水母是毋庸置疑的进化成功典范，它们在地球的海洋中存活了至少 5 亿年。它们甚至还能很好地适应气候变化在世界某些地区，而且这一切都没有像大多数动物那样拥有集中的大脑。尽管缺乏中央大脑，但经过训练的加勒比箱型水母有可能像苍蝇、老鼠和人类一样，能够记住过去的经历，并学会识别和躲避在水箱中遇到的障碍物。相关研究结果发表在 9 月 22 日的《Current Biology》杂志上。
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这种水母在加勒比海和印度洋中部海域非常普遍，但直径通常只有半英寸左右。像这样的箱型水母属于一类以是世界上最毒的动物之一而闻名的水母，它们的蜇伤在极端情况下会导致瘫痪甚至死亡。
为了保持其蜇刺能力并导航水世界，水母不像大多数动物界成员那样拥有集中的大脑。它们有四个平行的、类似大脑的结构，每个结构大约有 1000 个神经元。相比之下，人类大脑约有 1000 亿个神经元。加勒比箱型水母配备了复杂的视觉系统，在其钟形的身体上有 24 只眼睛。它们利用这种独特的视觉在红树林沼泽浑浊的水中航行，寻找猎物并潜入水下的树根下方。
“人们曾一度认为水母只能进行最简单的学习，包括习惯化——即能够适应某种刺激，如持续的声音或持续的触摸，”该研究的合著者、哥本哈根大学神经生物学家 Anders Garm 在一份声明中说。“现在，我们看到水母拥有更精细的学习能力，并且它们确实可以从错误中学习。通过这样做，它们可以改变自己的行为。”
在这项研究中，研究小组使用了一个装有灰白条纹的圆形水箱，以模拟水母的自然栖息地。灰条纹模拟的是在实验开始时看似遥远的红树林根系。在 7.5 分钟的时间里，研究小组观察了水箱中的水母。起初，水母游近这些看似遥远的条纹，并频繁地撞上它们。然而，到实验结束时，水母与水箱壁的平均距离增加了约 50%，成功避开碰撞的旋转次数增加了三倍，与水箱壁的接触次数减少了一半。
研究结果表明，水母可以从经验中学习，并通过一种称为联想学习的过程习得避开障碍物的能力。在这个过程中，生物会在感觉刺激和行为之间形成心理联系。
“学习是神经系统性能的巅峰，”该研究的合著者、德国基尔大学神经科学家 Jan Bielecki 在一份声明中说。
Bielecki 补充说，为了教会水母一项新技巧，“最好是利用它们的天生行为，做对动物有意义的事情，这样它们才能发挥全部潜力。”
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随后，研究小组通过分离动物的视觉感觉中心——称为触手，来确定水母联想学习的潜在过程。每个触手有六只眼睛，控制着水母的搏动运动。当水母避开障碍物时，这种运动的频率会增加。
他们让静止的触手移动灰条纹，以模拟水母接近物体的方式，触手对浅灰色条纹没有反应，似乎将其解释为遥远的物体。然后，研究人员用一些微弱的电刺激训练触手，这些电刺激模仿了与物体碰撞时发生的机械刺激。在电刺激之后，当浅灰色条纹靠近时，触手开始产生避开障碍物的信号。
该实验阶段的发现表明，结合视觉和机械刺激对于水母的联想学习是必要的，并且触手很可能是动物的学习中心。
“对于基础神经科学来说，这是一个重大消息。它提供了一个关于简单神经系统能够做什么的新视角，”Garm 说。“这表明高级学习可能是神经系统从一开始最重要的进化优势之一。”
研究小组计划更深入地研究水母神经系统的细胞相互作用，以揭示记忆形成的过程，并希望了解水母体内的机械传感器如何工作，从而更全面地描绘其联想学习。
“令人惊讶的是这些动物学习的速度有多快；它们的速度与高级动物相当，”Garm 说。“即使是最简单的神经系统似乎也能够进行高级学习，而这可能是一种在神经系统进化初期发明的一种极其基本的细胞机制。”
