سفر شگفت‌انگیز درون مغز پیچیده هشت‌پا
تاریخ انتشار: ۲۵ فروردین ۱۴۰۲ | کد خبر: ۳۷۵۲۹۷۶۹
پژوهشگران در مطالعه‌ی خود که در مجله‌ی Current Biology منتشر شد، سه اختاپوس اسیر اما دارای حرکت آزادانه را تحت نظارت قرار دادند و برای اولین‌بار امواج مغزی آنها را تجزیه‌وتحلیل کردند. پژوهشگران با استفاده از الکترودهای ثبت‌کننده فعالیت مغز، نوعی از امواج مغزی را شناسایی کردند که قبلا هرگز مشاهده نشده بود.
بیشتر بخوانید:
اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!
سفالوپودهای زیرک
درک کنونی ما از هوش اختاپوس‌ها ممکن است غیرقابل‌باور به‌نظر برسد. در سال ۲۰۱۱، پژوهشگران کشف کردند که هر بازوی سفالوپود مغز خود را دارد.
پژوهشگران با استفاده از مارپیچ شفافی که مواد غذایی درون آن قرار داده شده بود و بیرون از مخزن اختاپوس‌ها قرار داشت، اختاپوس‌ها را وادار کردند که در شرایطی که حتی اگر می‌توانستند محل غذا را ببینند، فقط با استفاده از بازوی خود درون مارپیچ حرکت کنند.
اختاپوس نمی‌توانست برای پیدا کردن غذا به سرنخ‌های شیمیایی پردازش‌شده به‌وسیله‌ی مغزش تکیه کند، یعنی کاری که معمولا در اقیانوس انجام می‌دهد و خوشه نورونی یا مغز هر بازو مجبور بود با پردازش محلی سیگنال‌ها غذا را به‌طور مستقل پیدا کند. تصور می‌شود هر بازوی اختاپوس حدود ده هزار نورون داشته باشد که وظیفه حس‌کردن محیط اطراف را برعهده دارند.
پژوهش دیگری نشان می‌دهد اختاپوس‌ها تنها بی‌مهرگانی هستند که علاوه بر تعداد کمی از حشرات می‌توانند از ابزار استفاده کنند. آنها پوسته‌ها را به‌عنوان زره اولیه‌ای و استتار دربرابر شکارچیان در اطراف بدن خود قرار می‌دهند.
اختاپوس‌ها همچنین می‌توانند با راه رفتن دوپایی، بالا بردن شش پای خود مانند دامن و سُر خوردن روی کف اقیانوس مانند انسان‌ها حرکت کنند. اگرچه، به‌نظر می‌رسد این یکی از معدود شباهت‌های بین این سفالوپودها و انسان‌ها باشد، زیرا تکامل میلیون‌ها سال ما را از هم جدا کرده است.
دکتر مایکل کوبا، سرپرست مطالعه امواج مغزی اختاپوس‌ها که سال ۲۰۲۳ منتشر شد، توضیح داد: «تفاوت قابل‌توجه بین اختاپوس‌ها و ما از بیش از ۵۵۰ میلیون سال تکامل مستقل ریشه می‌گیرد. نزدیک‌ترین جد مشترک ما احتمالا موجودی شبیه کرم پهن بوده است.» بااین‌حال، کوبا و تیمش همین شباهت‌های اندک را مورد بررسی قرار می‌دهند تا درمورد تکامل توانایی ذهنی دانش بیشتری به دست آورند.
اتصالات عصبی مغز اختاپوس
خواندن مغز اختاپوس کار آسانی نیست. یکی از دلایل این مساله آن است که دنبال‌کردن این جانوران در طبیعت تقریبا غیرممکن است. ماهر افزود: «دیدن اختاپوس‌ها سخت است و آنها اغلب در استخرهای کشندی قرار دارند. فقط برخی از آنها به انسان عادت می‌کنند و بسیاری از گونه‌های آنها در هنگام شب فعالیت می‌کنند.»
برای جلوگیری از این پیچیدگی‌ها، بسیاری از پژوهشگران برای مطالعه مغز اختاپوس‌ها به اختاپوس‌های اسیر روی می‌آورند. اما حتی این مورد نیز می‌تواند چالش‌برانگیز باشد. دکتر آنا دی کاسمو، استاد دانشگاه ناپل و یکی از پژوهشگران مطالعه سال ۲۰۲۳ گفت: «ازآن‌جا که اختاپوس‌ها دارای هشت بازوی انعطاف‌پذیر هستند که می‌تواند به هر بخشی از بدن آنها برسد، بدن نرمی دارند و جمجمه‌ای ندارند تا ابزار ثبت فعالیت مغز روی آن مستقر شود، چالش این پروژه دستیابی به تجهیزات جدیدی بود که دور از دسترس اختاپوس‌ها قرار داده شود.»
دسترسی مهم است، زیرا حیوان اغلب تجهیزات ثبت‌کننده را جدا یا با آنها بازی می‌کند. کوبا، دی کاسمو و پژوهشگران دیگر تصمیم گرفتند با کاشت دستگاه ثبت‌کننده خود درون مغز اختاپوس که دور از دسترس او بود، رویکرد جدیدی را در پیش بگیرند.
لوبوتومی اختاپوس‌ها
دی کاسمو افزود: «با استفاده از ثبت‌کننده‌های داده کوچک و سبک که قبلا برای ردیابی فعالیت مغز پرندگان در طول پرواز استفاده می‌شد، راه‌حل مهندسی جدیدی را ایجاد کردیم که می‌توانست سیگنال‌ها را زیر آب ثبت کند.»
پژوهشگران ثبت‌کننده‌ها را بالای سر و درست بین چشمان سه اختاپوس گرمسیری اسیر قرار دادند. دی کاسمو گفت: «الکترودها در ناحیه‌ای از مغز اختاپوس به نام لوب عمودی و لوب پیشانی فوقانی میانی کاشته شد که دردسترس‌ترین ناحیه است و تصور می‌شود برای کنترل یادگیری و حافظه مهم باشد.»
اختاپوس‌ها در جریان عمل جراحی بیهوش شدند و پس از آنکه به هوش آمدند، در مخازن خود تحت‌نظر قرار گرفتند. آنها اولین اختاپوس‌هایی بودند که در زمان واقعی مورد مطالعه قرار می‌گرفتند. کوبا افزود: «با استفاده از دوربین حساس، از آنها درحال شنا، خواب و کاوش در محیط اطرافشان فیلم‌برداری کردیم.»
درحالی‌که پژوهشگران در طول ۱۲ ساعت بعدی اختاپوس‌ها را وادار به انجام فعالیت مغزی نکردند، آنها را تحت‌نظر داشتند و در آزمودنی‌های خود فعالیت مغزی جالبی را مشاهده کردند. الگوهای مشاهده‌شده نوسانات طولانی‌مدت و آهسته‌ای بودند که قبلا توضیح داده نشده بود. به‌نظر می‌رسد این الگوها خاص اختاپوس‌ها باشد.
ازآن‌جا که پژوهشگران اختاپوس‌ها را در حین ثبت فعالیت مغزی تحت آزمایش خاصی قرار ندادند، نمی‌توانستند امواج مغزی منحصربه‌فرد را با فعالیت خاصی مرتبط کنند.
الگوی مشترک هوش
شاید شگفت‌آورتر این بود که چندین مشخصه‌ی امواج مغزی شبیه چیزی بود که در انسان‌ها و پستانداران دیگر دیده می‌شود. دکتر تامار گوتنیک، نویسنده نخست مقاله و دانشمند مهمان در دانشگاه ناپل توضیح داد: «اکنون فرصتی داشتیم تا تشکیل حافظه را در مغز اختاپوس‌ها مشاهده کنیم و مغز آنها را با پستانداران مقایسه کنیم و الگوهای مشترک و ویژگی‌های منحصربه‌فرد مغز آنها را که به طور مستقل تکامل پیدا کرده است، بررسی کنیم.»
کوبا افزود: «این پروژه به ما این فرصت را داد تا مغزهایی با شناخت و رفتارهای پیچیده را مطالعه کنیم که ازنظر تکاملی حداقل ۵۰۰ میلیون سال است از مهره‌داران جدا شده‌اند. این مطالعات به ما فرصتی می‌دهد تا دریابیم که مغز چگونه باید کار کند تا باهوش درنظر گرفته شود.»
با توجه به موفقیت مطالعه درزمینه‌ی بررسی اختاپوس‌هایی که آزادانه در حرکت هستند، پژوهشگران پروژه به دنبال راه‌هایی برای پیشبرد یافته‌های خود هستند. آنها درحال برنامه‌ریزی برای تکرار این آزمایش روی سایر گونه‌های اختاپوس ازجمله اختاپوس معمولی (Octopus vulgaris) هستند که گونه‌ای است که اغلب در آکواریوم‌ها دیده می‌شود.
دی کاسمو می‌گوید: «من در آزمایشگاه خود اختاپوس معمولی را دارم و از وزارت بهداشت مجوز دارم روی این حیوانات محافظت‌شده کار کنم و سعی کنم به سوالاتی در بسیاری از زمینه‌های دیگر شناخت اختاپوس‌ها ازجمله نحوه یادگیری، معاشرت و کنترل حرکت بدن و بازوهایشان پاسخ دهم.»
کوبا، گوتنیک و دی کاسمو امیدوارند در مطالعه دیگری این آزمایش را تکرار کنند، اما وظایف یادگیری و حافظه را به آزمایش خود اضافه کنند تا امواج مغزی را به فعالیت‌های مختلف اختاپوس‌ها مرتبط کنند. درنهایت، این امر ممکن است به آنها اجازه دهد تا رفتارهای خاص را با فعالیت نواحی مغزی خاص مرتبط کنند.
بررسی ژن‌ها
پژوهشگران دیگر درحال دنبال‌کردن رویکرد ژنتیکی برای درک مغز اختاپوس‌ها هستند. طبق مقاله‌ای که سال ۲۰۲۱ در مجله‌ی ساینتیفیک آمریکن منتشر شد، پژوهشگران آزمایشگاه زیست‌شناسی دریا در موسسه وودز هول ماساچوست سعی کرده‌اند برچسب‌های ژنتیکی متناظر با فعالیت مغز اختاپوس‌ها را ایجاد کنند.
دانشمندان با استفاده از این رویکرد امیدوار بودند دریابند که کدام بخش از مغز اختاپوس در زمان واقعی در طول فعالیت‌ها روشن می‌شود. در سال ۲۰۱۵، کل ژنوم اختاپوس دوخال (Octopus bimaculoides) توالی‌یابی شد، بنابراین ممکن است ایجاد برچسب‌های ژنتیکی نسبتا ساده باشد.
پژوهشگران دیگر در مرکز ماکس دلبروک و کالج دارتموث به‌جای بررسی فعالیت‌ها در زمان واقعی، در تلاش برای پیدا کردن شباهت‌های ژنتیکی مرتبط با هوش بوده‌اند. در مقاله‌ای که نوامبر ۲۰۲۰ در مجله‌ی Science Advances منتشر شد، دانشمندان دریافتند که اختاپوس‌ها دارای تعداد بیشتری از ریزآران‌ای (توالی‌های آران‌ای کوچک که برای بیان ژن استفاده می‌شوند) در بافت‌های عصبی خود هستند و این آران‌ای‌ها طولانی‌تر هستند.
مهره‌داران شامل چندین گونه باهوش هستند و آنها نیز دارای تعداد زیادی ریزآران‌ای در بافت عصبی خود هستند، بنابراین پژوهشگران حدس می‌زنند ریزآران‌ای می‌تواند در ایجاد و حمایت از مغز پیچیده نقش مهمی داشته باشد.
دانش بیشتری در راه است
اگرچه این مطالعات درحال انجام، به اختاپوس‌های اسیر می‌پردازد، بسیاری از پژوهشگران امیدوارند یافته‌های آنها به ما کمک کند تا نحوه تفکر و بقای اختاپوس‌های وحشی را درک کنیم.
دانشمندانی مانند دی کاسمو، کوبا و گوتنیک فکر می‌کنند با مطالعه رفتار اختاپوس‌های اسیر ممکن است بتوانند این حیوانات را در زیستگاه‌های طبیعی خود بهتر درک و ردیابی کنند. کوبا می‌گوید: «درک اختاپوس‌ها و اثبات هوش آنها به اختاپوس‌ها در طبیعت کمک می‌کند، زیرا مردم با علاقه، توجه و احترام بیشتری با آنها برخورد خواهند کرد.»
5858
کد خبر 1754265منبع: خبرآنلاین
کلیدواژه: حیات وحش جانوران دریایی مغز مغز اختاپوس ها اختاپوس ها فعالیت مغز امواج مغزی ثبت کننده انسان ها منتشر شد
درخواست حذف خبر:
«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.khabaronline.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «خبرآنلاین» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۷۵۲۹۷۶۹ 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:
برای نابودی ویروس‌ها پنجره را باز کنید!
پژوهشگران می‌گویند سطوح بالاتر کربن دی اکسید(CO2) به این معنی است که ویروس‌ها طول عمر بیشتری خواهند داشت و افراد بیشتری را آلوده می‌کنند، بنابراین باز کردن پنجره می‌تواند یک راه موثر برای کم کردن ویروس‌های معلق در هوا باشد.
به گزارش ایسنا، کربن دی اکسید یک عمل کلیدی برای بیشتر زنده ماندن ویروس‌های معلق در هوا و در نتیجه احتمال انتشار بیشتر آنهاست. بنابراین باز کردن پنجره می‌تواند یک راه علمی برای جلوگیری از انتشار ویروس‌های تنفسی نسبت به آنچه که در ابتدا پیش‌بینی شده بود، باشد.
به نقل از ان‌ای، با ظهور کووید-19، جهان یاد گرفت که بودن در فضای نزدیک با فرد یا افراد دیگر چگونه می‌تواند خطر ابتلا به این ویروس را افزایش دهد.
اکنون تحقیقات جدید به رهبری پژوهشگران دانشگاه بریستول در بریتانیا یک پاسخی به این پرسش داده است که چگونه و چرا ویروس‌های تنفسی موجود در هوا برای مدت طولانی‌تری در فضاهای بسته باقی می‌مانند. آنها می‌گویند پای کربن دی اکسید در میان است.
آلن هادرل، سرپرست و نویسنده ارشد این مطالعه و محقق ارشد علوم هواپخش در دانشکده شیمی دانشگاه بریستول می‌گوید: ما می‌دانستیم که ویروس عامل کووید-19 موسوم به SARS-CoV-2 مانند سایر ویروس‌ها، از طریق هوایی که تنفس می‌کنیم، پخش می‌شود، اما این مطالعه نشان‌دهنده پیشرفت بزرگی در درک ما از این است که دقیقاً چگونه و چرا این اتفاق می‌افتد و مهم‌تر اینکه چه کاری می‌توان برای متوقف کردن آن انجام داد.
کربن دی اکسید(CO2) یک شاخص خوب برای سنجش تهویه در یک فضای داخلی است. تعداد افراد در یک اتاق بر غلظت CO2 تأثیر می‌گذارد و از آنجایی که هم کربن دی اکسید و هم ویروس‌های تنفسی دیگر در هوای بازدمی وجود دارند، منطقی است که از غلظت CO2 به عنوان شاخصی برای خطر انتقال ویروس استفاده شود.
در اینجا ما باید کمی عمیق‌تر به بررسی تنفس بپردازیم. PH بالای (قلیایی) بازدم ناشی از ترشحات تنفسی است که از آن منشاء می‌گیرد. به عنوان مثال، بزاق و مایع ریه حاوی سطوح بالایی از بی‌کربنات قلیایی هستند. pH قطرات خارج شده در تنفس با تبخیر بی‌کربنات به گاز CO2 تغییر می‌کند، اما تحت تأثیر عواملی مانند رطوبت نسبی، اندازه قطرات و غلظت CO2 در محیط قرار می‌گیرد.
از آنجایی که تصور می‌شود PH محرک عفونت‌پذیری ویروس‌های معلق در هوا باشد، پژوهشگران بررسی می‌کنند که آیا غلظت CO2 محیط بر پایداری ویروس‌های موجود در هوا (هوا پایداری) و خطر انتقال آنها تأثیر می‌گذارد یا خیر.
در شرایط همه‌گیری کووید-19 از مانیتورهای سنجش CO2 برای تخمین تهویه ساختمان استفاده شد. هوای معمولی خارج از منزل حاوی حدود 400 قسمت در میلیون(ppm) کربن دی اکسید است. در فضاهای داخلی معمولی و دارای تهویه مناسب، غلظت بین 400 تا 1000 ppm است. در فضاهای دارای تهویه ضعیف، غلظت CO2 می‌تواند از 2000 ppm بیشتر شود و در محیط‌های شلوغ‌تر از 5000 ppm بالاتر رود.
پژوهشگران با تغییر غلظت CO2 در هوا بین 400 ppm و 6500 ppm، ارتباط بین غلظت CO2 و مدت زمانی که ویروس‌های موجود در هوا عفونی می‌مانند را تأیید کردند.
در مقایسه با CO2 معمولی جو که حدود 500 ppm است، افزایش متوسط در CO2 از 400 ppm به 800 ppm در محدوده یک اتاق با تهویه خوب منجر به افزایش قابل توجهی در هواپایداری ویروس برای همه سویه‌های ویروس SARS-CoV-2 از جمله دلتا، بتا و اومیکرون پس از دو دقیقه شد. ضمن اینکه تفاوتی در میزان عفونت و سرایت‌پذیری بین 800 و 6500 ppm مشاهده نشد.
افزایش غلظت CO2 عمیقاً بر سرایت‌پذیری SARS-CoV-2 در طول زمان تأثیر گذاشت. در مقایسه با هوای معمولی، زمانی که غلظت کربن دی اکسید 3000 ppm بود (مشابه غلظت یک اتاق شلوغ) ویروس‌ها پس از 40 دقیقه تقریباً 10 برابر بیشتر عفونی باقی ماندند.
هادرل می‌گوید: این رابطه روشن می‌کند که چرا رویدادهای اَبَرپخش‌کننده ممکن است تحت شرایط خاصی رخ دهند. PH بالای قطرات بازدمی حاوی ویروس SARS-CoV-2 احتمالاً عامل اصلی عفونت است. CO2 هنگامی که با قطرات برهمکنش می‌کند مانند یک اسید عمل می‌کند. این باعث می‌شود که pH قطرات کمتر قلیایی شود و در نتیجه ویروس درون آنها با سرعت کمتری غیرفعال شود.
خوشبختانه توصیه پژوهشگران برای کاهش عفونت ویروسی یک توصیه ساده است.
هادرل می‌گوید: به همین دلیل است که باز کردن یک پنجره یک استراتژی کاهش موثر است، زیرا هم از نظر فیزیکی ویروس را از اتاق خارج می‌کند و هم باعث می‌شود قطرات هواپخش برای ویروس سمی‌تر شوند.
با توجه به تمرکز جهانی بر کاهش CO2 جو که دانشمندان اقلیم پیش‌بینی می‌کنند در دهه‌های آینده به بیش از 550 ppm افزایش یابد، پژوهشگران می‌گویند یافته‌های آنها پیامدهای گسترده‌تری دارد.
هادرل می‌گوید: بنابراین، این یافته‌ها پیامدهای گسترده‌تری نه تنها در درک ما از انتقال ویروس‌های تنفسی، بلکه اینکه چگونه تغییرات در محیط ما ممکن است احتمال همه‌گیری‌های آینده را تشدید کند، دارد.
وی افزود: داده‌های مطالعه ما نشان می‌دهد که افزایش سطح CO2 در جو می‌تواند با افزایش قابلیت انتقال سایر ویروس‌های تنفسی از طریق افزایش مدت زمانی که آنها در هوا عفونی می‌مانند، همزمان باشد.
این مطالعه در مجله Nature Communications منتشر شده است.
انتهای پیام
جاده کندوان یک طرفه شد