قنديل البحر ذو القدرات التعليمية يذهل العلماء

مهارات تعلم قنديل البحر: تحدي المفاهيم العصبية

حتى بدون دماغ مركزي، يمكن لقناديل البحر أن تتعلم من تجارب الماضي مثل البشر والفئران والذباب، حسبما أفاد العلماء لأول مرة في المجلة في 22 سبتمبر. علم الأحياء الحالي. لقد قاموا بتدريب قنديل البحر الكاريبي (تريبيداليا سيستوفورا) تعلم اكتشاف العقبات وتفاديها. تتحدى الدراسة الأفكار السابقة القائلة بأن التعلم المعزز يتطلب دماغًا مركزيًا وتلقي الضوء على الجذور التطورية للتعلم والذاكرة.

رؤية معقدة في كائن حي بسيط

لا يزيد حجم هذه الهلاميات التي تبدو بسيطة على حجم ظفر اليد، ولها نظام بصري معقد، مع 24 عينًا مدمجة في أجسامها التي تشبه الجرس. يعيش هذا الحيوان في مستنقعات المنغروف، ويستخدم رؤيته للتنقل عبر المياه العكرة والالتفاف حول جذور الأشجار تحت الماء للقبض على الفريسة. لقد أثبت العلماء أن الهلام يمكن أن يكتسب القدرة على تجنب العقبات من خلال التعلم الترابطي، حيث تشكل الكائنات ارتباطات عقلية بين المحفزات الحسية والسلوكيات.

قنديل البحر الكاريبي. الائتمان: جون بيليكي

يقول المؤلف الأول جان بيليكي من جامعة كيل في ألمانيا: “التعلم هو ذروة أداء الجهاز العصبي”. ويقول إنه لتعليم قنديل البحر خدعة جديدة بنجاح، “من الأفضل استخدام سلوكياته الطبيعية، وهو أمر يفهمه الحيوان، حتى يصل إلى إمكاناته الكاملة”.

بيئة تعليمية محاكاة

وفي محاولة لإعادة خلق البيئة الطبيعية لقنديل البحر، قام الباحثون بتزيين حوض دائري بخطوط رمادية وبيضاء، تحاكي الخطوط الرمادية جذور أشجار المانجروف البعيدة. ولاحظوا قنديل البحر في الخزان لمدة 7.5 دقيقة. في البداية، سبح الهلام بالقرب من هذه الخطوط التي تبدو بعيدة، واصطدم بشكل متكرر. ولكن بحلول نهاية التجربة، زاد الهلام متوسط ​​المسافة بحوالي 50%، وضاعف عدد المحاور الناجحة أربع مرات لتجنب الاصطدام، وقطع اتصاله بالجدار إلى النصف. تشير النتائج إلى أن قناديل البحر يمكنها التعلم من التجربة من خلال المحفزات البصرية والميكانيكية.

تعيش قنديل البحر الكاريبي المربع وتتغذى بين جذور أشجار المانغروف تحت الماء. ائتمان: أندرس جرام

يقول كبير الباحثين أندرس كارم من جامعة كوبنهاجن بالدنمارك: “إذا كنت تريد فهم الهياكل المعقدة، فمن الأفضل أن تبدأ بالبساطة قدر الإمكان”. “عندما ننظر إلى هذه الأجهزة العصبية البسيطة نسبيًا في قنديل البحر، لدينا فرصة أكبر لفهم كل التفاصيل وفهم كيف يجتمع كل ذلك معًا لأداء السلوكيات.”

فهم مركز التعلم

ثم سعى العلماء إلى تحديد العملية الكامنة وراء التعلم الترابطي لقناديل البحر من خلال عزل المراكز الحسية البصرية للحيوان، والمعروفة باسم روباليا. ولكل من هذه الهياكل ست عيون وتنتج إشارات جهاز تنظيم ضربات القلب التي تتحكم في حركة قنديل البحر النابضة، ويزداد ترددها مع تحرك الحيوان بعيدًا عن العوائق.

وأظهر الباحثون أن المعين الثابت حرك قضبانًا رمادية لتقليد اقتراب الحيوان من الأشياء. ولا يستجيب النظام للنطاقات ذات اللون الرمادي الفاتح، ويفسرها على أنها بعيدة. ومع ذلك، بعد أن قام الباحثون بتدريب الروباليوم بتحفيز كهربائي ضعيف مع اقتراب القضبان، بدأ في توليد إشارات دفع الحاجز استجابةً للأشرطة ذات اللون الرمادي الفاتح. تحاكي هذه النبضات الكهربائية النبضات الميكانيكية للاصطدام. تظهر النتائج كذلك أن الجمع بين المحفزات البصرية والميكانيكية أمر ضروري للتعلم الترابطي في قناديل البحر وأن الروباليوم يعمل كمركز للتعلم.

الاتجاهات المستقبلية

بعد ذلك، يخطط فريق البحث للتعمق أكثر في التفاعلات الخلوية للجهاز العصبي لقناديل البحر لاستخلاص تكوين الذاكرة. ويخططون أيضًا لفهم كيفية عمل المستشعر الميكانيكي الموجود في الجرس لرسم صورة أكثر اكتمالًا للتعلم الترابطي للحيوان.

يقول جارم: “من المدهش مدى سرعة تعلم هذه الحيوانات؛ إنها نفس السرعة التي تتعلمها الحيوانات المتقدمة. يبدو أنه حتى أبسط نظام عصبي يمكنه إجراء التعلم المتقدم، وقد يتبين أن هذه هي الآلية الخلوية الأساسية المكتشفة في فجر الجهاز العصبي التطوري.”

لمعرفة المزيد عن هذه الدراسة، فإن المعرفة المدهشة لقناديل البحر تغير فهمنا الأساسي للدماغ.

المرجع: “التعلم التعاوني في قنديل البحر تريبيداليا سيستوفورا” 22 سبتمبر 2023، علم الأحياء الحالي.
دوى: 10.1016/j.cub.2023.08.056

تم دعم هذا العمل من قبل Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG، مؤسسة الأبحاث الألمانية)، ومجلس البحوث الدنماركي (DFF) ومؤسسة Willam.