Denizanası öğrenme becerileriyle bilim adamlarını şaşırtıyor

Denizanasının öğrenme yetenekleri: zorlu nörobilimsel kavramlar

Bilim adamlarının ilk olarak 22 Eylül tarihli dergide bildirdiğine göre denizanaları, merkezi bir beyni olmasa bile insanlar, fareler ve sinekler gibi geçmiş deneyimlerden öğrenebilirler. Güncel biyoloji. Karayip denizanasını eğittiler (Tripidalia cestophora) engelleri nasıl tespit edeceğinizi ve onlardan nasıl kaçınacağınızı öğrenmek. Çalışma, ileri öğrenmenin merkezi bir beyin gerektirdiğine dair önceki görüşlere meydan okuyor ve öğrenme ile hafızanın evrimsel köklerine ışık tutuyor.

Basit bir canlıda karmaşık görme

Bir tırnaktan daha büyük olmayan bu denizanası, çan benzeri gövdesine gömülü 24 gözüyle karmaşık bir görsel sistemiyle basit görünüyor. Bu hayvan, mangrov bataklıklarında yaşıyor ve bulanık sularda yön bulmak ve avını avlamak için su altı ağaç köklerinin etrafından dolaşmak için görüşünü kullanıyor. Bilim adamları, denizanalarının, organizmaların duyusal uyaranlar ve davranışlar arasında zihinsel ilişkiler oluşturduğu bir süreç olan ilişkisel öğrenme yoluyla engellerden kaçınma yeteneğini kazanabildiğini gösterdi.

Karayip denizanası. Kredi bilgileri: Jan Bilecki

Almanya’daki Kiel Üniversitesi’nden ilk yazar Jan Bielecki, “Öğrenme, sinir sisteminin nihai işleyişidir” diyor. Denizanasına yeni bir numarayı başarılı bir şekilde öğretmek için, “en iyisi, tam potansiyeline ulaşana kadar hayvan için anlamlı olan doğal davranışlarından yararlanmaktır” diyor.

Simüle edilmiş öğrenme ortamı

Denizanasının doğal yaşam alanını yeniden yaratmak amacıyla araştırmacılar, dairesel bir tankı gri ve beyaz çizgilerle süslediler; gri çizgiler uzaktaki mangrov ağaçlarının köklerini taklit ediyordu. Denizanasını 7,5 dakika boyunca tankta gözlemlediler. İlk başta, jöle görünüşte uzak olan bu çizgilerin yakınında yüzdü ve onlara defalarca çarptı. Ancak deneyin sonunda jel, duvara olan ortalama mesafesini yaklaşık %50 artırdı, çarpışmayı önlemek için başarılı dönüş sayısını dört katına çıkardı ve duvarla temasını yarıya indirdi. Sonuçlar denizanasının görsel ve mekanik uyaranlar yoluyla deneyimlerden öğrenebileceğini gösteriyor.

Karayip denizanası mangrov ağaçlarının su altındaki kökleri arasında yaşar ve beslenir. Kredi bilgileri: Anders Gram

Danimarka’daki Kopenhag Üniversitesi’nden baş araştırmacı Anders Jarm, “Karmaşık yapıları anlamak istiyorsanız mümkün olduğunca basit bir başlangıç ​​yapmak her zaman iyi bir fikirdir” diyor. “Denizanasındaki bu nispeten basit sinir sistemlerine baktığımızda, tüm detayları ve bunların davranışları gerçekleştirmek için nasıl bir araya geldiklerini anlama fırsatımız çok daha fazla oluyor.”

Öğrenme merkezinin şifresini çözün

Bilim insanları daha sonra hayvanın rupalia adı verilen görsel duyu merkezlerini izole ederek denizanası ilişkisel öğrenmesinin temel sürecini belirlemeye çalıştı. Bu yapıların her birinin altı gözü vardır ve denizanasının titreşimli hareketini kontrol eden kalp pili sinyalleri üretir; hayvan engellerden uzaklaştıkça frekansı artar.

Araştırmacılar, sabit rubalyumun, hayvanın nesnelere yaklaşımını taklit etmek için gri çubuklarla hareket ettiğini gösterdi. Yapı, açık gri çubuklara yanıt vermedi ve bunların çok uzakta olduğu şeklinde yorumlandı. Ancak araştırmacılar, çubuklar yaklaşırken robalium’u zayıf elektriksel uyarıyla eğittikten sonra, açık gri çubuklara yanıt olarak engellerden kaçınma sinyalleri üretmeye başladı. Bu elektriksel uyarılar, bir çarpışmanın mekanik uyarılarını taklit eder. Sonuçlar ayrıca denizanasında ilişkisel öğrenme için görsel ve mekanik uyaranların bir kombinasyonunun gerekli olduğunu ve rubalyumun bir öğrenme merkezi olarak işlev gördüğünü gösterdi.

Gelecek trendleri

Daha sonra araştırma ekibi, hafıza oluşumu sürecini çözmek için denizanasının sinir sistemindeki hücresel etkileşimleri daha derinlemesine incelemeyi planlıyor. Ayrıca, hayvanın ilişkisel öğrenmesinin tam bir resmini çizmek için zildeki mekanik sensörün nasıl çalıştığını anlamayı da planlıyorlar.

“Bu hayvanların bu kadar çabuk öğrenmesi şaşırtıcı; Garm, “Gelişmiş hayvanlarla hemen hemen aynı hızda” diyor. “En basit sinir sistemi bile ileri düzeyde öğrenme yeteneğine sahip gibi görünüyor ve bunun, evrimsel sinir sisteminin şafağında icat edilen çok temel bir hücresel mekanizma olduğu ortaya çıkabilir.”

Bu çalışma hakkında daha fazla bilgi için bkz. Denizanasının Şaşırtıcı Düşüncesi Beyin Hakkındaki Temel Anlayışımızı Değiştiriyor.

Referans: “Kutu Denizanası Tripedalia Cystophora’da İşbirliğine Dayalı Öğrenme” 22 Eylül 2023, Güncel biyoloji.
doi: 10.1016/j.cub.2023.08.056

Bu çalışma Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Alman Araştırma Vakfı), Danimarka Araştırma Konseyi (DFF) ve Villum Vakfı tarafından desteklenmiştir.