A medúza lenyűgözi a tudósokat tanulási képességeikkel

A medúzák központi agyuk hiánya ellenére fejlett tanulási képességekkel rendelkeznek, amelyek hasonlóak az emberekhez és más összetett organizmusokhoz, megkérdőjelezve az idegi tanulási folyamatokkal kapcsolatos hagyományos hiedelmeket.

Medúza tanulási képességei: kihívást jelentő idegtudományi koncepciók

A medúzák még központi agy nélkül is tanulhatnak olyan múltbeli tapasztalatokból, mint az emberek, az egerek és a legyek – írták a tudósok először szeptember 22-én a folyóiratban. Jelenlegi biológia. Karib-tengeri medúzákat idomítottak (Tripidalia cestophora), hogy megtanulják felismerni és elkerülni az akadályokat. A tanulmány megkérdőjelezi azokat a korábbi elképzeléseket, amelyek szerint a fejlett tanuláshoz központi agyra van szükség, és rávilágít a tanulás és a memória evolúciós gyökereire.

Összetett látás egy egyszerű lényben

Ezek a medúzák nem nagyobbak egy körmnél, egyszerűnek tűnnek, összetett vizuális rendszerükkel, harangszerű testükbe 24 szem van beágyazva. Ez az állat mangrove mocsarakban él, és látását arra használja, hogy zavaros vízben navigáljon, és a víz alatti fagyökerek körül kanyarodjon zsákmányra. A tudósok bebizonyították, hogy a zselék az asszociatív tanulás révén elsajátíthatják az akadályok elkerülésének képességét, amely folyamat során az organizmusok mentális asszociációkat alakítanak ki az érzékszervi ingerek és a viselkedések között.

karibi medúza. Köszönetnyilvánítás: Jan Bilecki

„A tanulás az idegrendszer végső működése” – mondja az első szerző, Jan Bielecki, a németországi Kieli Egyetem munkatársa. Ahhoz, hogy egy medúzát sikeresen megtaníthassunk egy új trükkre, azt mondja: „a legjobb, ha kihasználja természetes viselkedését, ami az állat számára logikus, amíg ki nem használja a benne rejlő lehetőségeket.”

Szimulált tanulási környezet

A medúza természetes élőhelyének újrateremtése érdekében a kutatók egy kör alakú tartályt szürke és fehér csíkokkal díszítettek, a szürke csíkok pedig a távoli mangrovefák gyökereit utánozták. 7,5 percig figyelték a medúzát a tartályban. Eleinte a kocsonya e látszólag távoli vonalak közelében úszott, és többször is beleütközött. Ám a kísérlet végére a gél körülbelül 50%-kal növelte átlagos távolságát a faltól, megnégyszerezte a sikeres forgáspontok számát, hogy elkerülje az ütközést, és felére csökkentette a falhoz való érintkezését. Az eredmények arra utalnak, hogy a medúzák vizuális és mechanikai ingerek révén tanulhatnak a tapasztalatból.

A karibi medúza a mangrovefák víz alatti gyökerei között él és táplálkozik. Köszönetnyilvánítás: Anders Gram

„Ha összetett szerkezeteket akarunk megérteni, mindig jó ötlet a lehető legegyszerűbben kezdeni” – mondja Anders Jarm, a kutatás vezetője, a dán Koppenhágai Egyetem munkatársa. „A medúzák viszonylag egyszerű idegrendszerét tekintve sokkal nagyobb lehetőségünk van megérteni az összes részletet, és azt, hogy ezek hogyan állnak össze a viselkedés végrehajtásához.”

Megfejteni a tanulási központot

A tudósok ezután a medúza asszociatív tanulásának alapvető folyamatát igyekeztek meghatározni az állat rupáliának nevezett vizuális szenzoros központjainak elkülönítésével. Mindegyik szerkezetnek hat szeme van, és pacemaker jeleket generál, amelyek szabályozzák a medúza pulzáló mozgását, amelynek frekvenciája nő, amikor az állat eltér az akadályoktól.

A kutatók kimutatták, hogy az álló rubalium szürke sávokkal mozog, hogy utánozza az állatok tárgyakhoz való közeledését. A szerkezet nem reagált a világosszürke sávokra, és távolinak értelmezte azokat. Miután azonban a kutatók a robáliumot gyenge elektromos stimulációval edzették, ahogy közeledtek a rudak, a világosszürke sávokra válaszul akadálykerülő jeleket kezdett generálni. Ezek az elektromos stimulációk az ütközés mechanikai ingereit utánozzák. Az eredmények azt is kimutatták, hogy a vizuális és mechanikai ingerek kombinációja szükséges a medúzák asszociatív tanulásához, és hogy a rubalium tanulási központként működik.

Jövőbeli trendek

Ezt követően a kutatócsoport azt tervezi, hogy mélyebbre ássák a medúza idegrendszerének sejtkölcsönhatásait, hogy feltárják a memória kialakulásának folyamatát. Azt is tervezik, hogy megértsék, hogyan működik a csengőben lévő mechanikus érzékelő, hogy teljes képet festhessenek az állat asszociatív tanulásáról.

„Elképesztő, milyen gyorsan tanulnak ezek az állatok; „Körülbelül ugyanolyan sebességű, mint a fejlett állatoké” – mondja Garm. „Úgy tűnik, még a legegyszerűbb idegrendszer is képes a haladó tanulásra, és kiderülhet, hogy ez egy nagyon alapvető sejtmechanizmus, amelyet az evolúciós idegrendszer hajnalán találtak ki.”

A tanulmányról további információért lásd: Medúza meglepő gondolata megváltoztatja az agyról alkotott alapvető ismereteinket.

Hivatkozás: „Kooperatív tanulás a dobozban Jellyfish Tripedalia Cystophora”, 2023. szeptember 22., Jelenlegi biológia.
doi: 10.1016/j.cub.2023.08.056

Ezt a munkát a Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Német Kutatási Alapítvány), a Dán Kutatási Tanács (DFF) és a Villum Alapítvány támogatta.