不用动脑子，也可以学习？

俄罗斯生理学家巴甫洛夫通过实验证明小狗可以学会把摇铃和喂食联系起来，一听到铃声就分泌胃液；美国动物行为学家斯金纳则通过另一个实验证明小鼠能够学会将杠杆和食物联系起来，通过不停地压杆来祈求食物。前者被称为经典条件反射学习，后者被称为操作性条件反射学习，两者都属于联想式学习（associative learning）的范畴，即把两种原本不相干的事情联系在一起的能力。

联想式学习是一种比较高级的学习方式，此前大家普遍认为这种学习方式必须通过大脑来进行，是动物进化到一定阶段之后才具备的能力。近年来有人通过实验证明一种简单到没有大脑的刺胞动物（cnidarians，包括水母、水螅和海葵等）也能进行联想式学习，比如瑞士科学家证明小星海葵（Nematostella vectensis）可以把闪光和电击联系起来，相关论文发表在2023年3月22日出版的《美国国家科学院院报》（PNAS）上。

小星海葵（图源｜站酷海洛）

那篇论文的问题在于，闪光和电击都属于人造刺激，不具备任何生物学意义。为了让结论更加可靠，丹麦哥本哈根大学（University of Copenhagen）的生物学家安德斯·加姆（Anders Garm）决定用加勒比箱型水母（Tripedalia cystophora）来做一个类似的实验，看看它们在日常的生活环境中能否展现出联想式学习的能力。

加勒比箱型水母是生活在加勒比海红树林中的一种特殊水母，体积和小葡萄差不多。这种水母体内只有大约1000个神经元，没有大脑，却长有24只眼睛，通过视觉来捕食和躲避障碍物，比如红树林的气根。因为海浪搅起的淤泥会让红树林附近海水的透明度发生变化，所以加姆猜测这种箱型水母很可能进化出了联想式学习的能力，帮助它们尽快学会躲避不同海洋环境里的气根。

加勒比箱型水母（图源｜站酷海洛）

为了验证这个假说，加姆设计制造了一个圆柱形的水缸，周围贴了一圈带有条纹图案的贴纸，以模仿不同的海水透明度。黑白相间的贴纸代表清澈的海水，此时黑色的条纹相当于红树林的气根，这是水母们需要躲开的。而灰白相间的贴纸代表浑浊的海水，灰色的条纹相当于浑水中的气根，水母们不太容易分辨，很容易撞上去。

研究人员先用黑白条纹做实验，发现水母们立刻自动聚集到了水缸的中心，远离水缸壁，说明它们天生具备躲避黑色条状物体（即气根）的能力。但当研究人员把水母扔进灰白条纹的水缸之后，发现它们完全分不清这两种颜色，不断地撞向缸壁。但是，8分钟之后水母们便适应了新的环境，重新聚集到了水缸的中心，不再频繁地撞向缸壁，而且它们在游泳时调头的次数也增加了4倍，说明它们学会了主动躲避灰色条纹。

换句话说，这些水母确实具备把视觉信号（条纹颜色）和触觉信号（撞向缸壁）联系起来的能力，这就是典型的联想式学习，属于操作性条件反射学习的范畴。

图源｜站酷海洛

接下来，研究人员又把箱型水母的眼脑复合体（rhopalia）取出来单独培养，然后用实验证明这种包含6只眼睛和一个运动神经元中心的眼脑复合体就是水母的联想式学习中心，水母仅靠这个初级神经网络就能学习了。

加姆将研究结果写成论文，发表在2023年9月22日出版的《当代生物学》（Current Biology）杂志上。这项研究第一次证明联想式学习无需用脑即可进行，这就进一步证明思维这种看似复杂的生理过程一点也不神秘，神经元当初被进化出来就是干这个的。

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