Neurovědci milují šneky jako nádherné modelové objekty. Oni, hlemýždi, mají velké neurony a jednoduché chování, které lze snadno studovat pomocí jednoduchých testů. A když pochopíme, jak se například u jednoduchého měkkýše tvoří paměť, můžeme přejít k pochopení podobných mechanismů u složitějších zvířat, dokonce i lidí.
Studium paměti velkého rybničního šneka Lymnaea stagnalis Profesor Ken Lukowiak a jeho zaměstnanci z Hotchkiss Brain Institute, University of Calgary, studují již 14 let. Nejnovější práce vědců se věnují utváření dlouhodobé paměti pod vlivem stresových faktorů, včetně sociální izolace.
L. stagnalis – sladkovodní měkkýš. Má primitivní plíce, ale raději dýchá ve vodě a absorbuje rozpuštěný kyslík kůží. Pokud je kyslíku málo, šnek vystoupí na hladinu vody a lehce dýchá, ale k tomu potřebuje otevřít a vystavit dýchací otvor vzduchu, pneumostomieNejprve kanadští vědci začali jezírkové plže od tohoto zvyku odvykat. Měkkýši byli umístěni do nádoby s vodou ochuzenou o kyslík. Hypoxie bylo dosaženo probubláváním bublin dusíku přes vodu. Šneci přirozeně vystoupili na hladinu, otevřeli pneumostom a pak na ně lehce poklepali dřevěnou tyčí. Rybníčky díru uzavřely, ale po chvíli ji znovu otevřely se stejným úspěchem. Po 2 hodinách tréninku se šneci poučili a snížili počet pokusů o dýchání vzduchu 2-3krát. Pamatovali si, že pneumostom by se neměl otevírat ani po 24 hodinách, což prokázalo dobrou dlouhodobou paměť. Vědci se ze šneků radovali a začali pátrat po faktorech, které tuto paměť oslabují nebo posilují.
Mezi faktory, které brání učení, tradičně patří sociální izolace. V každém případě to savcům vadí. Jak se věci mají L. stagnalis?Shlukování rozhodně ovlivňuje jejich dlouhodobou paměť. Laboratorní šneci jsou malí, jejich ulita je 2,5-3 cm a dva jezírkové této velikosti vyžadují 100 ml vody. Pokud zasadíte 20 měkkýšů do stejného objemu, po několika dnech přeplněného života přestanou myslet a sotva si pamatují, co je učili. Co se stane, když je necháte o samotě? Uvědomí si vůbec, že jsou izolováni? Nepochybně. Slimáci jsou hermafroditi, při páření se střídají v roli samce. Po 8 dnech samovazby se však rybniční plži chovají pouze jako samci. A protože izolace tak vážně ovlivňuje základní instinkty zvířat, může mít také vliv na jejich dlouhodobou paměť.
Profesor Lukoviek a jeho spolupracovnice Sarah Dalesman testovali měkkýše ve třech režimech:
1) obsah a školení ve skupinách;
2) obsah ve skupinách a individuální školení;
3) udržování a výcvik v izolaci. Všichni šneci se učili stejným způsobem a nestěžovali si na svou paměť, ani když byli 8 dní před zahájením výuky drženi v izolaci.
Vědci byli připraveni opustit tyto experimenty, pokud si nebyli jisti, že nedostatek kontaktu s jinými jedinci by měl mít vliv na slimáky. A vědci změnili podmínky experimentu a přidali k sociální izolaci další stresory.
Biologové znají minimálně dva faktory, které ovlivňují dlouhodobou paměť L. stagnalis. Jedním z nich je koncentrace vápenatých iontů ve vodě. Šneci potřebují vápník ke stavbě ulity. Za standardních podmínek je koncentrace Ca 2 + 80 mg/l. Jeho snížení na 20 mg/l negativně ovlivňuje dlouhodobou paměť. Ale pach predátora tuto paměť naopak posiluje.
Pach predátora je silný stresový faktor, překvapivě hluboce vtisknutý do nervové soustavy plžů. Rybníky, se kterými kanadští vědci pracovali, jsou potomci L. stagnalis, ulovených v dánských rybnících v 50. letech minulého století. Od té doby se v laboratorních akváriích vystřídalo více než 250 generací měkkýšů, kteří o predátorech neměli ani tušení. Když je však umístili do vody, ve které se dříve chovali raci, začali se plži znepokojovat a snažili se někam odplazit nebo se schovat do ulity. Rakovinný zápach zlepšil dlouhodobou paměť jezírkového plže, navíc vyrovnal i negativní vlivy shlukování a nedostatku vápníku. (Vědci nepovolili přímá setkání mezi predátory a rybničními plži.)
Lukoviek a Dalesman tedy přidali k izolačnímu faktoru udržování v podmínkách nízké dostupnosti vápníku, trénink v račí vodě nebo oba stresové faktory.
Jak si pamatujeme, nedostatek vápníku brání hlemýžďům v učení, ale pokud jsou drženi sami v podmínkách nízké koncentrace vápenatých iontů, dlouhodobá paměť měkkýšů se zlepšuje. Vědci to vysvětlují tím, že po delší izolaci se plži chovají převážně jako samci, takže osamělé ustájení zmírňuje následky nedostatku vápníku: samci tento prvek potřebují méně než samice, protože netvoří vajíčka.
Osm dní izolace v kombinaci s pachem predátora neovlivnilo paměť šneků, ale kombinace samotky, nedostatku vápníku a děsivého zápachu způsobuje, že jezírkové šneky se nemohou učit. Je zřejmé, že kombinace tří stresorů najednou je na slimáky příliš a už se nemohou dostatečně věnovat tvorbě dlouhodobé paměti.
Vědci zdůrazňují, že sociální izolace má vliv na utváření dlouhodobé paměti u plžů, ale směr jejího vlivu závisí na podmínkách prostředí, ve kterých se zkušenost odehrává. A na otázku, zda je samota dobrá, byla nalezena vyčerpávající odpověď: „Kdy a jak“.
Natálie Řezníková
Dalesman, S. a Lukowiak, K. „Sociální šneci: účinek sociální izolace na poznávání závisí na kontextu prostředí.“ J. Exp. Biol. (2011). 214, 4179-4185.
