Una sorprendente medusa scopre che mette alla prova ciò che è noto sull’apprendimento e sulla memoria

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Un nuovo studio rileva che le meduse caraibiche, animali che sembrano fluttuare nella vita senza meta e non hanno un cervello centrale, hanno ancora la capacità di apprendere rapidamente e conservare le informazioni.

Secondo uno studio pubblicato venerdì sulla rivista, la scoperta ribalta l’idea di vecchia data secondo cui gli organismi non possono impegnarsi nell’apprendimento associativo senza un sistema nervoso centrale. Biologia attuale.

Guidato dallo studio Anders Jarmprofessore associato di biologia marina presso l’Università di Copenaghen in Danimarca – fa parte della ricerca in corso sul comportamento delle meduse al di fuori dell’oceano. Istituto di Fisiologia della Keele University In Germania.

“Abbiamo esaminato il comportamento visivo e tutti i tipi di esperienze, e l’apprendimento è solo una progressione naturale”, ha affermato il primo autore Jan Bilecki, ricercatore post-dottorato in neuroetica visiva presso l’Università di Kiel.

Dopo anni di lavoro con le cubomeduse dei Caraibi, il team non è rimasto scioccato nello scoprire che gli animali potevano imparare, ma “è stata una sorpresa la rapidità con cui hanno imparato”, ha detto Bilecki.

La medusa scatola dei Caraibi, conosciuta anche con il nome scientifico Tripedalia Cystophora, ha 24 occhi, sei in ciascuno dei quattro centri sensoriali visivi chiamati rhopalia. Il corpo gelatinoso della medusa, noto come campana per la sua forma, si ammacca facilmente, un potenziale inconveniente quando la creatura si muove tra le radici delle mangrovie nei Caraibi. Nuotare nella radice può causare danni che portano a infezioni batteriche e infine alla morte, ha detto Bilecki.

“Quindi eravamo abbastanza sicuri che questi animali fossero in grado di imparare perché (evitare le radici delle mangrovie) è un processo di apprendimento cruciale per loro se vogliono sopravvivere”, ha detto.

Per testare la capacità di apprendimento degli animali, i ricercatori hanno rivestito l’interno di una vasca circolare con strisce grigie e bianche. Le linee grigie dei 24 occhi della medusa apparirebbero scure come una lontana radice di mangrovia nel loro habitat naturale. Nel corso di 7,5 minuti, i ricercatori hanno monitorato le meduse per vedere se gli animali entravano in collisione con le linee o imparavano a mantenersi a distanza.

Per i primi minuti, le meduse nuotavano vicino o sbattevano contro le pareti. Ma nel giro di cinque minuti le cose cambiarono.

La medusa ha ricevuto una combinazione di stimolazione visiva dalle linee e stimolazione meccanica derivante dall’urto contro gli ostacoli.

“Hanno imparato che ricevono questi stimoli simultaneamente (e) evitano gli ostacoli”, ha detto Bilecki. “Essi Aumento delle prestazioni in tutti i criteri misurati per evitare colli di bottiglia.

I ricercatori hanno quindi sostituito le linee con un campo grigio solido. La medusa lo colpì ancora e ancora.

“Non c’erano segnali visivi, quindi non hanno imparato nulla”, ha detto Bilecki. “Continuavano a scontrarsi con le cose e a non rispondere”.

Infine, i ricercatori hanno condotto un esperimento neurofisiologico incentrato sul modo in cui rupalia fornisce un segnale elettrico che guida il movimento pulsante, o le contrazioni natatorie, che le meduse fanno per spingersi attraverso l’acqua. La loro velocità del polso aumenta notevolmente mentre si muovono per evitare qualsiasi ostacolo.

Gli scienziati hanno isolato la rupalia separandola dalla campana. Ma i sostituti delle radici di mangrovie sono stati spostati. Quindi, il meccanismo di visione della medusa è rimasto costante mentre le linee si muovevano. Il sistema visivo può imparare che dovrebbe evitare le linee grigie?

Gli scienziati hanno collegato un sistema in grado di inviare un debole segnale elettrico ai centri sensoriali visivi. Quando robalia non attivava il segnale che normalmente stimolerebbe le contrazioni del nuoto, Gli scienziati lo hanno fatto per loro. Ben presto i rupalia iniziarono a trasmettere il segnale senza alcun suggerimento, anche per le barre grigio chiaro che fornivano molto meno contrasto con il resto dell’ambiente.

Bilecki ha affermato di aver raggiunto i risultati perché l’esperimento era “rilevante dal punto di vista comportamentale” per le meduse. I ricercatori hanno messo gli animali in una situazione simile a quella che incontrerebbero in natura.

“Quindi la stimolazione visiva e la stimolazione meccanica sono qualcosa che (si verifica) nel loro ambiente naturale”, ha detto. “Sanno esattamente cosa fare con questo.”

Il dottor Michael Abrams, ricercatore presso il Dipartimento di Biologia Molecolare e Cellulare dell’Università della California, Berkeley, che ha svolto un ampio lavoro sulle meduse e sul sonno, ha affermato che lo studio è solido. Abrams non è stato coinvolto nella nuova ricerca.

“Gli scienziati hanno creato un modello sperimentale molto convincente per misurare l’apprendimento associativo in questa medusa scatola. I loro risultati potrebbero anche essere la prova di un certo grado di memoria a breve termine”, ha detto Abrams in una e-mail, aggiungendo che lo studio ha chiaramente dimostrato l’abilità dell’animale da imparare, il che lo ha portato a chiedersi: “Quanto durerà la sua memoria?”

Mentre conseguiva il dottorato al Caltech, Abrams ha lavorato a uno studio del 2017 sulla medusa capovolta (Cassiopea) e sul suo “stato simile al sonno”, che “in precedenza era considerato un comportamento riscontrato solo negli animali con un sistema nervoso centrale”.