Měsíční medúzy a neuronové sítě

Měsíční medúza (Aurelia aurita), které jsou přítomny téměř ve všech světových oceánech, nyní zkoumají vědci, aby zjistili, jak fungují jejich neuronové sítě. Použitím svých průsvitných zvonů, které měří od tří do 30 centimetrů, se cnidarians dokáže pohybovat velmi efektivně. 

Hlavním autorem studie je Fabian Pallasdies z výzkumné skupiny Neural Network Dynamics and computation na Ústavu genetiky Univerzita v Bonnu. 

"Tyto medúzy mají prstencové svaly, které se stahují, čímž vytlačují vodu ze zvonu," vysvětluje Pallasdies. 

Účinnost jejich pohybů pochází ze schopnosti měsíční medúzy vytvářet víry na okraji svého zvonu, což zase zvyšuje pohon. 

„Navíc pouze kontrakce zvonu vyžaduje svalovou sílu; k expanzi dochází automaticky, protože tkáň je elastická a vrací se do původního tvaru,“ pokračuje Pallasdies. 

Skupina vědců nyní vyvinula matematický model neuronových sítí měsíčních medúz. Používá se ke zkoumání neuronových sítí a toho, jak regulují pohyb měsíčních medúz.

Profesor Dr. Raoul-Martin Memmesheimer je vedoucím výzkumné skupiny.

"Medúzy patří mezi nejstarší a nejjednodušší organismy, které se pohybují ve vodě," říká.

Tým se nyní podívá na původ jeho nervového systému a dalších organismů. 

Medúzy byly studovány po celá desetiletí a mezi 1950. a 1980. léty byla shromážděna rozsáhlá experimentální neurofyziologická data. Vědci z univerzity v Bonnu použili data k vývoji svého matematického modelu. Studovali jednotlivé nervové buňky, sítě nervových buněk, celé zvíře a okolní vodu. 

"Model lze použít k zodpovězení otázky, jak excitace jednotlivých nervových buněk vede k pohybu měsíční medúzy," říká Pallasdies.

Měsíční medúzy jsou schopny vnímat svou polohu pomocí světelných podnětů a pomocí orgánu rovnováhy. Zvíře má způsoby, jak se napravit, když se otočí mořským proudem. To často zahrnuje kompenzaci pohybu a směřování k vodní hladině. Vědci prostřednictvím svého matematického modelu potvrdili, že medúzy používají jednu neuronovou síť pro plavání přímo vpřed a dvě pro rotační pohyby. 

Aktivita nervových buněk se pohybuje po zvonu medúzy ve vlnovitém vzoru a lokomoce funguje, i když jsou zraněny velké části zvonu. Vědci z univerzity v Bonnu to nyní dokážou vysvětlit svými simulacemi. 

"Medúzy mohou zachytit a vysílat signály na svém zvonu v kterémkoli místě," říká Pallasdies. "Když vystřelí jedna nervová buňka, vystřelí i ostatní, i když jsou některé části zvonu narušeny."

Měsíční medúza je nejnovějším druhem zvířat, u kterých se studují neuronové sítě. Přírodní prostředí může poskytnout mnoho odpovědí na nové otázky, které se točí kolem neuronových sítí, umělé inteligence, robotiky a dalších. V současné době se vyvíjejí podvodní roboti na principech plavání medúz.

"Možná může naše studie pomoci zlepšit autonomní řízení těchto robotů," říká Pallasdies.

Vědci doufají, že jejich výzkum a pokračující práce pomohou vysvětlit raný vývoj neuronových sítí.