Paired exposure to blue light and nutrient alters subsequent photo-avoidance in Physarum polycephalum
本研究表明，尽管网丝腹菌（*Physarum polycephalum*）在与营养物质多次配对后可以减轻对蓝光的厌恶，但由于缺乏随额外训练而增强的现象，且非关联性过程可能有所贡献，观察到的行为变化并不能明确证实关联学习的存在。
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一个多世纪以来，科学家们一直在争论学习是否是仅属于拥有神经系统的动物的特权。标准观点认为，学习——特别是将两个独立事件联系在一起的能力——需要大脑。当一条狗学会了铃声预示着食物，或者一只大鼠学会了鸣叫声预示着电击时，人们通常认为神经元正在通过物理重构自身来建立这种联系。这种被称为联想学习的过程，被视为复杂认知的标志。然而，自然界中充满了完全没有大脑的生物。单细胞生物和简单的细胞网络在没有单个神经元的情况下，也能在世界中导航、寻找食物并避开危险。几十年来一直萦绕在心的问题是：这些简单的生命形式是否能做到不仅仅是本能地反应？它们能否学会将一个中性信号与奖励联系起来，并根据过去的经验改变行为？如果它们可以，那就意味着学习的根源比此前想象的要深植于生命之树之中，或许它源于基础的细胞机制，而非复杂的脑部结构。
在最近的一项研究中，研究人员试图利用一种名为Physarum polycephalum（网腹菌）的非凡生物来测试这一想法。这是一种黏菌，在活跃阶段，它表现为一种巨大的、黄色的、多核的网络。它没有大脑，没有神经，也没有中央控制中心，但已知它能够解决迷宫并记住食物的位置。为了调查其学习能力，科学家设计了一个模拟经典记忆测试的实验：将一个中性信号与奖励配对。在这种情况下，信号是蓝光，黏菌天生不喜欢并试图避开蓝光；而奖励则是燕麦片，它最喜欢的食物。研究人员想要观察的是，在反复暴露于蓝光并进食燕麦之后，黏菌是否最终会停止回避蓝光，转而将其视为食物就在附近的信号。
实验首先确认了蓝光确实是黏菌的一种厌恶刺激。当被放置在一个带有蓝色光斑的培养皿中时，该生物移动缓慢且广泛扩散，避开了受光区域。它更倾向于留在黑暗中，以宽阔的扇形生长，从而远离光源。这建立了基准线：光线是厌恶性的。随后，研究人员引入了训练阶段。他们将一片燕麦放在蓝色光区域内。黏菌被迫穿越令人不适的蓝光去获取食物。他们重复进行了多次这样的配对，并在每轮之间让有机体在黑暗中进行恢复。最后，他们通过将训练后的黏菌置于一个只有蓝光、没有食物的新培养皿中来进行测试。
结果显示出行为上的明显转变。经过训练的黏菌比那些从未在光区见过食物的黏菌更愿意进入蓝光区域。虽然在一天之内，未受训对照组中只有一半的个体进入了蓝光区域，但几乎所有的受训样本都进入了。此外，受训样本到达光区的速度更快。它们的运动模式也发生了变化；它们不再广泛且犹豫地扩散，而是带着明确的目的性，沿着更直接的路径向光移动。这表明，反复经历在光中寻找食物的过程，改变了它们对光的反应。它们实际上学会了容忍这种厌恶刺激，因为该刺激已成为可靠的奖励信号。
然而，研究人员非常谨慎，并未声称黏菌的学习方式与狗或人类的学习方式相同。该研究并未证明该生物在严格意义上形成了关于光与食物的心理联系，即联想学习。实验设计缺乏一个特定的对照组来排除其他更简单的解释。具体而言，研究人员指出，实验缺少一个未配对的、随机的或“轭式”（yoked）的对照条件，即在呈现光和食物频率相同但两者之间没有预测性联系的情况下进行对比。如果没有这个至关重要的比较，仍有可能这种行为变化是由生物体随着时间推移对光变得习惯（习惯化），或者是由于反复处理带来的压力导致活动水平普遍增加所致，而非真正的关联。因此，研究结论指出，虽然黏菌的行为变化看起来像是学习，但证据尚不足以将其归因于联想关联性。数据显示，这种变化发生得很快，通常在仅经过两次训练后就出现了，并且并没有随着重复次数的增加而增强。这种模式表明，该效应可能是一种对环境的临时调整，而非深刻、持久的记忆。
研究结论认为，虽然黏菌的行为变化看起来像是学习，但证据尚不足以断定其为真正的联想学习。该生物显然利用了过去的经验来修改其未来的行为，在将蓝光与食物配对后，放松了其对蓝光的自然回避。这展示了一种在没有大脑的生物身上出现的复杂行为灵活性。它表明，基于经验进行适应的能力并不一定需要神经系统，而是源于生物体本身复杂且分布式的特性。这些发现为我们理解生命如何学习增添了新的维度，暗示着记忆与适应的根源可能比大脑的进化要古老且广泛得多。
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