Medúzovité měsíční a neuronové sítě

Medúzovité měsíční (Aurelia aurita), které se vyskytují téměř ve všech oceánech světa, jsou nyní studovány výzkumníky, aby se dozvěděli, jak fungují jejich neuronové sítě. Používají své průhledné zvonovité části, které měří od tří do 30 centimetrů, a jsou schopny se pohybovat velmi efektivně.

Vedoucím autorem studie je Fabian Pallasdies z výzkumné skupiny Neural Network Dynamics and computation na Institutu genetiky Univerzity v Bonnu.

“Tyto medúzy mají kruhové svaly, které se stahují, a tím vytlačují vodu z zvonovité části,” vysvětluje Pallasdies.

Efektivita jejich pohybů vyplývá z jejich schopnosti vytvářet víry na okraji zvonovité části, což zvyšuje jejich pohonnou sílu.

“Navíc pouze stažení zvonovité části vyžaduje svalovou sílu; roztažení se děje automaticky, protože tkáň je elastická a vrátí se do své původní podoby,” pokračuje Pallasdies.

Skupina vědců nyní vyvinula matematický model neuronových sítí medúzovité měsíční. Používá se k prozkoumání neuronových sítí a toho, jak regulují pohyb medúzovité měsíční.

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

“Medúzy jsou mezi nejstaršími a nejjednoduššími organismy, které se pohybují ve vodě,” říká.

Tým se nyní bude zabývat původem jejich nervového systému a dalších organismů.

Medúzy byly studovány po desetiletí, a mezi 50. a 80. lety 20. století byla shromážděna rozsáhlá experimentální neurofyziologická data. Vědci z Univerzity v Bonnu použili tato data k vývoji svého matematického modelu. Studovali jednotlivé nervové buňky, sítě nervových buněk, celý organismus a okolní vodu.

“Model lze použít k zodpovězení otázky, jak se excitace jednotlivých nervových buněk promítá do pohybu medúzovité měsíční,” říká Pallasdies.

Medúzovité měsíční jsou schopny vnímat svou polohu pomocí světelných podnětů a rovnovážného orgánu. Organismus má způsoby, jak se sám opravovat, když je otočen oceánským proudem. To často zahrnuje kompenzaci pohybu a směrování se k vodní hladině. Vědci potvrdili prostřednictvím svého matematického modelu, že medúzy používají jednu neuronovou síť pro plavání přímo ahead a dvě pro rotační pohyby.

Aktivita nervových buněk se pohybuje v vlnovitém vzoru po zvonovité části medúzy, a lokomoce funguje i tehdy, když jsou velké části zvonovité části poškozeny. Vědci z Univerzity v Bonnu jsou nyní schopni vysvětlit toto pomocí svých simulací.

“Medúzy mohou zachytit a přenést signály na své zvonovité části v libovolném bodě,” říká Pallasdies. “Když jedna nervová buňka vyšle signál, ostatní buňky také vyšlou signál, i když jsou části zvonovité části poškozeny.”

Medúzovité měsíční jsou nejnovějším druhem zvířat, u kterých jsou studovány neuronové sítě. Přírodní prostředí může poskytnout mnoho odpovědí na nové otázky týkající se neuronových sítí, umělé inteligence, robotiky a dalšího. V současné době se vyvíjejí podvodní roboti na základě principů plavání medúz.

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

Vědci doufají, že jejich výzkum a pokračující práce pomohou vysvětlit ranou evoluci neuronových sítí.