Αυτές οι μέδουσες με 24 μάτια μαθαίνουν από τα λάθη τους
Οι μέδουσες είναι μια αναμφισβήτητη εξελικτική ιστορία επιτυχίας, που επιβίωσε τουλάχιστον 500 εκατομμύρια χρόνια στους ωκεανούς της Γης. Είναι μάλιστα έτοιμοι να χειριστούν πολύ καλά την
κλιματική αλλαγή
σε ορισμένες περιοχές του κόσμου
όλα
χωρίς συγκεντρωτικό εγκέφαλο
όπως τα περισσότερα ζώα. Παρά αυτή την έλλειψη κεντρικού εγκεφάλου, οι εκπαιδευμένες μέδουσες της Καραϊβικής μπορούν ενδεχομένως να θυμούνται τις προηγούμενες εμπειρίες τους με τον τρόπο που πετούν,
ποντίκια
, και οι άνθρωποι το κάνουν, και μαθαίνουν να εντοπίζουν και να αποφεύγουν εμπόδια που έχουν συναντήσει προηγουμένως σε μια δεξαμενή. Τα ευρήματα αναφέρονται στο α
μελέτη που δημοσιεύτηκε στις 22 Σεπτεμβρίου στο περιοδικό
Τρέχουσα Βιολογία
.
[Related:
Jellyfish may have been roaming the seas for at least 500 million years
.]
Αυτό το είδος μέδουσας είναι πανταχού παρόν στα νερά της Καραϊβικής Θάλασσας και του κεντρικού Ινδο-Ειρηνικού Ωκεανού, αλλά γενικά έχει διάμετρο μόλις μισή ίντσα. Οι μέδουσες κουτιού όπως αυτές είναι μέλη μιας κατηγορίας μεδουσών που είναι γνωστές για το ότι είναι από τα πιο δηλητηριώδη ζώα στον κόσμο και τα τσιμπήματα τους
μπορεί να προκαλέσει παράλυση και ακόμη και θάνατο σε ακραίες περιπτώσεις
.
Για να συνεχίσουν το τσούξιμο τους και να περιηγηθούν στον υδάτινο κόσμο τους, οι μέδουσες δεν έχουν κεντρικό εγκέφαλο όπως τα περισσότερα μέλη του ζωικού βασιλείου. Εχουν
τέσσερις παράλληλες δομές που μοιάζουν με τον εγκέφαλο
με περίπου 1.000 νευρικά κύτταρα σε καθένα. Συγκριτικά, ένας ανθρώπινος εγκέφαλος έχει περίπου 100 δισεκατομμύρια νευρικά κύτταρα. Οι μέδουσες καραϊβικής είναι εξοπλισμένες με α
σύνθετο οπτικό σύστημα 24 ματιών
ενσωματωμένα στο σώμα τους σε σχήμα καμπάνας. Χρησιμοποιούν αυτό το μοναδικό όραμα για να οδηγήσουν μέσα στα θολά νερά των βάλτων των μαγγρόβων, αναζητώντας θήραμα και βουτώντας κάτω από υποβρύχιες ρίζες δέντρων.
«Κάποτε θεωρήθηκε ότι οι μέδουσες μπορούν να διαχειριστούν μόνο τις απλούστερες μορφές μάθησης, συμπεριλαμβανομένης της εξοικείωσης – δηλαδή, την ικανότητα να συνηθίσουν σε μια συγκεκριμένη διέγερση, όπως ένας σταθερός ήχος ή ένα συνεχές άγγιγμα», συν-συγγραφέας της μελέτης και νευροβιολόγος του Πανεπιστημίου της Κοπεγχάγης. Άντερς Γκαρμ
είπε σε δήλωση
. «Τώρα, βλέπουμε ότι οι μέδουσες έχουν μια πολύ πιο εκλεπτυσμένη ικανότητα να μαθαίνουν και ότι μπορούν πραγματικά να μάθουν από τα λάθη τους. Και με αυτόν τον τρόπο, τροποποιήστε τη συμπεριφορά τους».
Σε αυτό
μελέτη
, η ομάδα χρησιμοποίησε μια στρογγυλή δεξαμενή εξοπλισμένη με γκρι και λευκές ρίγες για να μιμηθεί το φυσικό περιβάλλον της μέδουσας. Οι γκρίζες ρίγες μιμούνταν τις ρίζες των μαγγροβίων που φαινόταν να είναι απομακρυσμένες στην αρχή του πειράματος. Για 7,5 λεπτά, η ομάδα παρατήρησε τις μέδουσες στη δεξαμενή. Αρχικά, το ζελέ κολύμπησε κοντά σε αυτές τις φαινομενικά μακρινές λωρίδες και έπεφτε πάνω τους συχνά. Ωστόσο, μέχρι το τέλος του πειράματος, το ζελέ αύξησε τη μέση απόσταση του από τον τοίχο κατά περίπου 50 τοις εκατό, τετραπλασίασε τον αριθμό των επιτυχημένων περιστροφών για να αποφύγει τη
σύγκρουση
με το ψεύτικο δέντρο και έκοψε την επαφή του με τον τοίχο στο μισό.
Τα ευρήματα δείχνουν ότι οι μέδουσες μπορούν να μάθουν από την εμπειρία και να αποκτήσουν την ικανότητα να αποφεύγουν τα εμπόδια μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται
συνειρμική μάθηση
. Σε αυτή τη διαδικασία, οι οργανισμοί σχηματίζουν νοητικές συνδέσεις μεταξύ αισθητηριακών ερεθισμάτων και συμπεριφορών.
«Η μάθηση είναι η κορυφή [of] απόδοση για νευρικά συστήματα», Jan Bielecki, συν-συγγραφέας της μελέτης και νευροεπιστήμονας στο Πανεπιστήμιο του Κιέλου στη
Γερμανία
,
είπε σε δήλωση
.
Ο Bielecki πρόσθεσε ότι για να διδάξουμε στις μέδουσες ένα νέο κόλπο, «είναι καλύτερο να αξιοποιήσουμε τις φυσικές τους συμπεριφορές, κάτι που έχει νόημα για το ζώο, ώστε να αξιοποιήσει πλήρως τις δυνατότητές του».
[Related:
Italian chefs are cooking up a solution to booming jellyfish populations
.]
Στη συνέχεια, η ομάδα εξέτασε τον εντοπισμό της υποκείμενης διαδικασίας της συνειρμικής μάθησης των μεδουσών απομονώνοντας τα οπτικά αισθητήρια κέντρα του ζώου που ονομάζονται
ροπαλιά
. Κάθε ροπαλιά φιλοξενεί έξι μάτια που ελέγχουν την παλμική κίνηση της μέδουσας. Αυτή η κίνηση αυξάνεται σε συχνότητα όταν το ζελέ απομακρύνεται από ένα εμπόδιο.
Έδειξαν το σταθερό ροπάλιο να κινεί γκρίζες ράβδους για να μιμηθεί τον τρόπο με τον οποίο το ζελέ προσεγγίζει αντικείμενα και το ροπάλιο δεν ανταποκρίνεται σε ανοιχτό γκρι ράβδους, ερμηνεύοντας φαινομενικά τις ράβδους ως μακρινές. Οι ερευνητές στη συνέχεια εκπαίδευσαν το ροπάλιο με κάποιες αδύναμες ηλεκτρικές διεγέρσεις που
μιμήθηκε τα μηχανικά ερεθίσματα
που συμβαίνουν κατά τη σύγκρουση με ένα αντικείμενο. Μετά την ηλεκτρική διέγερση, το ροπάλιο άρχισε να παράγει σήματα αποφυγής εμποδίων ως απόκριση στις ανοιχτό γκρι ράβδους καθώς πλησίαζαν.
Τα ευρήματα από αυτό το στάδιο του πειράματος έδειξαν ότι
Ο συνδυασμός οπτικών και μηχανικών ερεθισμάτων είναι απαραίτητος για τη συνειρμική μάθηση στις μέδουσες
και ότι το ροπάλιο πιθανότατα χρησιμεύει ως κέντρο εκμάθησης του ζώου.
«Για τη θεμελιώδη
νευροεπιστήμη
, αυτά είναι πολύ μεγάλα νέα. Παρέχει μια νέα προοπτική για το τι μπορεί να γίνει με ένα απλό νευρικό σύστημα», είπε ο Garm. «Αυτό υποδηλώνει ότι η προχωρημένη μάθηση μπορεί να ήταν ένα από τα πιο σημαντικά εξελικτικά οφέλη του νευρικού συστήματος από την αρχή».
Η ομάδα σχεδιάζει να κάνει μια βαθύτερη κατάδυση στο
κυτταρικές αλληλεπιδράσεις
των νευρικών συστημάτων των μεδουσών για να διαχωρίσουν τη διαδικασία σχηματισμού της μνήμης και επίσης να ελπίζουν να κατανοήσουν πώς λειτουργεί ο μηχανικός
αισθητήρας
στο σώμα της μέδουσας για να ζωγραφίσει μια πιο ολοκληρωμένη εικόνα της συνειρμικής της μάθησης.
«Είναι εκπληκτικό το πόσο γρήγορα μαθαίνουν αυτά τα ζώα. είναι περίπου ο ίδιος ρυθμός με τα προηγμένα ζώα», λέει ο Garm. «Ακόμη και το απλούστερο νευρικό σύστημα φαίνεται να μπορεί να κάνει προχωρημένη μάθηση και αυτό μπορεί να αποδειχθεί ότι είναι ένας εξαιρετικά θεμελιώδης κυτταρικός μηχανισμός που εφευρέθηκε στην αυγή του νευρικού συστήματος εξέλιξης».
