#SựKiệnHômNay: Nghiên cứu biến con cá vàng thành cyborg để tìm hiểu về các cơ chế điều hướng của động vật. Đội mũ điều khiển trên đầu con cá giúp các nhà khoa học xác định các tế bào thần kinh kích hoạt trong não khi điều hướng. Họ đã phơi bày bộ não và đặt các điện cực vào bên trong bằng cách thực hiện ca phẫu thuật. Kết quả cho thấy rằng cá vàng sử dụng một hệ thống điều hướng khác biệt so với động vật có vú, và có thể kết nối với các biến thể trong mạch điều hướng của chúng để đối phó với môi trường sống thay đổi. Các nhà nghiên cứu hy vọng tiếp tục tìm hiểu về hệ thống điều hướng của cá vàng để hiểu rõ hơn về cơ chế điều hướng của các sinh vật có mạch não.
Nguồn: https://www.nytimes.com/2023/04/25/science/goldfish-brain-computer-navigation.html
Một mặt, chiếc mũ đội đầu này trông giống như thứ mà một con cá mạng sẽ đội. Mặt khác, nó không còn xa với một tuyên bố thời trang ai đó ở Kentucky Derby có thể làm được.
Nhưng các nhà khoa học không chỉ gắn thiết bị này để cười: Họ tò mò về các cơ chế não cơ bản cho phép cá điều hướng thế giới của chúng và cách các cơ chế đó liên quan đến nguồn gốc tiến hóa của việc điều hướng cho tất cả các sinh vật có mạch não.
Ronen Segev, một nhà thần kinh học tại Đại học Ben-Gurion của Negev ở Israel, cho biết: “Điều hướng là một khía cạnh cực kỳ quan trọng của hành vi vì chúng ta điều hướng để tìm thức ăn, tìm nơi trú ẩn, trốn tránh những kẻ săn mồi”. cá với mũ điều khiển học cho một nghiên cứu được công bố vào thứ ba trên tạp chí PLOS Biology.
Đặt máy tính lên một con cá vàng để nghiên cứu cách các tế bào thần kinh kích hoạt trong não của nó khi điều hướng không phải là điều dễ dàng.
Cần phải cẩn thận vì não của cá vàng, trông hơi giống một cụm đậu lăng nhỏ, chỉ dài nửa inch. Lear Cohen, nhà thần kinh học và ứng cử viên tiến sĩ tại Ben-Gurion, người đã thực hiện ca phẫu thuật để gắn các thiết bị, cho biết: “Dưới kính hiển vi, chúng tôi phơi bày bộ não và đặt các điện cực vào bên trong. Mỗi điện cực đó có đường kính bằng một sợi tóc người.
Cũng rất khó để tìm ra cách thực hiện quy trình trên đất khô mà không gây hại cho đối tượng thử nghiệm. “Con cá cần nước và bạn cần nó không di chuyển,” anh nói. Ông và các cộng sự đã giải quyết cả hai vấn đề bằng cách bơm nước và thuốc mê vào miệng cá.
Khi các điện cực đã ở trong não, chúng được kết nối với một thiết bị ghi âm nhỏ, có thể theo dõi hoạt động của tế bào thần kinh và được niêm phong trong hộp chống nước, gắn trên trán con cá. Để giữ cho máy tính không đè nặng con cá và cản trở khả năng bơi của nó, các nhà nghiên cứu đã gắn bọt nhựa nổi vào thiết bị.
Sau khi hồi phục sau ca phẫu thuật, con cá đã ra mắt chiếc mũ đội đầu của chúng trong một thí nghiệm. Con cá vàng bơi trong bể dài hai foot, rộng sáu inch. Cá bơi càng gần mép bể, các tế bào điều hướng trong não của chúng càng sáng lên.
Máy tính não của con cá đã giúp tiết lộ rằng cá vàng sử dụng một hệ thống điều hướng khác biệt một cách tinh tế với những gì các nhà khoa học đã tìm thấy ở động vật có vú. Đối với con người (và các thành viên khác trong lớp của chúng tôi), các ô điều hướng chuyên ping vị trí chính xác của chúng tôi trong môi trường của chúng tôi và xây dựng bản đồ xung quanh vị trí đó. Động vật có vú có các tế bào thần kinh chuyên biệt tạo ra các ghim “bạn đang ở đây” này trong bản đồ tinh thần của chúng; các nhà nghiên cứu đã không tìm thấy những tế bào đó trong cá.
Thay vào đó, cá vàng dựa vào một loại tế bào thần kinh kích hoạt để cho con vật biết nó đang tiến đến ranh giới hoặc chướng ngại vật. Bằng cách kết hợp thông tin về khoảng cách từ các rào cản khác nhau, con cá có thể tự định hướng trong không gian.
Tiến sĩ Segev cho biết, hệ thống định vị của động vật có vú bao gồm các tế bào cho phép một con vật xác định “Tôi ở đây, tôi ở đây, tôi ở đây.” Ông nói, ở cá vàng, các tế bào hoạt động để truyền đạt một thông điệp khác: “Tôi ở vị trí này dọc theo trục này, và vị trí này dọc theo một trục khác.”
Ông Cohen nghi ngờ rằng các biến thể trong mạch điều hướng của động vật có thể tương ứng với những thách thức khác nhau mà chúng gặp phải khi di chuyển xung quanh môi trường sống của mình. Ví dụ, ông nói, dòng chảy luôn thay đổi của một ngôi nhà nước có thể có nghĩa là, đối với cá, “dễ dàng biết khoảng cách từ một đặc điểm nổi bật trong môi trường hơn là biết một vị trí chính xác.”
Tất cả các thí nghiệm đã được ủy ban phúc lợi động vật của trường đại học phê duyệt và các nhà nghiên cứu đã làm chết con cá sau khi thử nghiệm bơi để họ có thể kiểm tra thêm bộ não của chúng. Nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ tiếp tục tìm hiểu cách thức và lý do tại sao hệ thống điều hướng của cá khác với hệ thống của chúng ta.
Adelaide Sibeaux, một nhà sinh vật học tại Đại học Oxford, người không tham gia nghiên cứu, cho biết cô thấy dự án “khá tuyệt vời” cũng như quan trọng.
Tiến sĩ Sibeaux cho biết: “Chúng tôi đang sửa đổi rất nhiều môi trường của động vật và nếu bạn hiểu cách một loài động vật điều hướng, bạn sẽ biết liệu chúng có thể đối phó với những thay đổi đang diễn ra trên thế giới vào lúc này hay không,” Tiến sĩ Sibeaux nói; đối với cá, điều đó có thể bao gồm nước trở nên đục hơn do ô nhiễm.
