چرا محققان این ماهی قرمز را به سایبورگ* تبدیل کردند؟

فرارو- دانشمندان این دستگاه را صرفا برای خنده روی سر این ماهی نصب نکردند: آنان در مورد سازوکار‌های مغزی که به ماهی‌ها اجازه می‌دهد تا در جهان خود حرکت کنند و اینکه چگونه چنین سازوکار‌هایی با ریشه‌های تکاملی راهیابی برای همه موجودات دارای مدار مغز مرتبط هستند، کنجکاو می‌باشند.

به گزارش فرارو به نقل از نیویورک تایمز، "رونن سِگِو" عصب شناس که عضوی از تیم پژوهش درباره این موضوع بوده می‌گوید: "پیمایش جنبه بسیار مهمی از رفتار است، زیرا ما به دنبال یافتن غذا، سرپناه و فرار از شکارچیان هستیم". نتیجه پژوهش بر روی ماهی با پوشش سایبرنتیک در نشریه PLOS Biology منتشر شد.

قرار دادن رایانه روی ماهی قرمز برای بررسی چگونگی شلیک نورون‌ها در مغز در حین مسیریابی آسان نبود. این کار به دقت نیاز دارد، زیرا مغز ماهی قرمز که کمی شبیه به یک دانه کوچک عدس است تنها نیم ۱.۲۷ سانتی متر طول دارد. "لیر کوهن" عصب شناس که جراحی‌ها را برای اتصال دستگاه‌ها انجام داد می‌گوید: "در زیر میکروسکوپ مغز را در معرض دید قرار داده و الکترود‌ها را درون آن قرار دادیم. قطر هر یک از آن الکترود‌ها به اندازه یک تار موی انسان بود".

همچنین یافتن راهی برای انجام این روش در زمین خشک بدون آسیب رساندن به ماهی کار دشواری بود. او می‌گوید:" ماهی به آب نیاز دارد و شما نیاز دارید که او حرکت نکند". او و همکارانش هر دو مشکل را با پمپاژ آب و مواد بی حس کننده به دهان ماهی حل کردند.

هنگامی که الکترود‌ها در مغز قرار گرفتند به یک دستگاه ضبط کوچک متصل شدند که می‌توانست بر فعالیت‌های عصبی نظارت کند و در یک محفظه ضد آب که روی پیشانی ماهی نصب شده بود بسته شده بود. محققان برای آن که رایانه ماهی را سنگین نکند و باعث اختلال در توانایی شنای آن نشود فوم پلاستیکی شناور را به دستگاه متصل کردند.

ماهی‌ها پس از بهبودی در آزمایشی اولین پوشش سر خود را به نمایش گذاشتند. ماهی قرمز در یک محافظه به طول ۵۰ سانتی متر و عرض ۱۵ سانتی متر حرکت کرد. هرچه ماهی‌ها به لبه‌های محفظه نزدیک‌تر می‌شدند سلول‌های راهیابی در مغزشان بیش‌تر روشن می‌شد.

رایانه مغز ماهی کمک کرد آشکار شود که ماهی قرمز از سیستم هدایت و راهیابی استفاده می‌کند که به طور ماهرانه‌ای با آن چه دانشمندان در پستانداران یافته اند متفاوت است. برای انسان‌ها (و سایر گونه‌های هم رده) سلول‌های راهیابی در تعیین مکان دقیق مان در محیط و ساختن نقشه در اطراف آن نقطه از طریق ایجاد صدا تخصص دارند. پستانداران دارای نورون‌های تخصصی هستند که این نشانه‌های "شما اینجا هستید" را در نقشه‌های ذهنی خود ایجاد می‌کنند. محققان آن سلول‌ها را در ماهی پیدا نکردند.

در عوض، ماهی قرمز به نوعی از نورون متکی است که شلیک می‌کند تا به حیوان بفهماند که به مرز یا مانع نزدیک می‌شود. با ترکیب اطلاعات در مورد فاصله آن از موانع مختلف ماهی می‌تواند خود را در فضا جهت دهی کند.

دکتر سِگِو می‌گوید سیستم راهیابی پستانداران به سلول‌هایی می‌رسد که به حیوان اجازه می‌دهند "من اینجا هستم، اینجا هستم، من اینجا هستم" را تعیین کند. او گفت که در ماهی قرمز سلول‌ها برای انتقال پیام متفاوتی کار می‌کنند: "من در این موقعیت در امتداد این محور هستم و این موقعیت در امتداد یک محور متفاوت".

کوهن تردید دارد که تغییرات در مدار‌های راهیابی حیوانات ممکن است با چالش‌های مختلفی که آنان در اطراف زیستگاه خود با آن روبرو هستند مطابقت داشته باشند. برای مثال، او می‌گوید جریان‌های دائمی در حال تغییر یک خانه آبی می‌تواند به این معنی باشد که برای ماهی‌ها "شناخت فاصله از یک ویژگی برجسته در محیط راحت‌تر از دانستن موقعیت دقیق است".

تمام آزمایش‌ها توسط کمیته رفاه حیوانات دانشگاه مورد تایید قرار گرفت و محققان پس از آزمایش‌های شنا ماهی‌ها را کشتند تا بتوانند مغز آنان را بیش‌تر بررسی کنند. این تیم امیدوار است که به یادگیری در این باره ادامه دهد چگونه و چرا سیستم‌های ناوبری ماهی‌ها متفاوت از سیستم‌های ما می‌باشد. "آدلاید سیبو" زیست شناس دانشگاه آکسفورد که در این مطالعه شرکت نداشت می‌گوید که این پروژه را "بسیار شگفت‌انگیز" و هم چنین مهم می‌داند.

او می‌افزاید: "ما در حال تغییر محیط‌های بسیاری از حیوانات هستیم و اگر درک کنید که یک حیوان چگونه حرکت می‌کند متوجه خواهید شد که آیا آنان می‌توانند با تغییراتی که در حال حاضر در جهان رخ می‌دهد کنار بیایند یا خیر". برای ماهی‌ها این محیط می‌تواند شامل آبی باشد که به دلیل آلودگی کدر می‌شود.

*سایبورگ: کوتاه شده سایبرنتیک و ارگانیسم است. به معنای یک موجود با هر دو اجزای ارگانیک و مکانیکی است.