Mesačná medúza a neurónové siete

Mesačná medúza (Aurelia aurita), ktoré sa nachádzajú takmer vo všetkých svetových oceánoch, teraz výskumníci študujú, aby zistili, ako fungujú ich neurónové siete. Použitím svojich priesvitných zvonov, ktoré merajú od troch do 30 centimetrov, sa cnidarians dokáže pohybovať veľmi efektívne. 

Vedúcim autorom štúdie je Fabian Pallasdies z výskumnej skupiny Neural Network Dynamics and computing na Ústave genetiky Univerzita v Bonne. 

"Tieto medúzy majú prstencové svaly, ktoré sa sťahujú, čím vytláčajú vodu zo zvona," vysvetľuje Pallasdies. 

Účinnosť ich pohybov pochádza zo schopnosti mesačných medúz vytvárať víry na okraji svojho zvonu, čím sa zvyšuje ich pohon. 

„Okrem toho iba kontrakcia zvonu vyžaduje svalovú silu; k expanzii dochádza automaticky, pretože tkanivo je elastické a vracia sa do pôvodného tvaru,“ pokračuje Pallasdies. 

Skupina vedcov teraz vyvinula matematický model neurónových sietí mesačných medúz. Používa sa na skúmanie neurónových sietí a toho, ako regulujú pohyb mesačných medúz.

Vedúcim výskumnej skupiny je profesor Dr. Raoul-Martin Memmesheimer.

"Medúzy patria medzi najstaršie a najjednoduchšie organizmy, ktoré sa pohybujú vo vode," hovorí.

Tím sa teraz pozrie na pôvod svojho nervového systému a iných organizmov. 

Medúzy sa skúmali už desaťročia a medzi 1950. a 1980. rokmi sa zozbierali rozsiahle experimentálne neurofyziologické údaje. Výskumníci z univerzity v Bonne použili údaje na vývoj svojho matematického modelu. Študovali jednotlivé nervové bunky, siete nervových buniek, celé zviera a okolitú vodu. 

„Model možno použiť na zodpovedanie otázky, ako excitácia jednotlivých nervových buniek vedie k pohybu mesačných medúz,“ hovorí Pallasdies.

Mesačné medúzy sú schopné vnímať svoju polohu prostredníctvom svetelných podnetov a pomocou orgánu rovnováhy. Zviera má spôsoby, ako sa napraviť, keď ho otočí morský prúd. To často zahŕňa kompenzáciu pohybu a smerovanie k vodnej hladine. Vedci prostredníctvom svojho matematického modelu potvrdili, že medúzy využívajú jednu neurónovú sieť na plávanie priamo vpred a dve na rotačné pohyby. 

Aktivita nervových buniek sa pohybuje po zvone medúzy vo vlnovom vzore a pohyb funguje aj vtedy, keď sú zranené veľké časti zvona. Vedci z univerzity v Bonne to teraz dokážu vysvetliť svojimi simuláciami. 

„Medúzy môžu kedykoľvek zachytiť a preniesť signály na zvonček,“ hovorí Pallasdies. "Keď vystrelí jedna nervová bunka, vystrelia aj ostatné, aj keď sú časti zvona poškodené."

Mesačná medúza je najnovším druhom živočíchov, u ktorých sa skúmajú neurónové siete. Prírodné prostredie môže poskytnúť veľa odpovedí na nové otázky, ktoré sa točia okolo neurónových sietí, umelej inteligencie, robotiky a ďalších. V súčasnosti sa vyvíjajú podvodné roboty založené na princípoch plávania medúz.

"Možno naša štúdia môže pomôcť zlepšiť autonómne riadenie týchto robotov," hovorí Pallasdies.

Vedci dúfajú, že ich výskum a prebiehajúca práca pomôžu vysvetliť skorý vývoj neurónových sietí.