Medusa lunare e reti neurali

Le meduse lunari (Aurelia aurita), presenti in quasi tutti gli oceani del mondo, sono ora studiate da ricercatori per capire come funzionano le loro reti neurali. Utilizzando le loro campane trasparenti che misurano da tre a 30 centimetri, i cnidari sono in grado di muoversi con grande efficienza.

L’autore principale dello studio è Fabian Pallasdies del gruppo di ricerca sulla dinamica e il calcolo delle reti neurali dell’Istituto di genetica dell’Università di Bonn.

“Queste meduse hanno muscoli anulari che si contraggono, spingendo così l’acqua fuori dalla campana”, spiega Pallasdies.

L’efficienza dei loro movimenti deriva dalla capacità delle meduse lunari di creare vortici ai bordi della loro campana, aumentando così la propulsione.

“Inoltre, solo la contrazione della campana richiede potenza muscolare; l’espansione avviene automaticamente perché il tessuto è elastico e ritorna alla sua forma originale”, continua Pallasdies.

Il gruppo di scienziati ha ora sviluppato un modello matematico delle reti neurali delle meduse lunari. Viene utilizzato per studiare le reti neurali e come regolano il movimento delle meduse lunari.

Il professor Dr. Raoul-Martin Memmesheimer è il capo del gruppo di ricerca.

“Le meduse sono tra gli organismi più antichi e semplici che si muovono nell’acqua”, dice.

Il team esaminerà ora le origini del loro sistema nervoso e di altri organismi.

Le meduse sono state studiate per decenni e sono stati raccolti dati neurofisiologici sperimentali estensivi tra gli anni ’50 e ’80. I ricercatori dell’Università di Bonn hanno utilizzato questi dati per sviluppare il loro modello matematico. Hanno studiato cellule nervose individuali, reti di cellule nervose, l’intero animale e l’acqua circostante.

“Il modello può essere utilizzato per rispondere alla domanda di come l’eccitazione di cellule nervose individuali si traduca nel movimento della medusa lunare”, dice Pallasdies.

Le meduse lunari sono in grado di percepire la loro posizione attraverso stimoli luminosi e con un organo di equilibrio. L’animale ha modi di correggersi quando viene girato dalla corrente oceanica. Ciò comporta spesso il compensare il movimento e dirigersi verso la superficie dell’acqua. I ricercatori hanno confermato attraverso il loro modello matematico che le meduse utilizzano una rete neurale per nuotare dritto e due per i movimenti rotazionali.

L’attività delle cellule nervose si muove attraverso la campana della medusa in un modello ondulato e la locomozione funziona anche quando grandi porzioni della campana sono danneggiate. Gli scienziati dell’Università di Bonn possono ora spiegare ciò con le loro simulazioni.

“Le meduse possono rilevare e trasmettere segnali sulla loro campana in qualsiasi punto”, dice Pallasdies. “Quando una cellula nervosa si attiva, anche le altre si attivano, anche se sezioni della campana sono danneggiate”.

La medusa lunare è l’ultima specie di animali in cui vengono studiate le reti neurali. L’ambiente naturale può fornire molte risposte a nuove domande che ruotano attorno alle reti neurali, all’intelligenza artificiale, alla robotica e altro. Attualmente, vengono sviluppati robot sottomarini basati sui principi di nuoto delle meduse.

“Forse il nostro studio può aiutare a migliorare il controllo autonomo di questi robot”, dice Pallasdies.

Gli scienziati sperano che la loro ricerca e il lavoro in corso possano aiutare a spiegare l’evoluzione precoce delle reti neurali.