Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Meduzy „uczą się na błędach” pomimo braku scentralizowanego mózgu
Meduzy „uczą się na błędach” pomimo braku scentralizowanego mózgu

Przełomowe badania, rzucające nowe światło na ewolucyjne mechanizmy uczenia się i pamięci, zostały opublikowane ostatnio na łamach czasopisma „Current Biology”. Przeprowadził je zespół naukowców pod kierunkiem prof. Andersa Garma z Uniwersytetu w Kopenhadze, który od ponad dekady zajmuje się badaniami nad układem nerwowym meduz – parzydełkowców, które pojawiły się na Ziemi ok. 500 mln lat temu (a według niektórych szacunków nawet ponad 700 mln lat temu), co czyni je najstarszymi znanymi zwierzętami wielonarządowymi.

 

Pomimo że zwierzęta te nie posiadają scentralizowanego mózgu, a ich układ nerwowy jest bardzo prosty, wykazują zdolność do zmiany zachowania na podstawie zdobytych doświadczeń i, jak wykazali autorzy tej pracy, są zdolne do asocjacyjnego uczenia się (posiadają znacznie bardziej „wyrafinowaną” zdolność uczenia się, niż do tej pory sądzono). Na podstawie przeprowadzonych doświadczeń autorzy tej pracy wnioskują, że uczenie się jest integralną częścią funkcji neuronów i wyewoluowało znacznie wcześniej, niż zakładaliśmy. 

Już dawno zauważono, że parzydełkowce (do których należą m.in. meduzy) przejawiają zdolność do podstawowych formy uczenia się, w konsekwencji wielokrotnego działania bodźca – było to tzw. uczenie bez asocjacji (przyzwyczajanie i uwrażliwianie), niewymagające połączeń pomiędzy dwoma różnymi rodzajami bodźców w celu wygenerowania reakcji. Natomiast w przypadku tego badania meduzy z gatunku Tripedalia cystophora wykazały zdolność do zaawansowanego uczenia asocjacyjnego, łącząc różne bodźce i tworząc między nimi związki w celu modyfikacji zachowania. Do niedawna naukowcy zakładali, że jedynie zwierzęta z wysokorozwiniętym układem nerwowym są zdolne do asocjacyjnego uczenia się. Omawiane wyniki badań wskazują, że uczenie asocjacyjne mogło być jedną z korzyści ewolucyjnych, jakie odnosiły zwierzęta nawet z bardzo prostym układem nerwowym.

Meduzy z gatunku T. cystophora to zwierzęta endemiczne dla obszaru Morza Karaibskiego, gdzie żyją w zamulonych wodach lasów namorzynowych. Pokarmu szukają w zanurzonej w wodzie gęstwie korzeni, korzystając z licznych oczu rozmieszczonych w skupiskach na powierzchni całego ciała, dzięki czemu unikają przeszkód o wysokim kontraście wizualnym (meduzy reagują na kontrast pomiędzy korzeniami drzew a tonią wody). Zespół prof. Garma skonstruował zbiornik, który przypominał naturalne środowisko T. cystophora (ściany akwarium wyłożono kratami w postaci szarych i białych pasów, w celu odwzorowania korzeni namorzynów). Początkowo meduzy pływały blisko pasów i często wpadały na ściany zbiornika. Z czasem jednak zaczęły kojarzyć szare paski z bodźcem bólowym związanym z kolizją i konsekwentnie od nich odpływały – zwierzęta połączyły więc dwa różne rodzaje bodźców, aby zmienić swoje zachowanie (dość szybko, bo po zaledwie kilku zderzeniach ze ścianą zbiornika), co jest cechą charakterystyczną uczenia asocjacyjnego.

Naukowcy zbadali ponadto jeden z ośrodków wzrokowych meduzy – ropalium, ciało brzeżne (w którego skład wchodzą narządy światłoczułe, tj. oczka w postaci skupisk komórek barwnikowych) – generujące sygnały elektryczne, które modulują ruch pulsacyjny zwierzęcia. W odpowiedzi na obraz poruszającego się szarego paska ośrodek wzrokowy początkowo nie reagował, jednak po dodaniu impulsu elektrycznego naśladującego bodziec związany z kolizją ropalium zaczęło generować rodzaj sygnałów elektrycznych o wysokiej częstotliwości, które nakazują omijanie przeszkód. Można więc wnioskować, że struktura funkcjonująca jako rodzaj miniaturowego „mózgu” wzrokowego służy jako centrum uczenia się. Badacze planują przeprowadzenie pogłębionych badań mających na celu dokładne wytypowanie komórek uczestniczących w procesach uczenia się i tworzenia pamięci. Pozwoli to potencjalnie na opisanie nowych zmian strukturalnych i funkcjonalnych zachodzących w komórkach nerwowych w miarę uczenia się, a docelowo – znalezienie podobnych zmian u innych zwierząt w celu ustalenia, czy są one uniwersalne i ewolucyjnie konserwatywne.

Źródła

https://science.ku.dk/english/press/news/2023/jellyfish-are-smarter-than-you-think/

Current Biology

Fot. https://pixabay.com/pl/photos/morze-zwierz%C4%99-meduza-21649/

KOMENTARZE
news

<Marzec 2024>

pnwtśrczptsbnd
26
27
29
1
2
3
4
8
9
10
11
12
16
17
18
20
22
23
24
25
28
29
30
31
Newsletter