Kuumeduusat ja hermoverkot

Kuu meduusat (Aurelia aurita), joita esiintyy lähes kaikissa maailman valtamerissä, tutkijat tutkivat nyt saadakseen selville, kuinka heidän hermoverkkonsa toimivat. Käyttämällä läpikuultavia kellojaan, jotka ovat kooltaan 30–XNUMX senttimetriä, cnidarians pystyvät liikkumaan erittäin tehokkaasti. 

Tutkimuksen johtava kirjoittaja on Fabian Pallasdies Neural Network Dynamicsista ja laskennan tutkimusryhmästä Geneticsin instituutissa. Bonnin yliopisto. 

"Näillä meduusoilla on renkaan muotoisia lihaksia, jotka supistuvat ja työntävät siten veden ulos kellosta", Pallasdies selittää. 

Niiden liikkeiden tehokkuus johtuu kuun meduusoiden kyvystä luoda pyörteitä kellonsa reunaan, mikä puolestaan ​​lisää työntövoimaa. 

”Lisäksi vain kellon supistuminen vaatii lihasvoimaa; laajeneminen tapahtuu automaattisesti, koska kudos on elastinen ja palaa alkuperäiseen muotoonsa”, Pallasdies jatkaa. 

Tutkijaryhmä on nyt kehittänyt matemaattisen mallin kuumeduusoiden hermoverkoista. Sitä käytetään tutkimaan hermoverkkoja ja sitä, kuinka ne säätelevät kuumeduusan liikettä.

Tutkimusryhmän johtajana toimii professori tohtori Raoul-Martin Memmesheimer.

"Meduusat ovat vanhimpia ja yksinkertaisimpia vedessä liikkuvia organismeja", hän sanoo.

Ryhmä tarkastelee nyt hermostonsa ja muiden organismien alkuperää. 

Meduusoja on tutkittu vuosikymmeniä, ja laajaa kokeellista neurofysiologista tietoa kerättiin 1950-1980-luvuilla. Bonnin yliopiston tutkijat käyttivät tietoja kehittääkseen matemaattista malliaan. He tutkivat yksittäisiä hermosoluja, hermosoluverkostoja, koko eläintä ja ympäröivää vettä. 

"Mallin avulla voidaan vastata kysymykseen siitä, kuinka yksittäisten hermosolujen viritys saa aikaan kuun meduusan liikkeen", Pallasdies sanoo.

Kuumeduusat pystyvät havaitsemaan sijaintinsa valoärsykkeiden ja tasapainoelimen avulla. Eläimellä on keinoja korjata itseään merivirran kääntäessä. Tämä tarkoittaa usein liikkeen kompensoimista ja menoa kohti veden pintaa. Tutkijat vahvistivat matemaattisella mallillaan, että meduusat käyttävät yhtä hermoverkkoa uimiseen suoraan eteenpäin ja kahta pyöriviin liikkeisiin. 

Hermosolujen toiminta liikkuu meduusan kelloa pitkin aaltomaisesti, ja liike toimii myös silloin, kun suuri osa kellosta on loukkaantunut. Bonnin yliopiston tutkijat pystyvät nyt selittämään tämän simulaatioillaan. 

"Meduusat voivat poimia ja lähettää signaaleja kellollaan milloin tahansa", Pallasdies sanoo. "Kun yksi hermosolu laukeaa, myös muut laukaisevat, vaikka kellon osat ovat heikentyneet."

Kuumeduusa on uusin eläinlaji, jossa hermoverkkoja tutkitaan. Luonnonympäristö voi tarjota monia vastauksia hermoverkkoja, tekoälyä, robotiikkaa ja paljon muuta koskeviin uusiin kysymyksiin. Tällä hetkellä kehitetään vedenalaisia ​​robotteja meduusan uintiperiaatteiden pohjalta.

"Ehkä tutkimuksemme voi auttaa parantamaan näiden robottien autonomista ohjausta", Pallasdies sanoo.

Tiedemiehet toivovat, että heidän tutkimuksensa ja jatkuva työ auttavat selittämään hermoverkkojen varhaista kehitystä.