这些有 24 只眼睛的水母会从自己的错误中吸取教训

水母是进化史上不可否认的成功案例，它们在地球海洋中至少存活了 5 亿年。它们甚至能够很好地应对世界某些地区的气候变化，而它们不像大多数动物那样拥有中央大脑。尽管没有中央大脑，受过训练的加勒比箱形水母却可以像苍蝇、老鼠和人类一样记住过去的经历，并学会在水箱中发现和躲避以前遇到的障碍物。该研究结果发表在 9 月 22 日发表在《当代生物学》杂志上的一项研究中。

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这种水母在加勒比海和印度洋中部-太平洋水域随处可见，但通常直径只有半英寸左右。像这样的箱形水母属于一种水母，这种水母是世界上最有毒的动物之一，它们的刺伤会导致瘫痪，在极端情况下甚至死亡。

为了保持刺痛感并在水世界中航行，水母不像大多数动物那样拥有中央大脑。它们有四个平行的类似大脑的结构，每个结构大约有 1,000 个神经细胞。相比之下，人类的大脑大约有 1000 亿个神经细胞。加勒比箱形水母配备了复杂的视觉系统，24 只眼睛嵌入其钟形身体中。它们利用这种独特的视觉穿越红树林沼泽的浑浊水域，寻找猎物并潜入水下树根下。

“人们曾一度认为水母只能进行最简单的学习，包括习惯化，即习惯某种刺激的能力，比如持续的声音或持续的触摸，”这项研究的共同作者、哥本哈根大学神经生物学家 Anders Garm 在一份声明中说道。“现在，我们发现水母的学习能力更加精细，它们实际上可以从错误中吸取教训。通过这样做，可以改变自己的行为。”

在这项研究中，研究小组使用了一个圆形水箱，水箱上布满了灰色和白色条纹，以模拟水母的自然栖息地。灰色条纹模仿的是实验开始时看起来似乎很遥远的红树林根部。在 7.5 分钟的时间里，研究小组观察了水母在水箱中的情况。起初，水母游到这些看似很远的条纹附近，并经常撞到它们。然而，在实验结束时，水母与墙壁的平均距离增加了约 50%，成功旋转以避免与假树相撞的次数增加了四倍，与墙壁的接触减少了一半。

研究结果表明，水母能够从经验中学习，并通过一种称为联想学习的过程获得避开障碍物的能力。在这个过程中，生物体在感官刺激和行为之间形成心理联系。

该研究的共同作者、德国基尔大学神经学家 Jan Bielecki 在一份声明中表示：“学习是神经系统性能的巅峰。”

比莱茨基补充道，为了教会水母新技巧，“最好利用它的自然行为，这对动物来说是有意义的，这样它才能充分发挥自己的潜力。”

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随后，研究小组通过分离水母的视觉感官中心（称为视轴），研究了水母联想学习的根本过程。每个视轴内都有六只眼睛，控制水母的脉动运动。当水母避开障碍物时，这种运动的频率会急剧上升。

他们让静止的 rhopalium 移动灰色条来模仿果冻如何接近物体，而 rhopalium 对浅灰色条没有反应，似乎将条解释为远处。研究人员随后用一些弱电刺激训练 rhopalium，这些电刺激模仿与物体碰撞时发生的机械刺激。在电刺激之后，当 rhopalium 靠近浅灰色条时，它们开始产生躲避障碍物的信号。

该阶段实验的结果表明，视觉和机械刺激的结合对于水母的联想学习是必要的，而水母脑核很可能是水母的学习中心。

“对于基础神经科学来说，这是个相当重大的新闻。它为简单神经系统能做什么提供了一个新的视角，”Garm 说。“这表明高级学习可能从一开始就是神经系统最重要的进化优势之一。”

研究团队计划更深入地研究水母神经系统的细胞相互作用，以理清记忆形成的过程，同时也希望了解水母体内的机械传感器如何工作，以更全面地描绘出其联想学习的过程。

“这些动物的学习速度令人吃惊；它们的速度与高级动物差不多，”加姆说。“即使是最简单的神经系统似乎也能进行高级学习，这可能是进化神经系统初期发明的一种极其基本的细胞机制。”