Méduse lunaire et réseaux neuronaux

Les méduses lunaires (Aurelia aurita), présentes dans presque tous les océans du monde, sont maintenant étudiées par des chercheurs pour comprendre comment fonctionnent leurs réseaux neuronaux. En utilisant leurs cloches translucides qui mesurent de trois à 30 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 de l’Université de Bonn. 

“Ces méduses ont des muscles en forme d’anneau 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 ainsi la propulsion. 

“De plus, seule la contraction de la cloche nécessite une puissance musculaire ; l’expansion se produit automatiquement car le tissu est élastique et reprend sa forme originale,” 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 neuronaux et leur rôle dans le mouvement des méduses lunaires.

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 étudier l’origine de son système nerveux et d’autres organismes. 

Les méduses ont été étudiées pendant des décennies, et des données neurophysiologiques expérimentales ont été collectées entre les années 1950 et 1980. Les chercheurs de l’Université de Bonn ont utilisé ces données pour développer leur modèle mathématique. Ils ont étudié des cellules nerveuses individuelles, des 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 de cellules nerveuses individuelles se traduit par le mouvement des méduses lunaires,” dit Pallasdies.

Les méduses lunaires peuvent percevoir leur emplacement grâce à des stimuli lumineux et à un organe d’équilibre. L’animal a des moyens de se corriger lorsqu’il est retourné par le courant océanique. Cela implique souvent de compenser le mouvement et de se diriger vers la surface de l’eau. Les chercheurs ont confirmé, grâce à leur modèle mathématique, que les méduses utilisent un réseau neuronal pour nager droit et deux pour les mouvements rotationnels. 

L’activité des cellules nerveuses se propage dans la cloche de la méduse de manière ondulatoire, et la locomotion fonctionne même lorsque de grandes parties de la cloche sont endommagées. Les scientifiques de l’Université de Bonn peuvent maintenant expliquer cela grâce à leurs simulations. 

“Les méduses peuvent capter et transmettre des signaux sur leur cloche à tout moment,” dit Pallasdies. “Lorsqu’une cellule nerveuse est activée, les autres le sont également, même si des sections de la cloche sont endommagées.”

La méduse lunaire est la dernière espèce d’animaux dont les réseaux neuronaux sont étudiés. L’environnement naturel peut fournir de nombreuses réponses à de nouvelles questions liées aux réseaux neuronaux, à l’intelligence artificielle, à la robotique et plus encore. Actuellement, des robots sous-marins sont développés sur la base des principes de natation des méduses.

“Peut-être que notre étude peut aider à améliorer le contrôle autonome de ces robots,” dit Pallasdies.

Les scientifiques espèrent que leurs recherches et leurs travaux en cours aideront à expliquer l’évolution précoce des réseaux neuronaux.