Medusas, sem cérebro central, aprendem com experiências passadas

Não maiores que uma unha, essas geleias aparentemente simples têm um sistema visual complexo com 24 olhos embutidos em seu corpo em forma de sino. Vivendo em manguezais, o animal usa sua visão para navegar em águas turvas e desviar das raízes das árvores subaquáticas para capturar presas. Os cientistas demonstraram que as geleias poderiam adquirir a capacidade de evitar obstáculos através da aprendizagem associativa, um processo através do qual os organismos formam conexões mentais entre estímulos sensoriais e comportamentos.

“A aprendizagem é o desempenho máximo para o sistema nervoso”, diz o primeiro autor Jan Bielecki, da Universidade de Kiel, Alemanha. Para ensinar um novo truque às águas-vivas com sucesso, ele diz que “é melhor aproveitar seus comportamentos naturais, algo que faça sentido para o animal, para que ele atinja todo o seu potencial”.

A equipe vestiu um tanque redondo com listras cinza e brancas para simular o habitat natural da água-viva, com listras cinzas imitando raízes de mangue que pareceriam distantes. Eles observaram a água-viva no tanque por 7,5 minutos. Inicialmente, a geleia nadava perto dessas listras aparentemente distantes e esbarrava nelas com frequência. Mas, no final da experiência, a geleia aumentou a sua distância média até à parede em cerca de 50%, quadruplicou o número de pivôs bem sucedidos para evitar a colisão e cortou o seu contacto com a parede para metade. As descobertas sugerem que as águas-vivas podem aprender com a experiência através de estímulos visuais e mecânicos.

“Se você deseja compreender estruturas complexas, é sempre bom começar da forma mais simples possível”, diz o autor sênior Anders Garm, da Universidade de Copenhague, na Dinamarca. “Olhando para esses sistemas nervosos relativamente simples nas águas-vivas, temos uma chance muito maior de compreender todos os detalhes e como eles se unem para realizar comportamentos”.

Os investigadores procuraram então identificar o processo subjacente à aprendizagem associativa das medusas, isolando os centros sensoriais visuais do animal, chamados rhopalia. Cada uma dessas estruturas abriga seis olhos e gera sinais de marca-passo que controlam o movimento pulsante da água-viva, cuja frequência aumenta quando o animal desvia dos obstáculos.

A equipe mostrou o rópálio estacionário movendo barras cinzas para imitar a abordagem do animal aos objetos. A estrutura não respondeu às barras cinza claro, interpretando-as como distantes. No entanto, depois que os pesquisadores treinaram o rópalio com estimulação elétrica fraca quando as barras se aproximavam, ele começou a gerar sinais de esquiva de obstáculos em resposta às barras cinza-claras. Essas estimulações elétricas imitavam os estímulos mecânicos de uma colisão. As descobertas mostraram ainda que a combinação de estímulos visuais e mecânicos é necessária para a aprendizagem associativa em águas-vivas e que o rópálio serve como centro de aprendizagem.

Em seguida, a equipe planeja mergulhar mais fundo nas interações celulares do sistema nervoso das águas-vivas para desvendar a formação da memória. Eles também planejam entender melhor como funciona o sensor mecânico do sino para traçar um quadro completo do aprendizado associativo do animal.

“É surpreendente a rapidez com que estes animais aprendem; é quase o mesmo ritmo que os animais avançados estão a fazer”, diz Garm. "Mesmo o sistema nervoso mais simples parece ser capaz de realizar um aprendizado avançado, e isso pode acabar sendo um mecanismo celular extremamente fundamental, inventado no início da evolução do sistema nervoso."