水母比人们想象的更先进。哥本哈根大学（University of Copenhagen）的一项新研究表明，加勒比盒水母尽管只有一千个神经细胞，也没有中枢大脑，但其学习能力却比想象中复杂得多。这一发现改变了我们对大脑的基本认识，并可能启发我们了解自己神秘的大脑。

哥本哈根大学的研究人员发现，加勒比盒水母以前被认为是一种简单的生物，尽管它们拥有基本的神经系统，但却拥有高级学习能力。图片来源：Jan Bielecki

在地球上生存了 5 亿多年之后，水母在进化上取得的巨大成功是毋庸置疑的。尽管如此，我们一直认为它们是学习能力非常有限的简单生物。

人们普遍认为，动物的神经系统越发达，学习能力就越强。水母及其近亲（统称为刺胞动物）被认为是最早出现神经系统的活体动物，它们的神经系统相当简单，没有中枢大脑。

十多年来，神经生物学家安德斯-加姆（Anders Garm）一直在研究箱水母，这是一类以世界上最毒的生物而闻名的水母。但这些致命的水母之所以有趣，还有另一个原因：原来它们并不像人们曾经认为的那样简单。这动摇了我们对简单神经系统的理解。

加勒比盒水母。嵌在喇叭口下方的黑点是这种动物的视觉感官和学习中心，称为"Rhopalia"。图片来源：Jan Bielecki

"曾经有人认为，水母只能进行最简单的学习，包括习惯性学习--即习惯于某种刺激的能力，如持续的声音或持续的触摸。现在，我们发现水母的学习能力要精细得多，它们能够真正从错误中吸取教训。"哥本哈根大学生物系副教授安德斯-加姆（Anders Garm）说。

神经系统最先进的特性之一就是能够根据经验改变行为--记忆和学习。由基尔大学的扬-比勒基（Jan Bielecki）和安德斯-加姆（Anders Garm）领导的研究小组开始在箱水母身上测试这种能力。研究结果刚刚发表在《当代生物学》（Current Biology）杂志上。

箱水母是世界上最毒的水母之一。它们用毒液捕捉鱼类和大型虾类。盒水母（Tripedalia cystophora）的毒液比较温和，以小型桡足类为食。

箱水母不像大多数动物那样有一个集中的大脑。相反，它们有四个平行的类似大脑的结构，每个结构中大约有一千个神经细胞。人类的大脑大约有一千亿个神经细胞。

箱水母有二十四只眼睛，分布在四个类似大脑的结构中。其中一些眼睛能形成图像，使箱形水母比其他类型的水母拥有更复杂的视觉。

为了在阴暗的红树林中找到方向，Tripedalia cystophora 的四只眼睛透过水面向上看，并利用红树林的树冠导航。

Tripedalia cystophora 是最小的箱水母物种之一，身体直径仅约一厘米。它生活在加勒比海和印度太平洋中部。

与许多水母物种不同的是，Tripedalia cystophora 在交配时，雄水母会用触手捕捉雌水母。雌性的卵随后在它们的肠道系统中受精，并在那里发育成幼虫。

科学家们研究了加勒比盒水母（Tripedalia cystophora），这是一种生活在加勒比红树林沼泽中的指甲盖大小的水母。在这里，它们利用包括 24 只眼睛在内的强大视觉系统在红树林根部捕食微小的桡足类。虽然树根网是狩猎的好地方，但对软体水母来说也是一个危险的地方。

因此，当小盒水母靠近红树林根部时，它们会转身游开。如果转得太快，它们就没有足够的时间捕捉到桡足类。但如果转得太晚，它们就有可能因为被撞到而损坏自己的胶状体。因此，评估距离对它们来说至关重要。研究人员发现，对比度是关键所在：

"我们的实验表明，水母利用对比度，即根部相对于水面的深浅程度，来评估与根部的距离，从而使它们能够在适当的时候游开。更有趣的是，由于雨水、藻类和海浪的作用，距离和对比度之间的关系每天都在发生变化，"安德斯-加姆接着说："我们可以看到，随着每一天新的狩猎活动的开始，箱形水母通过结合视觉印象和躲避动作失败时的感觉来学习当前的对比度。因此，尽管它们只有一千多个神经细胞（我们的大脑大约有一千亿个神经细胞），但它们可以将各种印象的时间汇聚点联系起来，并学习其中的联系--也就是我们所说的联想学习。实际上，它们的学习速度与果蝇和小鼠等高级动物差不多。"

新的研究成果打破了以往科学界对神经系统简单的动物的认知：

"对于基础神经科学来说，这是一个重大新闻。它为简单神经系统能做什么提供了一个新的视角。"安德斯-加姆说："这表明，高级学习可能从一开始就是神经系统最重要的进化优势之一。"

加勒比箱水母在水下红树林根部生活和觅食。图片来源：安德斯-格拉姆

研究人员在实验室中复制了红树林沼泽的条件，将箱形水母置于一个行为场中。在这里，研究人员通过改变对比条件来操纵水母的行为，看看这对它们的行为有什么影响。

他们了解到，水母是通过失败的逃避来学习的。也就是说，它们通过误解对比度和撞到树根来学习。在这里，它们将撞到树根时的视觉印象和机械冲击结合起来，从而学会了何时转向。

"我们的行为实验证明，三到五次失败的规避动作足以改变水母的行为，使它们不再撞到树根。有趣的是，这与果蝇或小鼠学习所需的重复率大致相同，"安德斯-加姆说。

电生理学和经典条件反射实验进一步验证了这种学习方法，同时还显示了学习发生在水母神经系统的哪个部位。

科学家们还显示了箱水母的学习发生在哪里。这为他们现在研究神经细胞在参与高级学习时发生的精确变化提供了独特的机会。

"我们希望这能成为一个超级模型系统，用于研究各种动物高级学习的细胞过程。我们现在正试图准确确定哪些细胞参与了学习和记忆的形成。"安德斯-加姆说："这样，我们就能深入研究细胞在学习过程中发生了哪些结构和生理变化。"

如果研究小组能够确定水母参与学习的确切机制，下一步将是找出这种机制是否专门适用于水母，或者是否在所有动物中都能找到。

研究人员说："最终，我们将在其他动物身上寻找同样的机制，观察这是否就是一般记忆的运作方式。"

安德斯-加姆认为，这种开创性的知识可以用于多种用途："了解像大脑这样神秘而又极其复杂的东西本身就是一件非常了不起的事情。但它还有许多难以想象的有用的可能性。未来的一个主要问题无疑是各种形式的痴呆症。我并不声称我们找到了治疗痴呆症的方法，但如果我们能更好地理解记忆是什么，这是痴呆症的一个核心问题，我们也许就能为更好地理解这种疾病奠定基础，也许就能对抗这种疾病。"

这项研究将于今天（9月22日）发表在科学杂志《当代生物学》上。