به نقل از «ایسنا»

خواندن ذهن یک عروس دریایی توسط محققان کلتک

تاریخ انتشار: ۸ آذر ۱۴۰۰ | کد خبر: ۳۳۷۹۸۰۴۲

محققان موسسه فناوری کالیفرنیا(کلتک-Caltech) موفق شدند با استفاده از یک جعبه ابزار ژنتیکی، ذهن یک عروس دریایی را در تمام بدنش پخش است، بخوانند.

به گزارش ایسنا و به نقل از اس تی دی، مغز انسان ۱۰۰ میلیارد نورون دارد که ۱۰۰ تریلیون اتصال ایجاد می‌کنند. درک مدارهای دقیق سلول‌های مغزی که همه رفتارهای روزمره ما مانند حرکت دادن اندام‌ها، پاسخ به ترس و سایر احساسات را تنظیم می‌کنند، یک معمای فوق العاده پیچیده برای دانشمندان علوم اعصاب است.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

اما اکنون سؤالات اساسی در مورد علوم عصب‌شناختی رفتار، ممکن است از طریق یک موجود بسیار ساده‌تر مانند یک عروس دریایی کوچک پاسخ داده شود.

محققان "کلتک" اکنون نوعی جعبه ابزار ژنتیکی ساخته‌اند 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 نورون‌های آن‌ها به صورت جداگانه با نور فلورسنت در هنگام فعال شدن بدرخشد.

از آنجایی که یک عروس دریایی شفاف است، محققان می‌توانند درخشش فعالیت عصبی این حیوان را همین طور که به شکل طبیعی رفتار و حرکت می‌کند، تماشا کنند. به عبارت دیگر، محققان 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 آن را هماهنگ می‌کند.

وقتی صحبت از موجودات 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 نوع عروس دریایی به یکدیگر مرتبط هستند. در واقع، کرم‌ها از نظر تکاملی به انسان نزدیک‌تر از عروس دریایی هستند.

"برادی ویسبورد" محقق فوق دکترا و نویسنده مسئول این مطالعه می‌گوید: عروس‌های دریایی نقطه مقایسه‌ای مهمی هستند. آنها به ما اجازه می‌دهند سؤالاتی از این قبیل بپرسیم که آیا اصول علوم اعصاب در همه سیستم‌های عصبی مشترک است؟ یا اولین سیستم عصبی ممکن است چه شکلی بوده باشد؟ با کاوش گسترده‌تر در طبیعت، ممکن است نوآوری‌های بیولوژیکی مفیدی را نیز کشف کنیم.

نکته مهم این است که بسیاری از عروس‌های دریایی کوچک و شفاف هستند که آنها را به موجودات هیجان انگیزی برای مطالعه علوم اعصاب تبدیل می‌کند. 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. بخش‌های 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 به طور 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 عروس‌های دریایی چگونه رفتارهای آنها را هماهنگ می‌کند؟

محققان با بررسی واکنش‌های زنجیره‌ای درخشانی که در نورون‌های این حیوان هنگام غذا خوردن رخ می‌دهد، تشخیص دادند که یک زیرشبکه از نورون‌ها که یک نوروپپتید خاص(مولکولی که توسط نورون‌ها تولید می‌شود) تولید می‌کند که مسئول چین‌خوردگی به سمت داخل بدن است. علاوه بر این، اگرچه شبکه نورون‌های عروس دریایی در ابتدا پراکنده و بدون ساختار به نظر می‌رسید، اما محققان درجه شگفت انگیزی از سازماندهی را یافتند که فقط با سیستم فلورسنت آنها قابل مشاهده بود.

" ویسبورد" توضیح می‌دهد: آزمایش‌های ما نشان داد که این شبکه به ‌ظاهر پراکنده از نورون‌ها که زیر درون بدن عروس دریایی قرار دارند، در واقع به بخش‌هایی از نورون‌های فعال تقسیم می‌شود که در برش‌هایی مانند برش‌های پیتزا سازمان‌دهی شده‌اند. هنگامی که یک عروس دریایی یک میگو را با یک شاخک خود شکار می‌کند، نورون‌های موجود در "برش پیتزا" که نزدیک به آن شاخک است ابتدا فعال می‌شوند که به نوبه خود باعث می‌شود 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 کاملاً نامرئی است. شما باید بتوانید نورون‌های فعال را درخشان کنید تا آن را ببینید و این همان کاری است که محققان می‌توانند با این سیستم جدید خود انجام دهند.

"ویسبورد" تاکید می‌کند که این مطالعه فقط یک شناخت سطحی از درک مجموعه کامل رفتارهای عروس دریایی است. او می‌گوید: ما در کارهای آینده می‌خواهیم از عروس دریایی به‌عنوان یک بستر قابل انعطاف برای درک دقیق نحوه ایجاد رفتارها توسط کل سیستم‌های عصبی استفاده کنیم. در زمینه خوردن غذا، درک اینکه چگونه شاخک‌ها و دهان عروس دریایی همگی با یکدیگر هماهنگ می‌شوند، به ما امکان می‌دهد به مشکلات کلی‌تری در مورد عملکرد ماژولار در سیستم‌های عصبی و نحوه هماهنگی این ماژول‌ها با یکدیگر بپردازیم. هدف نهایی نه تنها درک سیستم عصبی عروس دریایی بلکه استفاده از آن به عنوان سکوی پرشی برای درک سیستم‌های عصبی پیچیده‌تر در آینده است.

مقاله‌ای که این مطالعه جدید را توصیف می‌کند در مجله Cell منتشر شده است.

انتهای پیام

منبع: ایسنا

کلیدواژه: عروس دریایی مؤسسه فناوری کالیفرنیا کلتک سیستم عصبی عروس دریایی سیستم های عصبی یک عروس دریایی سیستم عصبی نورون ها

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.isna.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «ایسنا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۳۷۹۸۰۴۲ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

چرا با افزایش سن سرعت حرکت ما کم می‌شود؟

هنگامی که سن افزایش می‌یابد، کاهش تدریجی سرعت و چابکی بدن ما غیرعادی نیست. خواه قدم زدن آرام در اطراف محله باشد یا دستیابی به کنترل تلویزیون، حرکات ما با افزایش سن کاهش می‌یابد؛ بنابراین سوال این است که چه چیزی باعث این تغییر می‌شود؟ مطالعه‌ای که توسط مهندسان دانشگاه کلرادو بولدر (CU Boulder) رهبری می‌شود، به این سوال قدیمی پاسخ می‌دهد.

این مطالعه که در مجله JNeurosci منتشر شده است، یکی از اولین مطالعاتی است که به طور تجربی دلایل کندی حرکت را در میان بزرگسالان بالای ۶۵ سال بررسی کرده است. محققان دریافتند که افراد مسن ممکن است تا حدودی کندتر حرکت کنند، زیرا برای آنها برای حرکت کردن باید انرژی بیشتری نسبت به افراد جوان صرف کنند.

به نقل از اس‌اف، علا احمد (Alaa Ahmed)، یکی از نویسندگان این مطالعه، استاد دانشکده مهندسی مکانیک پاول ام رادی می‌گوید: نحوه حرکت ما، از حرکات چشم گرفته تا راه رفتن و صحبت کردن، دریچه‌ای به روی پیری و پارکینسون می‌گشاید. ما در تلاشیم تا اساس عصبی آن را درک کنیم.

برای این مطالعه، محققان از شرکت کنندگانی در محدوده سنی ۱۸ تا ۳۵ و ۶۶ تا ۸۷ سال خواستند تا یک کار ساده را انجام دهند: دستیابی به یک هدف روی صفحه نمایش که شبیه به انجام یک بازی ویدیویی بود. با تجزیه و تحلیل الگو‌های این دستیابی‌ها، محققان کشف کردند که به نظر می‌رسد افراد مسن‌تر حرکات خود را تحت شرایط خاصی تغییر می‌دهند تا منابع انرژی محدودتر خود را حفظ کنند.

دکتر اریک سامرساید (Erik Summerside)، سرپرست تیم تحقیقاتی، که دکترای خود را در زمینه یکپارچه‌سازی دریافت کرده است، می‌گوید: همه ما، چه جوان و چه پیر، ذاتا به دنبال دریافت بیشترین پاداش از محیط خود و در عین حال به حداقل رساندن میزان تلاش برای انجام این کار هستیم.

این مطالعه دو فرضیه را در مورد این که چرا سالمندان کندتر حرکت می‌کنند، بررسی کرد.

اولین مورد نشان می‌دهد که عضلات افراد مسن ممکن است با کارایی کمتری کار کنند و کالری بیشتری بسوزانند در حالی که وظایف مشابه جوانان را انجام می‌دهند. مورد دوم پیشنهاد می‌کند که پیری ممکن است مدار پاداش در مغز انسان را تغییر دهد، زیرا افراد دوپامین کمتری تولید می‌کنند که یک ماده شیمیایی در مغز است که مسئول ایجاد احساس رضایت پس از انجام یک کار به شمار می‌رود.

در طول این آزمایش، شرکت کنندگان از یک بازوی رباتیک برای حرکت مکان‌نما به سمت هدفی روی صفحه رایانه استفاده کردند. اگر موفق می‌شدند، پاداش کوچکی مانند انفجار هدف و پخش صدای «بینگ بینگ» دریافت می‌کردند. هر دو گروه سنی زمانی که فهمیدند این صدا را خواهند شنید زودتر به هدف خود رسیدند، اما به روش‌های مختلف به این هدف رسیدند. بزرگسالان جوان‌تر دست‌های خود را سریع‌تر به سمت پاداش حرکت می‌دهند، در حالی که بزرگسالان مسن‌تر عمدتا زمان واکنش خود را بهبود می‌بخشند.

هنگامی که محققان وزنه‌ای هشت پوندی را به بازوی رباتیک شرکت کنندگان جوان اضافه کردند، تفاوت بین دو گروه سنی ناپدید شد که توجه محققان را برانگیخت.

دکتر رابرت کورتر (Robert Courter)، سرپرست تیم تحقیق، توضیح می‌دهد: به نظر می‌رسد که مغز می‌تواند تغییرات بسیار کوچکی را در میزان انرژی که بدن مصرف می‌کند تشخیص دهد و حرکات ما را بر اساس آن تنظیم می‌کند. حتی زمانی که فقط با چند پوند اضافی حرکت می‌کنید، واکنش سریع‌تر به گزینه‌ای ارزان‌تر برای رسیدن به پاداش تبدیل شد، بنابراین جوانان روشی مشابه افراد مسن را تقلید کردند.

یافته‌ها نشان می‌دهند که به نظر می‌رسد هزینه‌های تلاش برای رسیدن، عامل تعیین‌کننده در کاهش حرکت افراد مسن است. در حالی که این مطالعه نمی‌تواند به طور کامل مراکز پاداش مغز را به عنوان مقصر رد کند، اما اگر دانشمندان بتوانند مکان و نحوه ظهور این تغییرات از بدن را شناسایی کنند، ممکن است بتوانند درمان‌هایی را برای کاهش تلفات پیری و بیماری ایجاد کنند.

احمد می‌گوید: با کنار هم گذاشتن همه این موارد، نتایج ما نشان می‌دهد که هزینه‌های تلاش برای رسیدن به هدف، حرکت افراد مسن‌تر را کُند می‌کند.

این تحقیق به طور بالقوه می‌تواند ابزار‌های جدیدی را برای تشخیص طیف وسیعی از بیماری‌ها از جمله بیماری پارکینسون، ام‌اس، افسردگی و اسکیزوفرنی در اختیار پزشکان قرار دهد. همانطور که ما به کشف راز‌های پیری و حرکت ادامه می‌دهیم، مطالعاتی مانند این ما را یک گام به درک و پرداختن به چالش‌های ناشی از افزایش سن نزدیک‌تر می‌کند.

منبع: ایسنا

باشگاه خبرنگاران جوان علمی پزشکی کلينيک