محققان موسسه فناوری کالیفرنیا (کلتک-Caltech) با دستکاری ژنتیکی سیستم عصبی عروس دریایی را قابل مشاهده کردند
محققان “کلتک” برای بررسی مغزحدودا یک سانتی متری نوعی عروس دریایی در زمان رشد کامل، ابزاری طراحی کردند . این جعبه ابزار، عروس دریایی های کوچک را از نظر ژنتیکی اصلاح میکند.پس از اصلاح ژنتیکی نورون‌های عصبی با نور فلورسنت در هنگام فعال شدن می درخشند .با توجه به اینکه عروس دریایی شفاف است درخشش عصبی این حیوان قابل مشاهده و تجزیه و تحلیل رفتارها توسط دانشمندان امکان پذیر است .
چرا عروس دریایی ؟
پیش از این از کرم‌ها، مگس‌ها، ماهی‌ها و موش‌ها برای مطالعات آزمایشگاهی استفاده میشده است . “برادی ویسبورد” محقق فوق دکترا و نویسنده مسئول این مطالعه در توجیه استفاده از عروس دریایی در مطالعات 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.
بسیاری از عروسهای دریایی کوچک و شفاف هستند که امتیاز بزرگی در مطالعات عصب شناختی محسوب میشود .با استفاده از ابزارهای نوین تصویربرداری و دستکاری فعالیت عصبی با استفاده از نور میتوان کل سیستم عصبی یک عروس دریایی زنده را مشاهده کرد. مغز این موجود 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. برای مثال وقتی دهان این موجود با جراحی برداشته شود، دهان به طور مستقل می‌تواند بدون اتصال و نیاز به بقیه بدن به غذا خوردن ادامه دهد! این بدن غیرمتمرکز یک استراتژی تکاملی بسیار موفق است که موجب بقای آن برای صدها میلیون سال شده است .
سیستم عصبی غیرمتمرکز عروسهای دریایی چگونه رفتارهای آنها را هماهنگ میکند؟
محققان واکنش‌های زنجیره‌ای درخشانی که در نورون‌های این حیوان هنگام غذا خوردن رخ می‌دهد را بررسی کردند.آنان 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. شبکه نورون‌های عروس دریایی در ابتدا پراکنده و بدون ساختار به نظر می‌رسید.محققان با سیستم فلور سنت درجه شگفت انگیزی از سازماندهی را یافتند .
” 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 به سمت داخل جمع شود و میگو را به دهانش برساند. نکته مهم این است که اگر حتی با میکروسکوپ به آناتومی این موجودات 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.
کاربرد نتایج این تحقیقات چیست؟
“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 این موجود 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
.caltech.edu