半球美螅水母的俯視圖，觸手統(tǒng)一分布在傘體邊緣處。
新浪科技訊 北京時(shí)間12月7日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，雖然水母沒有大腦，但科學(xué)家近日找到了一種讀取水母思想的方式。他們對(duì)水母的基因稍作修改，便可以觀察到這些透明的水母體內(nèi)的神經(jīng)元是如何運(yùn)作、從而實(shí)現(xiàn)抓取和進(jìn)食等自主動(dòng)作的。
半球美螅水母是研究此類行為的絕佳模型，因?yàn)樗鼈凅w型極其嬌?。ㄖ睆街挥幸焕迕祝瑥娘@微鏡下可以看到其體內(nèi)的整套神經(jīng)系統(tǒng)。此外，它們的基因組也相當(dāng)簡(jiǎn)單，并且透明的身體里僅含約一萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元，很容易追蹤神經(jīng)信息的傳遞。
研究人員對(duì)半球美螅水母進(jìn)行了基因改造，使它們的神經(jīng)元在激活時(shí)可以發(fā)光。但在此過(guò)程中，他們發(fā)現(xiàn)該水母“神經(jīng)組織的結(jié)構(gòu)化程度遠(yuǎn)超預(yù)期”。
水母的神經(jīng)系統(tǒng)最早形成于5億多年前，自此之后鮮有變化。與現(xiàn)今動(dòng)物的大腦相比，這些“活化石”的神經(jīng)元排列方式要簡(jiǎn)單得多。水母體內(nèi)沒有中樞神經(jīng)系統(tǒng)來(lái)協(xié)調(diào)它們的動(dòng)作，那它們究竟是如何做出各種行為的呢？
半球美螅水母的右半邊身體向內(nèi)折疊，將食物送入口中
此次新研究顯示，半球美螅水母的神經(jīng)元呈傘狀網(wǎng)絡(luò)排布，整體形狀與身體十分相似。在此基礎(chǔ)上，這些神經(jīng)元又被切分為若干“片”，就像披薩一樣。
水母邊緣的每根觸手都與其中一片神經(jīng)元相連，因此當(dāng)水母的觸手探測(cè)到獵物（比如豐年蝦）、并將獵物捕獲時(shí)，這片神經(jīng)元就會(huì)以特定的順序依次激活。
首先，邊緣處的神經(jīng)元會(huì)向中間的神經(jīng)元發(fā)送信息，這也是水母口腔的所在地。這使得這片神經(jīng)元對(duì)應(yīng)的邊緣向內(nèi)卷曲，觸手也隨之靠近口腔。與此同時(shí)，口腔也會(huì)“朝向”食物的方向。
在投放豐年蝦的一分鐘內(nèi)，研究人員發(fā)現(xiàn)有96%的水母都試圖做出這種“食物傳遞”的行為，并且88%都以成功告終。最終所有豐年蝦都被水母以這種方式捕食殆盡。
為弄清究竟是哪些神經(jīng)元激發(fā)了這種多米諾反應(yīng)，研究人員將每片“披薩”邊緣處的RFa+神經(jīng)元?jiǎng)h除。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，水母身體邊緣不會(huì)再向內(nèi)卷曲，觸手也因此無(wú)法將食物送到口腔中。因此在食物促發(fā)和化學(xué)促發(fā)的邊緣折疊過(guò)程中，RFa+神經(jīng)元都不可或缺。但游動(dòng)和扭曲這兩種動(dòng)作并未受到影響，說(shuō)明這兩種行為是由其它神經(jīng)元控制的。
為弄清控制口腔的神經(jīng)元與控制傘體的神經(jīng)元之間的溝通方式，研究人員通過(guò)“手術(shù)”方式切除了部分身體部位。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水母口腔被切除后，它們的觸角仍會(huì)試圖將食物傳遞到口中。而當(dāng)觸手被切除后，蝦散發(fā)的化學(xué)物質(zhì)也仍會(huì)促使口腔朝食物的方向轉(zhuǎn)向。
這些發(fā)現(xiàn)說(shuō)明，水母的行為是通過(guò)多組神經(jīng)元協(xié)調(diào)的，這些神經(jīng)元環(huán)繞著水母?jìng)泱w，按照功能排布。例如，將水母?jìng)泱w與口腔相連的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也與其消化系統(tǒng)相連。在此次研究中，當(dāng)水母缺少食物供應(yīng)時(shí)，捕捉獵物的速度會(huì)比平時(shí)快上許多。這說(shuō)明水母體內(nèi)存在某種神經(jīng)反饋機(jī)制，讓水母“知道”自己需要填充消化系統(tǒng)，而使特定的“捕食”神經(jīng)系統(tǒng)保持高度警戒。
如果這種想法正確，那么缺少大腦的生物也許是通過(guò)對(duì)小規(guī)模的自主化模塊進(jìn)行復(fù)制和改造、形成功能互動(dòng)的超級(jí)模塊來(lái)協(xié)調(diào)自身行為的。但這些互動(dòng)究竟如何才能實(shí)現(xiàn)，還需要進(jìn)一步確定。（葉子）
