من ناحية ، يبدو غطاء الرأس هذا وكأنه شيء ترتديه سمكة الإنترنت. من ناحية أخرى ، ليس بعيدًا عن بيان أزياء يمكن لشخص ما في كنتاكي ديربي القيام به.
لكن العلماء لم يكتفوا بنشر هذا الجهاز للتسلية: فهم مهتمون بآليات الدماغ الأساسية التي تسمح للأسماك بالتنقل في عالمهم ، وكيف ترتبط هذه الآليات بالجذور التطورية للتنقل لجميع المخلوقات ذات دوائر الدماغ.
قال رونين سيغيف ، عالم الأعصاب في جامعة بن غوريون في النقب في إسرائيل ، والذي كان جزءًا من فريق تم تجهيزه 15 سمكة مع أغطية رأس cybernetic للدراسة نُشر يوم الثلاثاء في مجلة PLOS Biology.
لم يكن وضع جهاز كمبيوتر على سمكة ذهبية لدراسة كيفية اشتعال الخلايا العصبية في دماغها أثناء تنقلها أمرًا سهلاً.
يتطلب الأمر يدًا دقيقة لأن دماغ السمكة الذهبية ، الذي يشبه إلى حد ما مجموعة صغيرة من العدس ، يبلغ طوله نصف بوصة فقط. قال لير كوهين ، عالم الأعصاب ومرشح الدكتوراه في بن غوريون الذي أجرى العمليات لتوصيل الأجهزة ، “تحت المجهر ، كشفنا الدماغ ووضعنا الأقطاب الكهربائية بداخله”. كان كل من هذه الأقطاب الكهربائية يبلغ قطر خصلة من شعر الإنسان.
كان من الصعب أيضًا العثور على طريقة لتنفيذ الإجراء على أرض جافة دون إصابة شخص الاختبار. قال: “السمكة تحتاج إلى الماء وأنت بحاجة إليه ألا يتحرك”. قام هو وزملاؤه بحل كلتا المشكلتين عن طريق ضخ الماء والمخدر في فم السمكة.
بمجرد أن تكون الأقطاب الكهربائية في الدماغ ، تم توصيلها بجهاز تسجيل صغير يمكنه مراقبة نشاط الخلايا العصبية ، والتي تم إغلاقها في علبة مقاومة للماء ، مثبتة على جبين السمكة. لمنع الكمبيوتر من زيادة وزن الأسماك وتثبيط قدرتها على السباحة ، أضاف الباحثون رغوة بلاستيكية سائلة إلى الجهاز.
بعد التعافي من الجراحة ، ظهرت السمكة لأول مرة على غطاء الرأس في تجربة. أبحرت السمكة الذهبية في خزان يبلغ طوله قدمين وعرضه ست بوصات. كلما اقتربت الأسماك من حواف الخزان ، زادت إضاءة خلايا الملاحة في أدمغتها.
ساعد كمبيوتر دماغ السمكة في الكشف عن أن السمكة الذهبية تستخدم نظام ملاحة يختلف اختلافًا طفيفًا عما وجده العلماء في الثدييات. بالنسبة للبشر (والأعضاء الآخرين في صفنا) ، تتخصص خلايا التنقل في اختبار اتصال موقعنا الدقيق في بيئتنا وبناء خريطة حول هذا الموقع. لدى الثدييات خلايا عصبية متخصصة تخلق دبابيس “أنت هنا” في خرائطها الذهنية ؛ ولم يجد الباحثون هذه الخلايا في الأسماك.
بدلاً من ذلك ، تعتمد السمكة الذهبية على نوع من الخلايا العصبية التي تشتعل لإعلام الحيوان بأنه يقترب من حد أو عقبة. من خلال الجمع بين المعلومات حول المسافة التي تفصلها عن الحواجز المختلفة ، تكون الأسماك قادرة على توجيه نفسها في الفضاء.
قال د. Segev ، يتوافق مع الخلايا التي تسمح للحيوان أن يقرر “أنا هنا ، أنا هنا ، أنا هنا.” وقال إن الخلايا في السمكة الذهبية تعمل لإعطاء رسالة مختلفة: “أنا في هذا الموضع على طول هذا المحور ، وهذا الموقع على طول محور آخر”.
السيد. يشتبه كوهين في أن الاختلافات في الدوائر الملاحية للحيوانات قد تتوافق مع التحديات المختلفة التي يواجهونها في الالتفاف حول موائلهم. على سبيل المثال ، قال ، يمكن أن تعني التيارات المتغيرة باستمرار في منزل مائي أنه بالنسبة للأسماك ، “من الأسهل معرفة المسافة من ميزة بارزة في البيئة بدلاً من معرفة الموقع الدقيق.”
تمت الموافقة على جميع التجارب من قبل لجنة رعاية الحيوان بالجامعة ، وقام الباحثون بالقتل الرحيم للأسماك بعد تجارب السباحة حتى يتمكنوا من فحص أدمغتهم بشكل أكبر. يأمل الفريق في مواصلة تعلم كيف ولماذا تختلف أنظمة الملاحة للأسماك عن أنظمتنا.
قالت أديلايد سيبو ، عالمة الأحياء بجامعة أكسفورد التي لم تشارك في الدراسة ، إنها وجدت المشروع “رائعًا جدًا” وكذلك مهمًا.
قال د. سيبو. بالنسبة للأسماك ، يمكن أن تشمل المياه التي تصبح أكثر غائمة بسبب التلوث.