: 27.09.2023
Чтобы учиться на своем опыте, мозг не нужен
Говоря о животных, мы часто упоминаем инстинкты – врожденные поведенческие стереотипы, не основанные на приобретенном опыте. Но животные, как и люди, умеют учиться, что делает их поведение более гибким и адаптивным. Считается, что способности к обучению – прерогатива достаточно высокоразвитых форм жизни, но недавние исследования таких «безмозглых» существ, как стрекающие («медузы»), опровергают это утверждение
Существа, известные нам как медузы, относятся к одному из подтипов типа стрекающие (Cnidaria), все представители которого имеют стрекательные клетки, используемые для охоты и защиты. А «медуза» – это лишь название одной (свободно плавающей) фазы жизненного цикла книдарий, включающего фазу сидячего полипа, ярким примером которой служат коралловые полипы.
Более полумиллиарда лет существования на Земле являются убедительным доказательством эволюционного успеха этих водных беспозвоночных, однако их всегда признавали не слишком способными к обучению. Что и неудивительно: книдарии считаются самыми первыми животными, обладающими нервной системой, и она у них очень проста – всего тысяча нервных клеток, не организованных в мозг. Для сравнения: человеческий мозг содержит около 100 млрд нервных клеток.
Считается, что такие животные, в силу примитивности их нервной системы, способны только на самые простейшие формы обучения. Так, они могут привыкнуть к определенной стимуляции, например, звуковой.
Сейчас ученые проверили способность книдарий изменять поведение на основе прошлого опыта, т.е. запоминать и учиться, что является признаком «продвинутой» нервной системы. Объектами исследования для ученых из Дании и Германии стали представители класса кубомедуз, небольшой группы ядовитых беспозвоночных, обитающих в тропических и теплых морях, которые быстро плавают и могут легко менять направление движения, охотясь на рыб и ракообразных.
Кубомедузы могут похвастаться более сложно организованной нервной системой, чем у других представителей стрекающих. Кроме того, у них необычно хорошо для беспозвоночных животных развита зрительная система – целых двадцать четыре глаза, в сетчатке которых обнаружены белки, чувствительные к синей, зеленой и ультрафиолетовой части спектра.
Глаза, по шесть штук сразу, расположены на поверхности особых сенсорных органов (ропалий), которые имеют вид маленьких придатков на краю зонтика медузы. Там же находятся органы слуха и равновесия. У основания каждого ропалия есть утолщение из нервных волокон и клеток, представляющее собой часть распределенной центральной нервной системы медузы.
Исследователи провели эксперименты с маленькими, всего около 1 см в диаметре, кубомедузами Tripedalia сysophora, обитающими на мелководье в мангровых зарослях Карибского моря и центральной части Индо-Тихоокеанского региона. Эти медузы питаются мелкими веслоногими ракообразными, и сплетение мангровых корней – хорошее место для такой охоты, но и опасное: мягкое студенистое тело медузы легко повредить о жесткие корни.
Поэтому медузам все время приходится маневрировать, приближаясь к корням. Если они разворачиваются слишком рано, то не успевают поймать добычу, если слишком поздно – натыкаются на корень. Главная задача для них – правильно оценить расстояние до препятствия. Оказалось, что для этого медузы ориентируются на контраст между окраской корней и воды, который может ежедневно меняться в зависимости от дождей, волн и присутствия водорослей.
Исследователи, воспроизведя условия мангрового болота в лаборатории, увидели, что каждый новый день медузы учатся избегать корней в текущих условиях, опираясь на зрительную информацию, а также на неприятные ощущения после неудачных маневров. Всего трех-пяти неудачных попыток уклонения оказывается достаточно, чтобы медуза больше не совершала ошибок. Примерно столь же быстро учатся на своем опыте плодовые мушки и мыши.
Исследователи также выяснили, что в процессах обучения принимают участие скопления нервных клеток ропалий. Это открытие с точки зрения фундаментальной нейронауки совершенно меняет наш взгляд на возможности простой нервной системы. Ведь если сложные формы обучения появились так рано, то, возможно, именно это стало одним из наиболее важных эволюционных преимуществ нервной системы с самого начала ее появления.
Ученые надеются, что, если удастся детально изучить механизмы обучения медуз на молекулярном уровне, они смогут создать модельную систему для изучения процессов памяти и обучения у разных видов. Эти знания могут оказаться полезными и на практике. Не секрет, что в мире вместе с ростом продолжительности жизни увеличивается число случаев старческой деменции, центральной проблемой при которой является потеря памяти. И если мы будем лучше понимать механизмы ее работы, это облегчит поиски способов противодействовать ее потере.
Фото: https://commons.wikimedia.org
: 27.09.2023 
