Μέδουσες της Σελήνης και Νευρωνικά Δίκτυα

μέδουσες σελήνης (Aurelia aurita), που υπάρχουν σχεδόν σε όλους τους ωκεανούς του κόσμου, μελετώνται τώρα από ερευνητές για να μάθουν πώς λειτουργούν τα νευρωνικά τους δίκτυα. Χρησιμοποιώντας τα ημιδιαφανή κουδούνια τους που έχουν ύψος από 30 έως XNUMX εκατοστά, τα κνιδάρια είναι σε θέση να κινούνται πολύ αποτελεσματικά. 

Ο κύριος συγγραφέας της μελέτης είναι ο Fabian Pallasdies από την ερευνητική ομάδα Neural Network Dynamics and Computation στο Ινστιτούτο Γενετικής στο Πανεπιστήμιο της Βόννης. 

«Αυτές οι μέδουσες έχουν μύες σε σχήμα δακτυλίου που συστέλλονται, ωθώντας έτσι το νερό έξω από το κουδούνι», εξηγεί ο Pallasdies. 

Η αποτελεσματικότητα των κινήσεών τους προέρχεται από την ικανότητα της σελήνης μέδουσας να δημιουργεί δίνες στην άκρη του κουδουνιού τους, αυξάνοντας με τη σειρά της την πρόωση. 

«Επιπλέον, μόνο η συστολή του κουδουνιού απαιτεί μυϊκή δύναμη. η διαστολή γίνεται αυτόματα επειδή ο ιστός είναι ελαστικός και επιστρέφει στο αρχικό του σχήμα», συνεχίζει ο Pallasdies. 

Η ομάδα των επιστημόνων έχει τώρα αναπτύξει ένα μαθηματικό μοντέλο των νευρωνικών δικτύων των μεδουσών του φεγγαριού. Χρησιμοποιείται για τη διερεύνηση των νευρωνικών δικτύων και του τρόπου με τον οποίο ρυθμίζουν την κίνηση των μεδουσών του φεγγαριού.

Ο καθηγητής Dr. Raoul-Martin Memmesheimer είναι ο επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας.

«Οι μέδουσες είναι από τους παλαιότερους και απλούστερους οργανισμούς που κυκλοφορούν στο νερό», λέει.

Η ομάδα θα εξετάσει τώρα την προέλευση του νευρικού συστήματος και άλλων οργανισμών. 

Οι μέδουσες έχουν μελετηθεί για δεκαετίες και εκτεταμένα πειραματικά νευροφυσιολογικά δεδομένα συλλέχθηκαν μεταξύ της δεκαετίας του 1950 και του 1980. Οι ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Βόννης χρησιμοποίησαν τα δεδομένα για να αναπτύξουν το μαθηματικό τους μοντέλο. Μελέτησαν μεμονωμένα νευρικά κύτταρα, δίκτυα νευρικών κυττάρων, ολόκληρο το ζώο και το περιβάλλον νερό. 

«Το μοντέλο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να απαντήσει στο ερώτημα πώς η διέγερση μεμονωμένων νευρικών κυττάρων έχει ως αποτέλεσμα την κίνηση της μέδουσας του φεγγαριού», λέει ο Pallasdies.

Οι μέδουσες της Σελήνης είναι σε θέση να αντιληφθούν τη θέση τους μέσω ελαφρών ερεθισμάτων και με ένα όργανο ισορροπίας. Το ζώο έχει τρόπους να διορθώνεται όταν στρέφεται από το ωκεάνιο ρεύμα. Αυτό συχνά περιλαμβάνει αντιστάθμιση της κίνησης και μετάβαση προς την επιφάνεια του νερού. Οι ερευνητές επιβεβαίωσαν μέσω του μαθηματικού τους μοντέλου ότι οι μέδουσες χρησιμοποιούν ένα νευρωνικό δίκτυο για να κολυμπούν ευθεία μπροστά και δύο για περιστροφικές κινήσεις. 

Η δραστηριότητα των νευρικών κυττάρων κινείται σε όλο το κουδούνι της μέδουσας με μοτίβο που μοιάζει με κύμα και η κίνηση λειτουργεί ακόμα και όταν τραυματίζονται μεγάλα τμήματα του κουδουνιού. Οι επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο της Βόννης είναι πλέον σε θέση να το εξηγήσουν αυτό με τις προσομοιώσεις τους. 

«Οι μέδουσες μπορούν να σηκώσουν και να μεταδώσουν σήματα στο κουδούνι τους ανά πάσα στιγμή», λέει ο Pallasdies. «Όταν πυροδοτείται ένα νευρικό κύτταρο, πυροδοτούνται και τα άλλα, ακόμη κι αν κάποια τμήματα του κουδουνιού έχουν υποστεί βλάβη».

Η μέδουσα του φεγγαριού είναι το πιο πρόσφατο είδος ζώων στο οποίο μελετώνται τα νευρωνικά δίκτυα. Το φυσικό περιβάλλον μπορεί να δώσει πολλές απαντήσεις σε νέα ερωτήματα που περιστρέφονται γύρω από τα νευρωνικά δίκτυα, την τεχνητή νοημοσύνη, τη ρομποτική και πολλά άλλα. Επί του παρόντος, τα υποβρύχια ρομπότ αναπτύσσονται με βάση τις αρχές κολύμβησης των μεδουσών.

«Ίσως η μελέτη μας μπορεί να βοηθήσει στη βελτίωση του αυτόνομου ελέγχου αυτών των ρομπότ», λέει ο Pallasdies.

Οι επιστήμονες ελπίζουν ότι η έρευνα και η συνεχιζόμενη εργασία τους θα βοηθήσουν στην εξήγηση της πρώιμης εξέλιξης των νευρωνικών δικτύων.