مغز پروانه‌ها نشان می‌دهد که چه تغییراتی برای نوآوری شناختی لازم است
مغز پروانه‌ها نشان می‌دهد که چه تغییراتی برای نوآوری شناختی لازم است
یک گونه پروانه گرمسیری با ساختارهای مغزی غیرمعمول، الگوی جالبی از گسترش عصبی را نمایش می‌دهد که به نوآوری شناختی مرتبط است
یک مطالعه جدید منتشر شده در مجله Current Biology، پایه‌های عصبی نوآوری رفتاری را در پروانه‌های Heliconius بررسی کرده است، که تنها جنسی هستند که به تغذیه از هر دو منبع شهد و گرده می‌پردازند. این پروانه‌ها توانایی شگفت‌انگیزی در یادگیری و به خاطر سپردن اطلاعات فضایی درباره منابع غذایی خود نشان می‌دهند — مهارت‌هایی که قبلاً با گسترش ساختاری مغز به نام مخروط‌های قارچی، مسئول یادگیری و حافظه، مرتبط بوده‌اند.
دکتر مکس فارن‌ورث، نویسنده اصلی این تحقیق از مدرسه علوم زیستی دانشگاه بریستول، توضیح داد: “علاقه زیادی به این موضوع وجود دارد که مغزهای بزرگتر چگونه ممکن است از شناخت، دقت یا انعطاف‌پذیری رفتاری بیشتری پشتیبانی کنند. اما در طول گسترش مغز، معمولاً دشوار است که اثرات افزایش اندازه کلی را از تغییرات در ساختار داخلی جدا کنیم.”
برای پاسخ به این سوال، نویسندگان مطالعه به بررسی تغییراتی پرداختند که در مدارهای عصبی که یادگیری و حافظه را در پروانه‌های Heliconius پشتیبانی می‌کنند، رخ داده است. مدارهای عصبی به مدارهای الکتریکی شباهت دارند زیرا هر سلول با هدف‌های خاصی ارتباط برقرار می‌کند و یک شبکه از اتصالات خود می‌سازد. این شبکه سپس با ساخت یک مدار، عملکردهای خاصی را ایجاد می‌کند.
از طریق یک تحلیل دقیق از مغز پروانه، تیم تحقیقاتی دریافت که برخی گروه‌های سلولی به نام سلول‌های کنیون، با نرخ‌های متفاوتی گسترش یافته‌اند. این تنوع منجر به الگویی به نام تکامل مغز موزاییکی شده است، جایی که برخی قسمت‌های مغز گسترش می‌یابند در حالی که دیگر قسمت‌ها بدون تغییر باقی می‌مانند، مشابه کاشی‌های موزاییکی که همگی با یکدیگر متفاوت هستند.
دکتر فارن‌ورث توضیح داد: “ما پیش‌بینی می‌کنیم که به دلیل مشاهده این الگوهای موزاییکی از تغییرات عصبی، این موارد به تغییرات خاصی در عملکرد رفتاری مرتبط خواهند بود — که با دامنه آزمایش‌های یادگیری که نشان می‌دهد Heliconius در زمینه‌های خاصی، مانند حافظه بصری بلندمدت و یادگیری الگو، عملکرد بهتری نسبت به نزدیک‌ترین خویشاوندان خود دارند، هم‌راستا است.”
برای تغذیه از گرده، پروانه‌های Heliconius نیاز به مسیرهای تغذیه‌ای کارآمد دارند، زیرا گیاهان گرده‌زا نسبتاً نادر هستند.
دکتر استیون مونتگومری، ناظر پروژه و نویسنده همکار، گفت: “این پروانه‌ها به جای اینکه مسیری تصادفی برای جست‌وجو داشته باشند، به وضوح مسیرهای ثابتی را بین منابع گل انتخاب می‌کنند — مشابه مسیر اتوبوس. فرآیندهای برنامه‌ریزی و حافظه مورد نیاز برای این رفتار توسط مجموعه‌های نورونی درون مخروط‌های قارچی تأمین می‌شود، به همین دلیل ما به مدارهای داخلی توجه داریم. نتایج ما نشان می‌دهد که جنبه‌های خاصی از این مدارها برای ایجاد توانایی‌های تقویت‌شده پروانه‌های Heliconius تغییر یافته‌اند.”
این مطالعه به درک چگونگی تغییر مدارهای عصبی برای بازتاب نوآوری شناختی و تغییر کمک می‌کند. بررسی مدارهای عصبی در سیستم‌های مدل قابل دسترسی مانند حشرات، وعده می‌دهد که مکانیزم‌های ژنتیکی و سلولی مشترک در تمام مدارهای عصبی را آشکار کند و به این ترتیب، شکاف بین موجودات مختلف، از جمله انسان‌ها را حداقل در سطح مکانیزمی پر کند.
به جلو نگاه کرده، تیم قصد دارد مدارهای عصبی فراتر از مراکز یادگیری و حافظه در مغز پروانه را بررسی کند. آنها همچنین هدف دارند که وضوح نقشه‌برداری مغز خود را افزایش دهند تا بتوانند ارتباطات بین نورون‌های فردی را در سطحی دقیق‌تر تجسم کنند.
دکتر فارن‌ورث گفت: “من واقعاً تحت تأثیر این واقعیت قرار گرفتم که چنین درجات بالایی از حفظ ساختار و تکامل مغزی را مشاهده می‌کنیم، اما سپس تغییرات بسیار برجسته و متمایزی نیز وجود دارد.”
دکتر مونتگومری در پایان گفت: “این یک مثال واقعاً جالب و زیبا از لایه‌ای از تنوع زیستی است که معمولاً نمی‌بینیم، تنوع سیستم‌های مغزی و حسی، و روش‌هایی که حیوانات اطلاعات ارائه‌شده توسط محیط اطراف خود را پردازش و استفاده می‌کنند.”
دیدگاهتان را بنویسید