Простым морским существам не нужен мозг, чтобы учиться
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.
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.
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.