لماذا حوّل الباحثون هذه السمكة الذهبية إلى سايبورغ

من ناحية ، يبدو غطاء الرأس هذا وكأنه شيء ترتديه سمكة الإنترنت. من ناحية أخرى ، ليس بعيدًا عن بيان أزياء قد يدلي به شخص ما في كنتاكي ديربي.

لكن العلماء لم يكتفوا بلصق هذا الجهاز للضحك: إنهم فضوليون حول آليات الدماغ الأساسية التي تسمح للأسماك بالتنقل في عالمهم ، وكيف ترتبط هذه الآليات بالجذور التطورية للملاحة لجميع الكائنات التي لديها دوائر دماغية.

قال رونين سيغيف ، عالم الأعصاب في جامعة بن غوريون في النقب في إسرائيل والذي كان جزءًا من فريق مكون 15 الأسماك ذات القبعات الإلكترونية لدراسة نُشرت يوم الثلاثاء في مجلة PLOS Biology.

لم يكن وضع جهاز كمبيوتر على سمكة ذهبية لدراسة كيفية إطلاق الخلايا العصبية في دماغها أثناء التنقل أمرًا سهلاً.

يتطلب الأمر الحذر 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 الجراحية 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 الإضرار بموضوع الاختبار. قال: “السمكة تحتاج إلى الماء وأنت بحاجة إليه ألا يتحرك”. قام هو وزملاؤه بحل كلتا المشكلتين عن طريق ضخ الماء والمواد المخدرة في فم السمكة.

بمجرد أن تكون الأقطاب الكهربائية في الدماغ ، تم توصيلها بجهاز تسجيل صغير ، والذي يمكنه مراقبة نشاط الخلايا العصبية والذي تم إغلاقه في علبة مقاومة للماء ، مثبتة على جبين السمكة. لمنع الكمبيوتر من زيادة وزن السمكة وإعاقة قدرتها على السباحة ، قام الباحثون بإرفاق رغوة بلاستيكية عائمة بالجهاز.

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 الخلايا الملاحية في أدمغتها.

ساعد كمبيوتر دماغ السمكة في الكشف عن أن السمكة الذهبية تستخدم نظامًا للملاحة يختلف اختلافًا طفيفًا عما وجده العلماء في الثدييات. بالنسبة للبشر (والأعضاء الآخرين في صفنا) ، تتخصص الخلايا الملاحية في اختبار اتصال موقعنا الدقيق داخل بيئتنا وبناء خريطة حول تلك البقعة. لدى الثدييات خلايا عصبية متخصصة تخلق دبابيس “أنت هنا” في خرائطها الذهنية ؛ الباحثون لم يجدوا 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 الدكتور سيغيف إن نظام الملاحة الخاص بالثدييات يرقى إلى الخلايا التي تسمح للحيوان بتحديد “أنا هنا ، أنا هنا ، أنا هنا.” وقال إن الخلايا في السمكة الذهبية تعمل على نقل رسالة مختلفة: “أنا في هذا الموضع على طول هذا المحور ، وهذا الموقع على طول محور مختلف.”

يشك السيد كوهين في أن الاختلافات في دوائر الملاحة للحيوانات قد تتوافق مع التحديات المختلفة التي يواجهونها في التنقل حول موائلهم. على سبيل المثال ، قال ، يمكن أن تعني التيارات المتغيرة باستمرار لمنزل مائي أنه بالنسبة للأسماك ، “من الأسهل معرفة المسافة من ميزة بارزة في البيئة من معرفة الموقع الدقيق.”

تمت الموافقة على جميع التجارب من قبل لجنة رعاية الحيوان بالجامعة ، وقام الباحثون بالقتل الرحيم للأسماك بعد تجارب السباحة الخاصة بهم 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” ومهمًا أيضًا.

قال الدكتور سيبو: “إننا نقوم بتعديل الكثير من بيئات الحيوانات ، وإذا فهمت كيف يتنقل حيوان ما ، فستعرف ما إذا كان قادرًا على التعامل مع التغييرات التي تحدث في العالم في الوقت الحالي”. بالنسبة للأسماك ، يمكن أن يشمل ذلك المياه التي تصبح أكثر ضبابية بسبب التلوث.