La medusa senza cervello mostra la capacità di apprendere

Nelle acque soleggiate delle foreste di mangrovie dei Caraibi, minuscole meduse ondeggiano dentro e fuori dall’ombra. Le meduse scatola si distinguono dalle vere meduse in parte per il loro complesso sistema visivo: i predatori delle dimensioni di un acino d’uva hanno 24 occhi. Ma come le altre meduse, sono prive di mente e controllano i loro corpi a forma di cubo attraverso una rete distribuita di neuroni.

Si scopre che questa rete è più complessa di quanto si possa supporre. Venerdì i ricercatori hanno pubblicato un rapporto Nella rivista Current Biology Ciò indica che le meduse scatola del tipo Tripedalia Cystophora hanno la capacità di apprendere. Poiché le meduse si sono differenziate molto tempo fa dalla nostra parte del regno animale, comprendere le loro capacità cognitive potrebbe aiutare gli scienziati a monitorare l’evoluzione dell’apprendimento.

La parte difficile nello studiare l’apprendimento in una scatola di gelatina era trovare un comportamento quotidiano che gli scienziati potessero addestrare le creature a eseguire in laboratorio.

Anders Jarm, biologo dell’Università di Copenaghen e autore del nuovo articolo, ha affermato che il suo team ha deciso di concentrarsi sulla rapida rotazione che compiono i barattoli di gelatina quando stanno per colpire la radice della mangrovia. Queste radici si ergono nell’acqua come torri nere, mentre l’acqua che le circonda impallidisce al confronto. Ma la discrepanza tra i due può cambiare di giorno in giorno, poiché il limo blocca l’acqua e rende difficile dire quanto sia lontana la radice. Come possono gli impacchi di gel dirci quando ci stiamo avvicinando troppo?

“L’ipotesi era che avessero bisogno di impararlo”, ha detto il dottor Jarm. “Quando ritornano in questi habitat, devono imparare: ‘Com’è la qualità dell’acqua oggi? Come sta cambiando la variabilità oggi?’

In laboratorio, i ricercatori hanno prodotto immagini di linee chiare e scure alternate, che rappresentano le radici delle mangrovie e l’acqua, e le hanno utilizzate per rivestire l’interno di secchi larghi circa quindici centimetri. Quando le linee erano completamente bianche e nere, a rappresentare la limpidezza ottimale dell’acqua, la confezione di gel non si avvicinava mai alle pareti del secchio. Tuttavia, con un minore contrasto tra le linee, gli impacchi di gel hanno iniziato a scontrarsi immediatamente con esse. Questa era l’occasione per gli scienziati di vedere se avrebbero imparato.

Dopo alcune collisioni, le scatole di gelatina hanno cambiato comportamento. Meno di otto minuti dopo aver raggiunto il secchio, nuotavano al 50% di distanza dallo schema sulle pareti, e il numero di volte in cui avevano eseguito la manovra di ribaltamento era quasi quadruplicato. Sembrano associare le linee davanti a loro alla sensazione di collisione.

Andando avanti, i ricercatori hanno rimosso i neuroni visivi dalle meduse e li hanno studiati in una capsula. Alle cellule venivano mostrate immagini di strisce mentre ricevevano un piccolo impulso elettrico che rappresentava la collisione. Nel giro di circa cinque minuti, le cellule iniziarono a inviare il segnale che avrebbe fatto ruotare l’intera scatola di meduse.

“È sorprendente vedere quanto velocemente imparano”, ha affermato Jan Bielecki, ricercatore post-dottorato presso l’Istituto di Fisiologia dell’Università di Kiel in Germania, che è anche autore dello studio.

I ricercatori non coinvolti nello studio hanno descritto i risultati come un importante passo avanti nella comprensione delle origini dell’apprendimento. “Questa è solo la terza volta che l’apprendimento associativo è stato dimostrato in modo convincente negli cnidari”, un gruppo che comprende anemoni di mare, idre e meduse, ha affermato Ken Cheng, professore alla Macquarie University di Sydney, in Australia, che studia gli animali. “Questo è il display più sorprendente, pieno di dati fisiologici.”

I risultati suggeriscono anche che le meduse possiedono un certo livello di memoria a breve termine, perché possono cambiare il loro comportamento in base alle esperienze precedenti, ha detto Michael Abrams, ricercatore post-dottorato presso l’Università della California, Berkeley, che studia la neuroscienza del sonno delle meduse. Si chiede per quanto tempo la scatola delle gelatine ricorderà ciò che hanno imparato. Se vengono tolti dall’acquario per un’ora e poi rimessi dentro, devono imparare di nuovo cosa fare?

Nel lavoro futuro, i ricercatori sperano di identificare le cellule specifiche che controllano la capacità delle cubomeduse di apprendere dall’esperienza. Il dottor Jarm e i suoi colleghi sono curiosi di conoscere i cambiamenti molecolari che si verificano in queste cellule quando gli animali integrano nuove informazioni nel loro comportamento.

Si chiedono anche se la capacità di apprendere sia universale tra i neuroni, indipendentemente dal fatto che facciano parte del cervello. Ciò potrebbe spiegare la loro strana persistenza nell’albero della vita.

“Ci sono sistemi di organi che vanno e vengono continuamente”, ha detto il dottor Jarm. “Ma i sistemi nervosi – una volta lì, raramente se ne vanno di nuovo.”

Forse la capacità di apprendere è uno dei motivi per cui restano qui.