Ένας μονοκύτταρος οργανισμός χωρίς εγκέφαλο είναι ικανός να μάθει Παύλοβια

Ένας απλός μονοκύτταρος οργανισμός χωρίς εγκέφαλο ή νευρώνες φαίνεται να είναι ικανός για μια προηγμένη μορφή μάθησης.

Η απλούστερη μορφή μάθησης, γνωστή ως εξοικείωση, μειώνεται σταδιακά καθώς ανταποκρίνεστε σε επαναλαμβανόμενα, αβλαβή ερεθίσματα, όπως η μυρωδιά ή ο θόρυβος. Αυτό είναι κοινό σε όλα τα ζώα, και έχει επίσης παρατηρηθεί στα φυτά. Έχει επίσης αποδειχθεί ότι περιλαμβάνει ορισμένους πρωτιστές, οι οποίοι έχουν πολύπλοκα ευκαρυωτικά κύτταρα, όπως χερσαία ζώα, φυτά και μύκητες, αλλά είναι ως επί το πλείστον μονοκύτταροι οργανισμοί. σε σχήμα τρομπέτας Στέντορ μπλε και πλάθουμε την πίσσα Physarum polycephalum.

Είναι πολύ πιο δύσκολο να μάθουμε να συσχετίζουμε διαφορετικούς τύπους ερεθισμάτων ή γεγονότων και να προβλέψουμε ότι το ένα σχετίζεται με ένα άλλο. Αυτή η συνειρμική μάθηση αποδείχθηκε πιο ξεκάθαρα όταν ο Ivan Pavlov έκανε το χτύπημα ενός κουδουνιού δίνοντας τροφή στα σκυλιά, με αποτέλεσμα τα ζώα να τρέχουν σάλια όταν άκουσαν το χτύπημα του κουδουνιού.

Τώρα, Σαμ Γκέρσμαν στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ και οι συνεργάτες του χρησιμοποίησαν παρόμοιες πειραματικές συνθήκες για να το δείξουν Στέντωρ φαίνεται επίσης ικανός να μαθαίνει και να συναναστρέφεται.

Αυτοί οι καταπληκτικοί οργανισμοί ζουν σε λίμνες και κολυμπούν με ακτινωτές γραμμές που τρέχουν στις πλευρές τους. Με μήκος έως 2 χιλιοστά, είναι γιγάντια μονοκύτταρα κύτταρα. Στο ένα άκρο έχουν μια άγκυρα που κολλάει στην επιφάνεια και στο άλλο μια συσκευή τροφοδοσίας σαν σωλήνα.

“Όταν είναι κολλημένοι, απλώς φιλτράρουν τη τροφή. Εάν ενοχλούνται, συστέλλονται γρήγορα στη σφαίρα. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου δεν μπορούν να τραφούν, επομένως είναι οικολογικά ωφέλιμο να μην ανταποκρίνονται τόσο συχνά εκτός και αν χρειαστεί”, λέει ο Gershman.

Αυτός και οι συνάδελφοί του χρησιμοποίησαν αυτές τις συμπεριφορές για να διερευνήσουν πόσο Στέντωρ μπορεί να μάθει Πρώτα, σταθερά στο κάτω μέρος των πιάτων Petri που περιέχουν τις καλλιέργειες μερικών δεκάδων Στέντωρ κύτταρα Σε απόκριση, οι περισσότεροι από τους οργανισμούς συσπάστηκαν γρήγορα στην αρχή, αλλά καθώς κάθε ταινία συνεχιζόταν για 45 δευτερόλεπτα, για ένα σύνολο 60 γδ, όλο και λιγότεροι γδούδες. Στέντωρ κόλλησε δείχνοντας ότι ήταν συνηθισμένος στο ζώδιο.

Τότε Στέντωρ Οι πολιτισμοί αισθάνθηκαν τον αδύναμο ήχο – ως απάντηση στον οποίο συνήθως συστέλλονται λιγότεροι οργανισμοί – 1 δευτερόλεπτο πριν από τον δυνατό ήχο. Τα δύο χτυπήματα επαναλαμβάνονται κάθε 45 δευτερόλεπτα, δηλαδή περίπου πόσο διαρκεί Στέντωρ να εξηγήσω ξανά.

Πάνω από 10 δοκιμές αυτής της διαδικασίας, η ικανότητα του οργανισμού να συστέλλεται αμέσως μετά από έναν αδύναμο ήχο πρώτα αυξάνεται και μετά μειώνεται. “Είδαμε αυτό το χτύπημα στο γράφημα όπου ο ρυθμός συστολής αρχικά ανέβηκε προτού πέσει. Εάν δείχνετε απλώς έναν αδύναμο τόνο από μόνος του, δεν το βλέπετε αυτό”, είπε ο Gershman.

Ιεροεξεταστές με αυτόν τον τρόπο Στέντωρ Συνδύασε έναν αδύναμο ήχο με ένα μεγάλο χτύπημα, έτσι ώστε ο πρώτος πρωταθλητής να είναι γνωστός ότι κατέχει τη συνειρμική μάθηση. «Θέει το ερώτημα εάν οι φαινομενικά απλοί οργανισμοί είναι ικανοί για πτυχές της γνώσης που συνήθως συνδέουμε με τον πολύ πιο περίπλοκο, πολυκύτταρο εγκέφαλο», λέει ο Gershman.

Υποδηλώνει επίσης την αρχαία προέλευση της ανάπτυξης της συνειρμικής μάθησης εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια πριν από την εμφάνιση των πολυκύτταρων νεύρων. Άλλα ίχνη αυτού μπορούν ακόμα να φανούν με τον τρόπο που οι νευρώνες μας φαίνεται να μπορούν να μάθουν από τις εισροές τους, όπως π.χ. δεν εξαρτάται από τις συνάψεις που πρόκειται να τροποποιηθούν ή συνδέσεις μεταξύ νευρώνων – έτσι πιστεύεται ότι λειτουργεί πιο επιστημονικά, λέει.

«Αλλά ήταν συναρπαστικό το γεγονός ότι ένα μόνο κύτταρο μπορούσε να κάνει τόση πολυπλοκότητα που πιστεύαμε ότι απαιτείται για τον εγκέφαλο, δηλαδή τους νευρώνες, που απαιτούσε η μέθοδος μάθησης», λέει. Shashank Shekhar στο Πανεπιστήμιο Emory στην Ατλάντα της Τζόρτζια, ο οποίος το έδειξε παλεύωr συγκεντρώθηκαν σε σύντομες ζωντανές ομάδες για να τρέφονται πιο αποτελεσματικά.

Πιστεύει επίσης ότι άλλοι μονοκύτταροι οργανισμοί είναι ικανοί να μάθουν. «Είναι μια αίσθηση εντέρου ότι αν είναι εκεί μια φορά, θα ακολουθήσουν κι άλλα», είπε.

Εάν ο οργανισμός μαθαίνει, είναι κατά κάποιο τρόπο αποθηκευμένη μνήμη. Πώς γίνεται αυτό σε Στέντωρ Δεν είναι ακόμη γνωστό, αλλά ο Gershman υποπτεύεται ότι περιλαμβάνει υποδοχείς που ανταποκρίνονται στην αφή επιτρέποντας στο ασβέστιο να ρέει μέσα στο κύτταρο, αλλάζοντας την τάση στο εσωτερικό και αγώγοντας. Στέντωρ συστολή Υποδηλώνει ότι μετά από συχνά ερεθίσματα ορισμένοι υποδοχείς τροποποιούνται με κάποιο τρόπο, ως μοριακός διακόπτης για να σταματήσει η συστολή.