Medusa Lunar e Redes Neurais

As medusas lunares (Aurelia aurita), que estão presentes em quase todos os oceanos do mundo, agora estão sendo estudadas por pesquisadores para aprender como funcionam suas redes neurais. Usando suas campânulas translúcidas que medem de três a 30 centímetros, os cnidários são capazes de se mover com muita eficiência.

O autor principal do estudo é Fabian Pallasdies, do grupo de pesquisa de Dinâmica e Computação de Redes Neurais do Instituto de Genética da Universidade de Bonn.

“Essas medusas têm músculos em forma de anel que se contraem, empurrando a água para fora da campânula”, explica Pallasdies.

A eficiência dos seus movimentos vem da capacidade das medusas lunares de criar vórtices na borda da sua campânula, aumentando assim a propulsão.

“Além disso, apenas a contração da campânula requer poder muscular; a expansão acontece automaticamente porque o tecido é elástico e volta à sua forma original”, continua Pallasdies.

O grupo de cientistas desenvolveu agora um modelo matemático das redes neurais das medusas lunares. Ele é usado para investigar as redes neurais e como elas regulam o movimento das medusas lunares.

O professor Dr. Raoul-Martin Memmesheimer é o chefe do grupo de pesquisa.

“As medusas são entre os organismos mais antigos e simples que se movem na água”, diz ele.

A equipe agora irá estudar as origens do seu sistema nervoso e de outros organismos.

As medusas têm sido estudadas por décadas, e dados experimentais neurofisiológicos extensivos foram coletados entre as décadas de 1950 e 1980. Os pesquisadores da Universidade de Bonn usaram esses dados para desenvolver seu modelo matemático. Eles estudaram células nervosas individuais, redes de células nervosas, o animal inteiro e a água circundante.

“O modelo pode ser usado para responder à pergunta de como a excitação de células nervosas individuais resulta no movimento da medusa lunar”, diz Pallasdies.

As medusas lunares são capazes de perceber sua localização por meio de estímulos luminosos e com um órgão de equilíbrio. O animal tem maneiras de se corrigir quando é virado pela corrente oceânica. Isso muitas vezes envolve compensar o movimento e ir em direção à superfície da água. Os pesquisadores confirmaram por meio de seu modelo matemático que as medusas usam uma rede neural para nadar em linha reta e duas para movimentos rotacionais.

A atividade das células nervosas se move por toda a campânula da medusa em um padrão ondulatório, e a locomoção funciona mesmo quando grandes porções da campânula estão danificadas. Cientistas da Universidade de Bonn agora podem explicar isso com suas simulações.

“As medusas podem captar e transmitir sinais em sua campânula em qualquer ponto”, diz Pallasdies. “Quando uma célula nervosa dispara, as outras disparam também, mesmo que seções da campânula estejam danificadas.”

A medusa lunar é a última espécie de animal em que as redes neurais estão sendo estudadas. O ambiente natural pode fornecer muitas respostas a novas perguntas sobre redes neurais, inteligência artificial, robótica e mais. Atualmente, robôs subaquáticos estão sendo desenvolvidos com base nos princípios de natação das medusas.

“Talvez nosso estudo possa ajudar a melhorar o controle autônomo desses robôs”, diz Pallasdies.

Os cientistas esperam que sua pesquisa e trabalho em andamento ajudem a explicar a evolução inicial das redes neurais.