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「沒有大腦」也能學習?首度揭示水母從經驗中學習的能力!

新近的研究打破了對水母的傳統認知。來自哥本哈根大學的一項研究指出,儘管加勒比方盒水母(Caribbean box jellyfish,以下簡稱水母)只有1000個神經細胞且沒有中樞大腦,它們的學習能力卻遠超我們的想像。這一發現對於我們對大腦的基本理解提供了新的視角。

一直以來,水母以及其相關物種(統稱為刺胞動物)被認為是最早發展出神經系統的生物,且其神經系統相當基本,沒有中樞大腦。水母作為地球上生存已超過五億年的物種,牠們的演化成功是不可否認的。然而,我們過去一直認為水母是簡單的生物,學習能力十分有限。更普遍的看法是,動物的神經系統越發達,學習潛力越高。水母及其親屬被認為是最早發展神經系統的動物,且其神經系統相對簡單,沒有中樞大腦。

此前,大家認為水母只能夠實現最基本形式的學習,例如「習慣化」,即對持續的刺激產生習慣。然而,研究顯示,即便只有1000個神經細胞,水母仍能夠從錯誤中學習,修改行為。比較起來,人腦約有1000億個神經細胞。

誤創樹根 學習避開

將水母放在模擬的紅樹林環境中,發現經過三到五次的碰撞學習,水母便能夠改變行為,避免與樹根碰撞。(圖/University of Copenhagen)

研究團隊研究了一種叫做Tripedalia cystophora的小型水母,這種水母生活在加勒比的紅樹林沼澤中。這種水母有著先進的視覺系統,可以在紅樹林的樹根中獵食微小的橈腳類。簡單來說,這種水母能夠看到樹根和周圍的水的差異,從而知道它們與樹根的距離,這樣就能在正確的時機游動。

他補充道:「儘管只有1000個神經細胞,但它們可以連接不同的感覺並學習聯系,這種學習與果蠅和老鼠相似。」

科學家通過實驗瞭解到,水母依靠對比度,也就是根與水的明暗差異,來判斷與樹根的距離,從而在合適的時候轉向避開。而且,這種關係會因為雨水、藻類和波動等每日變化而改變。科學家進一步通過行為實驗,將水母放在模擬的紅樹林環境中,發現經過三到五次的碰撞學習,水母便能夠改變行為,避免與樹根碰撞。

這種對於基本神經系統能力的新認識,為神經科學領域帶來了重大啟示。研究小組現在正專注於確定哪些細胞參與了學習和記憶形成,希望未來能深入瞭解這一進程,進而為研究其它動物的學習提供新的研究模型。這項突破性的知識不僅有助於我們更好地理解腦部的運作,也可能對未來治療各種形式的失智症等疾病提供幫助。這篇研究被刊登在最新一期的《當代生物學》。

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參考論文:

1.Associative learning in the box jellyfish Tripedalia cystophora.Current Biology

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Current Biology