Σελήνη Jellyfish και Νευρωνικά Δίκτυα

Οι σελήνες jellyfish (Aurelia aurita), που υπάρχουν σχεδόν σε όλα τα ωκεανοί του κόσμου, μελετώνται τώρα από ερευνητές για να μάθουν πώς λειτουργούν τα νευρωνικά τους δίκτυα. Χρησιμοποιώντας τα διαφανή κουδούνια τους, που μετρώνουν από τρία έως 30 εκατοστά, τα cnidarians είναι ικανά να κινούνται γύρω πολύ αποτελεσματικά.

Ο κύριος συγγραφέας της μελέτης είναι ο Fabian Pallasdies από την ομάδα έρευνας Neural Network Dynamics και υπολογιστική στο Ινστιτούτο Γενετικής στο Πανεπιστήμιο του Μπόνν.

“Αυτά τα jellyfish έχουν δαχτυλιοειδείς μύες που συστέλλουν,推izando το νερό έξω από το κουδούνι,” εξηγεί ο Pallasdies.

Η αποτελεσματικότητα των κινήσεων τους προέρχεται από την ικανότητα των σεληνόπτερων να δημιουργούν δίνες στο άκρο του κουδουνιού, αυξάνοντας έτσι την προώθηση.

“Επιπλέον, μόνο η συστολή του κουδουνιού απαιτεί μυική δύναμη· η επέκταση συμβαίνει αυτόματα επειδή το ιστό είναι ελαστικό και επιστρέφει στο αρχικό του σχήμα,” συνεχίζει ο Pallasdies.

Η ομάδα των επιστημόνων έχει τώρα αναπτύξει ένα μαθηματικό μοντέλο των νευρωνικών δικτύων των σεληνόπτερων. Χρησιμοποιείται για να διερευνήσει τα νευρωνικά δίκτυα και πώς ρυθμίζουν την κίνηση των σεληνόπτερων.

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

“Τα jellyfish είναι μεταξύ των παλαιότερων και πιο απλών οργανισμών που κινούνται στο νερό,” λέει.

Η ομάδα θα εξετάσει τώρα τις προελεύσεις του νευρικού συστήματος και άλλων οργανισμών.

Τα jellyfish έχουν μελετηθεί για δεκαετίες, και εκτενείς πειραματικές νευροφυσιολογικές δεδομένα συλλέχθηκαν μεταξύ της δεκαετίας του 1950 και του 1980. Οι ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Μπόνν χρησιμοποίησαν τα δεδομένα για να αναπτύξουν το μαθηματικό τους μοντέλο. Μελετούσαν μεμονωμένα νευρικά κύτταρα, δίκτυα νευρικών κυττάρων, ολόκληρο το ζώο και το περιβάλλον νερό.

“Το μοντέλο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να απαντήσει το ερώτημα του πώς η διέγερση μεμονωμένων νευρικών κυττάρων οδηγεί στην κίνηση των σεληνόπτερων,” λέει ο Pallasdies.

Τα σελήνια jellyfish μπορούν να αντιλαμβάνονται τη θέση τους μέσω φωτεινών ερεθισμάτων και με ένα ισορροπικό όργανο. Το ζώο έχει τρόπους για να διορθώσει τον εαυτό του όταν γυρίζεται από τη θαλάσσια ροή. Αυτό συχνά περιλαμβάνει την αποζημίωση για την κίνηση και την κίνηση προς την επιφάνεια του νερού. Οι ερευνητές επιβεβαίωσαν μέσω του μαθηματικού τους μοντέλου ότι τα jellyfish χρησιμοποιούν ένα νευρωνικό δίκτυο για την κίνηση ευθύγραμμα και δύο για περιστροφικές κινήσεις.

Η δραστηριότητα των νευρικών κυττάρων μετακινείται σε όλο το κουδούνι του jellyfish με ένα κυματιστό μοτίβο, και η κίνηση λειτουργεί ακόμη και όταν μεγάλα τμήματα του κουδουνιού είναι τραυματισμένα. Οι επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο του Μπόνν μπορούν τώρα να εξηγήσουν αυτό με τις προσομοιώσεις τους.

“Τα jellyfish μπορούν να λάβουν και να μεταδώσουν σήματα στο κουδούνι τους σε οποιοδήποτε σημείο,” λέει ο Pallasdies. “Όταν ένα νευρικό κύτταρο πυροδοτεί, τα άλλα πυροδοτούν επίσης, ακόμη και αν τμήματα του κουδουνιού είναι κατεστραμμένα.”

Το σελήνια jellyfish είναι το τελευταίο είδος ζώων στα οποία μελετώνται τα νευρωνικά δίκτυα. Το φυσικό περιβάλλον μπορεί να δώσει πολλές απαντήσεις σε νέες ερωτήσεις που περιστρέφονται γύρω από τα νευρωνικά δίκτυα, την τεχνητή νοημοσύνη, τη ρομποτική και άλλα. Τώρα, υποθαλάσσια ρομπότ αναπτύσσονται με βάση τις αρχές κολύμβησης των jellyfish.

“Πιθανότατα η μελέτη μας μπορεί να βοηθήσει να βελτιωθεί ο αυτόματος έλεγχος αυτών των ρομποτών,” λέει ο Pallasdies.

Οι επιστήμονες ελπίζουν ότι η έρευνά τους και η συνεχιζόμενη δουλειά τους θα βοηθήσει να εξηγήσει την πρώιμη εξέλιξη των νευρωνικών δικτύων.