bilecki. „ony Zvýšený výkon napříč všemi kritérii, která jsme měřili, abychom se vyhnuli úzkým místům.

Vědci pak nahradili čáry plným šedým polem. Medúza ho zasáhla znovu a znovu.

„Neexistovala žádná vizuální vodítka, takže se nic nenaučili,“ řekl Bilecki. „Pořád naráželi do věcí a nereagovali.“

Nakonec vědci provedli neurofyziologický experiment zaměřený na to, jak rupalia dává elektrický signál, který pohání pulzující pohyb nebo plovoucí kontrakce, které medúzy dělají, aby se poháněly vodou. Jejich tepová rychlost se dramaticky zvyšuje, když se pohybují, aby se vyhnuli jakékoli překážce.

Vědci izolovali rupalii oddělením od zvonu. Ale náhrady kořenů mangrovníků byly přesunuty. Mechanismus vidění medúzy tedy zůstal konstantní, zatímco se šňůry pohybovaly. Dokáže se zrakový systém naučit, že by se měl vyhýbat šedým čarám?

Vědci propojili systém, který dokáže vyslat slabý elektrický signál do zrakových smyslových center. Když robalia neaktivovala signál, který by normálně stimuloval plavecké kontrakce, Udělali to za ně vědci. Brzy začala rupalia vysílat signál bez jakékoli výzvy, dokonce i pro světle šedé pruhy, které poskytovaly mnohem menší kontrast se zbytkem prostředí.

Bilecki řekl, že dosáhli svých zjištění, protože experiment byl „relevantní z hlediska chování“ pro medúzy. Vědci dostali zvířata do podobné situace, s jakou by se setkali ve volné přírodě.

„Takže vizuální stimulace a mechanická stimulace je něco, co se (vyskytuje) v jejich přirozeném prostředí,“ řekl. „Oni přesně vědí, co s tím dělat.“

Dr. Michael Abrams, výzkumník na katedře molekulární a buněčné biologie na Kalifornské univerzitě v Berkeley, který provedl rozsáhlou práci na medúzách a spánku, řekl, že studie byla robustní. Abrams nebyl zapojen do nového výzkumu.

„Vědci vytvořili velmi přesvědčivý experimentální model pro měření asociativního učení u této medúzy v krabici. Jejich zjištění mohou být také důkazem určitého stupně krátkodobé paměti,“ uvedl Abrams v e-mailu. Dodal, že studie jasně prokázala schopnost zvířete. naučit se, Což ho přimělo přemýšlet: „Jak dlouho mu vydrží paměť?“

Během získávání doktorátu na Caltech Abrams v roce 2017 pracoval na studii obrácené medúzy (Cassiopea) a jejím „stavu podobnému spánku“, který „byl dříve také považován za chování vyskytující se pouze u zvířat s centrálním nervovým systémem“.