Une méduse surprenante découvre des défis sur ce que l’on sait de l’apprentissage et de la mémoire

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Une nouvelle étude révèle que les méduses des Caraïbes, des animaux qui semblent flotter dans la vie sans but et qui n’ont pas de cerveau central, ont toujours la capacité d’apprendre rapidement et de retenir des informations.

Cette découverte bouleverse une idée de longue date selon laquelle les organismes ne peuvent pas s’engager dans l’apprentissage associatif sans système nerveux central, selon une étude publiée vendredi dans la revue. Biologie actuelle.

Dirigé par une étude Anders Jarmprofesseur agrégé de biologie marine à l’Université de Copenhague au Danemark, participe à des recherches en cours sur le comportement des méduses en dehors de l’océan. Institut de physiologie de l’Université de Keele En Allemagne.

« Nous avons examiné le comportement visuel et toutes sortes d’expériences, et l’apprentissage n’est qu’une progression naturelle », a déclaré le premier auteur Jan Bilecki, chercheur postdoctoral en neuroéthique visuelle à l’Université de Kiele.

Après des années de travail avec les méduses-boîtes des Caraïbes, l’équipe n’a pas été choquée de constater que les animaux pouvaient apprendre, mais « c’était une surprise de voir à quelle vitesse ils apprenaient », a déclaré Bilecki.

La méduse-boîte des Caraïbes, également connue sous le nom scientifique Tripedalia Cystophora, possède 24 yeux, soit six dans chacun des quatre centres sensoriels visuels appelés rhopalia. Le corps gélatineux de la méduse, appelé cloche en raison de sa forme, se meurtrit facilement, un inconvénient potentiel lorsque la créature se déplace parmi les racines des mangroves des Caraïbes. Nager dans la racine peut causer des dommages pouvant entraîner une infection bactérienne et éventuellement la mort, a déclaré Bilecki.

« Nous étions donc presque sûrs que ces animaux étaient capables d’apprendre car (éviter les racines de mangrove) est un processus d’apprentissage crucial pour eux s’ils veulent survivre », a-t-il déclaré.

Pour tester la capacité d’apprentissage des animaux, les chercheurs ont tapissé l’intérieur d’un réservoir circulaire de rayures grises et blanches. Les lignes grises des 24 yeux de la méduse seraient aussi sombres qu’une lointaine racine de mangrove dans son habitat naturel. Pendant 7,5 minutes, les chercheurs ont surveillé les méduses pour voir si les animaux entraient en collision avec les lignes ou apprenaient à garder leurs distances.

Pendant les premières minutes, les méduses nageaient près des murs ou se cognaient contre les murs. Mais en cinq minutes, les choses ont changé.

Les méduses ont reçu une combinaison de stimulation visuelle provenant des lignes et de stimulation mécanique en heurtant des obstacles.

« Ils ont appris qu’ils reçoivent ces stimuli simultanément (et) qu’ils évitent les obstacles », a déclaré Bilecki. « ils Performances accrues sur tous les critères que nous avons mesurés pour éviter les goulots d’étranglement.

Les chercheurs ont ensuite remplacé les lignes par un champ gris uni. Les méduses le frappaient encore et encore.

« Il n’y avait aucun repère visuel, donc ils n’ont rien appris », a déclaré Bilecki. « Ils n’arrêtaient pas de se cogner et ne répondaient pas. »

Enfin, les chercheurs ont mené une expérience neurophysiologique centrée sur la manière dont la rupalia émet un signal électrique qui déclenche le mouvement pulsatoire, ou les contractions de nage, que les méduses effectuent pour se propulser dans l’eau. Leur vitesse de pouls augmente considérablement à mesure qu’ils se déplacent pour éviter tout obstacle.

Les scientifiques ont isolé la rupalia en la séparant de la cloche. Mais les substituts aux racines de mangrove ont été déplacés. Ainsi, le mécanisme de vision de la méduse est resté constant pendant que les lignes bougeaient. Le système visuel peut-il apprendre qu’il doit éviter les lignes grises ?

Les scientifiques ont connecté un système capable d’envoyer un faible signal électrique aux centres sensoriels visuels. Lorsque Robalia n’activait pas le signal qui stimulerait normalement les contractions de nage, Les scientifiques l’ont fait pour eux. Bientôt, les rupalia ont commencé à transmettre le signal sans aucune sollicitation, même pour les barres gris clair qui offraient beaucoup moins de contraste avec le reste de l’environnement.

Bilecki a déclaré qu’ils avaient obtenu leurs résultats parce que l’expérience était « pertinente sur le plan comportemental » pour les méduses. Les chercheurs ont placé les animaux dans une situation similaire à celle qu’ils rencontreraient dans la nature.

« La stimulation visuelle et la stimulation mécanique sont donc quelque chose qui se produit dans leur environnement naturel », a-t-il déclaré. « Ils savent exactement quoi faire avec ça. »

Le Dr Michael Abrams, chercheur au Département de biologie moléculaire et cellulaire de l’Université de Californie à Berkeley, qui a effectué des travaux approfondis sur les méduses et le sommeil, a déclaré que l’étude était solide. Abrams n’a pas été impliqué dans la nouvelle recherche.

« Les scientifiques ont créé un modèle expérimental très convaincant pour mesurer l’apprentissage associatif chez cette méduse-boîte. Leurs résultats pourraient également être la preuve d’un certain degré de mémoire à court terme », a déclaré Abrams dans un courrier électronique. Il a ajouté que l’étude démontrait clairement la capacité de l’animal. pour apprendre, ce qui l’a amené à se demander : « Combien de temps durera sa mémoire ?

Tout en obtenant son doctorat à Caltech, Abrams a travaillé sur une étude réalisée en 2017 sur la méduse à l’envers (Cassiopea) et son « état de sommeil », qui « était également auparavant considéré comme un comportement que l’on ne trouve que chez les animaux dotés d’un système nerveux central ».