從習慣到聯(lián)想：單細胞生物的微反應，如何預演了高等智慧？

藍喇叭蟲（Stentor coeruleus）是一種單細胞原生動物（protozoa）。它們平時生活在池塘里，一端附著在池底，另一端有一個狀如喇叭的濾食器。當它們受到驚擾時，會迅速把自己蜷縮成一個圓球，直到驚擾停止大約45秒之后才會重新舒展開來繼續(xù)濾食。

美國哈佛大學認知神經(jīng)生物學家薩姆·格什曼（Sam Gershman）決定利用藍喇叭蟲的這一特殊習性研究一下原生動物的學習能力。他和同事們在一個培養(yǎng)皿中飼養(yǎng)了幾十只藍喇叭蟲，每隔45秒敲擊一次培養(yǎng)皿，連續(xù)敲擊60次，統(tǒng)計每次敲擊之后會蜷縮起來的藍喇叭蟲數(shù)量。統(tǒng)計結(jié)果顯示，剛開始時大部分藍喇叭蟲都會迅速蜷縮成一團，但隨著敲擊的持續(xù)，做出反應的藍喇叭蟲數(shù)量逐漸減少，似乎它們意識到這種敲擊一點也不危險，不值得為此浪費時間和精力。

藍喇叭蟲的這種行為被稱為“習慣化”（habituation），即對重復出現(xiàn)的無害刺激的反應程度逐漸降低。這是一種最簡單的學習形式，幾乎所有的多細胞動物，以及一部分植物和原生動物都具備這種學習能力。

顯然，擁有學習能力的生物必須具備一定的記憶力。格什曼猜測藍喇叭蟲的記憶力很可能與某種受體有關，這種受體能夠?qū)η脫糇龀鲰憫蜷_離子通道讓鈣離子流入細胞，導致藍喇叭蟲做出蜷縮動作。重復刺激很可能改變了受體的三維結(jié)構(gòu)，使之不再對敲擊產(chǎn)生即時響應。

需要補充的一點是，這種敲擊需要有一定的力度才能見效。輕敲只會導致極個別的藍喇叭蟲產(chǎn)生蜷縮反應，只有狠敲才能讓所有的藍喇叭蟲立即蜷縮成一團。

接下來，研究人員改變了敲擊的方式：每次都連續(xù)敲兩下，第一次是輕敲，第二次是狠敲，兩次間隔一秒鐘。這一次，研究人員只統(tǒng)計輕敲之后立即發(fā)生蜷縮的藍喇叭蟲數(shù)量，結(jié)果呈現(xiàn)明顯的先揚后抑特征，即開始階段有反應的藍喇叭蟲數(shù)量逐漸增加，達到頂峰后又會逐漸減少。

《低谷醫(yī)生》劇照