Las medusas, a pesar de su falta de cerebro central, muestran capacidades de aprendizaje avanzadas similares a las de los humanos y otros organismos complejos, lo que desafía las creencias tradicionales sobre los procesos de aprendizaje neuronal.
Habilidades de aprendizaje de las medusas: conceptos neurocientíficos desafiantes
Incluso sin un cerebro central, las medusas pueden aprender de experiencias pasadas como los humanos, los ratones y las moscas, informaron los científicos por primera vez el 22 de septiembre en la revista. Biología actual. Entrenaron medusas del Caribe (Tripidalia cestophora) para aprender a detectar obstáculos y evitarlos. El estudio desafía nociones previas de que el aprendizaje avanzado requiere un cerebro central y arroja luz sobre las raíces evolutivas del aprendizaje y la memoria.
Visión compleja en una criatura simple.
Estas medusas aparentemente simples no son más grandes que una uña y tienen un sistema visual complejo con 24 ojos incrustados en su cuerpo en forma de campana. Este animal vive en manglares y utiliza su visión para navegar a través de aguas turbias y desviarse alrededor de las raíces de los árboles bajo el agua para cazar presas. Los científicos han demostrado que las medusas pueden adquirir la capacidad de evitar obstáculos mediante el aprendizaje asociativo, un proceso mediante el cual los organismos forman asociaciones mentales entre estímulos sensoriales y comportamientos.
Medusas del Caribe. Crédito: Jan Bilecki
«El aprendizaje es el funcionamiento último del sistema nervioso», afirma el primer autor Jan Bielecki, de la Universidad de Kiel (Alemania). Para enseñar con éxito un nuevo truco a una medusa, afirma, «lo mejor es aprovechar sus comportamientos naturales, que es lo que tiene sentido para el animal, hasta que alcance su máximo potencial».
Entorno de aprendizaje simulado
En un intento de recrear el hábitat natural de las medusas, los investigadores decoraron un tanque circular con rayas grises y blancas, imitando las rayas grises las raíces de manglares distantes. Observaron las medusas en el tanque durante 7,5 minutos. Al principio, la medusa nadó cerca de estas líneas aparentemente distantes, chocando con ellas repetidamente. Pero al final del experimento, el gel había aumentado su distancia promedio a la pared en aproximadamente un 50%, cuadruplicó el número de giros exitosos para evitar una colisión y redujo su contacto con la pared a la mitad. Los resultados sugieren que las medusas pueden aprender de la experiencia mediante estímulos visuales y mecánicos.
Las medusas del Caribe viven y se alimentan entre las raíces submarinas de los manglares. Crédito: Anders Gram
«Si se quieren comprender estructuras complejas, siempre es una buena idea empezar lo más simple posible», dice el investigador principal Anders Jarm de la Universidad de Copenhague en Dinamarca. «Al observar estos sistemas nerviosos relativamente simples en las medusas, tenemos una oportunidad mucho mayor de comprender todos los detalles y cómo se combinan para realizar comportamientos».
Descifrar el centro de aprendizaje
Luego, los científicos intentaron determinar el proceso básico del aprendizaje asociativo de las medusas aislando los centros sensoriales visuales del animal llamados rupalia. Cada una de estas estructuras tiene seis ojos y genera señales de marcapasos que controlan el movimiento pulsante de la medusa, cuya frecuencia aumenta a medida que el animal se aleja de los obstáculos.
Los investigadores demostraron que el rubalium estacionario se mueve con barras grises para imitar el acercamiento del animal a los objetos. La estructura no respondió a las barras de color gris claro, interpretándolas como lejanas. Sin embargo, después de que los investigadores entrenaron al robalium con estimulación eléctrica débil a medida que las barras se acercaban, comenzó a generar señales para evitar obstáculos en respuesta a las barras grises claras. Estos estímulos eléctricos imitan los estímulos mecánicos de una colisión. Los resultados también mostraron que se requiere una combinación de estímulos visuales y mecánicos para el aprendizaje asociativo en las medusas y que el rubalium funciona como un centro de aprendizaje.
Futuras tendencias
A continuación, el equipo de investigación planea profundizar en las interacciones celulares del sistema nervioso de las medusas para desentrañar el proceso de formación de la memoria. También planean comprender cómo funciona el sensor mecánico de la campana para pintar una imagen completa del aprendizaje asociativo del animal.
“Es sorprendente lo rápido que aprenden estos animales; «Tiene aproximadamente la misma velocidad que los animales avanzados», dice Garm. «Incluso el sistema nervioso más simple parece ser capaz de realizar un aprendizaje avanzado, y esto puede resultar ser un mecanismo celular muy básico inventado en los albores del sistema nervioso evolutivo».
Para obtener más información sobre este estudio, consulte El sorprendente pensamiento de las medusas cambia nuestra comprensión básica del cerebro.
Referencia: “Aprendizaje cooperativo en la caja Medusa Tripedalia Cystophora” 22 de septiembre de 2023, Biología actual.
doi: 10.1016/j.cub.2023.08.056
Este trabajo fue apoyado por la Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Fundación Alemana de Investigación), el Consejo Danés de Investigación (DFF) y la Fundación Villum.
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