Нужен ли мозг, чтобы учиться: медузы ошеломили ученых своими навыками

В ходе экспериментального исследования ученые смогли продемонстрировать, что медузы, как и люди, могут учиться на своем прошлом опыте. Международная команда исследователей обучила определенный вид медуз, обитающих в Карибском море, обнаруживать препятствия и уклоняться от них. Речь о карибских коробчатых медузах (Tripedalia Cysophora).

Казалось бы, очевидно, что для обучения нужно использовать мозг. Однако, как и у большинства медуз, у Tripedalia Cysophora нет единого централизованного мозга. Они используют два десятка глаз, а концентрация нейронов в четырех глазных сенсорных структурах задействуется для обработки изображений и навигации по ориентирам над водой.

Обучение — это вершина эффективности нервной системы. Новое исследование, вышедшее в в журнале Current Biology, бросает вызов предыдущим представлениям о том, что продвинутое обучение требует наличия централизованного мозга. Также работа проливает свет на эволюционные корни обучения и памяти.

Чтобы научить медуз новым действиям, ученые решили использовать их естественное поведение — такой подход обычно имеет смысл для животных.

Коробчатые медузы продемонстрировали тип ассоциативного обучения, который ранее был замечен только у двусторонне-симметричных (билатеральных) животных, таких как позвоночные, членистоногие и моллюски. 

Ассоциативное обучение происходит через обусловленность. Например, если вы прикоснулись к горячему утюгу и он обжег вас, то вы можете ассоциировать горячий утюг с болью и привыкнете больше не прикасаться к утюгу. Проще говоря, два несвязанных между собой элемента соединяются в нашем мозгу.

При этом, как уже было сказано, ассоциативное обучение, в частности, классическое или оперантное обусловливание, никогда не было однозначно связано с животными, не относящимися к билатеральным. Именно ассоциативное обучение моделирует поведение и является обязательным условием выживания для подавляющего большинства животных. 

В ходе эксперимента команда поместила коробчатых медуз в круглый резервуар с серыми и белыми полосами, на расстоянии имитирующими корни мангровых деревьев. При предъявлении серых препятствий медуза сначала плавала вдоль стены контейнера, что позволяло ей видеть препятствия (серые полосы) и прикасаться к ним через контакты со стенами, которые были стимулами.

Ученые обнаружили, что в течение 7 минут и 30 секунд испытательного периода медуза научилась значительно увеличивать расстояние до стены резервуара и частоту уклонений. Важно отметить, что медуза также более чем вдвое сократила количество контактов со стенами. Команда пришла к выводу, что эти результаты предполагают ассоциативное обучение T. Cysophora путем объединения визуальных и механических стимулов.

Ученых удивило, как быстро медузы учатся — это примерно тот же темп, что и у продвинутых животных. Похоже, что даже самая простая нервная система способна к расширенному обучению. Это может оказаться признаком фундаментального клеточного механизма, появившегося еще на заре эволюции нервной системы.