Sứa tiến bộ hơn mọi người nghĩ. Một nghiên cứu mới của Đại học Copenhagen cho thấy dù chỉ có một nghìn tế bào thần kinh và không có não trung tâm nhưng khả năng học hỏi của loài sứa hộp Caribe phức tạp hơn nhiều so với tưởng tượng. Khám phá này làm thay đổi hiểu biết cơ bản của chúng ta về bộ não và có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn về bộ não bí ẩn của chính mình.
Sau hơn 500 triệu năm trên Trái đất, không còn nghi ngờ gì nữa về sự thành công tiến hóa vĩ đại của loài sứa. Mặc dù vậy, chúng ta vẫn luôn coi chúng là những sinh vật đơn giản với khả năng học tập rất hạn chế.
Người ta thường tin rằng hệ thần kinh của động vật càng phát triển thì khả năng học tập của nó càng mạnh. Sứa và họ hàng của chúng (gọi chung là sứa) được cho là động vật sống đầu tiên có hệ thần kinh khá đơn giản và thiếu não trung tâm.
Trong hơn một thập kỷ, nhà sinh học thần kinh Anders Garm đã nghiên cứu sứa hộp, một nhóm sứa được biết đến là một trong những sinh vật có nọc độc nhất trên thế giới. Nhưng những con sứa chết người này còn thú vị vì một lý do khác: Hóa ra chúng không đơn giản như người ta từng nghĩ. Điều này làm lung lay sự hiểu biết của chúng ta về các hệ thần kinh đơn giản.
"Người ta từng nghĩ rằng sứa chỉ có thể thực hiện cách học đơn giản nhất, bao gồm cả học tập theo thói quen - khả năng làm quen với một kích thích nhất định, chẳng hạn như âm thanh liên tục hoặc sự đụng chạm liên tục. Giờ đây, chúng tôi nhận thấy rằng khả năng học tập của sứa tinh tế hơn nhiều và chúng thực sự có thể học hỏi từ những sai lầm của mình." Anders Garm, phó giáo sư tại Khoa Sinh học tại Đại học Copenhagen, cho biết.
Một trong những đặc tính tiên tiến nhất của hệ thần kinh là khả năng thay đổi hành vi dựa trên kinh nghiệm—trí nhớ và học tập. Một nhóm nghiên cứu do Jan Bielecki và Anders Garm của Đại học Kiel dẫn đầu đã tiến hành thử nghiệm khả năng này ở loài sứa hộp. Những phát hiện vừa được công bố trên tạp chí Current Biology.
Sứa hộp là một trong những loài sứa độc nhất thế giới. Chúng sử dụng nọc độc của mình để bắt cá và tôm lớn. Sứa hộp (Tripedaliacystophora) có nọc độc nhẹ và ăn các loài giáp xác nhỏ.
Sứa hộp không có bộ não tập trung như hầu hết các loài động vật. Thay vào đó, chúng có bốn cấu trúc giống như não song song với khoảng một nghìn tế bào thần kinh trong mỗi cấu trúc. Bộ não con người có khoảng 100 tỷ tế bào thần kinh.
Sứa hộp có 24 mắt trải rộng trên bốn cấu trúc giống như não. Một số đôi mắt này có thể tạo thành hình ảnh, giúp sứa hộp có tầm nhìn phức tạp hơn các loại sứa khác.
Để tìm đường xuyên qua khu rừng ngập mặn âm u, bốn mắt của Tripedaliacystophora nhìn xuyên qua mặt nước và sử dụng tán rừng ngập mặn để định hướng.
Tripedaliacystophora là một trong những loài sứa hộp nhỏ nhất, với đường kính cơ thể chỉ khoảng một cm. Nó sống ở vùng biển Caribbean và trung tâm Ấn Độ-Thái Bình Dương.
Không giống như nhiều loài sứa, sứa đực thuộc loài Tripedaliacystophora sử dụng các xúc tu của mình để bắt con cái trong quá trình giao phối. Trứng của con cái sau đó được thụ tinh trong hệ thống đường ruột của chúng, nơi chúng phát triển thành ấu trùng.
Các nhà khoa học đã nghiên cứu loài sứa hộp Caribe (Tripedaliacystophora), một loài sứa có kích thước bằng móng tay sống ở vùng đầm lầy ngập mặn vùng Caribe. Tại đây, chúng sử dụng hệ thống thị giác mạnh mẽ, bao gồm 24 mắt, để săn những con giáp xác nhỏ trong rễ rừng ngập mặn. Mặc dù lưới rễ cây là nơi tuyệt vời để săn mồi nhưng chúng cũng có thể là nơi nguy hiểm đối với loài sứa thân mềm.
Vì vậy, khi sứa hộp đến gần rễ cây ngập mặn, chúng sẽ quay lại và bơi đi. Nếu quay quá nhanh, chúng sẽ không có đủ thời gian để bắt con giáp xác. Nhưng nếu quay quá muộn, họ có nguy cơ bị va đập và làm hỏng gelatin. Vì vậy, việc đánh giá khoảng cách là rất quan trọng đối với họ. Các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng độ tương phản là yếu tố then chốt:
" Các thí nghiệm của chúng tôi cho thấy sứa sử dụng độ tương phản, độ sâu của rễ so với mặt nước, để đánh giá khoảng cách từ rễ của chúng, cho phép chúng bơi đi vào đúng thời điểm. Điều thú vị hơn nữa là mối quan hệ giữa khoảng cách và độ tương phản đang phát triển hàng ngày do tác động của mưa, tảo và sóng biển. "Chúng ta có thể thấy rằng khi mỗi ngày đi săn mới bắt đầu, loài sứa hộp sẽ học dòng điện tương phản bằng cách kết hợp ấn tượng trực quan với cảm giác của các thao tác tránh né thất bại. Vì vậy, mặc dù chúng chỉ có hơn một nghìn tế bào thần kinh (bộ não của chúng ta có khoảng một trăm tỷ), nhưng chúng có thể kết nối các điểm hội tụ tạm thời của nhiều ấn tượng khác nhau. Hãy đến và tìm hiểu các kết nối - cái mà chúng ta gọi là học tập kết hợp. Trên thực tế, tốc độ học tập của chúng tương tự như tốc độ học tập của các loài động vật tiên tiến như ruồi giấm và chuột. "
Kết quả nghiên cứu mới phá vỡ hiểu biết khoa học trước đây về động vật có hệ thần kinh đơn giản:
" Đối với khoa học thần kinh cơ bản, đây là. "Đó là một tin tức quan trọng. Anders-Gam nói: "Nó cung cấp một góc nhìn mới về những gì hệ thần kinh đơn giản có thể làm. Điều này cho thấy rằng học tập nâng cao có thể là một trong những lợi thế tiến hóa quan trọng nhất của hệ thần kinh ngay từ đầu."
Chúng học được rằng sứa học thông qua việc trốn thoát thất bại. Nghĩa là, chúng học bằng cách hiểu sai sự tương phản và va vào rễ cây. Ở đây, chúng học cách quay đầu bằng cách kết hợp ấn tượng trực quan khi va vào rễ cây với tác động cơ học. để chúng không còn chạm vào rễ cây nữa. Điều thú vị là tốc độ lặp lại này tương đương với tốc độ học tập ở ruồi giấm hoặc chuột," Anders-Gam nói.
Các thí nghiệm điện sinh lý và điều hòa cổ điển đã xác nhận thêm phương pháp học tập này và cũng cho thấy nơi học tập diễn ra trong hệ thần kinh của loài sứa.
Các nhà khoa học cũng chỉ ra nơi học tập diễn ra ở sứa hộp. Điều này giờ đây mang lại cho họ cơ hội duy nhất để nghiên cứu
"Chúng tôi hy vọng rằng đây sẽ trở thành một hệ thống siêu mẫu để nghiên cứu các quá trình học tập nâng cao của tế bào ở nhiều loài động vật. Hiện chúng tôi đang cố gắng xác định chính xác tế bào nào tham gia vào quá trình học tập và hình thành trí nhớ." Anders-Gam cho biết: "Bằng cách này, chúng tôi có thể nghiên cứu sâu hơn những thay đổi về cấu trúc và sinh lý xảy ra trong tế bào khi chúng học hỏi. "
Nếu nhóm nghiên cứu có thể xác định chính xác cơ chế mà sứa tham gia vào quá trình học tập thì bước tiếp theo sẽ là tìm hiểu xem cơ chế này có đặc trưng ở loài sứa hay nó được tìm thấy ở tất cả các loài động vật.
Các nhà nghiên cứu cho biết:"Cuối cùng, chúng tôi sẽ tìm kiếm cơ chế tương tự ở các loài động vật khác để xem liệu đây có phải là cách hoạt động của trí nhớ nói chung hay không."
TAGP H29Anders-Gam tin rằng kiến thức đột phá này có thể được sử dụng cho nhiều mục đích: "Hiểu được một thứ bí ẩn và cực kỳ phức tạp như bộ não tự nó đã là một điều rất đáng chú ý. Nhưng nó cũng có nhiều công dụng không thể tưởng tượng được. Khả năng. Một vấn đề lớn trong tương lai chắc chắn là các dạng sa sút trí tuệ khác nhau. Tôi không tuyên bố rằng chúng ta đã tìm ra cách chữa trị chứng mất trí nhớ, nhưng nếu chúng ta có thể hiểu rõ hơn trí nhớ là gì, vấn đề cốt lõi của chứng mất trí nhớ, chúng ta có thể đặt nền tảng để hiểu rõ hơn về căn bệnh này và có thể chống lại nó.