قناديل البحر والشبكات العصبية

قناديل البحر القمرية (Aurelia aurita)، التي توجد في معظم محيطات العالم، يتم دراستها الآن من قبل الباحثين لتعلم كيفية عمل شبكاتها العصبية. باستخدام أجراسها الشفافة التي تقاس من ثلاثة إلى 30 سم،能够 القناديل التحرك بفعالية كبيرة.

المؤلف الرئيسي للدراسة هو فابيان بالاسديس من مجموعة ديناميكيات الشبكات العصبية والحوسبة في معهد الجينات بجامعة بون.

“تتمتع هذه القناديل bằng عضلات حلقية تتعاقب، مما يدفع الماء خارج الجرس،” يشرح بالاسديس.

كفاءة حركتها تأتي من khảية قناديل البحر القمرية إنشاء دوامات على حافة جرسها، مما يزيد من الدفع.

“علاوة على ذلك، فقط انقباض الجرس يتطلب طاقة عضلية؛ الانبساط يحدث تلقائيًا لأن النسيج مرن ويعود إلى شكله الأصلي،” يستمر بالاسديس.

تم تطوير نموذج رياضي للشبكات العصبية لقناديل البحر القمرية من قبل فريق العلماء. يستخدم لدراسة الشبكات العصبية وكيفية تنظيم حركة قناديل البحر القمرية.

الأستاذ الدكتور راؤول-مارتن ميميشايمر هو رئيس مجموعة البحث.

“القناديل هي من بين أقدم وأبسط الكائنات التي تتحرك في الماء،” يقول.

سيبحث الفريق الآن في أصول نظامها العصبي والكائنات الأخرى.

تم دراسة القناديل لعدة عقود، وتم جمع بيانات تجريبية عصبية وفيرة بين الخمسينيات والثمانينيات. استخدم باحثو جامعة بون هذه البيانات لتطوير نموذجهم الرياضي. لقد درّسوا الخلايا العصبية الفردية، وشبكات الخلايا العصبية، والكائن بأكمله، والماء المحيط.

“يمكن استخدام النموذج للإجابة على سؤال كيفية تحويل تحفيز الخلايا العصبية الفردية إلى حركة قناديل البحر القمرية،” يقول بالاسديس.

قناديل البحر القمرية قادرة على تحديد موقعها من خلال محفزات الضوء ومن خلال جهاز توازن. للكائن طرق لتصحيح نفسه عندما يتم تحويله بواسطة تيار المحيط. غالبًا ما يتضمن ذلك تعويض الحركة والحركة نحو سطح الماء. أكد الباحثون من خلال نموذجهم الرياضي أن القناديل تستخدم شبكة عصبية واحدة للسباحة بشكل مستقيم وشبكتين لحركات الدوران.

تنتقل نشاط الخلايا العصبية عبر جرس القناديل في نمط موجي، وتعمل الحركة حتى عندما تتضرر أجزاء كبيرة من الجرس. يمكن للعلماء في جامعة بون الآن تفسير ذلك من خلال محاكاتهم.

“يمكن لقناديل البحر التقاط وإرسال الإشارات على جرسها في أي نقطة،” يقول بالاسديس. “عندما يطلق خلية عصبية واحدة، تنطلق الخلايا الأخرى أيضًا، حتى عندما تتضرر أجزاء من الجرس.”

قناديل البحر القمرية هي أحدث نوع من الحيوانات التي يتم دراسة شبكاتها العصبية. يمكن أن توفر البيئة الطبيعية العديد من الإجابات على أسئلة جديدة حول الشبكات العصبية والذكاء الاصطناعي والروبوتات والمزيد. يتم تطوير روبوتات تحت الماء حاليًا بناءً على مبادئ السباحة لقناديل البحر.

“ربما تساعد دراستنا على تحسين التحكم الذاتي لهذه الروبوتات،” يقول بالاسديس.

يأمل العلماء أن تساعد أبحاثهم والعمل المستمر في تفسير تطور الشبكات العصبية المبكر.