Maar wat met alle organismen die dit bijzondere en essentiële orgaan missen? Van kwallen en koralen tot onze plantaardige, schimmel- en eencelligen (zoals bacteriën), de druk om te leven en voort te planten is niet minder intens voor hen en de waarde van leren is onverminderd groot.
Recent onderzoek naar deze hersenlozen heeft de duistere oorsprong en innerlijke werking van cognitie zelf onderzocht en dwingt ons om na te denken over wat het betekent om te leren en een brein te hebben.
Leren Over Leren
Leren is elke verandering in gedrag als gevolg van ervaring, en het kent vele vormen. Aan het ene uiterste van het spectrum bevindt zich niet-associatief leren. Bekend bij iedereen die het achtergrondgeluid van verkeer of televisie heeft “uitgezet”, het houdt in dat men zijn reactie verhoogt (sensibiliseert) of verlaagt (raakt gewend) bij herhaalde blootstelling.
Verderop ligt associatief leren, waarbij een aanwijzing betrouwbaar gekoppeld wordt aan een gedrag. Net zoals het geritsel van een zak chips mijn hond doet aanrennen, zo nodigt de geur van nectar bestuivers uit om te zoeken naar een zoete beloning.
Nog hoger zijn vormen zoals 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 binnen de hersenen en een groot aantal verbindingen daartussen. Dus, naar onze kennis, zijn deze soorten leren beperkt tot organismen met voldoende “rekenkracht”—dat wil zeggen, met voldoende complexe hersenen.
De veronderstelde relatie tussen hersencomplexiteit en cognitieve vaardigheden is echter allesbehalve eenvoudig.
Dit geldt vooral voor de fundamentele vormen van leren, met recente voorbeelden die ons begrip van wat mogelijk werd geacht, herschikken.
Wie Heeft Er Hersenen Nodig?
Kwallen en zeeanemonen behoren tot de vroegste voorouders van dieren en delen de gemeenschappelijke eigenschap dat ze geen gecentraliseerd brein hebben.
Niettemin is de kiezelanemoon (Actinia equina) in staat om te wennen aan de aanwezigheid van nabije klonen. Onder normale omstandigheden verzet het zich hevig tegen elke inbreuk op zijn territorium door andere anemonen. Wanneer de indringers echter exacte genetische kopieën van zichzelf zijn, leert het hen te herkennen na herhaalde interacties en houdt het zijn gebruikelijke agressie in toom.
Een recente studie heeft nu aangetoond dat dooskwallen ook fervente leerlingen zijn, en op een nog geraffineerdere manier. Hoewel ze slechts een paar duizend neuronen (zenuwcellen) bezitten, gegroepeerd rond hun vier ogen, zijn ze in staat om veranderingen in lichtintensiteit te associëren met tastbare (aanrakings) feedback en hun zwemgedrag dienovereenkomstig aan te passen.
Dit maakt een nauwkeurigere navigatie van hun door mangroven gedomineerde habitats mogelijk, en verbetert zo hun kansen als giftige roofdieren.
Geen Neuronen, Geen Probleem
Ons instinct wordt nog verder uitgerekt, aangezien er nu volop bewijs is voor leren bij organismen die zelfs de neurale bouwstenen van een brein missen.
Slijmzwammen zijn eencellige organismen die tot de protistengroep behoren. Ze lijken enigszins op schimmels, hoewel ze niet verwant zijn. Recentelijk (en onnauwkeurig) gepopulariseerd op tv als zombie-makende parasieten, bieden ze ook een opvallende casestudy in wat de hersenlozen kunnen bereiken.
Elegante experimenten hebben een reeks cognitieve trucs gedocumenteerd, van het onthouden van routes naar voedsel tot het gebruik van eerdere ervaringen om toekomstig foerageren te informeren en zelfs leren om bittere cafeïne te negeren op zoek naar voedzame beloningen.
Planten kunnen ook worden gerekend tot de hersenloze denkers. Venus vliegenvangers gebruiken slimme sensoren om de aanrakingen van levende prooien te onthouden en op te tellen. Hierdoor kunnen ze hun vallen sluiten en de spijsvertering beginnen, alleen wanneer ze zeker zijn van een voedzame maaltijd.
In minder gruwelijke voorbeelden krult en laat de schaamplant (Mimosa pudica oftewel het Kruidje-Roer-Me-Niet) zijn bladeren zakken om zich te beschermen tegen fysieke verstoring. Dit is echter een energie-intensieve activiteit, wat de reden is dat het kan wennen en leren om herhaalde valse alarmen te negeren. Ondertussen lijkt de tuinerwt te kunnen leren om een zachte bries, op zich oninteressant, te associëren met de aanwezigheid van essentieel zonlicht (hoewel deze bevinding niet onomstreden is).
Deze resultaten hebben geleid tot oproepen om planten te beschouwen als cognitieve en intelligente agenten, met een daaruit voortvloeiend debat dat zowel wetenschap als filosofie omvat.
Groots Denken
Leren is dus niet het exclusieve domein van degenen met een brein, of zelfs de rudimenten ervan. Naarmate het bewijs van cognitieve vaardigheden bij de hersenlozen zich blijft opstapelen, daagt het diepgewortelde intuïties uit over de biologie van sensatie, gedachte en gedrag in het algemeen.
De implicaties reiken ook verder dan de wetenschap naar ethiek, zoals bij recente vooruitgang in ons begrip van nociceptie, of pijnperceptie. Voelen vissen bijvoorbeeld pijn, ondanks dat ze niet de vereiste hersenstructuren hebben zoals die van primaten? Ja. En wat met insecten, met een nog simpeler opstelling van een orde van grootte minder neuronen? Waarschijnlijk.
En als zulke organismen kunnen leren en voelen, zij het op manieren die ons onbekend zijn, wat zegt dat dan over hoe we ze behandelen in onze recreatieve, onderzoeks- en culinaire bezigheden?
Bovenal zijn deze nieuwsgierige en diverse levensvormen een getuigenis van de creatieve kracht van adaptieve evolutie. Ze nodigen ons uit om na te denken over onze vaak aangenomen plaats aan de top van de levensboom, en herinneren ons aan de inherente waarde van het bestuderen, waarderen en conserveren van levens die zeer verschillend zijn van de onze.
Veelgestelde vragen
Kunnen Organismen Zonder Brein Leren?
Ja, zelfs organismen zonder brein, zoals kwallen, anemonen en planten, hebben leervermogens getoond. Bijvoorbeeld, de kiezelanemoon kan wennen aan de aanwezigheid van zijn klonen, en dooskwallen kunnen hun zwemgedrag aanpassen op basis van veranderingen in lichtintensiteit.
Hoe Demonstreren Slijmzwammen Leerprocessen?
Slijmzwammen, ondanks dat ze eencellig zijn, vertonen leergedrag. Ze kunnen routes naar voedsel onthouden, vroegere ervaringen gebruiken om toekomstige beslissingen te informeren, en leren om niet-voedzame stoffen zoals cafeïne te negeren tijdens het foerageren.
Zijn Planten In Staat Tot Cognitieve Processen?
Planten zoals de Venus vliegenvanger en de kruidje-roer-me-niet (Mimosa pudica) vertonen gedragingen die wijzen op leren en geheugen. Venus vliegenvangers tellen de aanrakingen van potentiële prooien voordat ze hun vallen sluiten, terwijl het kruidje-roer-me-niet kan wennen aan herhaalde niet-bedreigende stimuli.
Geraadpleegde bronnen:
- https://doi.org/10.1017/S1464793103006225 – Article discussing various forms of learning.
- https://doi.org/10.1007/978-94-011-3240-4_75 – Study on beadlet anemones and their ability to habituate to nearby clones.
- https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.08.056 – Research on box jellyfish demonstrating their learning capabilities.
- https://www.britannica.com/science/protist – Information about protists, a group of single-celled organisms.
- https://theconversation.com/the-brainless-slime-mould-that-remembers-where-its-been-10015 – Article on the cognitive abilities of slime molds, including their memory capabilities.
- https://dx.doi.org/10.1242/jeb.116533 – Study on slime molds using past experiences to inform future foraging.
- https://doi.org/10.1098/rspb.2016.0446 – Research on slime molds learning to ignore bitter caffeine while foraging.
- https://doi.org/10.1016/j.cub.2015.11.057 – Study on Venus flytraps and their sensory mechanisms for trapping prey.
- https://doi.org/10.1007/s00442-013-2873-7 – Research on the shameplant (Mimosa pudica) and its habituation to repeated disturbances.
- https://www.nature.com/articles/srep38427#Sec2 – Study on garden peas and their ability to learn associations between environmental cues.
- https://doi.org/10.7554/eLife.57614 – Article discussing challenges to findings about learning in garden peas.
- https://doi.org/10.1007/s10539-023-09907-z – Debate on considering plants as cognitive and intelligent agents.
- https://singularityhub.com/tag/neuroscience/ – Collection of articles and research on neuroscience.
- https://singularityhub.com/tag/science/ – General science-related articles and insights.
- https://theconversation.com/five-ways-fish-are-more-like-humans-than-you-realise-157929 – Article on similarities between fish and humans, including aspects of pain perception.
- https://theconversation.com/insects-may-feel-pain-says-growing-evidence-heres-what-this-means-for-animal-welfare-laws-195328 – Discussion on the evidence of pain perception in insects and its implications.
