Uma surpreendente descoberta de água-viva desafia o que se sabe sobre aprendizagem e memória

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Um novo estudo descobriu que as águas-vivas caribenhas, animais que parecem flutuar pela vida sem rumo e não têm cérebro central, ainda têm a capacidade de aprender rapidamente e reter informações.

A descoberta derruba uma ideia de longa data de que os organismos não podem participar na aprendizagem associativa sem um sistema nervoso central, de acordo com um estudo publicado sexta-feira na revista. Biologia atual.

Liderado por estudo Anders Jarmprofessor associado de biologia marinha na Universidade de Copenhague, na Dinamarca — faz parte de uma pesquisa em andamento sobre o comportamento das águas-vivas fora do oceano. Instituto de Fisiologia da Universidade Keele Na Alemanha.

“Analisamos o comportamento visual e todos os tipos de experiências, e a aprendizagem é apenas uma progressão natural”, disse o primeiro autor Jan Bilecki, pós-doutorado em neuroética visual na Universidade de Kiele.

Depois de anos de trabalho com águas-vivas caribenhas, a equipe não ficou chocada ao descobrir que os animais conseguiam aprender, mas “foi uma surpresa a rapidez com que aprenderam”, disse Bilecki.

A água-viva caribenha, também conhecida pelo nome científico Tripedalia Cystophora, tem 24 olhos – seis em cada um dos quatro centros sensoriais visuais chamados rhopalia. O corpo gelatinoso da água-viva, conhecida como sino devido ao seu formato, machuca-se facilmente, um problema potencial quando a criatura se move entre as raízes dos manguezais do Caribe. Nadar até a raiz pode causar danos que levam à infecção bacteriana e, eventualmente, à morte, disse Bilecki.

“Portanto, tínhamos quase certeza de que esses animais eram capazes de aprender porque (evitar raízes de mangue) é um processo de aprendizagem crucial para eles se quiserem sobreviver”, disse ele.

Para testar a capacidade de aprendizagem dos animais, os pesquisadores revestiram o interior de um tanque circular com listras cinza e brancas. As linhas cinzentas dos 24 olhos da água-viva pareceriam tão escuras quanto uma raiz distante de mangue em seu habitat natural. Ao longo de 7,5 minutos, os pesquisadores monitoraram as águas-vivas para ver se os animais colidiram com as linhas ou aprenderam a manter distância.

Durante os primeiros minutos, a água-viva nadou perto ou bateu nas paredes. Mas em cinco minutos as coisas mudaram.

A água-viva recebeu uma combinação de estimulação visual das linhas e estimulação mecânica ao esbarrar em obstáculos.

“Eles aprenderam que recebem esses estímulos simultaneamente (e) evitam obstáculos”, disse Bilecki. “eles Maior desempenho em todos os critérios que medimos para evitar gargalos.

Os pesquisadores então substituíram as linhas por um campo cinza sólido. A água-viva o atingiu repetidas vezes.

“Não houve nenhuma pista visual, então eles não aprenderam nada”, disse Bilecki. “Eles continuavam esbarrando nas coisas e não respondiam.”

Finalmente, os investigadores conduziram uma experiência neurofisiológica centrada na forma como a rupalia emite um sinal eléctrico que impulsiona o movimento pulsante, ou contracções de natação, que as medusas fazem para se impulsionarem através da água. A velocidade do pulso aumenta dramaticamente à medida que se movem para evitar qualquer obstáculo.

Os cientistas isolaram a rupia separando-a do sino. Mas os substitutos das raízes dos manguezais foram transferidos. Assim, o mecanismo de visão da água-viva permaneceu constante enquanto as linhas se moviam. O sistema visual pode aprender que deve evitar linhas cinzentas?

Os cientistas conectaram um sistema que pode enviar um sinal elétrico fraco aos centros sensoriais visuais. Quando a robalia não ativou o sinal que normalmente estimularia as contrações da natação, Os cientistas fizeram isso por eles. Logo a rupalia começou a transmitir o sinal sem qualquer aviso, mesmo para as barras cinza claro que proporcionavam muito menos contraste com o resto do ambiente.

Bilecki disse que eles alcançaram suas descobertas porque o experimento era “comportamentalmente relevante” para as águas-vivas. Os pesquisadores colocaram os animais em uma situação semelhante à que encontrariam na natureza.

“Portanto, a estimulação visual e a estimulação mecânica são algo que (ocorre) em seu ambiente natural”, disse ele. “Eles sabem exatamente o que fazer com isso.”

Michael Abrams, pesquisador do Departamento de Biologia Molecular e Celular da Universidade da Califórnia, Berkeley, que realizou um extenso trabalho sobre águas-vivas e sono, disse que o estudo foi robusto. Abrams não esteve envolvido na nova pesquisa.

“Os cientistas criaram um modelo experimental muito convincente para medir a aprendizagem associativa nesta água-viva caixa. Suas descobertas também podem ser evidências de algum grau de memória de curto prazo”, disse Abrams por e-mail. Ele acrescentou que o estudo demonstrou claramente a capacidade do animal aprender, o que o fez pensar: “Quanto tempo durará sua memória?”

Ao obter o seu doutoramento no Caltech, Abrams trabalhou num estudo de 2017 sobre a água-viva invertida (Cassiopea) e o seu “estado de sono”, que “também era anteriormente considerado um comportamento encontrado apenas em animais com sistema nervoso central”.