بازوهای اختاپوس: راز سیستم عصبی منحصربه فرد این موجود شگفت انگیز - انجمن گیگابلاگ

به گزارش انجمن گیگابلاگ، اختاپوس ها همیشه برای دانشمندان و علاقه مندان به دنیای زیست شناسی، نمادی از شگفتی های تکامل و طراحی طبیعت بوده اند. این موجودات با هشت بازوی انعطاف پذیر و قابلیت های حرکتی بی مانند خود، قدرتی خارق العاده در کاوش و تعامل با محیط پیرامون دارند. اخیراً محققان دانشگاه شیکاگو توانسته اند پرده از راز کنترل دقیق بازوهای اختاپوس بردارند. این کشف نه تنها شناخت ما از سیستم عصبی پیچیده این جانداران را توسعه می دهد، بلکه می تواند به پیشرفت فناوری های رباتیک نرم منجر گردد.

سیستم عصبی اختاپوس: متفاوت از تمام موجودات دیگر

سیستم عصبی اختاپوس، یکی از عجیب ترین و پیچیده ترین سیستم های عصبی موجود در طبیعت است. برخلاف انسان و سایر جانوران هوشمند که بخش اعظم نورون ها یا سلول های عصبی شان در مغز متمرکز است، در اختاپوس بیش از دو سوم از حدود 500 میلیون نورون در بازوها پراکنده شده اند. این توزیع غیرمعمول به اختاپوس اجازه می دهد تا بازوهای خود را به صورت مستقل از مغز کنترل کند. به عبارت دیگر، هر بازو می تواند تصمیم گیری نموده و حتی پس از جدا شدن از بدن، به محرک ها واکنش نشان دهد.

هر بازو دارای ساختار عصبی خاصی به نام طناب عصبی محوری (Axial Nerve Cord) است که از طول بازو عبور نموده و حاوی مجموعه ای از گره های عصبی (Nodes) و نورون هاست. این ساختار، هماهنگی فوق العاده و حرکات پویا و دقیق بازوها را ممکن می نماید.

مکنده های موجود در بازوها نیز قابلیت چشیدن مواد شیمیایی محیط و تغییر شکل مستقل را دارند که به اختاپوس یاری می نماید به راحتی اشیاء را لمس نموده و محیط اطراف خود را کاوش کند.

راز کنترل دقیق: تقسیم بندی عصبی

یکی از مهم ترین یافته های این تحقیق، کشف سیستم عصبی بخش بندی شده در بازوهای اختاپوس است. پژوهشگران هنگام آنالیز مقاطع طولی بازوهای اختاپوس دوسر کالیفرنیایی (Octopus bimaculoides) متوجه شدند که طناب عصبی محوری به بخش هایی تقسیم شده که بین آن ها فضاهای بافت همبندی به نام سپتا (Septa) وجود دارد. این سپتا به اعصاب اجازه می دهند تا به عضلات و مکنده های اطراف متصل شوند و حرکات دقیق تری ایجاد نمایند.

این بخش بندی عصبی به بازوها امکان می دهد تا حرکات پیچیده و کرم مانند خود را به گونه ای هماهنگ انجام دهند. نورون های موجود در هر بخش می توانند به صورت مجزا با عضلات مختلف ارتباط برقرار نمایند، درحالی که ارتباط بین بخش ها باعث هماهنگی کلی حرکت بازو می گردد.

مقایسه با دیگر سرپایان

برای آنالیز اینکه آیا این ساختار عصبی منحصر به اختاپوس هاست یا در دیگر سرپایان (Cephalopods) نیز وجود دارد، محققان سیستم عصبی ماهی مرکب (Squid) را مطالعه کردند. ماهی های مرکب و اختاپوس ها حدود 270 میلیون سال پیش از هم جدا شدند و اگرچه هر دو دارای هشت بازو با مکنده هستند، شاخک های ماهی مرکب ویژگی های متفاوتی دارند.

در ماهی مرکب، بخش بندی عصبی فقط در قسمت هایی که دارای مکنده هستند دیده شد. شاخک های بدون مکنده فاقد این ویژگی بودند. این یافته نشان می دهد که تقسیم بندی عصبی برای کنترل مکنده ها و حرکات دقیق آن ها لازم است. از سوی دیگر، چون ماهی های مرکب مکنده ها را بیشتر برای گرفتن طعمه استفاده می نمایند، نیازی به توسعه سیسنم عصبی مانند اختاپوس ندارند.

نقش تکامل در طراحی سیستم عصبی

دانشمندان بر این باورند که ساختار تقسیم بندی شده عصبی در اثر فشار ضرورت ها تکاملی خاص سرپایان نرم بدن مانند اختاپوس ها به وجود آمده. این ساختار به اختاپوس ها یاری نموده تا در محیط های پیچیده، مانند کف دریاها، با کارایی بالا حرکت نمایند، شکار نمایند و از خطرها دوری نمایند. این ویژگی تکاملی به آن ها اجازه داده است که نسبت به دیگر جانداران مشابه، تطبیق پذیری بیشتری داشته باشند.

کاربردهای عملی این تحقیق

این کشف علاوه بر روشن کردن اسرار حیات اختاپوس، پتانسیل های زیادی در فناوری های پیشرفته ایجاد نموده است:

• طراحی ربات های نرم: ربات هایی که از بخش بندی عصبی و حرکات بازوهای اختاپوس الهام می گیرند، می توانند در محیط های پیچیده و غیرقابل پیش بینی، مانند فضا یا اعماق دریاها، عملکرد بهتری داشته باشند.
• پیشرفت در علوم عصبی: درک بهتر از این ساختار می تواند به طراحی پروتزهای عصبی و دستگاه های پزشکی پیشرفته یاری کند.

اختاپوس ها با سیستم عصبی شگفت انگیز خود، ما را به دنیایی تازه از ارتباطات عصبی و حرکات پویا می برند. این کشف نه تنها درک ما از زیست شناسی را تغییر می دهد، بلکه نویدبخش نوآوری های بزرگ در فناوری های آینده است. با مطالعه بیشتر روی این موجودات شگفت انگیز، ممکن است به درکی عمیق تر از پیچیدگی های طبیعت و پتانسیل های ناشناخته آن دست یابیم.

منبع

Nature Communicationsمنبع: یک پزشک