水母比你想象的要聪明

　　水母比我们曾经认为的要高级得多。哥本哈根大学的一项新研究表明，尽管加勒比海箱形水母只有1000个神经细胞，而且没有集中的大脑，但它们的学习能力比想象的要复杂得多。这一发现改变了我们对大脑的基本理解，并可能启发我们了解我们自己神秘的大脑。

　　

水母比我们曾经认为的要高级得多。哥本哈根大学的一项新研究表明，尽管加勒比海箱形水母只有1000个神经细胞，而且没有集中的大脑，但它们的学习能力比想象的要复杂得多。这一发现改变了我们对大脑的基本理解，并可能启发我们了解我们自己神秘的大脑。

在地球上生活了5亿多年后，水母的巨大进化成功是不可否认的。尽管如此，我们一直认为它们是简单的生物，学习能力非常有限。

普遍的观点是，动物的神经系统越先进，学习能力就越强。水母和它们的亲戚，统称为刺胞动物，被认为是最早发育神经系统的现存动物，它们的神经系统相当简单，没有集中的大脑。

十多年来，神经生物学家安德斯·加姆一直在研究箱形水母，这是一组通常被认为是世界上最毒的生物之一的水母。但这些致命的水母之所以有趣，还有另一个原因:事实证明，它们并不像我们曾经认为的那么简单。这动摇了我们对简单神经系统能力的整个理解。

“曾经有人认为，水母只能进行最简单的学习，包括习惯化，即适应某种刺激的能力，比如持续的声音或持续的触摸。现在，我们看到水母有更精细的学习能力，它们实际上可以从错误中学习。这样做可以改变它们的行为，”哥本哈根大学生物系副教授安德斯·加姆说。

神经系统最高级的属性之一是根据经验改变行为的能力——记忆和学习。由基尔大学的Jan Bielecki和Anders Garm领导的研究小组开始在箱形水母身上测试这种能力。研究结果刚刚发表在《当代生物学》杂志上。

一千个神经细胞比我们想象的更有能力

科学家们研究了加勒比海箱形水母，一种指甲大小的水母，生活在加勒比海的红树林沼泽中。在这里，它们用它们令人印象深刻的视觉系统，包括24只眼睛，在红树林的树根中寻找微小的桡足类动物。虽然树根网是一个很好的狩猎场，但对软体水母来说也是一个危险的地方。

所以，当小箱形水母接近红树林根部时，它们会转身游走。如果它们转向太快，它们将没有足够的时间捕捉桡足类动物。但如果它们转得太晚，它们就有可能撞到根部，损害它们凝胶状的身体。因此，评估距离对他们来说至关重要。研究人员发现，对比是关键:

“我们的实验表明，对比，即根部相对于水的黑暗程度，被水母用来评估与根部的距离，这使得它们能够在合适的时刻游开。更有趣的是，由于雨水、藻类和海浪的作用，距离和对比度之间的关系每天都在变化，”安德斯·加姆说，他继续说道:

“我们可以看到，随着每一天狩猎的开始，箱形水母通过结合视觉印象和逃避失败时的感觉，从当前的对比中学习。因此，尽管只有1000个神经细胞——我们的大脑大约有1000亿个——它们可以将各种印象的时间聚合连接起来，并学习一种联系——或者我们所说的联想学习。实际上，它们的学习速度和果蝇和老鼠等高级动物一样快。”

新的研究结果打破了之前对简单神经系统动物能力的科学认知:

“对于基础神经科学来说，这是一个相当大的消息。它为研究简单的神经系统提供了一个新的视角。这表明，高级学习能力可能从一开始就是神经系统最重要的进化益处之一，”安德斯·加姆说。

寻找储存记忆的脑细胞

研究小组还展示了这些箱形水母的学习过程。这给他们提供了独特的机会来研究神经细胞在高级学习过程中发生的精确变化。

“我们希望这能成为一个超级模型系统，用于研究各种动物高级学习中的细胞过程。我们现在正试图精确地找出哪些细胞参与了学习和记忆的形成。这样一来，我们就能深入研究学习过程中细胞发生的结构和生理变化，”安德斯·加姆说。

如果科学家们能够确定水母参与学习的确切机制，下一步将是找出它是否只适用于水母，还是适用于所有动物。

“最终，我们将在其他动物身上寻找同样的机制，看看这是否是记忆的一般工作方式，”研究人员说。

根据安德斯·加姆的说法，这种突破性的知识可以用于很多方面:

“理解像大脑这样神秘而极其复杂的东西本身就是一件绝对令人惊奇的事情。但也有难以想象的许多有用的可能性。未来的一个主要问题无疑是各种形式的痴呆症。我并不是说我们找到了治疗痴呆症的方法，但如果我们能更好地了解记忆是什么，这是痴呆症的一个核心问题，我们可能能够为更好地了解这种疾病奠定基础，或许还能对抗它，”研究人员总结道。

他们是如何做到的

研究人员在实验室里复制了红树林沼泽的条件，把箱形水母放在一个行为舞台上。在这里，研究人员通过改变对比条件来操纵水母的行为，看看这对它们的行为有什么影响。

他们发现水母的学习是通过失败的逃避来进行的。也就是说，他们从误解对比和撞根中学习。在这里，他们结合了视觉印象和每次撞到树根时所受到的机械冲击，并在此过程中学会了何时转向。

“我们的行为实验表明，三到五次失败的躲避动作足以改变水母的行为，使它们不再撞到根部。有趣的是，这与果蝇或老鼠需要学习的重复频率大致相同，”安德斯·加姆说。

通过电生理学和经典条件反射实验进一步证实了这种学习，这些实验也显示了水母的神经系统中学习发生的位置。