Marshmallow test ili Stanfordski marshmallow eksperiment prilično je jednostavan bihevioralni pokus: dijete se uvede u sobu u kojoj je na stolu stavljen jedan komad slatkog pjenastog sljezovog kolačića, marshmallowa, te mu se (djetetu, ne kolačiću) objasni kako će dobiti i drugi marshmallow – i potom smije pojesti oba – ukoliko strpljivo sačeka 15 minuta i za to vrijeme ne pojede sljezov slatkiš s kojim je ostavljeno samo u sobi.

Eksperiment je osmišljen u svrhu proučavanja razvoja ljudske kognicije (konkretno - u kojoj dobi čovjek postaje dovoljno pametan da odgodi zadovoljstvo ako to za njega kasnije znači bolji ishod?). Sposobnost odgađanja zadovoljstva indikator je postojanja viših kognitivnih sposobnosti, primjerice planiranja budućnosti.

Sljezov test za sipe i lignje

Stručnjaci za proučavanje životinjskog ponašanja shvatili su kako je zbog jednostavne strukture tog testa moguće prilagoditi ga eksperimentiranju na životinjama. Naravno, očito je da ne možete riječima objasniti životinji kako će dobiti bolju nagradu ako malo sačeka, ali ju možete neverbalnim postupcima naučiti da će dobiti znatno bolju hranu ako ne pojede odmah onu koju vide ispred sebe.

Tako smo iz modificiranih marshmallow-pokusa na životinjama naučili da neki primati znaju odgoditi zadovoljstvo radi kasnije nagrade, baš kao i psi, mada u tome nisu uvijek dosljedni. Sljezov test (bez sljezovog kolačića, ali sa orasima) uspješno su prošle i neke ptice – europska siva i crna vrana.

Pred dvije godine je jedan takav test potvrdio koliko je za nas ljude važno da ne podcjenjujemo životinjsku inteligenciju: glavonošci (sipe i hobotnice) su dobili vlastitu prilagođenu verziju sljezovog testa, a rezultati pokazuju da se u njihovim neobičnim mozgovima odvija daleko više nego što smo to do sada pretpostavljali. Njihova sposobnost učenja i prilagodbe, kažu istraživači, pruža im prednost u vječnoj borbi preživljavanja - jesti ili biti pojeden u morskom svijetu u kojem žive.

U tom pokusu je istraživački tim predvođen biheviorističkom ekologinjom Alexandrom Schnell sa Sveučilišta u Cambridgeu osmislio „sljezov test za glavonošce“: u akvarij s tri komore koje su imale prozirna vrata smještene su sipe (Sepia officinalis), a u komorama su se nalazili zalogaji - manje poželjan komad sirove kozice u jednoj, daleko primamljiviji živi škamp u drugoj, te najslasniji živi račić u trećoj. Nad vratima su bili gumbi označeni simbolima koje je sipa naučila prepoznati: krug je značio da će se vrata otvoriti odmah, trokut je značio da će se otvoriti nakon vremenskog intervala između od 50 do 130 sekundi, a kvadrat je označavao gumb koji uopće nije otvarao vrata.

Sipe su podijeljene u dvije skupine: u prvoj je najmanje atraktivno meso kozice stavljeno iza otvorenih vrata, dok je živi škamp bio dostupan tek nakon odgode; ako bi sipa odabrala kozicu, škampi  bi bili uklonjeni. Istovremeno, u drugoj skupini je iza otvorenih je vrata čekalo meso kozice, no slasni račić je ostao nedostupan iza vrata s kvadratnim simbolom, onih koja se nisu htjela otvoriti.

Škampi, kozice ili raćići?

Rezultati su bili više nego zanimljivi: u prvoj testnoj skupini su sve sipe ignorirale otvorena vrata s neatraktivnom kozicom, te su odabirom trokuta odlučile minutu-dvije pričekati bolju hranu (žive škampe). U drugoj kontrolnoj skupini se nisu ni trudile pritiskati gumb za kojega su naučile da ne otvara vrata unatoč tome što je iza vrata bio najslasniji zalogaj, pa su birale otvorena vrata i – daj što daš – manje slasnu kozicu.

Ukratko, sve sipe koje su u ovom eksperimentu imale izbor da sačekaju bolju nagradu tolerirale su vrijeme odgode od 50-130 sekundi, što je usporedivo s rezultatima koje vidimo kod kralješnjaka s velikim mozgom kao što su čimpanze i vrane.

Nakon tog testiranja sipinih kognitivnih sposobnosti slijedio je drugi, još interesantniji dio eksperimenta. U njemu je testirana inteligencija glavonožaca, sposobnost prilagođavanja izmijenjenim, novim uvjetima u ranije poznatom okružju. Istim životinjama koje su prošle prvi dio testiranja sada su predočeni simboli kojima su od ranije znali značenje: krug je otvarao vrata spremnika s hranom, a kvadrat ih je ostavljao zatvorenima; ako bi sipa napravila „ispravan“ izbor, bila bi nagrađena užinom.

Potom su istraživači jednostavno zamijenili znakove tako da je kvadrat sada postao znak nagrade, a krug nije reagirao na sipino pritiskanje gumba. Promatrali su kojim sipama je trebalo najmanje vremena da shvate značenje promjene i da se prilagode novonastalim uvjetima. Najzanimljiviji rezultat je bio taj što su sipe koje su se najbrže naučile prilagoditi ovoj promjeni bile upravo one iste koje su u prethodnom „sljezovom testu“ bile najspremnije duže čekati na svoj nagradni obrok škampa.

U redu, povikaše istraživači, čini se da glavonošci imaju mogućnost samokontrole… ali ono što nije jasno je – kako? Čime? Otkuda im tako razvijen neuralni sustav koji im daje sposobnost kognicije, učenja (i odučavanja od naučenog!) i planiranja budućnosti? Ukratko -- što je to zajedničko mozgu lignje, sipe, hobotnice i - čovjeka?

Glavonošci kao neurorazvojne iznimke

Odgovore na ta pitanja je jednim dijelom dalo istraživanje objavljeno prošloga tjedna u „Science Advances“. Ekipa znanstvenika koju predvodi profesor Nikolaus Rajewsky iz Centra Max Delbrück u svojem je istraživanju pokazala kako se neuralna evolucija glavonožaca može usko povezati prisutnošću značajno velike količine i širokog repertoara različitih podvrsta ribonukleinskih kiselina nazvanih mikroRNK, skraćeno miRNK (engl. microRNA, miRNA).

Iz brojnih popularnih dokumentarnih filmova i tekstova već je odavno poznato da su glavonošci poput hobotnica, lignji i sipa vrlo inteligentne životinje sa složenim živčanim sustavom. Ako se vratimo dovoljno daleko u evolucijsku povijest, tamo negdje kod ranih grananja evolucijskog stabla naići ćemo na posljednjeg poznatog zajedničkog pretka ljudi i glavonožaca: primitivnu crvoliku životinju s minimalnom inteligencijom. Od tog pra-crva naovamo životinjsko se carstvo načelno razdijelilo u dvije temeljne skupine organizama – one s kralježnicom i one bez nje (u ovom tekstu nećemo raspravljati o beskičmenjacima kao zasebnoj podvrsti ljudi).

Dok su kralježnjaci, a među njima posebice primati i drugi sisavci, razvili velike i složene mozgove s različitim kognitivnim sposobnostima, beskralježnjaci to nisu učinili. Osim jedne iznimke: glavonožaca.

Baš kao i pri „sljezovim eksperimentima“, znanstvenici su se pitali zašto se tako složen živčani sustav mogao razviti samo kod tih mekušaca, a ne i kod ostalih beskralježnjaka. Međunarodni tim predvođen istraživačima iz Centra Max Delbrück i Dartmouth Collegea u Sjedinjenim Državama je radu objavljenom u „Science Advances“ iznio mogući razlog: glavonošci, a posebice hobotnice, posjeduju značajno proširen repertoar molekulâ miRNK (tzv. obitelji miRNK) u svom živčanom tkivu – baš kao što ga posjeduju kralježnjaci.

„To je dakle ono što nas na razini neuralne evolucije povezuje s hobotnicom“, kaže prof. Nikolaus Rajewsky, znanstveni direktor Berlinskog instituta za medicinsku sistemsku biologiju Centra Max Delbrück i voditelj Laboratorija za sistemsku biologiju genskih regulacijskih elemenata, jedan od glavnih autora istraživanja. „Ovo otkriće vjerojatno znači da molekule miRNK igraju temeljnu ulogu u razvoju naprednih, složenih mozgova“, dodaje.

Impresivna ekspanzija obitelji mikro-RNK

Rajewskyjeva fascinacija hobotnicama započela je prije mnogo godina, tijekom posjeta akvariju Monterey Bay u Kaliforniji. „Vidio sam to stvorenje kako sjedi na dnu akvarija i proveli smo nekoliko minuta - stekao sam taj dojam – pažljivo gledajući jedno drugo“, kaže on i dodaje: „Gledanje hobotnice uvelike se razlikuje od gledanja ribe – što nije baš neki znanstveni argument, ali jednostavno imate snažan osjećaj da njihove oči odišu inteligencijom.“

Rajewsky je potom pročitao znanstveni rad o genetskim analizama provedenim na hobotnicama u kojem se navodi kako je kod tih glavonožaca opažena velika količina editiranja (uređivanja, izmjena) na molekulama RNK, što znači da se u stanicama hobotnica intenzivno koriste enzimi koji mogu rekodirati (mijenjati) njihovu RNK. To je Rajewskog navelo na suradnju s oceanografskom istraživačkom postajom Stazione Zoologica Anton Dohrn u Napulju, koja mu je poslala uzorke nekoliko desetaka različitih vrsta tkiva hobotnica.

Nakon detaljnih analiza sadržaja i podvrsta RNK u pristiglim uzorcima, najzanimljivije otkriće zapravo je bilo da hobotnice posjeduju ekstremno bogat spektar jedne od podskupina RNK-molekula, točnije mikroRNK. Već u prvim analizama tkiva hobotnica pronađene su čak 42 posve nove obitelji miRNK, i to posebno u živčanom tkivu, a daleko najviše u mozgu. „To je po količini miRNK treća najveća ekspanzija mikroRNK u životinjskom svijetu, a uvjerljivo najveća izvan kralježnjaka“, objašnjava Grygoriy Zolotarov, ukrajinski znanstvenik koji je jedan od glavnih autora istraživanja.

„Da bismo oslikali o kakvim velikim razmjerima miRNK se radi, reći ćemo kako su školjke kamenice, koje su mekušci kao i hobotnice, od vremena posljednjih zajedničkih predaka koje su dijelile s hobotnicama stvorile do sada samo pet novih mikroRNK obitelji, dok su hobotnice za to vrijeme tijekom evolucije razvile 90 novih obitelji miRNK!“, kaže dodaje Zolotarov i dodaje: „A kamenice, kako znamo, baš i nisu poznate po svojoj inteligenciji“.

Podvodni vanzemaljci s pipcima

Iz evolucijske perspektive, hobotnice su jedinstvene među beskralješnjacima. Imaju i središnji mozak i periferni živčani sustav - onaj koji je sposoban djelovati samostalno, bez „centralnog nadzora“: ako hobotnica izgubi pipak, on ostaje osjetljiv na dodir i još uvijek se može samostalno pomicati. Razlog zašto su hobotnice jedine koje su razvile tako složene moždane funkcije mogao bi ležati u činjenici da svoje pipke koriste vrlo svrhovito, kao alate za otvaranje školjki, na primjer. Ili za otvaranje poklopca staklenke u kojoj su zarobljene, što je jedan od često citiranih houdinijevskih trikova iz čarobnog repertoara tih zadivljujućih glavonožaca.

Hobotnice pokazuju i druge znakove inteligencije: vrlo su znatiželjne i mogu zapamtiti predmete, oblike, simbole i radnje. Također mogu prepoznati ljude i zapravo im se neki ljudi sviđaju više od drugih. Istraživači sada vjeruju da čak i sanjaju, budući da tijekom spavanja mijenjaju boju i strukturu kože.

„Ako želite upoznati vanzemaljca, idite roniti i sprijateljite se s hobotnicom“, kaže Rajewsky, koji sada planira udružiti snage s drugim istraživačima hobotnica kako bi formirali europsku mrežu koja će među znanstvenicima omogućiti veću razmjenu prikupljenih podataka. Iako je zajednica trenutačno još uvijek mala, Rajewsky navodi kako zanimanje za hobotnice raste diljem cijele znanstvene zajednice, uključujući u to bihevioralne psihologe - istraživače zakonitosti ponašanja živih bića.

Rajewsky kaže da je bezgranično fascinantno analizirati oblik inteligencije koji se razvio potpuno neovisno o našoj. Ali istovremeno navodi kako takva istraživanja nisu uopće laka i jednostavna: ako s njima radite testove koristeći hranu kao nagradu, hobotnice ubrzo gube interes. Brzo im postane dosadno, jer su previše inteligentne za takvu vrstu aktivnosti. A budući da hobotnice nisu tipični modelni organizmi za laboratorijska proučavanja kao što su miševi, zamorci ili vinske mušice, naši molekularno-biološki alati za eksperimente s hobotnicama su još uvijek vrlo ograničeni. Stoga se u nekoliko istraživačkih laboratorija ubrzano razvijaju nove, pogodnije i primjerenije tehnike i alati za proučavanje neuralnog razvoja i strukture živčanog sustava glavonožaca, što bi u skoroj budućnosti trebalo rezultirati još interesantnijim i uzbudljivijim otkrićima.

^{Igor „Doc“ Berecki je pedijatar-intenzivist na Odjelu intenzivnog liječenja djece Klinike za pedijatriju KBC Osijek. Pobornik teorijske i praktične primjene medicine i znanosti temeljene na dokazima, opušta se upitno ne-stresnim aktivnostima: od pisanja znanstveno-popularnih tekstova i objavljivanja ilustracija u tiskanom izdanju časopisâ BUG, crtkanja računalnih grafika i primijenjenog dizajna, zbrinjavanja pasa i mačaka, fejsbučkog blogiranja o životnim neistinama i medicinskim istinama, sve do kuhanja upitno probavljivih craft-piva i sasvim probavljivih jela, te neprobavljivog sviranja bluesa.}