यह लंबे समय से वैज्ञानिक समुदाय में व्यापक रूप से स्वीकार किया गया है कि "सहयोगी शिक्षा" प्राप्त करने के लिए - यानी, यह समझना कि दो घटनाओं के बीच एक संबंध है, जैसे कि उत्तेजना और प्रतिक्रिया के बीच एक लिंक - कम से कम कुछ प्रकार की तंत्रिका वास्तुकला, या मस्तिष्क की आवश्यकता होती है। हालाँकि, एक नए अध्ययन से पता चलता है कि तालाबों के तल पर रहने वाले छोटे एकल-कोशिका वाले जीव भी बिना किसी तंत्रिका तंत्र के ऐसे सीखने के कार्यों को पूरा कर सकते हैं, जो सीखने के तंत्र के बारे में लोगों की पारंपरिक समझ को नष्ट कर सकता है।
अध्ययन, जिसकी अभी तक सहकर्मी-समीक्षा नहीं की गई है और प्रीप्रिंट प्लेटफ़ॉर्म बायोरेक्सिव पर प्रकाशित किया गया है, दिखाता है कि मस्तिष्क या तंत्रिका तंत्र के बिना भी एकल-कोशिका वाले जीव सीखने के व्यवहार का प्रदर्शन कर सकते हैं। हार्वर्ड विश्वविद्यालय के संज्ञानात्मक तंत्रिका विज्ञानी और पेपर के सह-लेखकों में से एक, सैमुअल गेर्शमैन ने रेफ्रेक्टर को एक ईमेल में कहा: "इस परिणाम ने मुझे आश्चर्यचकित कर दिया क्योंकि इस जीव में पहले साहचर्य सीखने का कोई सबूत नहीं था, और अन्य एकल-कोशिका जीवों में प्रासंगिक सबूत भी विवादास्पद है। हमें नहीं पता था कि प्रयोग काम करेगा या नहीं।"
अध्ययन का विषय एक प्रोटिस्ट था जिसे ब्लू ट्रम्पेट वर्म (स्टेंटोर कोएर्यूलस) कहा जाता था, एक ट्रम्पेट के आकार का सिलियेट लगभग 1 मिमी लंबा होता है जो नग्न आंखों से मुश्किल से दिखाई देता है। एक छोर पर एक संरचना होती है जिसे "होल्डफ़ास्ट" कहा जाता है, जिसका उपयोग पूल के नीचे या अन्य सतहों से जुड़ने के लिए किया जाता है, और दूसरा छोर फ़िल्टर फीडिंग के लिए सिलिया से ढका होता है। जब इसे अपने आस-पास के वातावरण में गड़बड़ी का एहसास होता है, जैसे कि शिकारी का दृष्टिकोण, तो यह रक्षात्मक प्रतिक्रिया के रूप में तुरंत अपने पतले शरीर को लगभग गोलाकार आकार में सिकोड़ लेता है।
इस एकल-कोशिका वाले जीव की सीखने की प्रक्रिया का अध्ययन करने के लिए, गेर्शमैन की टीम ने पहले पर्यावरण से दर्जनों ब्लू ट्रम्पेट वर्म कोशिकाओं को एकत्र किया, उन्हें एक पेट्री डिश में रखा और कोशिकाओं को स्थिर रूप से जुड़ने की अनुमति देने के लिए उन्हें कई घंटों तक रखा। इसके बाद शोधकर्ताओं ने कोशिकाओं वाले कल्चर डिश के निचले हिस्से में सटीक रूप से नियंत्रित कोमल टैपिंग उत्तेजना लागू करने के लिए एक विशेष उपकरण का उपयोग किया। प्रारंभ में, अधिकांश ब्लू ट्रम्पेट बग टैप महसूस होने पर सिकुड़ जाते हैं, लेकिन जैसे-जैसे टैप जारी रहता है, प्रतिक्रिया करने वाली कोशिकाओं की संख्या धीरे-धीरे कम हो जाती है, यह दर्शाता है कि वे इस बार-बार की उत्तेजना के "अभ्यस्त" हो गए हैं और अब इसे खतरे के रूप में नहीं देखते हैं।
इसके बाद, टीम ने जिसे "पेयरिंग प्रोटोकॉल" कहा जाता है, उसका परिचय दिया। इस चरण के दौरान, कोशिकाओं को एक कमजोर दस्तक (आमतौर पर केवल मामूली संकुचन होता है) प्राप्त होती है, जिसके बाद एक सेकंड बाद एक मजबूत दस्तक होती है। यह "कमजोर उत्तेजना + मजबूत उत्तेजना" संयोजन हर 45 सेकंड में दोहराया गया था, जो संकुचन के बाद ब्लू ट्रम्पेट बग को फिर से फैलने में लगने वाले अनुमानित समय से मेल खाता है। युग्मन परीक्षणों के पहले 10 दौर के बाद, कोशिकाओं ने ध्यान देने योग्य संकुचन के साथ कमजोर दस्तक पर तुरंत प्रतिक्रिया की, लेकिन परीक्षण दोहराए जाने के कारण यह प्रतिक्रिया धीरे-धीरे कमजोर हो गई। गेर्शमैन बताते हैं कि एक कमजोर उत्तेजना और उसके बाद की मजबूत उत्तेजना के बीच संबंध स्थापित करने और प्रतिक्रिया की तीव्रता को समायोजित करने की यह प्रक्रिया दर्शाती है कि "एकल कोशिकाएं काफी जटिल शिक्षण एल्गोरिदम को भी लागू कर सकती हैं।"
शोधकर्ताओं का मानना है कि यह खोज विकासवादी इतिहास में "सीखने" की उत्पत्ति के बारे में मानवीय समझ को बदल सकती है। गेर्शमैन ने एक साक्षात्कार में कहा कि जिसे सीखने के उन्नत रूप माना जाता है, उसकी उत्पत्ति संभवतः विकासवादी है जो जटिल तंत्रिका तंत्र से कहीं अधिक पुरानी है। उन्होंने पूछा: "क्या साहचर्य शिक्षा सबसे पहले मस्तिष्क वाले बहुकोशिकीय जीवों में प्रकट हुई? शायद नहीं।"
गेर्शमैन ने आगे कहा कि ब्लू ट्रम्पेट वर्म कोशिकाओं और मानव मस्तिष्क न्यूरॉन्स के बीच "कई समानताएं" हैं, जिससे पता चलता है कि हमारा मस्तिष्क अभी भी सीखने के तंत्र का उपयोग कर रहा है जो पहले एकल-कोशिका वाले जीवों में विकसित हुआ था। दूसरे शब्दों में, मनुष्य की जटिल संज्ञानात्मक और सीखने की क्षमताएं कुछ हद तक उनके एकल-कोशिका पूर्वजों के "मूल एल्गोरिदम" को विरासत में मिली हो सकती हैं। फिलहाल इस शोध को BioRxiv पर प्रीप्रिंट के रूप में प्रकाशित किया गया है। भविष्य में सहकर्मी समीक्षा के बाद, इसके व्यापक शैक्षणिक और सार्वजनिक चर्चाओं में जारी रहने की उम्मीद है।