Nuestros cerebros están llenos de muchas estructuras especializadas que hacen cosas como procesar información visual, manejar recuerdos o interpretar el lenguaje. Una de las formas en que tratamos de entender de qué es capaz un cerebro es comparándolo con los cerebros de otras especies: qué estructuras están presentes en el cerebro y qué comportamientos soportan esos cerebros.
Pero, ¿y si el animal no tiene cerebro? Presumiblemente, la mayoría de los comportamientos que hemos visto requieren al menos algún tipo de sistema nervioso centralizado. Pero hay muchas especies, incluidas las anémonas, los corales y las medusas, que tienen una red nerviosa bastante difusa y carecen de algo que sea claramente parecido al cerebro. Pero aparentemente, eso es suficiente para realizar el aprendizaje asociativo, el tipo más frecuente (perdónenme) asociado con Ivan Pavlov.
¿Nuestro cnidario está aprendiendo?
El aprendizaje asociativo es más o menos lo que parece: a través de la repetición, un animal aprende a asociar un evento con algo que de otro modo no estaría relacionado con ese evento. En el caso de Pavlov, entrenó perros para asociar un sonido específico con la comida. Una vez entrenados, los perros comenzaban a salivar una vez que escuchaban el ruido, incluso si no había comida presente. Una gran variedad de animales son capaces de aprender asociativamente y es fácil ver cómo puede proporcionar una ventaja selectiva.
¿Pero requiere un cerebro? Animales en el filo cnidarios, que incluye todo, desde la diminuta hidra hasta las enormes medusas, carecen de una estructura centralizada que podamos reconocer como un cerebro. En cambio, tienen una red difusa de neuronas llamada red nerviosa. Obviamente, la red nerviosa es capaz de coordinar la actividad de todo el cuerpo, ya que podemos ver a las medusas nadar a través de contracciones rítmicas. Los cnidarios también pueden responder a estímulos ambientales; varios de ellos tienen estructuras que son análogas a los ojos. Entonces, aunque la red nerviosa carece del tipo de estructuras especializadas que se ven en los cerebros, es claramente capaz de realizar algunas de las funciones que normalmente asociamos con un cerebro.
(Los cnidarios también tienen la distinción de ser radialmente simétricos, a diferencia de los bilaterales como nosotros, que tienen lados distintos).
Pero, ¿puede manejar el aprendizaje? Un grupo de investigadores europeos (Gaelle Botton-Amiot, Pedro Martínez y Simon Sprecher) sintieron curiosidad por la pregunta y descubrieron que en gran parte había quedado sin respuesta. Había un par de documentos que insinuaban que algunos cnidarios podían formar memorias asociativas estables, en realidad no se había analizado de forma rigurosa la cuestión y nadie había seguido el trabajo inicial.
Choca a la anémona
El experimento que hicieron fue notablemente simple, lo que lo convirtió en un trabajo de investigación muy compacto y directo. Los investigadores sabían que las anémonas pueden sentir la luz (trabajaron con una especie llamada Nematostella vectensis), aunque carecen de los ojos vistos en otros lugares entre los cnidarios. Entonces, combinaron la exposición a la luz con una sensación desagradable, a saber, una descarga eléctrica.
Por sí solo, el impacto haría que los animales contrajeran sus cuerpos y tiraran de sus tentáculos. La exposición a la luz haría que alrededor del 20 por ciento de los animales respondieran de la misma manera. Pero, después de un período de entrenamiento de una hora en el que los animales tenían la luz y el choque emparejados repetidamente, las cosas cambiaron drásticamente. El porcentaje de animales que respondieron solo a la luz se redujo a la mitad, a aproximadamente el 10 por ciento. El shock por sí solo provocó una frecuencia similar de respuestas.
Para obtener una contracción consistente, los investigadores tuvieron que dar la luz y la descarga simultáneamente, lo que provocó que alrededor del 70 por ciento de los animales se contrajeran. (Esto es más bajo que la «retracción fuerte, rápida y reversible» observada al comienzo del experimento, pero los animales habían estado recibiendo descargas durante más de una hora en este punto, y se espera cierto nivel de aclimatación). Separación de la luz del shock por un minuto provocó contracciones, pero a una frecuencia reducida (alrededor del 30 por ciento del tiempo).
Entonces, este no es el tipo de condicionamiento visto con los perros de Pavlov, donde el animal aprende una asociación de una manera que le permite responder a una señal no relacionada. En cambio, los animales aquí aprendieron a interpretar los dos estímulos como un solo desencadenante, por lo que comenzaron a necesitar que ambos respondieran.
Todo esto indica que debe haber alguna forma de coordinación central dentro de la red nerviosa que le permita al animal integrar señales ambientales y desencadenar una respuesta que involucre a la mayor parte del organismo. Muchos cnidarios tienen secciones de la red nerviosa con mayores concentraciones de neuronas, pero estas no parecen haber estado asociadas con ninguna función específica. Entonces, no está claro si esta memoria y coordinación están asociadas con algún tipo de estructura física.
Es posible interpretar estos resultados a la luz de resultados recientes que muestran que las neuronas desorganizadas en una placa de cultivo podrían «aprender» a jugar. Apestar. Esto se interpretó como una indicación de que las neuronas desarrollan de forma nativa expectativas sobre las entradas que recibirán y ajustan su comportamiento cuando esas entradas no coinciden. Ese comportamiento podría producir una memoria asociativa sin requerir ninguna organización central. También sugeriría que la red nerviosa debería poder desaprender fácilmente la asociación si los dos factores desencadenantes dejan de estar vinculados, algo que sería muy fácil de probar.
PNAS, 2023. DOI: 10.1073/pnas.2220685120 (Acerca de los DOI).