Naukowcy odkryli sposób na czytanie w myślach meduz

Dzięki zręcznym manipulacjom genetycznym można teraz zaobserwować, jak neurony maleńkich gatunków przezroczystych meduz współpracują ze sobą w złożonych autonomicznych ruchach, takich jak chwytanie i jedzenie ofiary.

Clytia hemisphaerica jest idealnym modelem do badania tego zachowania. Ponieważ tego typu meduzy są bardzo małe (mniej niż centymetr średnicy), cały ich układ nerwowy można z łatwością umieścić pod mikroskopem. Genom jest również dość prosty, a przezroczyste ciało zawiera tylko około 10 000 neuronów, co ułatwia śledzenie wiadomości neuronowych.

Kiedy naukowcy zmodyfikowali genetycznie meduzę C. hemisphaerica tak, aby jej neurony świeciły po aktywacji, odkryli „nieoczekiwany stopień ustrukturyzowanej organizacji neuronalnej”. 

Układ nerwowy meduz powstał ponad 500 milionów lat temu i od tego czasu pozostaje praktycznie niezmieniony. W porównaniu z mózgami współczesnych zwierząt neurony w tych „żywych skamielinach” są znacznie prostsze. Nie ma scentralizowanego systemu koordynującego wszystkie ruchy tego stworzenia, jak więc udaje mu się coś zrobić?

Nowe badania sugerują, że neurony C. hemisphaerica są ułożone w parasolowatą sieć, która naśladuje jej ciało. Te neurony dzielą się następnie na plasterki, prawie jak ciasto. Każda macka na krawędzi dzwonka meduzy jest powiązana z jednym z tych zrazików. Dlatego, gdy ręce meduzy wykrywają i chwytają zdobycz, neurony w tym konkretnym zraziku są kolejno aktywowane.

Najpierw neurony na krawędzi tortu wysyłają wiadomości do neuronów w środku, gdzie znajduje się pysk meduzy. Powoduje to, że krawędź ciasta obraca się do wewnątrz w kierunku ust, ciągnąc za sobą macką. W tym przypadku usta z kolei są „skierowane” w stronę przychodzącego pokarmu.

Aby zobaczyć, jak neurony kontrolujące usta wchodzą w interakcję z neuronami kontrolującymi dzwon meduzy i odwrotnie, naukowcy zaczęli usuwać chirurgicznie niektóre części ciała. Kiedy usta meduzy zostały usunięte z równania, stworzenia nadal próbowały przenosić jedzenie ze swoich macek do nieistniejących ust. I nawet po usunięciu macek meduz, chemiczne ekstrakty krewetek wstrzyknięte do zbiornika nadal mogą powodować, że usta zwracają się w stronę źródła pożywienia.

Uzyskane wyniki sugerują, że pewne formy zachowania meduz są koordynowane za pomocą różnych grup funkcjonalnie zorganizowanych neuronów zlokalizowanych na obwodzie parasola. Na przykład sieć neuronów łączących dzwon meduzy z pyskiem może być również powiązana z układem pokarmowym.

Ale najciekawsze było to, że gdy badane meduzy były przez długi czas pozbawione pożywienia, chwytały zdobycz szybciej niż wtedy, gdy nie były tak „głodne”. Wskazuje to na pewien rodzaj neuronowego sprzężenia zwrotnego, które pozwala meduzie „wiedzieć”, że musi napełnić swój układ trawienny, co stawia inne specyficzne sieci „odżywcze” w stanie wysokiej gotowości.

Źródło: komórka, informator naukowy

Ilustracje: informator naukowy