My, ludzie, skupiamy się na dużych mózgach jako na wskaźniku inteligencji. Jednak nowe badania pokazują, że bezgłowe zwierzęta zwane kruchymi gwiazdami w ogóle nie mają mózgu, a mimo to potrafią uczyć się poprzez doświadczenie.
Krewni rozgwiazd, kruche gwiazdy, spędzają większość czasu chowając się pod skałami i szczelinami w oceanie lub kopiąc w piasku.
Te nieśmiałe stworzenia morskie nie mają mózgu — jedynie przewody nerwowe biegnące wzdłuż każdego z pięciu poruszających się ramion, które łączą się, tworząc pierścień nerwowy w pobliżu ust.
„Nie ma centrum przetwarzania” – stwierdziła główna autorka Julia Notar, która przeprowadziła badania w ramach swojego doktoratu z biologii. w laboratorium profesora Sönke Johnsena na Uniwersytecie Duke.
„Każdy z przewodów nerwowych może działać niezależnie” – powiedział Notar. „To tak, jakby zamiast szefa był komitet”.
W przypadku kruchych gwiazd wydaje się, że wystarczy uczyć się przez skojarzenie, jak donoszą Notar, Johnsen i była studentka Dukeline Go, Madeline Go, w czasopiśmie Behavioural Ecology and Sociobiology.
Ten rodzaj uczenia się polega na kojarzeniu różnych bodźców w procesie zwanym warunkowaniem klasycznym. Słynnym przykładem są eksperymenty Pawłowa na psach, które wykazały, że psy wielokrotnie karmione na dźwięk dzwonka w końcu zaczynały ślinić się na sam dźwięk dzwonka, nawet gdy w pobliżu nie było jedzenia.
Ludzie robią to cały czas. Jeśli przy każdym nowym powiadomieniu słyszysz „dzwonienie” smartfona, w końcu dźwięk ten zaczyna mieć specjalne znaczenie. Samo usłyszenie sygnału czyjegoś telefonu lub brzęczenia o tym samym sygnale co Twój wystarczy, abyś odruchowo sięgnął po swój telefon w oczekiwaniu na kolejnego SMS-a, e-maila lub post na Instagramie.
Warunkowanie klasyczne wykazano w kilku poprzednich badaniach na rozgwiazdach. Jednak większość szkarłupni – grupa około 7000 gatunków obejmująca kruche gwiazdy i podobnie bezmózgie rozgwiazdy, jeżowce i ogórki morskie – nie została przetestowana.
Aby dowiedzieć się, czy kruche gwiazdy potrafią się uczyć, badacze umieścili 16 czarnych kruchych gwiazd (Ophiocoma echinata) w osobnych zbiornikach z wodą i za pomocą kamery wideo zarejestrowali ich zachowanie.
Połowę kruchych gwiazd trenowano poprzez przyciemnianie świateł na 30 minut za każdym razem, gdy zwierzęta były karmione. Za każdym razem, gdy gaśnie światło, badacze wkładają do zbiorników kawałek krewetki – „którą uwielbiają” – umieszczając ją poza zasięgiem.
Druga połowa dostała tyle samo krewetek i również doświadczyła 30-minutowego okresu ciemności, ale nigdy w tym samym czasie – zwierzęta karmiono w oświetlonych warunkach.
Niezależnie od tego, czy było jasno, czy ciemno, zwierzęta spędzały większość czasu chowając się za filtrami w swoich zbiornikach; wychodzić tylko w porze posiłku. Ale tylko wytrenowane kruche gwiazdy nauczyły się kojarzyć ciemność z jedzeniem.
Na początku 10-miesięcznego eksperymentu zwierzęta pozostawały w ukryciu, gdy zgasło światło. Jednak z biegiem czasu zwierzęta tak bardzo powiązały ciemność z porą posiłku, że reagowały tak, jakby jedzenie było w drodze i wymykały się z ukrycia za każdym razem, gdy gasły światła, nawet zanim jakiekolwiek jedzenie zostało włożone do zbiorników.
Te kruche gwiazdy nauczyły się nowego skojarzenia: zgaszone światła oznaczały, że prawdopodobnie pojawi się jedzenie. Nie musieli wąchać ani smakować krewetek, żeby zareagować. Samo wyczucie, że światła przygasają, wystarczyło, aby przyszli, gdy wezwano ich na kolację.
Nadal pamiętali tę lekcję nawet po 13-dniowej „przerwie” bez treningu, czyli ciągłego przyciemniania światła bez karmienia.
Notar stwierdziła, że wyniki są „ekscytujące”, ponieważ „klasyczne warunkowanie nie zostało wcześniej ostatecznie wykazane w tej grupie zwierząt”.
„Wiedza, że kruche gwiazdy potrafią się uczyć, oznacza, że nie są to tylko roboty- padlinożercy, jak małe Roombasy sprzątające dno oceanu” – powiedział Notar. „Potencjalnie są w stanie spodziewać się drapieżników i ich unikać lub przewidywać jedzenie, ponieważ uczą się o swoim środowisku”.
W następnym kroku Notar ma nadzieję zacząć wyjaśniać, w jaki sposób udaje im się uczyć i zapamiętywać, korzystając z układu nerwowego tak różniącego się od naszego.
„Ludzie cały czas mnie pytają: «Jak oni to robią?»” – powiedział Notar. „Jeszcze nie wiemy. Mam jednak nadzieję, że za kilka lat poznamy więcej odpowiedzi”.
Prace te były wspierane przez Departament Obrony Stanów Zjednoczonych w ramach programu stypendialnego dla absolwentów nauk i inżynierii obrony narodowej, programu stypendialnego Rachel Carson Scholars szkoły Duke Nicholas School oraz Wydziału Biologii Duke’a.