سفر شگفت انگیز درون مغز پیچیده هشت پا - وبلاگ اطلس وب

به گزارش وبلاگ اطلس وب، زومیت نوشت: پژوهشگران برای اولین بار با کاشت دستگاه ثبت کننده و الکترود در اختاپوس ها امواج مغزی آن ها را مورد آنالیز قرار دادند.

پژوهشگران در مطالعه خود که در مجله Current Biology منتشر شد، سه اختاپوس اسیر اما دارای حرکت آزادانه را تحت نظارت قرار دادند و برای اولین بار امواج مغزی آن ها را تجزیه وتحلیل کردند. پژوهشگران با استفاده از الکترودهای ثبت نماینده فعالیت مغز، نوعی از امواج مغزی را شناسایی کردند که قبلا هرگز مشاهده نشده بود. آن ها بعلاوه امواج مغزی را مشاهده کردند که ممکن است شبیه امواج دیده شده در مغز انسان ها باشد. این الگوها احتمالا نکاتی درمورد تکامل هوش ارائه می دهد.

سفالوپودهای زیرک

درک کنونی ما از هوش اختاپوس ها ممکن است غیرقابل باور به نظر برسد. در سال 2011، 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 اختاپوس ها قرار داشت، اختاپوس ها را وادار کردند که در شرایطی که حتی اگر می توانستند محل غذا را ببینند، فقط با استفاده از بازوی خود درون مارپیچ حرکت نمایند.

اختاپوس نمی توانست برای پیدا کردن غذا به سرنخ های شیمیایی پردازش شده از طریق مغزش تکیه کند، یعنی کاری که معمولا در اقیانوس انجام می دهد و خوشه نورونی یا مغز هر بازو مجبور بود با پردازش محلی سیگنال ها غذا را به طور مستقل پیدا کند. تصور می گردد هر بازوی اختاپوس حدود ده هزار نورون داشته باشد که وظیفه حس کردن محیط اطراف را برعهده دارند.

پژوهش دیگری نشان می دهد اختاپوس ها تنها بی مهرگانی هستند که علاوه بر تعداد کمی از حشرات می توانند از ابزار استفاده نمایند. آن ها پوسته ها را به عنوان زره اولیه ای و استتار دربرابر شکارچیان در اطراف بدن خود قرار می دهند.

اختاپوس ها بعلاوه می توانند با راه رفتن دوپایی، بالا بردن شش پای خود مانند دامن و سُر خوردن روی کف اقیانوس مانند انسان ها حرکت نمایند. اگرچه، به نظر می رسد این یکی از معدود شباهت های بین این سفالوپودها و انسان ها باشد، زیرا تکامل میلیون ها سال ما را از هم جدا نموده است.

دکتر مایکل کوبا، سرپرست مطالعه امواج مغزی اختاپوس ها که سال 2023 منتشر شد، شرح داد: تفاوت قابل توجه بین اختاپوس ها و ما از بیش از 550 میلیون سال تکامل مستقل ریشه می گیرد. نزدیک ترین جد مشترک ما احتمالا موجودی شبیه کرم پهن بوده است. بااین حال، کوبا و تیمش همین شباهت های اندک را مورد آنالیز قرار می دهند 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 دنبال کردن این جانوران در طبیعت تقریبا غیرممکن است. ماهر اضافه نمود: تماشا اختاپوس ها سخت است و آن ها اغلب در استخرهای کشندی قرار دارند. فقط بعضی از آن ها به انسان عادت می نمایند و بسیاری از گونه های آن ها در هنگام شب فعالیت می نمایند.

برای جلوگیری از این پیچیدگی ها، بسیاری از پژوهشگران برای مطالعه مغز اختاپوس ها به اختاپوس های اسیر روی می آورند. اما حتی این مورد نیز می تواند چالش برانگیز باشد. دکتر آنا دی کاسمو، استاد دانشگاه ناپل و یکی از پژوهشگران مطالعه سال 2023 گفت: ازآن جا که اختاپوس ها دارای هشت بازوی انعطاف پذیر هستند که می تواند به هر بخشی از بدن آن ها برسد، بدن نرمی دارند و جمجمه ای ندارند تا ابزار ثبت فعالیت مغز روی آن مستقر گردد، چالش این پروژه دستیابی به تجهیزات جدیدی بود که دور از دسترس اختاپوس ها قرار داده گردد.

دسترسی مهم است، زیرا حیوان اغلب تجهیزات ثبت نماینده را جدا یا با آن ها بازی می نماید. کوبا، دی کاسمو و پژوهشگران دیگر تصمیم گرفتند با کاشت دستگاه ثبت نماینده خود درون مغز اختاپوس که دور از دسترس او بود، رویکرد جدیدی را در پیش بگیرند.

لوبوتومی اختاپوس ها

دی کاسمو اضافه نمود: با استفاده از ثبت نماینده های داده کوچک و سبک که قبلا برای ردیابی فعالیت مغز پرندگان در طول پرواز استفاده می شد، راه چاره مهندسی جدیدی را ایجاد کردیم که می توانست سیگنال ها را زیر آب ثبت کند.

پژوهشگران ثبت نماینده ها را بالای سر و درست بین چشمان سه اختاپوس گرمسیری اسیر قرار دادند. دی کاسمو گفت: الکترودها در ناحیه ای از مغز اختاپوس به نام لوب عمودی و لوب پیشانی فوقانی میانی کاشته شد که دردسترس ترین ناحیه است و تصور می گردد برای کنترل یادگیری و حافظه مهم باشد.

اختاپوس ها در جریان عمل جراحی بیهوش شدند و پس از آنکه به هوش آمدند، در مخازن خود تحت نظر قرار گرفتند. آن ها اولین اختاپوس هایی بودند که در زمان واقعی مورد مطالعه قرار می گرفتند. کوبا اضافه نمود: با استفاده از دوربین حساس، از آن ها درحال شنا، خواب و کاوش در محیط اطرافشان فیلم برداری کردیم.

درحالی که پژوهشگران در طول 12 ساعت بعدی اختاپوس ها را وادار به انجام فعالیت مغزی نکردند، آن ها را تحت نظر داشتند و در آزمودنی های خود فعالیت مغزی جالبی را مشاهده کردند. الگوهای مشاهده شده نوسانات طولانی مدت و آهسته ای بودند که قبلا شرح داده نشده بود. به نظر می رسد این الگوها خاص اختاپوس ها باشد.

ازآن جا که پژوهشگران اختاپوس ها را در حین ثبت فعالیت مغزی تحت آزمایش خاصی قرار ندادند، نمی توانستند امواج مغزی منحصربه فرد را با فعالیت خاصی مرتبط نمایند.

الگوی مشترک هوش

شاید شگفت آورتر این بود که چندین مشخصه امواج مغزی شبیه چیزی بود که در انسان ها و پستانداران دیگر دیده می گردد. دکتر تامار گوتنیک، نویسنده نخست مقاله و دانشمند مهمان در دانشگاه ناپل شرح داد: اکنون فرصتی داشتیم تا تشکیل حافظه را در مغز اختاپوس ها مشاهده کنیم و مغز آن ها را با پستانداران مقایسه کنیم و الگوهای مشترک و ویژگی های منحصربه فرد مغز آن ها را که به طور مستقل تکامل پیدا نموده است، آنالیز کنیم.

کوبا اضافه نمود: این پروژه به ما این فرصت را داد تا مغزهایی با شناخت و رفتارهای پیچیده را مطالعه کنیم که ازنظر تکاملی حداقل 500 میلیون سال است از مهره داران جدا شده اند. این مطالعات به ما فرصتی می دهد تا دریابیم که مغز چگونه باید کار کند تا باهوش درنظر گرفته گردد.

با توجه به موفقیت مطالعه درزمینه آنالیز اختاپوس هایی که آزادانه در حرکت هستند، پژوهشگران پروژه در پی راه هایی برای پیشبرد یافته های خود هستند. آن ها درحال برنامه ریزی برای تکرار این آزمایش روی سایر گونه های اختاپوس ازجمله اختاپوس معمولی (Octopus vulgaris) هستند که گونه ای است که اغلب در آکواریوم ها دیده می گردد.

دی کاسمو می گوید: من در آزمایشگاه خود اختاپوس معمولی را دارم و از وزارت بهداشت مجوز دارم روی این حیوانات محافظت شده کار کنم و سعی کنم به سوالاتی در بسیاری از زمینه های دیگر شناخت اختاپوس ها 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 نمایند، اما وظایف یادگیری و حافظه را به آزمایش خود اضافه نمایند تا امواج مغزی را به فعالیت های مختلف اختاپوس ها مرتبط نمایند. درنهایت، این امر ممکن است به آن ها اجازه دهد تا رفتارهای خاص را با فعالیت نواحی مغزی خاص مرتبط نمایند.

آنالیز ژن ها

پژوهشگران دیگر درحال دنبال کردن رویکرد ژنتیکی برای درک مغز اختاپوس ها هستند. طبق مقاله ای که سال 2021 در مجله ساینتیفیک آمریکن منتشر شد، پژوهشگران آزمایشگاه زیست شناسی دریا در موسسه وودز هول ماساچوست سعی نموده اند برچسب های ژنتیکی متناظر با فعالیت مغز اختاپوس ها را ایجاد نمایند.

دانشمندان با استفاده از این رویکرد امیدوار بودند دریابند که کدام بخش از مغز اختاپوس در زمان واقعی در طول فعالیت ها روشن می گردد. در سال 2015، کل ژنوم اختاپوس دوخال (Octopus bimaculoides) توالی یابی شد، بنابراین ممکن است ایجاد برچسب های ژنتیکی نسبتا ساده باشد.

پژوهشگران دیگر در مرکز ماکس دلبروک و کالج دارتموث به جای آنالیز فعالیت ها در زمان واقعی، در کوشش برای پیدا کردن شباهت های ژنتیکی مرتبط با هوش بوده اند. در مقاله ای که نوامبر 2020 در مجله Science Advances منتشر شد، دانشمندان دریافتند که اختاپوس ها دارای تعداد بیشتری از ریزآران ای (توالی های آران ای کوچک که برای بیان ژن استفاده می شوند) در بافت های عصبی خود هستند و این آران ای ها طولانی تر هستند.

مهره داران شامل چندین گونه باهوش هستند و آن ها نیز دارای تعداد زیادی ریزآران ای در بافت عصبی خود هستند، بنابراین پژوهشگران حدس می زنند ریزآران ای می تواند در ایجاد و حمایت از مغز پیچیده نقش مهمی داشته باشد.

دانش بیشتری در راه است

اگرچه این مطالعات درحال انجام، به اختاپوس های اسیر می پردازد، بسیاری از پژوهشگران امیدوارند یافته های آن ها به ما یاری کند تا نحوه تفکر و بقای اختاپوس های وحشی را درک کنیم.

دانشمندانی مانند دی کاسمو، کوبا و گوتنیک فکر می نمایند با مطالعه رفتار اختاپوس های اسیر ممکن است بتوانند این حیوانات را در زیستگاه های طبیعی خود بهتر درک و ردیابی نمایند. کوبا می گوید: درک اختاپوس ها و اثبات هوش آن ها به اختاپوس ها در طبیعت یاری می نماید، زیرا مردم با علاقه، توجه و احترام بیشتری با آن ها برخورد خواهند کرد.

5858