خواندن فکر یک عروس دریایی به وسیله محققان کلتک - وبلاگ زندگی

به گزارش وبلاگ زندگی، محققان موسسه فناوری کالیفرنیا(کلتک-Caltech) پیروز شدند با استفاده از یک جعبه ابزار ژنتیکی، فکر یک عروس دریایی را در تمام بدنش پخش است، بخوانند.

به گزارش وبلاگ زندگی و به نقل از اس تی دی، مغز انسان 100 میلیارد نورون دارد که 100 تریلیون اتصال ایجاد می نمایند. 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 نمایند، یک معمای فوق العاده پیچیده برای دانشمندان علوم اعصاب است. اما اکنون سؤالات اساسی در خصوص علوم عصب شناختی رفتار، ممکن است به وسیله یک موجود بسیار ساده تر مانند یک عروس دریایی کوچک پاسخ داده گردد.

محققان کلتک اکنون نوعی جعبه ابزار ژنتیکی ساخته اند که برای آنالیز 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 می شوند تا نورون های آن ها به صورت جداگانه با نور فلورسنت در هنگام فعال شدن بدرخشد.

از آنجایی که یک عروس دریایی شفاف است، محققان می توانند درخشش فعالیت عصبی این حیوان را همین طور که به شکل طبیعی رفتار و حرکت می نماید، دیدن نمایند. به عبارت دیگر، محققان می توانند فکر یک عروس دریایی را هنگام تغذیه، شنا، فرار از دست شکارچیان و موارد دیگر بخوانند تا بفهمند مغز نسبتا ساده این حیوان چگونه رفتارهای آن را هماهنگ می نماید.

وقتی صحبت از موجودات مورد استفاده در آزمایشگاه ها می گردد، عروس دریایی بسیار دور از فکر است. کرم ها، مگس ها، ماهی ها و موش ها بعضی 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 می دهند 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 بسیاری از عروس های دریایی کوچک و شفاف هستند که آنها را به موجودات هیجان انگیزی برای مطالعه علوم اعصاب تبدیل می نماید. علت آن هم این است که ابزارهای تازه و شگفت انگیزی برای تصویربرداری و دستکاری فعالیت عصبی با استفاده از نور وجود دارد و شما می توانید 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 می توانند به ظاهر مستقل و بدون کنترل متمرکز عمل نمایند. به عنوان مثال، وقتی دهان یک عروس دریایی با جراحی برداشته گردد، آن دهان به طور مستقل می تواند بدون اتصال و احتیاج به بقیه بدن به غذا خوردن ادامه دهد!

به نظر می رسد این بدن غیرمتمرکز یک استراتژی تکاملی بسیار پیروز است، زیرا عروس دریایی صدها میلیون سال در سراسر قلمروی حیوانات زنده مانده است. اما سیستم عصبی غیرمتمرکز عروس های دریایی چگونه رفتارهای آنها را هماهنگ می نماید؟

محققان با آنالیز 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 به وسیله نورون ها فراوری می گردد) فراوری می نماید که مسئول چین خوردگی 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 یافتند که فقط با سیستم فلورسنت آنها قابل مشاهده بود.

ویسبورد شرح 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 گردد که در برش هایی مانند برش های پیتزا سازمان دهی شده اند. هنگامی که یک عروس دریایی یک میگو را با یک شاخک خود شکار می نماید، نورون های موجود در برش پیتزا که نزدیک به آن شاخک است ابتدا فعال می شوند که به نوبه خود باعث می گردد آن قسمت از عروس دریایی به سمت داخل جمع گردد 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 کاملاً نامرئی است. شما باید بتوانید نورون های فعال را درخشان کنید تا آن را ببینید و این همان کاری است که محققان می توانند با این سیستم تازه خود انجام دهند.

ویسبورد تاکید می نماید 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 به وسیله کل سیستم های عصبی استفاده کنیم. در زمینه خوردن غذا، درک اینکه چگونه شاخک ها و دهان عروس دریایی همگی با یکدیگر هماهنگ می شوند، به ما امکان می دهد به مسائل کلی تری در خصوص 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 به عنوان سکوی پرشی برای درک سیستم های عصبی پیچیده تر در آینده است.

مقاله ای که این مطالعه تازه را توصیف می نماید در مجله Cell منتشر شده است.