研究发现：没脑子也不耽误学习

图片来源：Pixabay

本报讯一项新研究发现，尽管水母没有大脑，但也能像人类、小鼠和苍蝇一样从过去的经验中学习技能。

科学家训练了加勒比箱水母，发现其能学会躲避障碍物。该研究挑战了此前认为的高级学习需要大脑的观点，并揭示了学习和记忆的进化根源。相关研究9月22日发表于《当代生物学》。

比指甲还小的加勒比箱水母看似简单，但它们有着复杂的视觉系统——其钟状的身体上嵌着24只眼睛。这种动物生活在红树林沼泽中，利用优良的视力在浑浊的水中穿行，并能在水下错综复杂的树根周围灵活转弯、诱捕猎物。科学家发现，水母可以通过联想学习获得避开障碍物的能力，这是一个有机体在感觉和行为之间形成心理联系的过程。

“学习是神经系统的‘巅峰’。”论文第一作者、德国基尔大学的Jan Bielecki说，“为了成功教会水母一种新技巧，最好利用它们的自然行为，尤其是让动物做一些对它们有意义的事情，这样它们就能充分发挥潜力。”

研究小组在一个圆形水箱上装饰了灰色和白色条纹，以模拟水母的自然栖息环境，其中灰色条纹模仿远处可能出现的红树林根系。他们观察了水箱里的水母7.5分钟。起初，水母会游向这些看似遥远的条纹，并经常撞到它们。但在实验结束时，水母与箱壁的平均距离增加了约50%，成功避免碰撞的次数增加了4倍。研究结果表明，通过视觉和机械，水母可以从经验中学习技能。

“如果你想了解复杂的结构，那么从简单的对象入手总是好的。由于水母的神经系统相对简单，我们有更多机会了解所有细节，以及它们是如何结合在一起控制行为的。”论文通讯作者、丹麦哥本哈根大学Anders Garm说。

然后，研究人员试图通过分离水母的视觉中心确定其联想学习的潜在过程。每个感觉中心都有6只眼睛，并产生控制水母运动的信号，当水母为避免碰到障碍物而转向时，信号频率会出现峰值。

研究小组还分析了与灰色条纹移动有关的水母感觉棍，以模仿动物接近物体的过程。感觉棍对条纹没有反应，表明感觉棍认为这些条纹是遥远的。然而，在研究人员用微弱的电训练感觉棍后，当条纹靠近时，它开始产生躲避障碍物的信号。这些电模拟了水母碰撞障碍物的机械。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，而感觉棍是学习中心。

接下来，研究小组计划深入研究水母神经系统细胞的相互作用，以梳理记忆的形成。他们还计划进一步了解水母的机械传感器是如何工作的，以描绘出这种动物联想学习的完整画面。

“这些动物的学习速度之快令人惊讶，甚至可以媲美高级动物。”Garm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展出来的一种基本的细胞机制。”（晋楠）