سرنخ‌های جدید برای تکامل مغز از نقشه سیستم بینایی اختاپوس

محققان دانشگاه اورگان کشف کردند؛

تصویری فلورسنت از مغز اختاپوس که محل انواع مختلف نورون ها را نشان می دهد، و این ها سرنخ های جدیدی است که محققان از نقشه سیستم بینایی اختاپوس برای رشد مغز به دست آورده اند.

به گزارش گروه علم و فناوری خبرگزاری آنا، از سایت (سایت تک دیلی)، انتخاب تنها یک ترفند مهمانی برای اختاپوس سخت است. این موجود زیبا از طریق یک جت شنا می کند، مواد شیمیایی آبی رنگ را به سمت دشمنانش شلیک می کند و می تواند پوست خود را در عرض چند ثانیه تغییر دهد تا با محیط اطراف خود ترکیب شود.

اکنون، تیمی از محققان دانشگاه اورگان (UO) تجزیه و تحلیل متفاوتی از این حیوان دریایی هشت پا انجام دادند: قابلیت های بصری برجسته آن.

آنها نمودار دقیقی از سیستم بینایی کشتی را در یک مقاله علمی جدید ارائه می دهند. در این نقشه، آن‌ها انواع مختلف نورون‌ها را در بخشی از مغز که به بینایی اختصاص دارد، طبقه‌بندی می‌کنند. این نتایج منبع ارزشمندی برای سایر دانشمندان علوم اعصاب است و بینش هایی را ارائه می دهد که می تواند آزمایش های آینده را هدایت کند. علاوه بر این، می تواند در مورد رشد مغز و سیستم های بینایی به طور کلی چیزی به ما بیاموزد.

آزمایشگاه کریس نیل در UO بینایی را بیشتر در موش ها مطالعه می کند. اما چند سال پیش، جودیت پونگور، دانشجوی فوق دکترا، گونه جدیدی را به آزمایشگاه آورد: اختاپوس دو نقطه ای کالیفرنیا.

اگرچه به طور سنتی به عنوان یک موضوع تحقیقاتی در آزمایشگاه استفاده نمی شد، اما این سفالوپود به سرعت توجه دانشمندان علوم اعصاب UO را به خود جلب کرد.

نیل گفت، برخلاف موش‌ها که به‌خاطر بینایی‌شان شناخته نمی‌شوند، اختاپوس‌ها سیستم بینایی شگفت‌انگیزی دارند و بخش بزرگی از مغز آنها به پردازش بصری اختصاص دارد. آنها چشمی دارند که به طرز چشمگیری شبیه چشم انسان است، اما بعد از آن، مغز کاملاً متفاوت است.

آخرین جد مشترک بین اختاپوس و انسان 500 میلیون سال پیش بود و از آن زمان تاکنون این گونه تحت شرایط مختلف تکامل یافته است. بنابراین دانشمندان نمی‌دانستند که آیا شباهت‌ها در سیستم‌های بینایی فراتر از چشم است یا اینکه اختاپوس از انواع کاملاً متفاوتی از نورون‌ها و مدارهای مغزی برای دستیابی به نتایج مشابه استفاده می‌کند.

میا سونگکو کاسی، دانشجوی فارغ التحصیل در آزمایشگاه نیل، گفت: “با دیدن چگونگی تکامل چشم اختاپوس به روشی مشابه چشم ما، خوب است به این فکر کنیم که چگونه سیستم بینایی اختاپوس می تواند الگویی برای درک کلی پیچیدگی مغز باشد.” و نویسنده اول به عنوان مثال، روی کاغذ، آیا انواع مختلف سلول های بنیادی برای این مغز بسیار باهوش و پیچیده ضروری است؟

در اینجا، تیم از تکنیک‌های ژنتیکی برای شناسایی انواع مختلف نورون‌ها در لوب بینایی، بخشی از مغز که به بینایی اختصاص دارد، استفاده کرد.

آنها شش دسته اصلی از نورون ها را انتخاب کردند که آنها را بر اساس سیگنال های شیمیایی که ارسال می کنند، متمایز کردند. با نگاه کردن به فعالیت ژن‌های خاص در آن نورون‌ها، زیرگروه‌های بیشتری آشکار شد که سرنخ‌هایی برای نقش‌های خاص ارائه می‌کرد.

در برخی موارد، دانشمندان گروه‌های خاصی از نورون‌ها را در آرایش‌های فضایی خاص شناسایی کرده‌اند – برای مثال، حلقه‌ای از نورون‌ها در اطراف لوب بینایی که همگی به مولکولی به نام اکتوپامین سیگنال می‌دهند. مگس‌های میوه از این مولکول، که شبیه آدرنالین است، برای افزایش پردازش بصری هنگام پرواز استفاده می‌کنند. بنابراین ممکن است نقشی مشابه در ماه اکتبر داشته باشد.

نیل می‌گوید: «اکنون که می‌دانیم این نوع سلول بسیار خاصی است، می‌توانیم شروع به درک عملکرد آن کنیم.

به نظر می رسد حدود یک سوم نورون های موجود در داده ها به طور کامل توسعه نیافته اند. مغز اختاپوس به رشد خود ادامه می دهد و نورون های جدیدی را در طول زندگی حیوان اضافه می کند. این نورون های نابالغ که هنوز در مدارهای مغزی شکل نگرفته بودند، نشان دهنده یک مغز منبسط شده بودند!

با این حال، نقشه خوشه‌هایی از نورون‌ها را نشان نمی‌دهد که به وضوح از مغز انسان یا پستانداران دیگر، همانطور که محققان فکر می‌کردند، پیوند شده بودند.

نیل گفت: در یک سطح واضح، نورون‌ها روی یکدیگر نقشه نمی‌شوند – آنها از انتقال‌دهنده‌های عصبی متفاوتی استفاده می‌کنند. اما آنها ممکن است همان محاسبات را انجام دهند، فقط به روشی متفاوت.

حفاری عمیق تر نیز مستلزم مطالعه بهتر ژنتیک سفالوپود است. گابی کوفینگ، دانشجوی کارشناسی ارشد در آزمایشگاه اندرو کرن، می‌گوید: «از آنجایی که اختاپوس به‌طور سنتی به عنوان حیوان آزمایشگاهی استفاده نمی‌شود، بسیاری از ابزارهای مورد استفاده برای دستکاری ژنتیکی واقعی در مگس‌های میوه یا موش‌ها هنوز برای اختاپوس در دسترس نیستند. ” که روی تحقیق کار کرده اند.

پونگور گفت: ژن های زیادی وجود دارد که ما نمی دانیم عملکرد آنها چیست زیرا ژنوم بسیاری از سرپایان را توالی یابی نکرده ایم. بدون داده های ژنتیکی از گونه های مرتبط به عنوان نقطه مقایسه، تعیین عملکرد نورون های خاص دشوارتر است.

تیم نیل برای این چالش آماده است. آنها اکنون در حال کار بر روی نقشه برداری از مغز هشت پا فراتر از لوب بینایی هستند و می بینند که چگونه برخی از ژن هایی که در این مطالعه بر روی آنها تمرکز کرده اند، در جای دیگری از مغز ظاهر می شوند. آنها همچنین از نورون های لوب بینایی ضبط کردند تا مشخص کنند چگونه صحنه بصری را پردازش می کنند.

با گذشت زمان، تحقیقات آنها ممکن است کمی بر روی این جانوران دریایی مرموز روشن کند – و کمی بر تکامل ما روشن کند.

انتهای پیام