Bí ẩn về loài sinh vật biển học không cần não

Hải quỳ Nematostella vectensis có phản xạ khi bị sốc điện. Ảnh: Marine Biological Laboratory.

Học tập là một trong những đặc điểm xác định sự sống ở mọi sinh vật sống. Từ chim chóc đến nấm mốc, tất cả đều sở hữu khả năng này ở các mức độ khác nhau.

Ở những sinh vật đơn giản nhất, việc tiếp xúc nhiều lần với cùng một tác nhân kích thích có thể tạo ra việc học tập không liên kết dưới dạng thói quen hoặc độ nhạy cảm, theo ScienceAlert.

Không phải tất cả động vật đều có não

Theo nghiên cứu gần đây được công bố trên Proceedings of the National Academy of Sciences, hải quỳ Nematostella vectensis có khả năng học hỏi đáng kinh ngạc. Bằng chứng là chúng có khả năng ghi nhớ mối liên hệ giữa ánh sáng và xung điện.

"Đây chính xác là những điều được gọi là học tập kết hợp và là bằng chứng cho thấy ngay cả động vật không có não cũng có những biểu hiện, hành vi phức tạp nhờ hệ thống thần kinh của chúng", nhà thần kinh học Simon Sprecher tại Đại học Fribourg (Thụy Sĩ), tác giả của nghiên cứu, thông tin.

Hải quỳ Nematostella vectensis là một sinh vật quan trọng cho các nghiên cứu cơ bản về sinh học phát triển, tái tạo và tiến hóa. Ảnh: Marine Biological Laboratory.

Động vật có trí thông minh có thể dễ dàng liên kết tác nhân kích thích với một phản ứng, từ đó thay đổi hành vi dựa trên những điều đã học và ghi nhớ. Ví dụ, nếu bạn không may phát hiện rằng việc chạm vào bếp nóng có thể gây đau, bạn sẽ sửa đổi hành vi để ngăn tình trạng này tái diễn.

Khả năng ghi nhớ những điều này được cho là đã hình thành khi hệ thống thần kinh phát triển và điều chỉnh sức mạnh lẫn tính khả biến của các khớp thần kinh trong não.

Tuy nhiên, không phải tất cả động vật đều có não. Những loài động vật thuộc ngành sứa lông châm như hải quỳ và sứa chỉ có mạng lưới thần kinh phi tập trung, có nghĩa là chúng có thể học theo những cách không liên kết, khác với kiểu học tập liên kết ở động vật có trí thông minh.

Hải quỳ biết phản xạ dù không có não

Để xem xét khả năng học tập kết hợp của hải quỳ Nematostella vectensis, nhà thần kinh học Simon Sprecher cùng các cộng sự ở Đại học Fribourg (Thụy Sĩ) và Đại học Barcelona (Tây Ban Nha) đã tiến hành các thí nghiệm phản xạ có điều kiện với ánh sáng và xung điện.

Cụ thể, nhóm nghiên cứu đã chỉ định ngẫu nhiên nhóm gồm 10 hoặc 18 con hải quỳ để thử nghiệm trong 2 điều kiện. Điều kiện thứ nhất là ánh sáng và xung điện xuất hiện đồng thời, điều kiện thứ hai là ánh sáng và xung điện xuất hiện không đồng thời.

Nhóm nghiên cứu tạo một cú sốc điện nhỏ để hải quỳ thu xúc tu lại và sẽ huấn luyện bằng cách cho chúng bị sốc điện và tiếp xúc với ánh sáng cùng lúc hoặc vào những thời điểm khác nhau.

Sau đó, họ sẽ kiểm tra phản ứng của hải quỳ với ánh sáng. Kết quả, những con hải quỳ vừa bị sốc điện vừa tiếp xúc với ánh sáng cùng lúc đã biết điều chỉnh hành vi và có phản ứng với ánh sáng.

Trong số những con hải quỳ vừa bị sốc điện vừa tiếp xúc với ánh sáng, 72% sẽ thu các xúc tu lại khi chỉ tiếp xúc với ánh sáng. Tỷ lệ này cao gấp đôi so với những con hải quỳ bị sốc điện và tiếp xúc với ánh sáng vào những thời điểm khác nhau, khoảng 30%.

Bằng cách sử dụng phần mềm để theo dõi chiều dài cơ thể của hải quỳ trong mỗi thời điểm diễn ra thử nghiệm, nhóm nghiên cứu cũng phát hiện những con hải quỳ vừa bị sốc điện vừa tiếp xúc với ánh sáng sẽ có thời gian thu các xúc tu lâu hơn so với những con bị sốc điện và tiếp xúc với ánh sáng vào những thời điểm khác nhau

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu vẫn chưa rõ liệu các loài động vật thuộc ngành sứa lông châm có chất dẫn truyền thần kinh hoặc chất điều biến thần kinh, ví dụ như serotonin hoặc dopamine, giống như con người hay không. Có thể khả năng học tập kết hợp ở những loài này đã tiến hóa độc lập.

Nhóm nghiên cứu lưu ý rằng ở hầu hết sinh vật mẫu, các mạch thần kinh và cơ cấu phân tử chịu trách nhiệm cho các dạng ký ức cụ thể.

Họ cho rằng khả năng học hỏi của các loài động vật thuộc ngành sứa lông châm là một ví dụ về "nhận thức nghiệm thân" - cách tiếp cận nhận thức bắt nguồn từ hành vi vận động. Những nhận định này đã giúp thúc đẩy nghiên cứu về cấu trúc trí nhớ ở những sinh vật không có não.