脳を持たない単細胞生物はパブロフ学習が可能

脳やニューロンを持たない単純な単細胞生物は、高度な形式の学習ができるようです。

習慣化として知られる最も単純な学習形式は、匂いや騒音など、繰り返される無害な刺激に対する反応の度合いを徐々に減らしていくことです。これはすべての動物に共通であり、植物にも見られます。また、動物、陸上植物、菌類などの複雑な真核細胞を有するいくつかの原生生物でも実証されていますが、一般的にはラッパ型の生物を含む単細胞生物です。 青斑ステンター そして粘菌 ポリ頭蓋骨。

さらに難しいのは、さまざまな種類の刺激や出来事を結びつける方法を学び、ある刺激や出来事が別の刺激や出来事に関連していると予測することです。このような連想学習は、イワン・パブロフがベルの音と犬に餌を与えることを組み合わせ、その結果、ベルの音を聞くと動物がよだれを垂らすようになったことで実証されたことが最も有名です。

さて、ハーバード大学のサム・ガーシュマンと彼の同僚は、同様の条件付け実験を使用して次のことを示しました。 ステントール 連想学習もできるようです。

これらの驚くべき生物は池に生息し、側面を走る髪の毛のような繊毛の線を使って泳ぎます。体長は最大2ミリメートルで、単細胞生物の中でも巨人です。一方の端には、表面に取り付けるためのホールドファストと呼ばれるアンカーがあり、もう一方の端にはラッパのような餌装置があります。

「彼らは付着しているときは、餌をろ過するだけです。気にすると、すぐに球形に縮んでしまいます。その間、餌を食べることができないので、必要な場合を除いて、あまりそのような反応をしない方が生態学的に有利です」とガーシュマン氏は言います。

彼と彼の同僚はこの行動を利用して、どれくらいの量を調査したかを調査しました。 ステントール 学ぶことができます。まず、数十個の培養物が入ったペトリ皿の底を強く叩きました。 ステントール 細胞。これに応じて、最初はほとんどの生物が急速に収縮しましたが、45 秒ごとに合計 60 回のトントン拍子が続くにつれて、収縮の回数はどんどん減っていきました。 ステントール 収縮しており、信号に慣れていることを示しています。

次に、 ステントール 文化は、強いタップの 1 秒前に、弱いタップを感じました。これに反応して収縮する微生物は一般に少ないのです。ペアのタップは 45 秒ごとに繰り返され、これは所要時間とほぼ同じです ステントール 再び展開すること。

このプロセスを 10 回以上試行したところ、弱いタップの直後に微生物が収縮する可能性が最初は増加し、その後減少しました。 「収縮率が最初に上昇してから下降するというグラフの隆起が見られました。弱いタップを単独で表示するだけでは、これは見えません」とガーシュマン氏は言います。

研究者らは、これはつまり、 ステントール は弱いタップを大きなタップと関連付け、連想学習を習得できることが知られている最初の原生生物となった。 「このことは、私たちが一般に脳を備えたはるかに複雑な多細胞生物と連想するような認識の側面を、一見単純な生物が実行できるのかという疑問を引き起こします」とガーシュマン氏は言う。

また、多細胞神経系が出現する数億年前に、連合学習の進化上の起源が古代にあったことも示唆している、と同氏は言う。この他の痕跡は、私たちのニューロンが、シナプスやニューロン間の接続の変更に依存しない方法で入力から学習できるように見える方法にもまだ見られる可能性があり、これがほとんどの学習が機能すると考えられている方法だと彼は言います。

「脳やニューロン、行動学習が必要だと考えられていたような複雑なことを、単一の細胞で実行できるというのは興味深いことです」と、ジョージア州アトランタにあるエモリー大学のシャシャンク・シェカール氏は言う。 苦労していますr は、より効率的に餌を与えるために、短命のグループに集合することができます。

彼は、他の単細胞生物も連合学習ができるのではないかと考えています。 「私の直感では、一度存在すれば、それはさらに存在するだろう」と彼は言います。

生物が学習しているということは、何らかの方法で記憶を保存しているに違いありません。これがどのようにして起こるのか ステントール まだ解明されていないが、ガーシュマン氏は、細胞内にカルシウムを流入させ、内部の電圧を変化させ、接触に反応して細胞内の電圧を変化させる受容体が関与しているのではないかと考えている。 ステントール 契約する。彼は、刺激が繰り返された後、一部の受容体が何らかの形で修飾され、収縮を止める分子スイッチとして機能しているのではないかと示唆しています。