小星海葵可在條件反射訓練後遇光縮觸手　顯示無大腦結構生物有複雜學習能力　

學習是其中一種生命的決定性特徵，每種生物無論是細菌到大象，都在不同程度上擁有這種能力。在最簡單的生物體中，重複暴露於相同刺激會導致習慣化或敏感化形式的非聯想學習。

根據最近刊於《美國國家科學院院刊 (PNAS) 》的研究，小星海葵 (Nematostella vectensis) 能夠記住光和電脈衝之間的聯繫，顯示出牠們具有驚人的複雜學習能力。

有參與研究的瑞士弗里堡大學神經生物學家 Simon Sprecher 指出，這證明即使沒有大腦的動物，也能通過神經系統有複雜的聯想學習能力。

擁有大量腦力的動物可以很容易地將刺激與反應聯繫起來，並根據所學和記住的內容改變其行為。舉例，如果你知道觸摸熱的煮食爐會導致疼痛，你下一次就會改變自己的行為，不再觸摸之，以防止再次感到疼痛。

這種能力被認為是隨著神經系統的演化而產生的，以調節大腦中的突觸強壯度和可塑性。

然而，並非所有動物都有大腦。像海葵和水母這樣的刺胞動物只有分散的神經網絡，因此學界一直假設牠們只能以非聯想方式學習。

為了研究小星海葵的聯想學習能力，團隊使用光和電擊進行了經典條件反射實驗。在經典條件反射中，最初的中性事件會以獎勵或負面後果的形式，配對具有生物學意義的結果。例如，不斷搖鈴讓貓狗知道是吃飯時間，或是同樣是搖鈴讓牠們知道要離開某一區域。

團隊隨機分配 10 或 18 隻小星海葵為一組，進行光和電脈衝同步／不同步的配對實驗。團隊會用電擊讓海葵縮回觸手，通過在光照的同時或不同時間以之電擊來訓練牠們。

然後團隊再單獨測試小星海葵對光的反應。在訓練期間同時接受光和電擊的，會調整牠們的行為，並在條件反射訓練後單獨對光作出反應。

在先前與光同時受到電擊的一組中，有 72% 的小星海葵最後僅在有光時就縮回觸手。這比不同時間接受電擊和光照訓練一組的反應率 30% 多逾一倍。

團隊亦測量了獨手後縮的程度，並發現與未配對的組相比，同時接受電擊和光照訓練的小星海葵獨手後縮長度明顯較長。

然而，目前尚未清楚刺胞動物是否與人類或其他更複雜動物，共享相同類型的神經遞質或神經調節劑，例如血清素或多巴胺，而且這些動物的聯想學習可能是獨立演化出來的。團隊認為，刺胞動物的這種學習能力是「體化認知 (embodied cognition) 」的一個例子，並推動了對無典型大腦生物記憶結構的研究。

來源：

Science Alert, These Sea Creatures Don’t Need a Brain to Learn, According to a New Study

報告：
Botton-Amiot, G., Martinez, P. & Sprecher, S.G. (2023). Associative learning in the cnidarian Nematostella vectensis. PNAS 120 (13) e2220685120. doi: 10.1073/pnas.2220685120

文／AC