یادگیری شگفت‌انگیز عروس دریایی شناخت از مغز را تغییر می‌دهد

به گزارش خبرنگار خبرگزاری علم و فناوری آنا، شواهد نشان می‌دهد عروس دریایی می‌تواند ارتباط ذهنی بین رویداد‌ها برقرار کند - مانند دیدن چیزی و برخورد با آن - و بر این اساس رفتار خود را تغییر می‌دهد.

«جان بیلکی» «Jan Bielecki» متخصص عصب شناسی رفتاری در دانشگاه کیل آلمان می‌گوید: شاید یادگیری به یک سیستم عصبی بسیار پیچیده نیاز نداشته باشد؛ اما یادگیری بخش جدایی ناپذیر از سلول‌های عصبی یا مدار‌های بسیار محدود است. اگر چنین است، یافته جدید می‌تواند به ردیابی چگونگی تکامل یادگیری در حیوانات کمک کند.

سیستم عصبی عروس دریایی جعبه‌ای کارائیب با نام علمی (Tripedalia cystophora) شامل چهار روپالیوم (اندام حسی حرکتی) دستگیره مانند است که از قسمت چتر مانند بدن آن آویزان است.

هر روپالیوم دارای 6 چشم و حدود هزار نورون است. عروس دریایی از دید خود برای کمک به حرکت بین ریشه‌های مانگرو در تالاب‌های استوایی استفاده می‌کند تا به شکار سخت پوستان کوچک برود.

حرکت بین ریشه‌ها کار ساده‌ای نیست. عروس جعبه‌ای کارائیب، فاصله ریشه را بر اساس میزان تیره به نظر رسیدن آن نسبت به آب اطراف - یعنی کنتراست آن، قضاوت می‌کند. در آب‌های شفاف، فقط ریشه‌های دور در پس زمینه محو می‌شوند یا کنتراست کمی دارند. اما در آب‌های تیره، حتی ریشه‌های نزدیک می‌توانند با محیط اطراف خود ترکیب شوند.

عواملی مانند جزر و مد، جلبک‌ها و عوامل دیگر می‌توانند به سرعت آب را کدر کنند. محققان نمی‌دانستند آیا عروس دریایی جعبه‌ای کارائیب می‌توانند بفهمند که اجسام با کنتراست کم، که ممکن است در ابتدا دور به نظر برسند، در واقع نزدیک هستند یا خیر.

آن‌ها ۱۲ عروس دریایی را در یک مخزن گرد که با نوار‌های خاکستری و سفید متناوب با کنتراست کم احاطه شده بود قرار دادند. یک دوربین حدود هفت دقیقه از رفتار این حیوانات فیلمبرداری کرد. در ابتدا به نظر می‌رسید عروس دریایی نوار‌های خاکستری را به عنوان ریشه‌های دور تعبیر می‌کند و به سوی دیواره مخزن شنا کرد؛ اما به نظر می‌رسید که این برخورد‌ها باعث شد که عروس دریایی با نوار‌های خاکستری بیشتر شبیه ریشه‌های نزدیک در آب تیره رفتار کند و شروع به اجتناب از آن‌ها کردند.

میانگین فاصله عروس دریایی از دیواره مخزن از حدود ۲.۵ سانتی متر در چند دقیقه اول به حدود ۳.۶ سانتی متر در چند دقیقه پایانی افزایش یافت. متوسط ضربات آن‌ها به دیوار از ۱.۸ در دقیقه به ۰.۷۸ در دقیقه کاهش یافته است.

«ناگایاسو ناکانیشی» «Nagayasu Nakanishi»، زیست‌شناس تکاملی در دانشگاه آرکانزاس در فایتویل، که سیستم‌های عصبی عروس دریایی را مطالعه کرده است؛ اما در پژوهش حضور ندارد، می‌گوید: این واقعاً شگفت‌انگیز است. هرگز فکر نمی‌کردم که عروس دریایی واقعاً بتواند یاد بگیرد.

این محققان در آزمایش‌های دیگری، روپالیوم را از عروس دریایی جدا کردند و آن دسته‌های عصبی حاوی چشم را در مقابل صفحه نمایش قرار دادند. چشم‌های عروس دریایی پلک‌هایی برای باز نگه داشتن ندارند. صفحه نمایش نوار‌های خاکستری روشن با کنتراست کم را نشان می‌داد، در حالی که یک الکترود پالس الکتریکی ضعیفی به روپالیوم می‌داد که حس برخورد با چیزی را تقلید می‌کرد.

این آموزش باعث شد روپالیوم‌ها شروع به پاسخ دادن به نوار‌های کم کنتراست کنند که در ابتدا نادیده گرفته بودند. آن‌ها شروع به ارسال انواع سیگنال‌های عصبی کردند که وقتی عروس دریایی از مانعی دور می‌شود، منتشر می‌کنند.

این نشان می‌دهد که روپالیوم‌ها به تنهایی می‌توانند یاد بگیرند موانع به ظاهر دور و کم کنتراست در واقع به اندازه کافی نزدیک هستند که بتوان از آن‌ها اجتناب کرد - که به نوبه خود نشان می‌دهد که روپالیوم‌ها مراکز یادگیری عروس دریایی جعبه کارائیب هستند.

نتایج این تحقیقات در شماره ۲۲ سپتامبر نشریه Current Biology منتشر شده است.

«کن چنگ» «Ken Cheng»، زیست شناس رفتاری در دانشگاه مک کواری در سیدنی می‌گوید: این جالب‌ترین بخش مقاله است. این یافته ما را یک پله به چگونگی کارکرد سیم کشی مغز نزدیک‌تر می‌کند.

از نظر «Gaëlle Botton-Amiot» نوروبیولوژیست دانشگاه فرایبورگ سوئیس ردیابی یادگیری و رسیدن به روپالیوم سوالات زیادی را در ذهن ایجاد می‌کند. مثلا عروس دریایی چهار روپالیوم دارد، این اندام‌ها چگونه کار می‌کنند، چگونه هماهنگ می‌شوند و اگر عروس دریایی یکی از روپالیوم‌ها را از دست بدهد آیا همه چیز‌هایی را که آن چشم‌ها دیدند و نورون‌ها یاد گرفتند را فراموش می‌کند؟ یا روپالیوم‌های دیگر آن را به یاد دارند؟

دانشمندان امیدوارند این یافته به یک سیستم فوق‌العاده برای بررسی فرآیند‌های سلولی در یادگیری پیشرفته انواع حیوانات تبدیل شود. آن‌ها اکنون در تلاش برای مشخص کردن دقیق سلول‌هایی هستند که در یادگیری و تشکیل حافظه نقش دارند. با انجام این کار، می‌توانیم دریافت چه تغییرات ساختاری و فیزیولوژیکی در سلول‌ها هنگام یادگیری اتفاق می‌افتد.

اگر محققان بتواند سازوکار‌های دقیق یادگیری در عروس دریایی را شناسایی کنند، گام بعدی این است درک آن است که بدانیم آیا این روش به طور خاص برای عروس‌های دریایی کاربرد دارد یا در همه حیوانات یافت می‌شود.

دانشمندان در نهایت، به دنبال کشف سازوکار‌های مشابه در حیوانات دیگر هستند تا دریابند به طور کلی آیا حافظه اینگونه عمل می‌کند یا خیر.