Ученые выяснили, что простым морским существам не нужен мозг, чтобы учиться


Фото из открытых источников
Обучение — одна из определяющих характеристик жизни, и каждое живое существо, от птиц до слизевиков, в той или иной степени обладает этой способностью. У простейших организмов повторное воздействие одних и тех же раздражителей может вызвать неассоциативное обучение в форме привыкания или сенсибилизации.
 
Согласно последним исследованиям, морские анемоны-звездочки (Nematostella vectensis) способны к удивительно сложному обучению, о чем свидетельствует их способность запоминать связь между светом и электрическими импульсами.
 
«Это именно то, что называется ассоциативным обучением», — рассказал старший автор исследования нейробиолог Фрибургского университета Саймон Спрехер. «Доказательство того, что даже животные без мозга способны демонстрировать сложное поведение благодаря своей нервной системе». Исследование было опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.
 
Животные с большими умственными способностями могут легко связать стимул с реакцией и изменить свое поведение в зависимости от того, что они узнали и запомнили. Считается, что способность запоминать эти вещи появилась по мере развития нервной системы, регулирующей силу и пластичность синапсов в мозгу.
 
Но не у всех животных есть мозг. Книдарии, такие как морские анемоны и медузы, имеют только децентрализованную нервную сеть, поэтому имеет смысл предположить, что они могут учиться только неассоциативными способами.
 
Чтобы исследовать способность N. vectensis к ассоциативному обучению, Спрехер и его коллеги из Университета Фрибурга в Швейцарии и Университета Барселоны в Испании провели классические эксперименты по выработке условного рефлекса со светом и электрическим током.
 
В классическом обусловливании изначально нейтральное событие сочетается с биологически значимым результатом в виде вознаграждения или негативного последствия.
 
Авторы отмечают, что предыдущие исследования, проведенные более 40 лет назад, дали неубедительные доказательства классической обусловленности морских анемонов, но эти исследования никогда не повторялись.
 
Спречер и его команда случайным образом распределили группы из 10 или 18 актиний-звездочек либо для парных испытаний, в которых световые и электрические импульсы совпадали, либо для непарных испытаний, в которых импульсы света и электричества возникали несинхронно.
 
Они использовали небольшой электрический шок, чтобы заставить животных втягивать щупальца, обучая их, давая им электрический ток одновременно со светом или в разное время.
 
Затем они проверили свои реакции только на свет. Животные, которые одновременно получали свет и электрошок во время обучения, адаптировали свое поведение и после кондиционирования реагировали только на свет.
 
В группе, которая ранее получала удар током одновременно со светом, 72 процента втягивали свои щупальца только при свете. Это более чем в два раза превышало скорость реакции (30 процентов) у животных, тренированных с электрошоком и светом в разное время.
 
Используя программное обеспечение для отслеживания длины тела животных в каждой точке теста, команда также измерила степень ретракции. Они обнаружили, что максимальная длина ретракции была значительно больше у животных, тренированных одновременно с электрошоком и светом, по сравнению с непарной группой.
 
«В целом, — пишут авторы, — эти животные продемонстрировали количественно и качественно иную поведенческую реакцию по сравнению с контрольными животными, получившими непарные стимулы».
 
Однако до сих пор неясно, имеют ли книдарии те же типы нейротрансмиттеров или нейромодуляторов, что и мы, такие как серотонин или дофамин, и возможно, что ассоциативное обучение развивалось у этих животных независимо.
 
Исследователи отмечают: «В большинстве модельных организмов были идентифицированы определенные нейронные цепи и молекулярные механизмы, ответственные за определенные формы воспоминаний».
 
Они предполагают, что эта способность кишечнополостных к обучению является примером «воплощенного познания» и побуждает к исследованиям структуры памяти у организмов, не имеющих типичного мозга.
 
«Мы очень мало знаем о том, как работает процесс обучения у животных с явно простой нервной системой», — говорит Спречер. «Таким образом, у нас есть необходимая основа для дальнейшего продвижения наших исследований».