זיכרונות אסוציאטיביים
בלי מוח

מי שמגדל כלב, יודע שלעיתים מספיק לקחת את הרצועה ממקומה והכלב יתחיל לקפץ בשמחה ולרוץ לעבר הדלת. אחרי התנסויות רבות, למד הכלב לקשר את הפעולה שבעליו לוקחים את הרצועה, ליציאה לטיול בחוץ. זו דוגמא ללמידה אסוציאטיבית, או למידה מתוך הקשר. רבים מכירים את הניסוי הקלאסי של פבלוב, שבו הוא יצר התניה אצל כלבים בין צלצול פעמון לקבלת מזון, כך שהם הזילו ריר רק למשמע צלצול הפעמון. התניה ולמידה מסוג זה דורשות יכולת זיכרון – על הכלב לזכור מה קרה בפעמים הקודמות כדי שיוכל לחזות מה יקרה עכשיו, כאשר בעליו מרים את הרצועה או כאשר הפעמון מצלצל. אזורים מסוימים במוח, כגון ההיפוקמפוס, אחראים ליצירת זיכרונות ועיבודם אצל בני אדם ובעלי חיים אחרים. אך האם למידה כזו אפשרית גם בהעדר מוח?

קישור בין גירויים

מחקר חדש בחן את האפשרות ליצור התניה בשושנת הים הכוכבנית (Nematostella vectensis) השייכת למחלקת הצורבים (Cnidaria) הכוללת גם את המדוזות, האלמוגים וההידרות. המשותף לכל בעלי החיים האלה הוא שאין להם מוח מרכזי, אלא צברים של תאי עצב. למרות זאת, חוקרים משווייץ ומספרד הראו שאפשר ליצור התניה אצל שושנות הים. גם בלי מערכת עצבים מרכזית, השושנות יכולות להבחין בין אור לחושך. החוקרים חשפו אותן לאור, ובמקביל נתנו להן מכת חשמל קצרה ולא נעימה. מכת החשמל גרמה לשושנות הים לכווץ את זרועות הציד שלהן כדי להימנע מהגירוי הלא נעים. 

לאחר כשעה של אימון, שבה שושנות הים קיבלו מכות חשמל עם החשיפה לאור, בדקו החוקרים כיצד הן יגיבו לאור בלבד. להפתעתם, יותר מ-70 אחוז משושנות הים שעברו את ההתניה כיווצו את זרועות הציד שלהן בתגובה לאור בלבד, אף שלא קיבלו מכת חשמל! שושנות הים שלא עברו את ההתניה לא כיווצו את זרועות הציד בתגובה לחשיפה לאור. 

שושנות הים למדו לקשר שני גירויים, אור ומכת חשמל, והגיבו בהתאם. הממצא המפתיע מראה כי גם בהעדר מוח מרכזי, קיימת יכולת זיכרון ולמידה אצל יצורים פשוטים כשושנות ים, אולם לא ברור איזה חלק מצברי תאי העצב של השושנות היה אחראי ללמידה וליצירת הזכרונות אצלן ויש צורך במחקרי המשך נוספים. 

למדו לזכור את הגירויים ולקשר ביניהם. שושנת הים הכוכבנית | צילום: Gaëlle Botton-Amiot, University  of  Fribourg

אבולוציה של למידה

יכולת זו ללמידה אסוציאטיבית כנראה ייחודית לשושנות הים מבין חברי מחלקת הצורבים. במחקרים על בעלי חיים דומים, כגון אלמוגים, לא ראו החוקרים יכולת כזו. יש סוגי למידה אחרים שאינם למידה אסוציאטיבית, כלומר לא מערבים קישור בין שני גירויים שונים. התרגלות (הביטואציה) היא ירידה בתגובה של האורגניזם לגירוי שחוזר על עצמו פעמים רבות. למשל, כשבעל חיים שומע צליל מסוים הוא לרוב יעצור את פעילותו, יחפש את מקור הצליל וינוע לעברו או הרחק ממנו. במקרה של שושנות ים כבר בשנות ה-70 הראו כי כאשר כיוונו זרם מים חזק לזרועות הציד של השושנות, הן הגיבו בכיווץ הזרועות. ואולם, חזרה על הגירוי מספר רב של פעמים הפחיתה את תגובת הכיווץ. אצל הידרות ושושנות ים נצפתה גם תופעה בשם סנסיטיזציה (ריגוש) מצב שבו בעקבות גירוי חוזר, התגובה תגדל ככל שחוזרים על הגרוי. למשל, ההידרה לרוב לא תגיב כאשר יגעו בזרועות הציד שלה. אך אם ימשיכו לגעת בזרועות הציד פעמים רבות ההידרה תנוע משם, וככל שיגעו בה יותר פעמים, כך היא תתרחק יותר.

מנקודת מבט אבולוציונית-התפתחותית, אורגניזם שלא לומד מניסיון העבר לברוח מטורפים או להשיג מזון, ישרוד פחות טוב מאורגניזם בעל יכולת למידה, לכן אצל יצורים מורכבים יותר ויותר היה לחץ סלקטיבי חזק להתפתחות של מנגנוני חישה ותנועה (סנסו-מוטוריים) דרך מערכת העצבים. לגבי שושנות הים, יתכן שהממצאים הם ראיה לכך שלמידה אסוציאטיבית התפתחה כמה פעמים לאורך האבולוציה, במינים שונים. אצל בעלי חיים חסרי מערכת עצבים מרכזית, עדיין לא ברור המנגנון שעומד בבסיס יכולות הזיכרון והלמידה ואילו אצל בעלי חיים מפותחים יותר, מבנים כמו ההיפוקמפוס שמורים הן מבחינת המבנה והן מבחינת התפקוד. יתכן שמחקרים נוספים על שושנות הים ישפכו אור על ההתפתחות האבולוציונית של מנגנונים אלה גם באורגניזמים מורכבים יותר.