蓝喇叭虫(Stentor coeruleus)是一种单细胞原生动物(protozoa)。它们平时生活在池塘里,一端附着在池底,另一端有一个状如喇叭的滤食器。当它们受到惊扰时,会迅速把自己蜷缩成一个圆球,直到惊扰停止大约45秒之后才会重新舒展开来继续滤食。
美国哈佛大学认知神经生物学家萨姆·格什曼(Sam Gershman)决定利用蓝喇叭虫的这一特殊习性研究一下原生动物的学习能力。他和同事们在一个培养皿中饲养了几十只蓝喇叭虫,每隔45秒敲击一次培养皿,连续敲击60次,统计每次敲击之后会蜷缩起来的蓝喇叭虫数量。统计结果显示,刚开始时大部分蓝喇叭虫都会迅速蜷缩成一团,但随着敲击的持续,做出反应的蓝喇叭虫数量逐渐减少,似乎它们意识到这种敲击一点也不危险,不值得为此浪费时间和精力。
蓝喇叭虫的这种行为被称为“习惯化”(habituation),即对重复出现的无害刺激的反应程度逐渐降低。这是一种最简单的学习形式,几乎所有的多细胞动物,以及一部分植物和原生动物都具备这种学习能力。
显然,拥有学习能力的生物必须具备一定的记忆力。格什曼猜测蓝喇叭虫的记忆力很可能与某种受体有关,这种受体能够对敲击做出响应,打开离子通道让钙离子流入细胞,导致蓝喇叭虫做出蜷缩动作。重复刺激很可能改变了受体的三维结构,使之不再对敲击产生即时响应。
需要补充的一点是,这种敲击需要有一定的力度才能见效。轻敲只会导致极个别的蓝喇叭虫产生蜷缩反应,只有狠敲才能让所有的蓝喇叭虫立即蜷缩成一团。
接下来,研究人员改变了敲击的方式:每次都连续敲两下,第一次是轻敲,第二次是狠敲,两次间隔一秒钟。这一次,研究人员只统计轻敲之后立即发生蜷缩的蓝喇叭虫数量,结果呈现明显的先扬后抑特征,即开始阶段有反应的蓝喇叭虫数量逐渐增加,达到顶峰后又会逐渐减少。
《低谷医生》剧照
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