Weizmann Elm İnstitutu tərəfindən

Stefani Baum tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriKredit: Unsplash/CC0 Public Domain

Şərqi Afrikadakı Tanzaniya sahilindən təxminən 40 kilometr şərqdə, təxminən yeddi futbol meydançası ölçüsündə qayalı, tamamilə təcrid olunmuş və yaşayış olmayan Latham adası yerləşir. Weizmann Elm İnstitutunun tədqiqatçıları ilk dəfə olaraq vəhşi təbiətdə məməlilərin sinir fəaliyyətini qeyd etdilər.

“Science” jurnalında dərc olunan araşdırmada komanda meyvə yarasalarının adanın ətrafında uçarkən beyin fəaliyyətini tək neyronlar səviyyəsində qeyd etmək üçün kiçik bir cihazdan istifadə edib . Alimlər yarasaların neyron “kompasının” qlobal olduğunu kəşf etdilər: O, bütün adada sabit istiqamətli məlumat verir və ay və ulduzlardan asılı deyil.

Bir çox növ “daxili kompas” istifadə edərək istiqamətləndirmək üçün davranış qabiliyyətini bölüşür və insanların bu yarasalarda öyrənilən eyni sinir mexanizminə güvənməsi tamamilə mümkündür.

https://www.youtube.com/embed/46svA-C939s?color=whiteKredit: Weizmann Elm İnstitutu

2018-ci ildə Weizmannın Beyin Elmləri Departamentinin professoru Nachum Ulanovski ona vəhşi təbiətdə məməlilərin naviqasiyasını öyrənməyə imkan verəcək təbii mühit üçün dünya miqyasında axtarışa başladı.

Ulanovski izah edir: “Mən yarasaları buraxmaq və onların necə hərəkət etdiyini izləmək üçün kifayət qədər böyük, lakin çox böyük olmayan, hündür ağacları olmayan və başqa torpaqlardan təcrid olunmuş bir sahə axtarırdım ki, yarasaları asanlıqla ələ keçirə bilək və onların beyin fəaliyyətinin qeydlərini bərpa edək”.

“Siz saysız-hesabsız uyğun adaların olduğunu düşünə bilərsiniz, lakin sistematik dünya miqyasında aparılan axtarışdan sonra belə, biz düzgün ada tapa bilmədik. Gecədən gecə, Google Earth-də kursoru düymləyib okeanın ortasında bir ada axtarırdım. Bir gecə əvvəllər skan etdiyim bölgəni yaxınlaşdırdım və qəfildən Latham adasını kəşf etdim.”

Bir nevroloq səhra adaya nə aparır? Ulanovski və komandası İsraildən Tanzaniyaya göndərilən düşərgə ləvazimatları, peyk rabitə avadanlığı və çoxlu elmi aparat gətirdilər. Yemək təmin etmək və onları adaya irəli və geri göndərmək üçün yerli balıqçılar işə götürdülər.

“Ada ekvatorun yaxınlığındadır; il ərzində ümumiyyətlə xoş hava ilə iki quraq mövsüm var” deyir. “Biz ekspedisiyamızı hava şəraitinin rahat olacağı gözlənilən 2023-cü ilin fevral ayında başladıq. Tanzaniyanın mərkəzi baytarlıq institutunda bina icarəyə götürdükdən sonra onu təmir etdik və laboratoriya qurduq.

“Biz əvvəllər İsraildə tədqiq etdiyimiz eyni növdən altı yerli meyvə yarasasını seçdik və onlara beyin fəaliyyətini qeyd edən və GPS-dən istifadə edərək onların yerini ötürən kiçik qurğular yerləşdirdik. Bu, bu tədqiqat üçün xüsusi olaraq hazırlanmış dünyada belə ən kiçik cihazdır. Sonra adaya üzdük.

“Təəssüf ki, indiyə qədər qeydə alınmış ən uzunmüddətli tropik siklon olan Freddi siklonu hələ də cənubda təxminən 1500 kilometr aralıda davam edirdi, adada güclü küləklər əmələ gətirir və ilk həftə ərzində yarasaların uçmasına mane olurdu. Nəhayət, hava təmizləndi və biz eksperimentə başladıq. İkinci səfərimizdə heç bir hava görmədik. fırtınalar.”

Ulanovskinin laboratoriyasından Şaked Palgi, doktor Saykat Rey və doktor Şir Maymonun rəhbərlik etdiyi ekspedisiya əvvəlcə yarasaların uçuş çadırında yeni mühitə alışmasına imkan verdi. Daha sonra hər bir yarasa hər gecə 30-50 dəqiqə tək uçmaq üçün buraxıldı. Yarasalar uçarkən tədqiqatçılar onların beyinlərinin dərinliklərində, naviqasiya ilə məşğul olduğu bilinən bölgələrdə 400-dən çox neyronun fəaliyyətini qeydə alıblar.Açıq havada qeydə alınan baş istiqamətli hüceyrələr real dünyada naviqasiya üçün etibarlı neyron kompas təşkil edir. Kredit: Elm (2025). DOI: 10.1126/science.adw6202.

Onlar tapdılar ki, yarasalar hər dəfə başlarını müəyyən bir istiqamətə – məsələn, şimala yönəldərək uçduqda unikal neyronlar qrupu aktivləşərək “daxili kompas” yaradır. İstiqamətləndirici neyronlar vasitəsilə naviqasiya əvvəllər laboratoriyada müşahidə edilmişdi, lakin bu, təbiətdə də baş verdiyinin ilk sübutu idi. Tədqiqatçılar adanın müxtəlif yerlərindən əldə edilən qeydləri təhlil edərkən, baş istiqamətli hüceyrələrin fəaliyyətinin bütün adada ardıcıl və etibarlı olduğunu, yarasaların böyük bir coğrafi ərazidə orientasiyasını təmin etdiyini aşkar etdilər.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

Ulanovski izah edir: “Məməlilərin naviqasiyasında əsas suallardan biri baş istiqamətli hüceyrələrin yerli kompas, yoxsa qlobal funksiya kimi fəaliyyət göstərməsidir”. “Başqa sözlə, müəyyən bir hüceyrə qrupu həmişə eyni istiqamətə – şimala, deyirlər ki, – yoxsa bütün kompas yerli mühitdən asılı olaraq özünü yenidən istiqamətləndirirmi?

“Biz kompasın qlobal və vahid olduğunu gördük: Yarasa adanın harada olmasından və nə görməsindən asılı olmayaraq, xüsusi hüceyrələr həmişə eyni istiqamətə işarə edir – şimal şimalda, cənub isə cənubda qalır. Biz də gördük ki, yarasa adanın qərb sahilindən cənub sahilinə doğru hərəkət edərkən, sahil xəttinin istiqamətinin dəyişməsi kompası pozmadı. və yüksəkliklər.

“Növbəti sual yarasaların kompasının hansı məlumatlara əsaslanması ilə bağlı idi. Biz bilirik ki, bir çox köçəri quşlar insan tərəfindən hazırlanmış kompas kimi istiqaməti vahid olan Yerin maqnit sahəsindən istifadə edirlər. Ancaq görünən odur ki, yarasalar üçün belə deyil.

Ulanovski deyir: “Adada keçirdikləri ilk gecələrdə neyron kompasın fəaliyyəti o qədər də sabit deyildi”.

“Biz tədricən öyrənmə prosesini müşahidə etdik ki, üçüncü gecəyə qədər yarasaların kompas oriyentasiyası çox sabitləşdi. Bu cür öyrənmə elə ilk gecədən orada olan maqnit sahəsindən istifadə ilə uyğun gəlmir”.

Kosmosda orientasiya etməyin başqa bir yolu böyük şəhərdəki hündür binalar kimi ətrafdakı əlamətlərə etibar etməkdir.

“Bizim tapıntılar bunun ən çox ehtimal olunan ehtimal olduğunu göstərir və bu, bir neçə gün ərzində yeni mühitlə tanış olmaq ehtiyacına uyğun gəlir” deyir Ulanovski. “Hər bir təbii mühit görülə, qoxuya və ya eşidilə bilən əlamətdar yerlərlə doludur. Latham adasının topoqrafiyasına qayalıqlar və naviqasiya işarəsi kimi xidmət edə biləcək böyük daşlar daxildir.

“Meyvə yarasalarında görmə üstünlük təşkil edən hissdir və ən uzun məsafəyə malikdir, ona görə də biz onların əsasən görmə qabiliyyətinə güvəndiyini güman edirik. Maqnit sahələrinə əsaslanan naviqasiyadan fərqli olaraq, orientirlərin öyrənilməsindən asılı olan sistem mürəkkəb sinir hesablamaları tələb edir, qismən ona görə ki, yalnız bəzi işarələr istənilən nöqtədən görünür. Məhz buna görə də, bu sistemin öyrənilməsi bir neçə gün çəkir.”

İnsanlar və digər heyvanlar kimi yarasalar da günəş, ay və ulduzlardan istifadə edərək yuxarıya baxa və hərəkət edə bilərmi? Səma cisimləri qeyri-sabit işarələrdir – onlar görünür, hərəkət edir və sonra yox olurlar – buna görə də onlardan naviqasiya üçün istifadə etmək mürəkkəbdir.

Laboratoriya tədqiqatları əvvəllər göstərmişdi ki, göy cisimlərinə bənzəyən hərəkət edən cisimlər məməlilərin beynindəki baş istiqamətli hüceyrələrin fəaliyyətinə təsir göstərə bilər, lakin tədqiqatçılar ay çıxmazdan əvvəl və sonra vəhşi təbiətdə uçan yarasalarda bu hüceyrələrin fəaliyyətini qeydə aldıqda, heç bir dəyişiklik aşkar etmədilər. Eynilə, ay və ulduzların görünməsindən və ya buludların gizləməsindən asılı olmayaraq, yarasaların daxili kompası sabit və dəqiq qaldı.

Ulanovski deyir: “Biz gördük ki, ay və ulduzlar yarasaların hərəkət etməsi üçün vacib deyil”. “Yenə də onların kompası səma işarələrini yerli işarələrlə birləşdirə bilər. Göy cisimlərinin heyvana nisbətən bucağı onun dəqiq yerindən asılı deyil, ona görə də bu cisimlər kompasın kalibrlənməsinə xidmət edə bilər. Məsələn, Latham adası kimi yeni mühitdə ilk gecələrində yarasalar oriyentirlərin mövqeyini cənnət cisimlərinin mövqeyi ilə müqayisə edə bilirdilər. öyrənməni sürətləndirin və kompası sabitləşdirin .”

Baş istiqamətli hüceyrələr, doğuşdan sonra beyin inkişafının ən erkən mərhələsində görünən məməlilərdə ən əsas naviqasiya mexanizmidir. Onlar həmçinin təkamül yolu ilə qorunur, milçəklərdən gəmiricilərə və yarasalara qədər müxtəlif növlərdə tapılır.

Ulanovski deyir: “Son vaxtlara qədər naviqasiya edə bilməyən insan sağ qalmazdı”. “Hətta bu gün orientasiya edə bilmək həyat xilasedici ola bilər. Məməlilərin naviqasiyasını öyrənmək bizə naviqasiya mexanizmlərinin insan beynində necə işlədiyini və onların, məsələn, Alzheimer kimi neyrodegenerativ xəstəliklərdə necə pozula biləcəyini fərz etməyə kömək edir.

“Veyzman İnstitutundakı laboratoriyamız böyük uçuş otaqları və 200 metr uzunluğundakı yarasa tuneli də daxil olmaqla təbii mühitləri simulyasiya edən şərtlər təklif etsə də, hətta bu qurğular vəhşi təbiətin tam mürəkkəbliyindən məhrumdur. Son vaxtlara qədər təbii şəraitdə beyin fəaliyyətini öyrənmək mümkün deyildi; nəhayət, indi bunu etmək qabiliyyətimiz qismən texnoloji tərəqqi və miniatürləşdirmə ilə bağlıdır.”

“Əlbəttə, təbiətdə tədqiqat aparmaq mürəkkəb və gözlənilməzdir”, – Ulanovski əlavə edir. “Məsələn, kommersiya peyk şirkətindən adada qəbulu əldə etmək üçün peykini bir qədər dəyişməsini xahiş etməli olduq. Çətinliklərə baxmayaraq, tapıntılarımız real dünyada laboratoriya əsaslı biliklərin sınaqdan keçirilməsinin əvəzinin olmadığını göstərir. Ümid edirik ki, tədqiqatımız beyin elmləri və ondan kənarda olan digər qrupları öz tədqiqatlarını laboratoriyadan və təbiətə aparmağa təşviq edəcək.”

Tədqiqatda həmçinin Weizmannın Beyin Elmləri Departamentindən Dr. Liora Las, Yuval Vaserman, Liron Ben-Ari, Dr. Tamir Eliav, Dr. Avişaq Tuval və Çen Kohen iştirak edirdi; Tanzaniya Vəhşi Təbiət Tədqiqat İnstitutundan Dr. Julius D. Keyyu; Zanzibar Dövlət Universitetindən Dr. Abdalla I. Ali; və Karl fon Ossietzki Universitetinin professoru Henrik Mouritsen, Oldenburq, Almaniya.

Ətraflı məlumat: Shaked Palgi et al, Uzaq bir okean adasında açıq havada gəzən yarasalarda sinir kompası kimi baş istiqamətli hüceyrələr, Elm (2025). DOI: 10.1126/science.adw6202 . www.science.org/doi/10.1126/science.adw6202

Jurnal məlumatları: Beyin , Elm  

Weizmann Elm İnstitutu tərəfindən təmin edilmişdir