Méduses lunaires et réseaux de neurones

Méduse lunaire (Aurélia aurita), présents dans la quasi-totalité des océans du monde, sont aujourd'hui étudiés par les chercheurs pour comprendre le fonctionnement de leurs réseaux de neurones. En utilisant leurs cloches translucides qui mesurent de 30 à XNUMX centimètres, les cnidaires sont capables de se déplacer très efficacement. 

L'auteur principal de l'étude est Fabian Pallasdies du groupe de recherche sur la dynamique et le calcul des réseaux neuronaux de l'Institut de génétique du Université de Bonn. 

"Ces méduses ont des muscles en forme d'anneaux qui se contractent, poussant ainsi l'eau hors de la cloche", explique Pallasdies. 

L'efficacité de leurs mouvements provient de la capacité des méduses lunaires à créer des tourbillons au bord de leur cloche, augmentant à leur tour la propulsion. 

« De plus, seule la contraction de la cloche demande de la puissance musculaire ; l'expansion se produit automatiquement car le tissu est élastique et reprend sa forme d'origine », poursuit Pallasdies. 

Le groupe de scientifiques a maintenant développé un modèle mathématique des réseaux neuronaux des méduses lunaires. Il est utilisé pour étudier les réseaux de neurones et la façon dont ils régulent le mouvement de la méduse lunaire.

Le professeur Dr. Raoul-Martin Memmesheimer est le chef du groupe de recherche.

"Les méduses sont parmi les organismes les plus anciens et les plus simples qui se déplacent dans l'eau", dit-il.

L'équipe va maintenant se pencher sur les origines de son système nerveux et d'autres organismes. 

Les méduses sont étudiées depuis des décennies et de nombreuses données neurophysiologiques expérimentales ont été recueillies entre les années 1950 et 1980. Les chercheurs de l'Université de Bonn ont utilisé les données pour développer leur modèle mathématique. Ils ont étudié les cellules nerveuses individuelles, les réseaux de cellules nerveuses, l'animal entier et l'eau environnante. 

"Le modèle peut être utilisé pour répondre à la question de savoir comment l'excitation des cellules nerveuses individuelles entraîne le mouvement de la méduse lunaire", explique Pallasdies.

Les méduses lunaires sont capables de percevoir leur emplacement grâce à des stimuli lumineux et avec un organe d'équilibre. L'animal a des moyens de se corriger lorsqu'il est tourné par le courant océanique. Cela implique souvent de compenser le mouvement et d'aller vers la surface de l'eau. Les chercheurs ont confirmé grâce à leur modèle mathématique que les méduses utilisent un réseau de neurones pour nager droit devant et deux pour les mouvements de rotation. 

L'activité des cellules nerveuses se déplace dans la cloche de la méduse selon un schéma ondulatoire, et la locomotion fonctionne même lorsque de grandes parties de la cloche sont blessées. Les scientifiques de l'Université de Bonn sont maintenant en mesure d'expliquer cela avec leurs simulations. 

"Les méduses peuvent capter et transmettre des signaux sur leur cloche à tout moment", explique Pallasdies. "Lorsqu'une cellule nerveuse se déclenche, les autres se déclenchent également, même si des sections de la cloche sont altérées."

La méduse lunaire est la dernière espèce d'animaux chez laquelle les réseaux de neurones sont étudiés. L'environnement naturel peut fournir de nombreuses réponses à de nouvelles questions concernant les réseaux de neurones, l'intelligence artificielle, la robotique, etc. Actuellement, des robots sous-marins sont développés sur la base des principes de nage des méduses.

"Peut-être que notre étude peut aider à améliorer le contrôle autonome de ces robots", déclare Pallasdies.

Les scientifiques espèrent que leurs recherches et leurs travaux en cours aideront à expliquer l'évolution précoce des réseaux de neurones.