Hải quỳ và Mạng nơ-ron

Hải quỳ (Aurelia aurita), có mặt ở hầu hết các đại dương trên thế giới, hiện đang được các nhà nghiên cứu изуч để tìm hiểu cách mạng nơ-ron của chúng hoạt động. Bằng cách sử dụng những chiếc chuông trong suốt có kích thước từ ba đến 30 centimet, những loài động vật này có thể di chuyển rất hiệu quả.

Tác giả chính của nghiên cứu là Fabian Pallasdies từ nhóm nghiên cứu Dynamics và tính toán mạng nơ-ron tại Viện Di truyền học tại Đại học Bonn.

“Những con hải quỳ này có cơ hình vòng mà co lại, đẩy nước ra khỏi chuông,” Pallasdies giải thích.

Hiệu quả của chuyển động của chúng đến từ khả năng tạo ra các xoáy tại rìa của chuông, từ đó tăng cường đẩy.

“Hơn nữa, chỉ có sự co lại của chuông đòi hỏi sức mạnh cơ; sự giãn nở xảy ra tự động vì mô là đàn hồi và trở lại hình dạng ban đầu,” Pallasdies tiếp tục.

Nhóm các nhà khoa học đã phát triển một mô hình toán học về mạng nơ-ron của hải quỳ. Nó được sử dụng để nghiên cứu mạng nơ-ron và cách chúng điều chỉnh chuyển động của hải quỳ.

Giáo sư Tiến sĩ Raoul-Martin Memmesheimer là người đứng đầu nhóm nghiên cứu.

“Hải quỳ là một trong những sinh vật cổ xưa và đơn giản nhất di chuyển trong nước,” ông nói.

Đội ngũ sẽ xem xét nguồn gốc của hệ thống thần kinh và các sinh vật khác.

Hải quỳ đã được nghiên cứu trong nhiều thập kỷ, và dữ liệu thần kinh sinh lý thực nghiệm rộng rãi đã được thu thập giữa những năm 1950 và 1980. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Bonn đã sử dụng dữ liệu để phát triển mô hình toán học của họ. Họ đã nghiên cứu các tế bào thần kinh riêng lẻ, mạng lưới tế bào thần kinh, toàn bộ động vật và nước xung quanh.

“Mô hình có thể được sử dụng để trả lời câu hỏi về cách kích thích của các tế bào thần kinh riêng lẻ dẫn đến chuyển động của hải quỳ,” Pallasdies nói.

Hải quỳ có thể nhận biết vị trí của chúng thông qua các kích thích ánh sáng và với một cơ quan cân bằng. Động vật có cách sửa lại khi bị dòng hải lưu quay. Điều này thường liên quan đến việc bù đắp cho chuyển động và di chuyển về phía bề mặt nước. Các nhà nghiên cứu đã xác nhận thông qua mô hình toán học của họ rằng hải quỳ sử dụng một mạng nơ-ron để bơi thẳng và hai mạng nơ-ron cho chuyển động quay.

Hoạt động của các tế bào thần kinh di chuyển khắp chuông của hải quỳ theo một mẫu sóng, và chuyển động vẫn hoạt động ngay cả khi một phần lớn của chuông bị thương. Các nhà khoa học tại Đại học Bonn hiện có thể giải thích điều này với các mô phỏng của họ.

“Hải quỳ có thể nhận và truyền tín hiệu trên chuông của chúng tại bất kỳ điểm nào,” Pallasdies nói. “Khi một tế bào thần kinh hoạt động, các tế bào khác cũng hoạt động, ngay cả khi các phần của chuông bị hư hỏng.”

Hải quỳ là loài động vật mới nhất mà mạng nơ-ron đang được nghiên cứu. Môi trường tự nhiên có thể cung cấp nhiều câu trả lời cho các câu hỏi mới về mạng nơ-ron, trí tuệ nhân tạo, robot và nhiều hơn nữa. Hiện tại, các robot dưới nước đang được phát triển dựa trên nguyên tắc bơi của hải quỳ.

“Có thể nghiên cứu của chúng tôi có thể giúp cải thiện kiểm soát tự động của những robot này,” Pallasdies nói.

Các nhà khoa học hy vọng rằng nghiên cứu và công việc đang diễn ra của họ sẽ giúp giải thích sự tiến hóa sớm của mạng nơ-ron.