ابزار ژنتیکی که ذهن عروس‌دریایی را می‌خواند!

تاریخ : ۰۷ آذر ۱۴۰۰

تعداد بازدید : ۲۱۸

0 امتیاز از 0 رای
نسخه چاپی
موضوعات :

پژوهشگران ابزار ژنتیکی ساختند که می‌توان با استفاده از آن نورون‌های مغزی عروس‌دریایی را مطالعه کرد. این کار به خوانش آنچه در مغز عروس‌دریایی است، کمک می‌کند.

مغز انسان 100 میلیارد نورون دارد که این نرون‌ها 100 تریلیون اتصال ایجاد می‌کند. درک مدارهای دقیق سلول‌های مغزی که همه رفتارهای روزمره ما را تنظیم می کنند، مانند حرکت دادن اندام‌های ما، پاسخ به ترس و سایر احساسات، یک معمای فوق العاده پیچیده برای دانشمندان علوم اعصاب است. به تازگی محققان ابزاری ساختند که می‌تواند به سؤالات اساسی در مورد علوم اعصاب پاسخ دهد، این ابزار از طریق یک ارگانیسم مدل بسیار ساده‌ یعنی نوعی عروس‌دریایی می‌تواند به این سوالات پاسخ دهد.

 

محققان دانشگاه کالتک  نوعی جعبه ابزار ژنتیکی را ساخته‌اند. با استفاده از این جعبه ابزار، موجودات کوچک از نظر ژنتیکی اصلاح می‌شوند به طوری که نورون‌های آنها به صورت جداگانه با نور فلورسنت در هنگام فعال شدن می‌درخشند. از آنجایی که عروس‌دریایی شفاف است، محققان می‌توانند درخشش فعالیت عصبی این حیوان را همان‌طور که به طور طبیعی رفتار می کند، تماشا کنند. به عبارت دیگر، این تیم تحقیقاتی می‌تواند ذهن یک عروس‌دریایی را هنگام غذا خوردن، شنا کردن و فرار از شکارچیان بخواند تا بفهمد مغز نسبتا ساده این حیوان چگونه رفتارهای آن را هماهنگ می‌کند. مقاله مربوط به این پروژه در نشریه Cell به چاپ رسیده است.

 

وقتی صحبت از ارگانیسم‌های مدل مورد استفاده در آزمایشگاه‌ها می‌شود، عروس دریایی بسیار دور از ذهن است. کرم‌ها، مگس‌ها، ماهی‌ها و موش‌ها، برخی از متداول‌ترین موجودات مدل آزمایشگاهی هستند که همگی از نظر ژنتیکی بیشتر از هر یک از عروس‌ دریایی به یکدیگر مرتبط هستند. در واقع، کرم‌ها از نظر تکاملی به انسان نزدیک‌تر از عروس‌دریایی هستند.

 

با یک جعبه ابزار ژنتیکی جدید، محققان می‌توانند نورون‌های عروس دریایی را هنگام روشن شدن در زمان واقعی مشاهده کنند. عروس‌دریایی مغز متمرکزی ندارد. بلکه سلول‌های مغزی آنها (نورون‌ها) در یک شبکه منتشر در سراسر بدن توزیع شده‌اند.

 

برادی ویسبورد، محقق فوق دکترا و اولین نویسنده این مطالعه، می‌گوید: «عروس‌دریایی نقطه مقایسه‌ای مهم هستند، آنها به ما اجازه می دهند به سوالاتی مانند این پاسخ دهیم که آیا اصول علوم اعصاب در همه سیستم‌های عصبی مشترک است؟ یا اینکه اولین سیستم های عصبی چه شکلی بوده اند؟ با کاوش گسترده‌تر در طبیعت، ممکن است نوآوری‌های زیستی مفیدی را نیز کشف کنیم. این ابزار جدید شگفت انگیز برای تصویربرداری و دستکاری فعالیت عصبی با استفاده از نور طراحی شده و شما می‌توانید یک عروس دریایی کامل را زیر میکروسکوپ قرار دهید و به کل سیستم عصبی دسترسی داشته باشید.»

 

مغز عروس دریایی به جای متمرکز شدن در یک قسمت از بدن نظیر مغز انسان، مانند یک شبکه در سراسر بدن حیوان پخش می شود. بخش‌های مختلف بدن یک عروس دریایی می‌توانند به ظاهر مستقل و بدون کنترل متمرکز عمل کنند. برای مثال، دهان عروس دریایی که با جراحی برداشته می شود، می تواند حتی بدون بقیه بدن حیوان به "غذا خوردن" ادامه دهد.

 

به نظر می رسد این طرح بدن غیرمتمرکز یک راهبرد تکاملی بسیار موفق است، زیرا عروس دریایی صدها میلیون سال در سراسر قلمرو حیوانات باقی مانده است. اما چگونه سیستم عصبی عروس دریایی غیرمتمرکز رفتارهای خود را هماهنگ می کند؟

 

پس از توسعه این ابزار ژنتیکی، محققان ابتدا مدارهای عصبی زیربنای رفتارهای تغذیه‌ای عروس‌دریایی را بررسی کردند.

با بررسی واکنش‌های زنجیره‌ای درخشانی که در سلول‌های عصبی عروس‌دریایی هنگام غذا خوردن رخ می‌دهد، این تیم تشخیص داد که یک زیرشبکه از نورون‌ها که یک نوروپپتید خاص (مولکولی که توسط نورون‌ها تولید می‌شود) تولید می‌کند، مسئول چین‌خوردگی به سمت داخل بدن است. علاوه بر این، اگرچه شبکه نورون های عروس دریایی در ابتدا پراکنده و بدون ساختار به نظر می رسید، اما محققان درجه شگفت انگیزی از سازماندهی را پیدا کردند که فقط با سیستم فلورسنت آنها قابل مشاهده بود.

 

آزمایش‌ها نشان داد که شبکه به ظاهر پراکنده نورون‌هایی که زیر عروس عروس دریایی قرار دارند، در واقع به تکه‌هایی از نورون‌های فعال تقسیم می‌شوند که در برش‌هایی مانند برش‌های پیتزا سازمان‌دهی شده‌اند.

منبع : https://phys.org/news/2021-11-jellyfish-mind.html

نظر شما