Місячні медузи та нейронні мережі

Місячні медузи (Aurelia aurita), які присутні майже в усіх океанах світу, зараз вивчаються дослідниками, щоб дізнатися, як функціонують їхні нейронні мережі. Використовуючи свої прозорі дзвони, які вимірюються від трьох до 30 сантиметрів, ці-CNIDARIA здатні рухатися дуже ефективно.

Лідер дослідження – Фабіан Палласдіс з групи дослідження динаміки та обчислень нейронних мереж Інституту генетики Університету Бонна.

“Ці медузи мають кільцеві м’язи, які скорочуються, тим самим виштовхуючи воду з дзвону”, пояснює Палласдіс.

Ефективність їх руху пояснюється здатністю місячних медуз створювати вихори на краю свого дзвону, що збільшує пропульсію.

“Крім того, тільки скорочення дзвону вимагає м’язової сили; розширення відбувається автоматично, оскільки тканина еластична і повертається до свого первинного стану”, продовжує Палласдіс.

Група вчених розробила математичну модель нейронних мереж місячних медуз. Вона використовується для вивчення нейронних мереж і того, як вони регулюють рух місячних медуз.

Професор Рауль-Мартін Меммезгаймер – керівник дослідницької групи.

“Медузи належать до найстаріших і найпростіших організмів, які рухаються у воді”, – говорить він.

Команда тепер вивчать походження їхньої нервової системи та інших організмів.

Медуз вивчали протягом десятиліть, і було зібрано велику кількість експериментальних нейрофізіологічних даних між 1950-ми та 1980-ми роками. Дослідники Університету Бонна використали ці дані для розробки своєї математичної моделі. Вони вивчали окремі нервові клітини, мережі нервових клітин, весь організм і навколишню воду.

“Модель може бути використана для відповіді на питання про те, як збудження окремих нервових клітин призводить до руху місячних медуз”, – говорить Палласдіс.

Місячні медузи здатні сприймати своє розташування через світлові стимули та баланс органу. Тварина має способи коригування себе, коли її повертає океанська течія. Це часто включає компенсацію руху та рух у напрямку поверхні води. Дослідники підтвердили своєю математичною моделлю, що медузи використовують одну нейронну мережу для руху прямо вперед і дві для обертальних рухів.

Дія нервових клітин рухається по всьому дзвону медузи у вигляді хвилеподібного патерну, і локомоція працює навіть тоді, коли великі частини дзвону пошкоджені. Вчені Університету Бонна зараз можуть пояснити це своїми симуляціями.

“Медузи можуть приймати і передавати сигнали на своєму дзвоні в будь-якій точці”, – говорить Палласдіс. “Коли одна нервова клітина збуджується, інші клітини також збуджуються, навіть якщо частини дзвону пошкоджені”.

Місячна медуза є останнім видом тварин, у яких вивчаються нейронні мережі. Природне середовище може дати багато відповідей на нові питання, пов’язані з нейронними мережами, штучним інтелектом, робототехнікою та іншим. Наразі розробляються підводні роботи на основі принципів плавання медуз.

“Можливо, наше дослідження допоможе покращити автономне керування цими роботами”, – говорить Палласдіс.

Вчені сподіваються, що їхнє дослідження та подальша робота допоможуть пояснити ранні етапи еволюції нейронних мереж.