一项新研究发现这些海洋生物无需大脑依然能够学习

小星海葵 (Nematostella vectensis)。(Gaëlle Botton-Amiot/弗里堡大学)

学习是生命的决定性特征之一，每一种生物，从鸟类到粘菌，都在不同程度上拥有这种能力。

在最简单的生物体中，重复暴露于相同的刺激会导致习惯化或敏感化形式的非联想学习。

根据最近的研究，小星海葵 (Nematostella vectensis) 具有惊人复杂的学习能力，它们能够记住光和电脉冲之间的联系就证明了这一点。

“这正是所谓的联想学习，”资深作者、弗里堡大学神经生物学家西蒙·斯普雷彻说。

“证明即使没有大脑的动物也能通过神经系统表现出复杂的行为。”

拥有大量脑力的动物可以很容易地将刺激与反应联系起来，并根据它们所学和记住的内容改变它们的行为。例如，如果你不幸发现触摸热炉子会导致疼痛，你可能希望改变自己的行为以防止再次发生。

记住这些事情的能力被认为是随着神经系统的进化而产生的，调节大脑中的突触强度和可塑性。

但并不是所有的动物都有大脑。像海葵和水母这样的刺胞动物只有分散的神经网络，因此假设它们只能以非联想方式学习是有道理的。

为了研究N. vectensis的联想学习能力，来自瑞士弗里堡大学和西班牙巴塞罗那大学的 Sprecher 及其同事使用光和电击进行了经典调节实验。

在经典条件反射中，最初的中性事件以奖励或负面结果的形式与具有生物学意义的结果配对。

作者指出，40 多年前的研究为海葵的经典条件反射提供了不确定的证据，但这些研究从未被重复。

小星星海葵 (Nematostella vectensis) 的头。（Gaëlle Botton-Amiot/弗里堡大学）

Sprecher 和他的团队随机分配 10 或 18 只小海葵为一组，进行光脉冲和电脉冲同步的配对试验，或光脉冲和电脉冲不同步的非配对试验。

他们用一个小的电击让动物缩回触手，通过在光照的同时或不同时间给它们电击来训练它们。

然后他们单独测试了他们对光的反应。在训练期间同时接受光和电击的动物会调整它们的行为，并在条件反射后单独对光做出反应。

在先前与光同时受到电击的组中，有 72% 的人仅在光时就缩回了触手。这是在不同时间接受电击和光照训练的动物的反应率 (30%) 的两倍多。

通过使用软件跟踪测试中每个点的动物体长，该团队还测量了后缩的程度。他们发现，与未配对的组相比，同时接受电击和光照训练的动物的最大回缩长度明显更长。

“总的来说，”作者写道，“与接受未配对刺激的对照动物相比，这些动物在数量和质量上表现出不同的行为反应。”

然而，目前尚不清楚刺胞动物是否与我们共享相同类型的神经递质或神经调节剂，例如血清素或多巴胺，而且这些动物的联想学习可能是独立进化的。

研究人员指出，“在大多数模式生物中，已经确定了负责特定记忆形式的明确神经回路和分子机制。”

他们认为，刺胞动物的这种学习能力是“具身认知”的一个例子，并推动了对没有典型大脑的生物体的记忆结构的研究。

“我们对具有明显简单神经系统的动物的学习过程的运作知之甚少，”斯普雷彻说。

“所以我们有必要的框架来进一步推动我们的研究。”

他们的研究已发表在美国国家科学院院刊上。