به گزارش ایسنا و به نقل از اس تی دی، مغز انسان ۱۰۰ میلیارد نورون دارد که ۱۰۰ تریلیون اتصال ایجاد می کنند. درک مدارهای دقیق سلول های مغزی که همه رفتارهای روزمره ما مانند حرکت دادن اندام ها ، پاسخ به ترس و سایر احساسات را تنظیم می کنند، یک معمای فوق العاده پیچیده برای دانشمندان علوم اعصاب است. ولی اکنون سؤالات اساسی در مورد علوم عصب شناختی رفتار، ممکن است از طریق یک موجود بسیار ساده تر مانند یک عروس دریایی کوچک پاسخ داده شود.
پژوهشگران" کلتک" اکنون نوعی جعبه ابزار ژنتیکی ساخته اند که برای بررسی مغز یک نوع عروس دریایی که در زمان رشد کامل، قطری حدود یک سانتی متر دارد، طراحی شده است. با استفاده از این جعبه ابزار، موجودات کوچک از نظر ژنتیکی اصلاح میشوند تا نورون های آنها به صورت جداگانه با نور فلورسنت در هنگام فعال شدن بدرخشد.
از آنجایی که یک عروس دریایی شفاف است، پژوهشگران میتوانند درخشش فعالیت عصبی این حیوان را همین طور که به شکل طبیعی رفتار و حرکت می کند، تماشا کنند. به عبارت دیگر، پژوهشگران میتوانند ذهن یک عروس دریایی را هنگام تغذیه، شنا، فرار از دست شکارچیان و موارد دیگر بخوانند تا بفهمند مغز نسبتا ساده این حیوان چگونه رفتارهای آنرا هماهنگ می کند.
هنگامی که صحبت از موجودات مورد استفاده در آزمایشگاه ها می شود، عروس دریایی بسیار دور از ذهن است. کرم ها، مگس ها، ماهی ها و موش ها برخی از متداول ترین موجودات مدل آزمایشگاهی هستند که همگی از نظر ژنتیکی بیشتر از هر نوع عروس دریایی به یکدیگر مرتبط هستند. در واقع ، کرم ها از نظر تکاملی به انسان نزدیک تر از عروس دریایی هستند.
" برادی ویسبورد" محقق فوق دکترا و نویسنده مسئول این مطالعه می گوید:عروس های دریایی نقطه مقایسه ای مهمی هستند. آنها به ما اجازه میدهند سؤالاتی از این قبیل بپرسیم که آیا اصول علوم اعصاب در همه سیستم های عصبی مشترک است؟ یا اولین سیستم عصبی ممکن است چه شکلی بوده باشد؟ با کاوش گسترده تر در طبیعت، ممکن است نوآوری های بیولوژیکی مفیدی را نیز کشف کنیم.
نکته مهم این است که بسياري از عروس های دریایی کوچک و شفاف هستند که آن ها را به موجودات هیجان انگیزی برای مطالعه علوم اعصاب تبدیل می کند. دلیل آن هم این است که ابزارهای جدید و شگفت انگیزی برای تصویربرداری و دستکاری فعالیت عصبی با استفاده از نور وجود دارد و شما میتوانید یک عروس دریایی زنده را زیر میکروسکوپ قرار دهید و به یک باره به کل سیستم عصبی آن دسترسی داشته باشید.
مغز عروس دریایی به جای متمرکز شدن در یک قسمت از بدن مانند مغز خودمان، مانند یک شبکه در سراسر بدن حیوان پخش است. بخش های مختلف بدن یک عروس دریایی میتوانند به ظاهر مستقل و بدون کنترل متمرکز عمل کنند. به عنوان مثال ، وقتی دهان یک عروس دریایی با جراحی برداشته شود، آن دهان بطور مستقل میتواند بدون اتصال و نیاز به بقیه بدن به غذا خوردن ادامه دهد!
به نظر میرسد این بدن غیرمتمرکز یک استراتژی تکاملی بسیار موفق است، زیرا عروس دریایی صدها میلیون سال در سراسر قلمروی حیوانات زنده مانده است. اما سیستم عصبی غیرمتمرکز عروس های دریایی چگونه رفتارهای آن ها را هماهنگ می کند؟
پژوهشگران با بررسی واکنش های زنجیره ای درخشانی که در نورون های این حیوان هنگام غذا خوردن رخ می دهد، تشخیص دادند که یک زیرشبکه از نورون ها که یک نوروپپتید خاص( مولکولی که توسط نورون ها تولید می شود) تولید می کند که مسئول چین خوردگی به سمت داخل بدن است. علاوه بر این ، اگرچه شبکه نورون های عروس دریایی در ابتدا پراکنده و بدون ساختار بنظر میرسید ، اما پژوهشگران درجه شگفت انگیزی از سازماندهی را یافتند که فقط با سیستم فلورسنت آنها قابل مشاهده بود.
" ویسبورد" توضیح می دهد:آزمایش های ما نشان داد که این شبکه به ظاهر پراکنده از نورون ها که زیر درون بدن عروس دریایی قرار دارند، در واقع به بخش هایی از نورون های فعال تقسیم می شود که در برش هایی مانند برش های پیتزا سازمان دهی شده اند. زمانی که یک عروس دریایی یک میگو را با یک شاخک خود شکار می کند، نورون های موجود در" برش پیتزا" که نزدیک به آن شاخک است ابتدا فعال میشوند که به نوبه خود باعث می شود آن قسمت از عروس دریایی به سمت داخل جمع شود و میگو را به دهان عروس دریایی برساند. نکته مهم این است که اگر حتی با میکروسکوپ به آناتومی عروس دریایی نگاه کنید، این سطح از سازمان یافتگی عصبی کاملا نامرئی است. شما باید بتوانید نورون های فعال را درخشان کنید تا آن را ببینید و این همان کاری است که پژوهشگران میتوانند با این سیستم جدید خود انجام دهند.
" ویسبورد" تاکید می کند که این مطالعه فقط یک شناخت سطحی از درک مجموعه کامل رفتارهای عروس دریایی است. او می گوید:ما در کارهای آینده می خواهیم از عروس دریایی به عنوان یک بستر قابل انعطاف برای درک دقیق نحوه ایجاد رفتارها توسط کل سیستم های عصبی استفاده کنیم. در زمینه خوردن غذا، درک اینکه چگونه شاخک ها و دهان عروس دریایی همگی با یکدیگر هماهنگ میشوند ، به ما امکان می دهد به مشکلات کلی تری در مورد عملکرد ماژولار در سیستم های عصبی و نحوه هماهنگی این ماژول ها با یکدیگر بپردازیم. هدف نهایی نه تنها درک سیستم عصبی عروس دریایی بلکه استفاده از آن بعنوان سکوی پرشی برای درک سیستم های عصبی پیچیده تر در آینده است.
مقاله ای که این مطالعه جدید را توصیف می کند در مجله Cell منتشر شده است.
- 17
- 2
