水母首次表现出能够从过去的经验中学习

科学家于 9 月 22 日在《当代生物学》杂志上首次报告称，即使没有中枢大脑，水母也可以像人类、老鼠和苍蝇一样从过去的经历中学习。他们训练加勒比箱形水母(Tripedalia Cytophora)学习发现和躲避障碍物。这项研究挑战了以前认为高级学习需要集中大脑的观念，并揭示了学习和记忆的进化根源。

这些看似简单的水母只有指甲盖大小，但拥有复杂的视觉系统，钟状的身体内嵌有 24 只眼睛。这种动物生活在红树林沼泽中，利用其视觉在浑浊的水域中航行，并绕过水下的树根来捕捉猎物。科学家们证明，水母可以通过联想学习获得避开障碍的能力，通过联想学习，生物体在感官刺激和行为之间形成心理联系。

“学习是神经系统的巅峰表现，”德国基尔大学的第一作者 Jan Bielecki 说。他说，为了成功地教水母一种新技巧，“最好利用它的自然行为，这对动物来说是有意义的，这样它就能充分发挥其潜力。”

研究小组在一个圆形水箱上装上了灰色和白色条纹，以模拟水母的自然栖息地，灰色条纹模仿了看起来很遥远的红树林根部。他们观察了水箱里的水母7.5分钟。最初，水母游近这些看似遥远的条纹，并经常撞到它们。但到实验结束时，果冻与墙壁的平均距离增加了约 50%，为避免碰撞而成功旋转的次数增加了四倍，并将与墙壁的接触减少了一半。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，最好从尽可能简单的开始，”丹麦哥本哈根大学的资深作者安德斯·加姆 (Anders Garm) 说。“观察水母中这些相对简单的神经系统，我们有更大的机会了解所有细节以及它们如何组合在一起执行行为。”

然后，研究人员试图通过分离水母称为rhopalia的视觉感觉中心来确定水母联想学习的基本过程。这些结构中的每一个都有六只眼睛，并产生控制水母脉冲运动的起搏器信号，当动物避开障碍物时，脉冲运动的频率会达到峰值。

研究小组展示了静止的雷帕兰移动灰色条来模仿动物接近物体的方式。该结构对浅灰色条没有反应，将它们解释为遥远的。然而，当研究人员在这些条接近时用微弱的电刺激训练了 rhopalium 后，它开始对浅灰色条做出反应，产生躲避障碍的信号。这些电刺激模仿了碰撞的机械刺激。研究结果进一步表明，水母的联想学习需要结合视觉和机械刺激，而水母是一个学习中心。

接下来，研究小组计划更深入地研究水母神经系统的细胞相互作用，以梳理记忆的形成。他们还计划进一步了解钟中的机械传感器如何工作，以描绘动物联想学习的完整画面。

“这些动物的学习速度令人惊讶;这与高级动物的速度大致相同，”加姆说。“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明的一种极其基本的细胞机制。

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