Un estudio demuestra que, aunque sólo tienen un sistema nervioso simple, pueden aprender de la experiencia y adaptar su comportamiento con sensatez, según muestran experimentos. Por lo tanto, el estudio cuestiona la suposición previa de que un cerebro central es necesario para formas de aprendizaje más complejas. Según los investigadores, los hallazgos también proporcionan pistas sobre las raíces evolutivas de las funciones de aprendizaje y memoria en el reino animal.
La experiencia te hace sabio: esta es una receta importante para el éxito de nuestra especie. Debido a que podemos captar las conexiones de una manera particularmente sofisticada, recordarlas y luego usar lo que hemos aprendido con sensatez. Como es sabido, muchos animales también poseen esta capacidad del llamado aprendizaje asociativo, en diversas formas. Sin embargo, hasta ahora se suponía que para ello se necesitaba un cerebro más desarrollado, como el que poseen los vertebrados, los insectos y algunos moluscos. Sin embargo, hasta ahora se ha negado esta capacidad a criaturas “más simples”, como las medusas. Se suponía que su sistema nervioso, bastante simple, sólo podía convertir las impresiones sensoriales en reacciones de forma primitiva.
Criaturas aparentemente simples en la mira
Un equipo de investigación germano-danés ha cuestionado experimentalmente esta hipótesis anterior. Las medusas del Caribe (Tripedalia Cystophora) sirvieron como animales de experimentación. Estos cnidarios, del tamaño de una uña, pulsan a través de las aguas turbias de los manglares cazando pulgas de agua. Para ello, su pantalla está equipada con 24 ojos conectados a cuatro estructuras, cada una compuesta por alrededor de mil células nerviosas. Gracias a su sentido de la vista, las sensibles medusas pueden detectar obstáculos, como raíces submarinas, y evitarlos regulando las contracciones de la sombrilla.
Como explican los científicos, las medusas de caja perciben la distancia espacial del obstáculo por contraste: en un cierto nivel de oscuridad provocado por la aproximación de la raíz, se alejan para evitar una colisión. Ahora los investigadores han investigado si el proceso de aprendizaje también influye en este comportamiento. Esto parecía concebible porque la visibilidad en el agua puede cambiar significativamente debido a cambios en el contenido de materia en suspensión del hábitat de las medusas.
Las medusas también se vuelven sabias mediante la experiencia
Para simular su hábitat, los investigadores llevaron a cabo sus experimentos en un tanque de prueba cuyas paredes interiores tenían un patrón de rayas grises y blancas. Las áreas claras correspondían al ambiente de aguas abiertas y las franjas oscuras representaban raíces de manglares que debían evitarse. Luego se colocaron las medusas en el tanque de prueba con diferentes relaciones de contraste y los investigadores analizaron el comportamiento de natación de los animales.
Esto demostró que al comienzo de los experimentos las medusas golpeaban a menudo las raíces simuladas en la pared del tanque. Pero después de unos pocos minutos, su distancia media a los obstáculos ya había aumentado alrededor de un 50% y, al cambiar la dirección de su nado, solo chocaban en zonas oscuras la mitad del tiempo. También se demostró que cuando los investigadores cambiaron los contrastes, los animales se adaptaron a estas condiciones de visibilidad aparentemente cambiadas.
«Los resultados mostraron que las medusas de caja pueden aprender combinando experiencias de estímulos visuales y mecánicos», dice el autor principal Anders Garm de la Universidad de Copenhague. “Descubrimos que de tres a cinco maniobras evasivas fallidas fueron suficientes para cambiar el comportamiento de las medusas de modo que ya no golpearan las raíces simuladas. Este hallazgo es particularmente interesante porque corresponde aproximadamente a la información que una mosca de la fruta o un ratón necesitan aprender”, dice Garm.
Tras la pista del proceso neuronal
Para obtener las primeras informaciones sobre los procesos subyacentes, los científicos llevaron a cabo estudios sobre las unidades funcionales del sistema: se trata de los cuatro rhopals, cada uno de los cuales incluye seis ojos y un complejo de alrededor de 1.000 nervios conectados con el movimiento. el sistema está conectado. Los investigadores ahora han presentado barras oscuras en los ojos del aislado Rhopalia para simular que la medusa se acerca a un obstáculo. Al principio resultó que la estructura no reaccionó a los estímulos de color gris claro de los impulsos nerviosos, sino que aparentemente los interpretó como obstáculos aún lejanos. Sin embargo, después de que los investigadores estimularon el Rhopalium con colisiones simuladas, también comenzó a responder a las barras grises claras con señales para evitar obstáculos.
Como explica el equipo, los hallazgos tienen ahora una importancia considerable para la investigación: «Para la neurociencia, los resultados ofrecen una nueva perspectiva sobre lo que se puede lograr con un sistema nervioso simple», afirma Garm. El autor principal, Jan Bielecki, de la Universidad Christian Albrechts de Kiel, también destaca la importancia evolutiva. Porque las medusas probablemente todavía sean similares a criaturas que desarrollaron sistemas nerviosos por primera vez en la historia evolutiva. “Si estos animales pudieran aprender, podría ser una capacidad fundamental de las células nerviosas o de las redes neuronales. «Esto sugiere que esta capacidad existía antes de lo que se pensaba», dijo Bielecki.
Ahora el equipo quiere mantener el rumbo: «Estamos intentando descubrir con mayor precisión qué células participan en el aprendizaje y la formación de la memoria», afirma Garm. Es posible que se trate de conceptos neuronales fundamentales, afirman los investigadores. “En este caso, la medusa caja podría convertirse en un sistema modelo para estudiar los procesos celulares durante el aprendizaje avanzado en animales”, concluye el científico.
Fuente: Universidad de Copenhague – Facultad de Ciencias, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, artículo especializado: Current Biology, doi: 10.1016/j.cub.2023.08.056
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