Medusas lunares y redes neuronales

Las medusas lunares (Aurelia aurita), que están presentes en casi todos los océanos del mundo, ahora están siendo estudiadas por investigadores para aprender cómo funcionan sus redes neuronales. Al utilizar sus campanas translúcidas que miden desde tres a 30 centímetros, los cnidarios son capaces de moverse de manera muy eficiente. 

El autor principal del estudio es Fabian Pallasdies del grupo de investigación de Dinámica y cálculo de redes neuronales del Instituto de Genética de la Universidad de Bonn. 

“Estas medusas tienen músculos en forma de anillo que se contraen, lo que empuja el agua fuera de la campana”, explica Pallasdies. 

La eficiencia de sus movimientos se debe a la capacidad de las medusas lunares de crear remolinos en el borde de su campana, lo que aumenta la propulsión. 

“Además, solo la contracción de la campana requiere fuerza muscular; la expansión ocurre automáticamente porque el tejido es elástico y vuelve a su forma original”, continúa Pallasdies. 

El grupo de científicos ha desarrollado ahora un modelo matemático de las redes neuronales de las medusas lunares. Se utiliza para investigar las redes neuronales y cómo regulan el movimiento de las medusas lunares.

El profesor Dr. Raoul-Martin Memmesheimer es el jefe del grupo de investigación.

“Las medusas son entre los organismos más antiguos y simples que se mueven en el agua”, dice.

El equipo ahora examinará los orígenes de su sistema nervioso y otros organismos. 

Las medusas han sido estudiadas durante décadas, y se recopilaron extensos datos neurofisiológicos experimentales entre las décadas de 1950 y 1980. Los investigadores de la Universidad de Bonn utilizaron los datos para desarrollar su modelo matemático. Estudiaron células nerviosas individuales, redes de células nerviosas, todo el animal y el agua circundante. 

“El modelo se puede utilizar para responder a la pregunta de cómo la excitación de las células nerviosas individuales resulta en el movimiento de las medusas lunares”, dice Pallasdies.

Las medusas lunares pueden percibir su ubicación a través de estímulos de luz y con un órgano de equilibrio. El animal tiene formas de corregirse cuando es girado por la corriente oceánica. Esto a menudo implica compensar el movimiento y dirigirse hacia la superficie del agua. Los investigadores confirmaron a través de su modelo matemático que las medusas utilizan una red neuronal para nadar en línea recta y dos para movimientos rotacionales. 

La actividad de las células nerviosas se mueve a lo largo de la campana de la medusa en un patrón similar a una onda, y la locomoción funciona incluso cuando se dañan grandes porciones de la campana. Los científicos de la Universidad de Bonn ahora pueden explicar esto con sus simulaciones. 

“Las medusas pueden recoger y transmitir señales en su campana en cualquier punto”, dice Pallasdies. “Cuando una célula nerviosa se activa, las demás también se activan, incluso si se dañan secciones de la campana”.

La medusa lunar es la última especie de animales en la que se están estudiando las redes neuronales. El entorno natural puede proporcionar muchas respuestas a nuevas preguntas relacionadas con las redes neuronales, la inteligencia artificial, la robótica y más. Actualmente, se están desarrollando robots submarinos basados en los principios de natación de las medusas.

“Quizás nuestro estudio pueda ayudar a mejorar el control autónomo de estos robots”, dice Pallasdies.

Los científicos esperan que su investigación y trabajo en curso ayuden a explicar la evolución temprana de las redes neuronales.