Organismen zonder hersenen kunnen ook leren – dus wat betekent het om een denkend wezen te zijn?

Heruitgegeven door Plato

volgers: 0

Organismen zonder hersenen kunnen ook leren – dus wat betekent het om een denkend wezen te zijn? PlatoBlockchain-gegevensintelligentie. Verticaal zoeken. Ai.

Het brein is een evolutionair wonder. Door de controle over waarneming en gedrag naar dit centrale orgaan te verschuiven, kunnen dieren (inclusief wij) flexibel reageren en floreren in onvoorspelbare omgevingen. Vooral één vaardigheid – leren – is de sleutel gebleken tot het goede leven.

Maar hoe zit het met alle organismen die dit kostbare orgaan missen? Van kwallen en koralen tot onze planten, schimmels en eencellige buren (zoals bacteriën), de druk om te leven en zich voort te planten is niet minder intens, en de waarde van leren is onverminderd groot.

Recent onderzoek naar hersenlozen heeft de duistere oorsprong en innerlijke werking van cognitie zelf onderzocht, en dwingt ons om opnieuw na te denken over wat het betekent om te leren.

Leren over leren

Leren is elke gedragsverandering als resultaat van ervaring, en die komt ook in vele vormen. Aan de ene kant van het spectrum bevindt zich niet-associatief leren. Bekend bij iedereen die het achtergrondgeluid van het verkeer of de televisie heeft 'uitgeschakeld', gaat het om het harder zetten (sensibiliseren) of verlagen (wennen) van de reactie bij herhaalde blootstelling.

Verderop is er sprake van associatief leren, waarbij een signaal op betrouwbare wijze aan gedrag wordt gekoppeld. Net zoals het gekraak van een pakje chips mijn hond aan het rennen brengt, zo nodigt ook de geur van nectar bestuivers uit om te foerageren voor een zoete beloning.

Nog hoger staan vormen als conceptueel, taalkundig en muzikaal leren, die complexe coördinatie vereisen en het vermogen om na te denken over het eigen denken. Ze vereisen ook gespecialiseerde structuren in de hersenen, en een groot aantal verbindingen daartussen. Voor zover wij weten, zijn deze vormen van leren dus beperkt tot organismen met voldoende ‘rekenkracht’ – dat wil zeggen, met voldoende complexe hersenen.

De veronderstelde relatie tussen de complexiteit van het brein en het cognitieve vermogen is echter allesbehalve eenvoudig als we het over de levensboom heen bekijken.

Dit geldt vooral voor de fundamentele vormen van leren, waarbij recente voorbeelden ons begrip van wat voor mogelijk werd gehouden opnieuw vorm gaven.

Wie heeft hersenen nodig?

Kwallen, jelly-kammen en zeeanemonen behoren tot de vroegste voorouders van dieren en hebben het gemeenschappelijke kenmerk dat ze geen gecentraliseerd brein hebben.

Niettemin is de parelanemoon (Actinia-equina) kan wennen aan de aanwezigheid van nabijgelegen klonen. Onder normale omstandigheden verzet hij zich met geweld tegen elke aantasting van zijn territorium door andere anemonen. Wanneer de indringers echter exacte genetische kopieën van zichzelf zijn, leert hij ze door herhaalde interacties te herkennen en zijn gebruikelijke agressie in bedwang te houden.

Een recente studie heeft nu dooskwallen getoond Ook zij zijn fervente leerlingen, en wel op een nog geavanceerdere manier. Hoewel ze slechts een paar duizend neuronen (zenuwcellen) rond hun vier ogen bezitten, zijn ze in staat veranderingen in de lichtintensiteit te associëren met tactiele (aanraak)feedback en hun zwemgedrag dienovereenkomstig aan te passen.

Dit zorgt voor een nauwkeurigere navigatie door hun door mangrove gedomineerde habitats, en verbetert zo hun kansen als giftige roofdieren.

Geen neuronen, geen probleem

Als we onze instincten nog verder uitbreiden, is er nu een overvloed aan bewijsmateriaal voor leren in organismen die zelfs de neuronale bouwstenen van een brein missen.

Slijmzwammen zijn eencellige organismen die behoren tot de protistische groep. Ze vertonen een voorbijgaande gelijkenis met schimmels, ondanks dat ze geen verband houden. Onlangs (en ten onrechte) op tv gepopulariseerd als zombie-makende parasieten, bieden ze ook een opvallende casestudy van wat hersenlozen kunnen bereiken.

Elegante experimenten hebben een reeks cognitieve trucs gedocumenteerd routes naar voedsel onthouden het gebruik ervaringen uit het verleden om toekomstige foerageeractiviteiten te informeren en zelfs leren negeren bittere cafeïne op zoek naar voedzame beloningen.

Ook planten kunnen tot de hersenloze denkers worden gerekend. Venus-vliegenvallen gebruiken slimme sensoren om te onthouden en op te tellen de aanrakingen van levende prooien. Hierdoor kunnen ze hun vallen sluiten en pas met de spijsvertering beginnen als ze zeker zijn van een voedzame maaltijd.

In minder gruwelijke voorbeelden is de schaamteplant (Mimosa pudica) krult en laat zijn bladeren hangen om zichzelf te beschermen tegen fysieke verstoring. Dit is echter een energetisch kostbare activiteit, en daarom kan dat ook wennen en leer herhaalde valse alarmen te negeren. In de tussentijd, de tuinerwt kan schijnbaar leren om een zacht briesje, dat op zichzelf oninteressant is, te associëren met de aanwezigheid van essentieel zonlicht (hoewel deze bevinding is niet onomstreden gegaan).

Deze resultaten hebben geleid tot oproepen om planten te beschouwen als cognitieve en intelligente agenten, met als gevolg een breed debat wetenschap en filosofie.

Groot denken

Leren is dus niet het enige domein die met hersens, of zelfs de eerste beginselen ervan. Naarmate het bewijs van cognitieve bekwaamheid bij hersenlozen zich blijft opstapelen, stelt dit diepgaande intuïties over de biologie van sensatie, denken en gedrag in het algemeen op de proef.

De gevolgen reiken ook verder wetenschap in de ethiek, zoals bij recente ontwikkelingen in ons begrip van nociceptie of pijnperceptie. Voelen vissen bijvoorbeeld pijn, ondanks dat ze niet over de vereiste hersenstructuren beschikken zoals die van primaten? Ja. Hoe zit het met insecten, met een nog eenvoudiger rangschikking van een orde van grootte minder neuronen? Waarschijnlijk.

En als dergelijke organismen kunnen leren en voelen, zij het op manieren die ons onbekend zijn, wat zegt dat dan over de manier waarop we ze behandelen in onze recreatieve, onderzoeks- en culinaire bezigheden?

Bovenal zijn deze merkwaardige en diverse levensvormen een bewijs van de creatieve kracht van adaptieve evolutie. Ze nodigen ons uit om na te denken over onze vaak veronderstelde plek aan de top van de levensboom, en herinneren ons aan de inherente waarde van het bestuderen, waarderen en behouden van levens die heel anders zijn dan de onze.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.

Krediet van het beeld: Sasha • Verhalen / Unsplash