اختاپوس چگونه می بیند: کوشش برای نقشه برداری سیستم عصبی و فهم مکانیسم بینایی این جاندار عجیب - زعفران

البته علیرغم شکل، سبک های زندگی و زیستگاه های متفاوت ما، مهره داران و اختاپوس ها به طور مستقل مردمک و عدسی را تکامل دادند که نور را به شبکیه راهنمایی می نماید.

سفالوپود های با بدن نرم - ماهی مرکب، اختاپوس و ساعد ماهی - بزرگترین مغز را در میان بی مهرگان دارند و دو سوم بافت پردازش مرکزی آن ها فقط برای بینایی ذخیره شده است.

این موجودات اقیانوسی حتی در تاریکی دید بسیار خوبی دارند. پوست یک اختاپوس حاوی همان پروتئین های رنگدانه ای است که در چشم های او وجود دارد و به پوست آن اجازه می دهد تا جزئیات محیط اطراف خود را ببینند و بر این اساس استتار کند.

پژوهش تازه ای که به وسیله محققان دانشگاه اورگان، صورت گرفته اولین تحقیقی است که به طور جامع سیستم بینایی اختاپوس را نقشه برداری نموده است.

این نقشه برداری به تجزیه و تحلیل بیش از 26000 سلول احتیاج داشت که در طی تشریح دو اختاپوس دو نقطه ای کالیفرنیایی (Octopus bimaculoides) نوجوان جمع آوری شده بودند.

سلول های عصبی یا نورون های آن ها در حال رشد هستند. در واقع، نزدیک به یک سوم نورون های توزیع شده در سراسر لوب های بینایی به نظر می رسد که هنوز در حال رشد هستند.

هنگامی که محققان سلول های سفالوپود را توالی یابی کردند، چهار جمعیت اصلی را یافتند که هر کدام سیگنال شیمیایی متفاوتی را آزاد می کردند: دوپامین- استیل کولین- گلوتامین و سیگنال هایی توام با دوپامین و گلوتامین.

این انتقال دهنده های عصبی در مغز مهره داران نیز مانند مغز ما دیده می گردد، اما چندین خوشه عصبی کوچکتر در مغز سرپایان وجود داشت که مواد شیمیایی منحصر به فردی را بیان می کردند.

برای مثال، حلقه ای از سلول ها در اطراف لوب بینایی، اکتوپامین را فراوری می نمایند، یک انتقال دهنده عصبی که ارتباط نزدیکی با هورمونی به نام نورآدرنالین در بدن ما دارد.

آنچه اکتوپامین در اختاپوس انجام می دهد رازی است که حل آن به تحقیقات بیشتری احتیاج دارد. با این حال، شناخته شده است که در مغز مگس های میوه هنگام پرواز فعال است و در بسیاری از بی مهرگان دیگر برای عملکرد های مربوط به آماده کردن بدن و سیستم عصبی آن ها برای عمل مهم است.

این نقشه مغز اختاپوس می تواند به کوشش های آینده یاری کند. محققان چندین عامل رونویسی ژنتیکی و مولکول های سیگنالی را شناسایی کردند که منحصر به اختاپوس ها هستند که احتمالاً به نوعی به شکل گیری رشد عصبی یاری می نمایند.

مشابه مهره داران، سیستم بینایی اختاپوس به صورت لایه ای ساخته شده است، اما نه به همان شکل ما. تنوع انواع سلول ها و نحوه سازماندهی آن ها در مغز سفالوپود اساساً فرق دارد.

یکی از بزرگترین سؤالات این است که سیستم بینایی سفالوپود چگونه رشد می نماید. اختاپوس ها سال ها را صرف رشد مغز های بزرگ می نمایند، اما اطلاعات شبکیه چگونه به راهنمایی این رشد یاری می نماید؟

در مهره داران، گیرنده های نوری در شبکیه به طور مستقیم به مغز متصل نمی شوند. در عوض، پیغام ها را به نورون های دیگر می سپارند. اما در سفالوپود ها، گیرنده های نور مستقیماً به لوب های بینایی مغز متصل می شوند.

این مطالعه در Current Biology منتشر شده.