Beyni olmayan hayvanlar hala çağrışımsal anılar oluşturuyor

 Anemonlar ve mercanlar gibi Cnidarians'ın bir sinir ağı vardır, ancak bu yeterli görünüyor.

Beynimiz, görsel bilgileri işlemek, anıları işlemek veya dili yorumlamak gibi şeyler yapan çok sayıda özelleşmiş yapıyla doludur. Bir beynin neler yapabileceğini anlamaya çalışmanın yollarından biri, onu diğer türlerin beyinleriyle -beyinde hangi yapıların bulunduğunu ve bu beyinlerin hangi davranışları desteklediğini- karşılaştırmaktır.

Peki ya hayvanın beyni yoksa? Muhtemelen, incelediğimiz davranışların çoğu en azından bir çeşit merkezi sinir sistemi gerektiriyor. Ancak anemonlar, mercanlar ve denizanaları da dahil olmak üzere oldukça yaygın bir sinir ağına sahip olan ve beyne benzer olduğu açıkça belli olan hiçbir şeyden yoksun birçok tür vardır. Ama görünüşe göre, bu, Ivan Pavlov ile ilişkilendirilen en sık (beni affet) tür olan çağrışımsal öğrenmeyi gerçekleştirmek için yeterli.

Bizim cnidarian öğrenmemiz mi?

İlişkilendirmeli öğrenme, kulağa hemen hemen benziyor: Tekrarlama yoluyla, bir hayvan, bir olayı o olayla başka türlü alakası olmayan bir şeyle ilişkilendirmeyi öğrenir. Pavlov'un durumunda, belirli bir sesi beslenmeyle ilişkilendirmek için köpekleri eğitti. Eğitildikten sonra köpekler, yiyecek olmasa bile gürültüyü duyduklarında salya salgılamaya başlardı. Çok çeşitli hayvanlar çağrışımsal öğrenme yeteneğine sahiptir ve bunun nasıl seçici bir avantaj sağlayabileceğini görmek kolaydır.

Ama beyin gerektiriyor mu? Minik hidradan devasa denizanasına kadar her şeyi içeren Cnidaria filumundaki hayvanlar, beyin olarak tanıyabileceğimiz merkezi bir yapıya sahip değildir. Bunun yerine, sinir ağı adı verilen dağınık bir nöron ağına sahiptirler. Açıkçası, denizanasının ritmik kasılmalarla yüzdüğünü görebileceğimiz için, sinir ağı tüm vücuttaki aktiviteyi koordine etme yeteneğine sahiptir. Cnidarians ayrıca çevresel uyaranlara da yanıt verebilir; birçoğu göze benzer yapılara sahiptir. Dolayısıyla, sinir ağı beyinlerde görülen türden özelleşmiş yapılardan yoksun olsa da, normalde bir beyinle ilişkilendirdiğimiz bazı işlevleri açıkça yerine getirme yeteneğine sahiptir.

(Cnidarians, bizim gibi farklı taraflara sahip olan bilaterlerin aksine, radyal olarak simetrik olma ayrıcalığına da sahiptir.)

Ama öğrenmeyi kaldırabilir mi? Bir grup Avrupalı araştırmacı (Gaelle Botton-Amiot, Pedro Martinez ve Simon Sprecher) soruyu merak ettiler ve sorunun büyük ölçüde yanıtsız kaldığını gördüler. Bazı cnidarians'ın istikrarlı çağrışımsal anılar oluşturabileceğini ima eden birkaç makale vardı, soruya gerçekten titiz bir bakış atılmamış ve kimse ilk çalışmayı takip etmemişti.

anemon şok

Yaptıkları deney son derece basitti ve çok derli toplu ve anlaşılır bir araştırma makalesi ortaya çıkardı. Araştırmacılar, anemonların ışığı algılayabildiklerini biliyorlardı (Nematostella vectensis adlı bir türle çalıştılar), ancak cnidarians arasında başka yerlerde görülen gözleri yoktu. Böylece, ışığa maruz kalmayı hoş olmayan bir hisle, yani elektrik çarpmasıyla birleştirdiler.

Kendi başına şok, hayvanların vücutlarını kasmasına ve dokunaçlarını çekmesine neden olur. Işığa maruz kalmak, hayvanların yaklaşık yüzde 20'sinin aynı şekilde tepki vermesine neden olur. Ancak, hayvanların ışık ve şokun tekrar tekrar eşleştirildiği bir saatlik eğitim süresinden sonra, işler dramatik bir şekilde değişti. Yalnızca ışığa tepki veren hayvanların yüzdesi yaklaşık yarı yarıya düşerek kabaca yüzde 10'a düştü. Tek başına şok, benzer bir tepki sıklığına neden oldu.

Tutarlı bir kasılma elde etmek için, araştırmacılar aynı anda ışık ve şok vermek zorunda kaldılar, bu da hayvanların yaklaşık yüzde 70'inin kasılmasına neden oldu. (Bu, deneyin başlangıcında görülen "güçlü, hızlı ve tersine çevrilebilir geri çekilmeden" daha düşüktür, ancak bu noktada hayvanlar bir saatten fazla süredir şok almaktadır ve bir dereceye kadar alışmaları beklenmektedir.) Işığı ayırma şoktan bir dakika sonra kasılmaları tetikledi, ancak daha düşük bir sıklıkta (zamanın yaklaşık yüzde 30'unda).

Yani bu, Pavlov'un köpeklerinde görülen, hayvanın ilgisiz bir ipucuna yanıt vermesine izin verecek şekilde bir çağrışım öğrendiği türden bir koşullanma değil. Bunun yerine, buradaki hayvanlar iki uyaranı tek bir tetikleyici olarak yorumlamayı öğrendiler ve böylece her ikisine de tepki vermeye ihtiyaç duymaya başladılar.

Tüm bunlar, sinir ağı içinde, hayvanın çevresel sinyalleri bütünleştirmesine ve organizmanın çoğunu ilgilendiren bir yanıtı tetiklemesine izin veren bir tür merkezi koordinasyon olması gerektiğini gösterir. Birçok cnidarians, sinir ağının daha yüksek nöron konsantrasyonlarına sahip bölümlerine sahiptir, ancak bunlar herhangi bir belirli işlevle ilişkili görünmemektedir. Dolayısıyla, bu hafıza ve koordinasyonun herhangi bir fiziksel yapıyla ilişkili olup olmadığı net değil.

Bu sonuçları, bir kültür kabındaki düzensiz nöronların Pong oynamayı "öğrenebileceğini" gösteren son sonuçların ışığında yorumlamak mümkündür. Bu, nöronların doğal olarak alacakları girdiler için beklentiler geliştirdiklerinin ve bu girdiler eşleşmediğinde davranışlarını ayarladıklarının bir göstergesi olarak yorumlandı. Bu davranış, herhangi bir merkezi organizasyon gerektirmeden çağrışımsal bir hafıza üretebilir. Aynı zamanda, iki tetikleyicinin bağlantısı kesildiğinde sinir ağının bu ilişkiyi kolayca öğrenebilmesi gerektiğini önerebilir - test etmesi çok kolay olacak bir şey.