Månemaneter og nevrale nettverk

Månemaneter (Aurelia aurita), som finnes i nesten alle verdenshavene, blir nå studert av forskere for å finne ut hvordan deres nevrale nettverk fungerer. Ved å bruke sine gjennomskinnelige bjeller som måler fra tre til 30 centimeter, er cnidarianene i stand til å bevege seg rundt veldig effektivt. 

Hovedforfatter av studien er Fabian Pallasdies fra forskningsgruppen Neural Network Dynamics and computation ved Institute of Genetics ved Universitetet i Bonn. 

"Disse manetene har ringformede muskler som trekker seg sammen, og presser derved vannet ut av klokken," forklarer Pallasdies. 

Effektiviteten til bevegelsene deres kommer fra månemanetenes evne til å lage virvler ved kanten av klokken, som igjen øker fremdriften. 

«Videre er det bare sammentrekningen av klokken som krever muskelkraft; ekspansjonen skjer automatisk fordi vevet er elastisk og går tilbake til sin opprinnelige form,” fortsetter Pallasdies. 

Gruppen av forskere har nå utviklet en matematisk modell av nevrale nettverk av månemaneter. Den brukes til å undersøke nevrale nettverk og hvordan de regulerer bevegelsen til månemanetene.

Professor Dr. Raoul-Martin Memmesheimer er leder for forskningsgruppen.

"Maneter er blant de eldste og enkleste organismer som beveger seg rundt i vann," sier han.

Teamet skal nå se på opprinnelsen til nervesystemet og andre organismer. 

Maneter har blitt studert i flere tiår, og omfattende eksperimentelle nevrofysiologiske data ble samlet inn mellom 1950- og 1980-tallet. Forskerne ved universitetet i Bonn brukte dataene til å utvikle sin matematiske modell. De studerte individuelle nerveceller, nervecellenettverk, hele dyret og vannet rundt. 

"Modellen kan brukes til å svare på spørsmålet om hvordan eksitasjonen av individuelle nerveceller resulterer i bevegelsen til månemanetene," sier Pallasdies.

Månemaneter er i stand til å oppfatte sin plassering gjennom lysstimuli og med et balanseorgan. Dyret har måter å korrigere seg selv på når det dreies av havstrømmen. Dette innebærer ofte å kompensere for bevegelsen og gå mot vannoverflaten. Forskerne bekreftet gjennom sin matematiske modell at manetene bruker ett nevralt nettverk for å svømme rett frem og to for rotasjonsbevegelser. 

Aktiviteten til nervecellene beveger seg gjennom manetens bjelle i et bølgelignende mønster, og bevegelsen fungerer selv når store deler av klokken er skadet. Forskere ved universitetet i Bonn er nå i stand til å forklare dette med sine simuleringer. 

"Maneter kan plukke opp og overføre signaler på klokken når som helst," sier Pallasdies. "Når en nervecelle avfyrer, skyter de andre også, selv om deler av klokken er svekket."

Månemaneten er den nyeste dyrearten der nevrale nettverk studeres. Det naturlige miljøet kan gi mange svar på nye spørsmål som dreier seg om nevrale nettverk, kunstig intelligens, robotikk og mer. For tiden utvikles undervannsroboter basert på svømmeprinsippene til maneter.

"Kanskje studien vår kan bidra til å forbedre den autonome kontrollen av disse robotene," sier Pallasdies.

Forskerne håper at deres forskning og pågående arbeid vil bidra til å forklare den tidlige utviklingen av nevrale nettverk.