杜克大學朱莉婭-諾塔爾領導的最新研究揭示，脆海星雖然沒有大腦，但可以透過經驗學習。這些與海星有關的海洋生物利用它們的神經索進行聯想學習，這一概念在經典條件反射中得到了證明。

新研究表明，無腦脆海星能夠透過經驗學習。它們將黑暗與進食聯繫起來，從而表現出經典條件反射，這是了解無腦海洋生物學習過程的重大發現。

我們人類總是把大腦袋當作聰明的代表。但新的研究發現，被稱為脆海星的無頭動物根本沒有大腦，但它們仍然能夠透過經驗學習。

脆海星是海星的親戚，它們大部分時間都躲在海洋中的岩石和縫隙下，或是鑽在沙子裡。

這些害羞的海洋生物沒有大腦可言–只有神經線順著它們五條扭動的手臂，在嘴巴附近連接成一個神經環。

第一作者茱莉亞-諾塔爾（Julia Notar）說：「這裡沒有處理中心。每條神經索都可以獨立行動。這就好比不是一個老闆，而是一個委員會」。

在一系列實驗中，脆骨星學會了”熄燈”是晚餐鈴聲，是來吃晚餐的召喚。資料來源：茱莉亞-諾塔爾

諾塔爾、約翰森和杜克大學前本科生瑪德琳-戈（Madeline Go）在《行為生態學與社會生物學》（Behavioral Ecology and Sociobiology）雜誌上報告說，對於脆海星來說，聯想學習似乎就夠了。

這種學習方式是透過一種稱為古典制約的過程將不同的刺激連結起來。一個有名的例子是巴甫洛夫的狗實驗，實驗表明，狗在鈴聲響起時反覆進食，最終會在鈴聲響起時開始流口水，即使周圍沒有食物。

人類經常這樣做。如果你反覆聽到智慧型手機的”叮”聲，每次都有新的提示，最終這個聲音就開始有了特殊的意義。只要聽到別人的手機和你的手機發出同樣的”叮”聲或”嗡嗡”聲，就足以讓你條件反射地拿起自己的手機，期待下一條短信、電子郵件或Instagram 帖子。

經典條件反射已在海星的一些研究中得到證實。但大多數棘皮動物–包括脆海星和類似的無腦海星、海膽和海參在內的約7000 個物種–都沒有接受過測試。

為了弄清楚脆海星是否具有學習能力，研究人員將16 顆黑脆海星（Ophiocoma echinata）放入單獨的水箱中，並用攝影機記錄它們的行為。

這段延時影片展示了杜克大學研究人員進行的經典條件反射實驗，以觀察沒有大腦的脆星是否能夠學習。每當燈光變暗時，研究人員就會在動物的水箱中放入一個裝有蝦仁的吸管。隨著時間的推移，這些動物學會了”熄燈”是晚餐鈴聲，是來吃晚餐的信號。

每當餵食時，研究人員都會將燈光調暗30 分鐘，以此訓練一半的脆星。每次熄燈後，研究人員都會在水箱裡放上一粒”它們愛吃”的蝦，放在它們夠不著的地方。

另一半動物得到了同樣多的蝦，也經歷了30 分鐘的黑暗期，但絕不是在同一時間–動物是在光照條件下進食的。

不管是光照還是黑暗，動物們大部分時間都躲在魚缸的過濾器後面，只有在進食時才會出來。但只有經過訓練的脆海星學會了將黑暗與食物聯繫起來。

在長達10 個月的實驗初期，當燈光熄滅時，動物們都會躲起來。但隨著時間的推移，這些動物將黑暗和用餐時間聯繫了起來，它們的反應就好像食物即將到來，只要燈一滅，它們就會從藏身處爬出來，甚至在魚缸裡還沒有放任何食物的時候也是如此。

這些脆海星已經學會了一種新的聯想：熄燈意味著食物可能會出現。它們不需要聞到或嚐到蝦子的味道就能做出反應。只要感覺到燈光變暗，就足以讓它們在被叫到吃晚餐時過來。

即使在沒有訓練的情況下”休息”13天，即在不餵食的情況下一次又一次地調暗燈光，棘皮動物仍然能記住這堂課。

這些結果”令人興奮”，因為”經典條件反射以前從未在這組動物中真正明確地顯示過”。諾塔爾說：「知道脆海星能夠學習意味著它們不僅僅是像清理海底的小羅姆巴斯那樣的機器人清道夫。它們有可能能夠預測和避開捕食者或預測食物，因為它們正在了解自己的環境。”

下一步，諾塔爾希望開始研究它們是如何利用與我們截然不同的神經系統進行學習和記憶的。