"کلینت سرگی" (Clint Sergi)، پژوهشگر حوزه زیست‌شناسی هنگام کار کردن روی پروژه مقطع دکتری خود در "دانشگاه ویسکانسین در میلواکی" (UWM)، وقت خود را صرف طراحی چالش‌های کوچکی برای عنکبوت‌ها کرد که اغلب شامل پاداش دادن به آن‌ها با جیرجیرک‌های مرده یا گیج‌کردن آن‌ها با دزدیدن جیرجیرک‌ها بود. سرگی گفت: پرسش بزرگی که انگیزه کار را ایجاد کرد، این بود که بدانیم در ذهن حیوانات چه می‌گذرد.

زیست‌شناسان از پیش می‌دانستند که مغز عنکبوت شبیه به مغز انسان نیست. دنیای حسی آنها، برای زندگی در تار‌ها و گوشه‌های تاریک طراحی شده است. سرگی ادامه داد: این عنکبوت‌ها تقریبا هیچ دیدی ندارند. آن‌ها چشم دارند، اما چشمان آن‌ها بیشتر برای احساس کردن نور و حرکت خوب هستند. در عوض، ادراک یک عنکبوت موسوم به "بیوه سیاه‌" (black widow) عمدتا از ارتعاشات ناشی می‌شود که فرآیندی شبیه به شنیدن است. پا‌های این عنکبوت شبیه به گوش‌هایی هستند که ارتعاشات را از طریق شبکه تار عنکبوت دریافت می‌کنند.

از نظر شناخت، زیست‌شناسان می‌دانند که این عنکبوت‌ها زمان شکار کردن را به یاد می‌آورند. برخی از دانشمندان از جمله سرگی معتقدند که آن‌ها حتی یک بازنمایی ذهنی را در مورد تار‌های خود تشکیل می‌دهند. با وجود این، اطلاعات زیادی در مورد جزئیات خاطرات آن‌ها یا تأثیر رویداد‌های گذشته بر تصمیمات آینده آن‌ها وجود ندارد. بنابراین، سرگی و مشاور او "رافا رودریگز" (Rafa Rodríguez) که متخصص شناخت عنکبوت است، تصمیم گرفتند حافظه بیوه سیاه را آزمایش کنند. همان طور که ممکن است حدس بزنید، سرگی به عنکبوت‌ها جیرجیرک‌های مرده را ارائه می‌داد و سپس، جیرجیرک‌ها را می‌دزدید.

نتیجه این پژوهش نشان می‌دهد که بیوه‌های سیاه، حافظه بهتری نسبت به آنچه تصور می‌شد، دارند. هنگامی که طعمه عنکبوت‌ها از بین می‌رود، آن‌ها به طور مکرر آن را در مکان مناسب جستجو می‌کنند. در برخی موارد به نظر می‌رسد که آن‌ها اندازه طعمه را به یاد می‌آورند. سرگی گفت: آن‌ها فقط به یک محرک خاص با استفاده از الگو‌های رفتاری مشخص واکنش نشان نمی‌دهند، بلکه توانایی تصمیم‌گیری را دارند.

این موضوع یادآوری می‌کند که محاسبات شناختی پیچیده‌ای در قلمرو حیوانات وجود دارند. سیستم‌های ناوبری داخلی هم در مغز‌های بزرگ و هم در مغز‌های کوچک، از جمله مغز‌هایی که به ورودی‌های حسی بسیار متفاوتی وابسته هستند، ظاهر می‌شوند.

"اندرو گوردوس" (Andrew Gordus)، متخصص علوم اعصاب رفتاری "دانشگاه جانز هاپکینز" (JHU) که در این پژوهش نقشی نداشت، گفت: این نشان می‌دهد که بندپایان می‌توانند خاطرات پیچیده‌ای را که اغلب با مهره‌داران مرتبط می‌دانیم، رمزگذاری کنند. بی‌مهرگان، بسیار پیچیده‌تر از آن چیزی هستند که ما تصور می‌کنیم.

نتایج سرگی، اطلاعاتی را به شواهد فزاینده‌ای اضافه می‌کنند که نشان می‌دهند حشرات و عنکبوت‌ها خاطرات مفصلی را شکل می‌دهند و براساس آن‌ها عمل می‌کنند. این مشابه روشی است که انسان‌ها انجام می‌دهند، اما در آن از سیستم‌های بسیار متفاوتی استفاده می‌کنند. ما جهت‌یابی را با "سلول‌های مکانی" در هیپوکامپ انجام می‌دهیم که بندپایان فاقد آن هستند. با وجود این، گوردوس گفت: عنکبوت‌ها مناطق مغزی دارند که برای انجام دادن همان عملکرد تکامل یافته‌اند.

سیستم عصبی مرکزی ما شامل یک نخاع و یک مغز است. عنکبوت‌ها دو دسته نورون به نام "گانگلیون" (Ganglion) دارند که یکی در بالای مری و دیگری در زیر آن است. ورودی حیاتی مغز، از هزاران حسگر در امتداد اسکلت بیرونی عنکبوت می‌آید که "slit sensilla" نام دارند. هر کدام از این حسگر‌ها مانند یک شکاف کوچک به نظر می‌رسند که با عبور ارتعاشات از بدن عنکبوت، تغییر شکل می‌دهند.

برخی شواهد نشان می‌دهند که بیوه سیاه می‌تواند با تغییر دادن وضعیت خود در فرکانس‌های مختلف تنظیم شود. عنکبوت‌ها به قدری برای احساس کردن ارتعاشات، تنظیمات دارند که حتی بحثی در مورد این موضوع وجود دارد که آیا تار عنکبوت بخشی از مغز آن‌ها است یا خیر.

در مقایسه با توده غول پیکر ماده خاکستری مغز بشر، ممکن است این سیستم کاملا متفاوتی برای پردازش خاطرات به نظر برسد، اما برای سرگی، ظاهر مغز یک حیوان کم ارزش‌تر از رفتار‌هایی است که ایجاد می‌کند. به عنوان مثال، پرندگان به عنوان یک طبقه زیستی، ساختار مغزی مشترکی دارند. با وجود این، برخی از آن‌ها در بعضی از کار‌های شناختی برتری دارند که دیگران آن را ندارند. کلاغ‌ها می‌شمارند و از صفر استفاده می‌کنند. طوطی‌های کاکلی معما‌های منطقی را حل می‌کنند. جیجاق‌های آبی در تابستان و پاییز غذا را پنهان می‌کنند و به یاد دارند که در زمستان کجا آن را پیدا کنند. حتی در میان پستانداران که طبقه دیگری با شباهت در ساختار مغزی هستند، برخی از حیوانات در مکان‌یابی غذا‌های ذخیره‌شده بهتر از دیگران عمل می‌کنند. سنجاب‌ها در این کار عالی هستند.

سرگی گفت: آن‌ها مغز پستانداران استاندارد را دارند، اما در به یاد آوردن جایی که غذا را ذخیره کرده‌اند، بسیار بهتر از انسان‌ها هستند. با وجود این، شما لزوما با نگاه کردن به آناتومی مغز یا تماشای کار‌هایی که آن‌ها طی فرآیند ام‌آرآی انجام می‌دهند، متوجه این موضوع نمی‌شوید.

برخی از متخصصان عنکبوت فکر می‌کنند که بندپایان به دلیل تعصب، نسبت به حیوانات بزرگ‌مغز دست کم گرفته شده‌اند. "فیونا کراس" (Fiona Cross)، متخصص شناخت عنکبوت در "دانشگاه کانتربری" (University of Canterbury) که در این پژوهش شرکت نداشت، گفت: پیش‌زمینه‌ای که داشتم، ابتدا باعث شد فکر کنم که فقط حیواناتی با مغز بزرگ می‌توانند کار‌های جالب را انجام دهند. این پیشنهاد که می‌توانید شناخت عنکبوت را در نظر بگیرید، مدت‌ها فقط به عنوان یک شوخی تلقی می‌شد.

سال گذشته، سرگی شواهدی را منتشر کرد مبنی بر این که بیوه‌های سیاه قادر به ادغام مسیر هستند؛ به این معنی که می‌توانند فاصله و جهت عقب‌نشینی خود و همچنین، گوشه‌ای از تار عنکبوت را که در آن استراحت می‌کنند و غذا می‌خورند، به خاطر بیاورند. سرگی متوجه شد که بیوه‌های سیاه می‌توانند بدون این که مراحل را دوباره دنبال کنند، در تار عنکبوت حرکت کنند و حتی میانبر‌ها را انتخاب کنند. این بار، سرگی می‌خواست ببیند آیا بیوه‌های سیاه تحت نظر او می‌توانند شکار را در تار عنکبوت جست‌وجو کنند یا خیر.

آزمایش گروه سرگی، با جعبه‌های پلاستیکی خالی آغاز شد که هر کدام حدود یک فوت عرض و عمق و چهار اینچ ارتفاع داشتند. سرگی به یک بیوه سیاه اجازه داد تا به مدت یک هفته تار خود را بسازد.

هنگامی که تار عنکبوت آماده شد، سرگی یک جیرجیرک مرده را در آن قرار داد. بیوه‌های سیاه به طعمه نزدیک شدند و آن را لمس کردند. سپس، آن را بین تار‌ها پیچیدند، اما این بار، سرگی پیش از این که عنکبوت‌ها فرصت پیدا کنند، طعمه را دزدید.

هنگامی که بیوه‌های سیاه به جستجوی طعمه‌های خود رفتند، گروه سرگی به محاسبه دفعات جستجوی هر عنکبوت پرداختند. سرگی گفت: هر جستجوی جدید، تصمیم عنکبوت برای ادامه جستجو است.

سرگی و گروهش از این مشاهدات، دو نتیجه گرفتند. ۱. عنکبوت‌ها قسمتی از تار را که جیرجیرک در آن قرار داشته است، جستجو کردند که خاطره‌ای از محل شکار را نشان می‌داد. ۲. هنگامی که سرگی طعمه را دزدید، عنکبوت‌ها بیشتر به دنبال طعمه‌هایی بودند که نسبت به خودشان بزرگتر بود. این نتیجه برای سرگی، نشانگر این موضوع است که عنکبوت‌ها اغلب نسبت به طعمه‌ای واکنش بیشتری نشان می‌دهند که غذای مطمئن‌تری است.

گوردوس گفت: شواهد نشان می‌دهند که بیوه‌های سیاه به روشی عمدی در حال جستجو هستند. مردم اغلب بی‌مهرگان را ارگانیسم‌هایی بسیار انعکاسی تصور می‌کنند که خروجی آن‌ها تابعی از ورودی است؛ در حالی که ما خاطرات پیچیده‌تری داریم، اما معلوم شد که بندپایان نیز قادر به انجام دادن محاسبات شناختی بسیار پیچیده هستند که اگر به آن فکر کنید، خیلی تعجب‌آور نیست. آن‌ها در محیط حرکت می‌کنند و می‌توانند بفهمند که در چه مکان و چه زمانی هستند. این یک توانایی بسیار ارزشمند برای تکامل است.

کراس گفت: در پژوهش‌های آینده ممکن است با آزمایش این موضوع که عنکبوت‌ها چقدر می‌توانند این حافظه را در مورد طعمه حفظ کنند، نکات جالبی را یاد بگیریم. ما باید درک کنیم که مغز‌ها قادر به انجام دادن چه کاری هستند. عنکبوت‌هایی که من با آن‌ها کار می‌کنم، مغز‌هایی دارند که روی سر سوزن قرار می‌گیرند. با وجود این، این رفتار قابل توجه را می‌بینیم که مرا کاملا شیفته خود می‌کند.