Cognitie: Kwallen leren zonder hersenen
Ondanks hun rudimentaire zenuwstelsel zijn cnidaria blijkbaar in staat tot associatief leren. Hiervoor hebben ze geen hersenen nodig.
Hoewel ze geen centraal brein hebben, zijn kwallen in staat om te leren van ervaringen. Dit is verrassend, want ze behoren tot de dieren met het eenvoudigste zenuwstelsel dat we kennen. Een team onder leiding van Jan Bielecki van de Universiteit van Kiel rapporteert hierover in het wetenschappelijke tijdschrift "Current Biology".
De onderzoeksgroep heeft met succes mangrovekubuskwallen (Tripedalia cystophora) getraind om obstakels te herkennen en te vermijden. De dieren zijn niet groter dan een vingernagel en leven meestal in ondiepe, kustachtige mangrovemoerassen. Daar gebruiken ze hun lichtgevoelige organen om in het troebele water te jagen op prooien zoals roeipootkreeftjes. Daarbij moeten ze zich voortdurend tussen de wortels van de mangrovebomen door bewegen - het liefst zonder er tegenaan te botsen.
Bielecki en zijn team plaatsten de kwallen in een ronde tank met grijze en witte gekleurde strepen op de binnenwand. De grijze strepen imiteerden plantenwortels, de witte de openingen ertussen. Als het grijs een lichte tint had met een laag contrast ten opzichte van het wit, leken de vermeende wortels ver weg. De dieren kwamen dan vaak heel dicht bij de strepen en botsten er tegenaan. Na een paar minuten in de tank begonnen ze echter veel meer afstand te houden en botsten ze nog maar half zo vaak tegen de binnenwand van de tank.
Aangepast gedrag
De experts concludeerden dat de kwallen hadden geleerd om obstakels te vermijden, zelfs als ze ver weg leken te zijn. De gelijktijdige blootstelling aan visuele prikkels (het zien van de strepen) en mechanische prikkels (de botsingen met de binnenwand van de tank) veroorzaakte een proces van associatief leren bij de dieren. Dit leidde ertoe dat ze hun zwemgedrag veranderden en verdere botsingen vermeden.
Om meer te weten te komen over hoe dit werkt, isoleerde het team de zintuigen van de dieren. Kwallen hebben elk meerdere zintuiglijke bollen, zogenaamde rhopalia, die zich aan de rand van hun paraplu bevinden. Dit zijn knotsvormige uitsteeksels van het lichaam die organen bevatten om de zwaartekracht en oogachtige lichtsensoren waar te nemen. De rhopalia zijn met elkaar verbonden door zenuwen en genereren elektrische signalen die de voortbeweging van het dier regelen.
Bielecki & Co. presenteerden individuele sensorische bollen met grijs gekleurde strepen die bewogen - alsof het dier ernaar toe zwom. Als de strepen een lichte tint grijs hadden, reageerde de rhopalia er niet op: de vermeende obstakels leken nog steeds ver weg. Maar toen het onderzoeksteam extra elektrische impulsen toediende, zoals die worden geproduceerd wanneer een kwal een obstakel raakt, veranderde dit. De sensorische zuigers produceerden toen signalen die ervoor zorgden dat het dier uitweek. Volgens dit onderzoek spelen de rhopala's een centrale rol bij het verwerken van ervaringen door kwallen en passen ze hun gedrag hierop aan.
"Het is verbazingwekkend hoe snel deze dieren leren," zei Anders Garm, een van de betrokken onderzoekers, over de nieuwe bevindingen in een persbericht. "Zelfs het eenvoudigste zenuwstelsel blijkt in staat te zijn tot geavanceerd leren, en dit kan een fundamenteel cellulair mechanisme blijken te zijn dat vroeg in de evolutie van het zenuwstelsel is 'uitgevonden'."Kwallen behoren tot de oudste dieren ter wereld; ze bestonden zo lang als 500 miljoen jaar geleden.
Spectrum van de wetenschap
Wij zijn partners van Spektrum der Wissenschaft en willen goed onderbouwde informatie toegankelijker maken voor jou. Volg Spektrum der Wissenschaft als je de artikelen leuk vindt.
[[small:]]
[[small:]]
Deskundigen uit wetenschap en onderzoek doen verslag van de huidige bevindingen op hun gebied - deskundig, authentiek en begrijpelijk.