Con sus campanas translúcidas, medusas luna Aurelia aurita moverse alrededor de los océanos de una manera muy eficiente.Los científicos de la Universidad de Bonn ahora han utilizado un modelo matemático para investigar cómo estos cnidarios logran usar sus redes neuronales para controlar su locomoción, incluso cuando están lesionados.Los resultados también pueden contribuir a la optimización de los robots submarinos.El estudio ya ha sido publicado en línea en la revista eLife ; la versión final aparecerá pronto.
Medusa luna Aurelia aurita son comunes en casi todos los océanos.Los cnidarios se mueven por los océanos con sus campanas translúcidas, que miden de tres a 30 centímetros."Estas medusas tienen músculos en forma de anillo que se contraen y, por lo tanto, expulsan el agua de la campana", explica el autor principal Fabian Pallasdies, del grupo de investigación Neural Network Dynamics and Computation del Instituto de Genética de la Universidad de Bonn.
Las medusas lunares son particularmente eficientes cuando se trata de moverse: crean vórtices en el borde de su campana, lo que aumenta la propulsión. Palasdías: "Además, solo la contracción de la campana requiere potencia muscular; la expansión ocurre automáticamente porque el tejidoes elástico y vuelve a su forma original "
Medusa para investigar los orígenes del sistema nervioso
Los científicos del grupo de investigación han desarrollado un modelo matemático de las redes neuronales de las medusas lunares y lo han utilizado para investigar cómo estas redes regulan el movimiento de los animales ". Las medusas se encuentran entre los organismos más antiguos y simples que se mueven en el agua", dice el jefe del grupo de investigación, Prof. Dr. Raoul-Martin Memmesheimer. Sobre la base de ellos y otros organismos primitivos, ahora se investigarán los orígenes del sistema nervioso.
Especialmente en los años 50 y 80 del siglo pasado, se obtuvieron extensos datos neurofisiológicos experimentales sobre las medusas, proporcionando a los investigadores de la Universidad de Bonn una base para su modelo matemático. En varios pasos, consideraron las células nerviosas individuales, las células nerviosasredes, todo el animal y el agua circundante. "El modelo puede usarse para responder a la pregunta de cómo la excitación de las células nerviosas individuales produce el movimiento de la medusa lunar", dice Pallasdies.
La medusa puede percibir su posición con estímulos de luz y con un órgano de equilibrio. Si una medusa lunar es girada por la corriente del océano, el animal compensa esto y se mueve más hacia la superficie del agua, por ejemplo. Con su modelo, los investigadorespudieron confirmar la suposición de que la medusa usa una red neuronal para nadar en línea recta y dos para los movimientos de rotación.
propagación en forma de onda de la excitación
La actividad de las células nerviosas se propaga en la campana de las medusas en un patrón ondulatorio. Como muestran los experimentos del siglo XIX, la locomoción incluso funciona cuando grandes partes de la campana están lesionadas. Los científicos de la Universidad de Bonn están ahoracapaz de explicar este fenómeno con sus simulaciones: "Las medusas pueden captar y transmitir señales en su campana en cualquier momento", dice Pallasdies. Cuando se dispara una célula nerviosa, las otras también se disparan, incluso si las secciones de la campana están dañadas.
Sin embargo, la propagación en forma de onda de la excitación en la campana de la medusa se interrumpiría si las células nerviosas se dispararan al azar. Como los investigadores han descubierto ahora sobre la base de su modelo, este riesgo es evitado por las células nerviosas que no puedenpara activarse nuevamente tan rápido después de disparar.
Los científicos esperan que nuevas investigaciones arrojen luz sobre la evolución temprana de las redes neuronales. En la actualidad, también se están desarrollando robots submarinos que se mueven sobre la base del principio de natación de las medusas. Pallasdies: "Quizás nuestro estudio también pueda ayudarpara mejorar el control autónomo de estos robots "
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Materiales proporcionado por Universidad de Bonn . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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