دانشمندان می‌گویند «خفاش‌ها» در مغزشان چیزی شبیه سیستم GPS دارند
برای نخستین بار، دانشمندان موفق شده‌اند فعالیت مغزی پستانداران را هنگام جهت‌یابی در محیط طبیعی ردیابی کنند، نه در آزمایشگاه، بلکه در دنیای واقعی و در فضای باز.
گروه کوچکی از خفاش‌های میوه‌خوار بر فراز جزیره‌ی «لَثِم» در تانزانیا پرواز کردند؛ کاری که همواره انجام می‌دهند، اما این بار مغز آن‌ها به‌شکل زنده ثبت و تحلیل می‌شد.
محیطی ایده‌آل برای آزمایش خفاش‌ها
جزیره لَثِم (Latham) حدود ۴۰ کیلومتر از ساحل تانزانیا فاصله دارد. جزیره کوچک است (کمابیش به اندازه‌ی هفت زمین فوتبال) و چیزی روی آن نیست، نه انسان، نه ساختمان، نه درختان بلند؛ و البته اینجا درست به همین دلیل انتخاب شد. دانشمندان به محیطی طبیعی نیاز داشتند که هم بکر و طبیعی باشد و هم قابل‌کنترل. جزیره باید آن‌قدر دورافتاده می‌بود که خفاش‌ها نتوانند از محدوده خارج شوند، اما در عین حال به اندازه‌ای بزرگ باشد که بتوانند آزادانه پرواز کنند.
ناحیه باید باز می‌بود تا سیگنال‌ها قطع نشوند، ولی در عین حال ویژگی‌های کافی برای جهت‌یابی واقعی داشته باشد و این یعنی ترکیب نادری از شرایط. تیم پژوهشی تمام تجهیزات لازم (از ابزارهای آزمایشگاهی و چادر گرفته تا فناوری ماهواره‌ای) را بسته‌بندی کرده و راهی تانزانیا شدند.
آن‌ها یک ساختمان در «بنیاد دامپزشکی مرکزی تانزانیا» را اجاره و بازسازی کردند تا آزمایشگاه موقت‌شان را در آن برپا کنند. سپس شش خفاش میوه‌خوار بومی را به کوچک‌ترین دستگاه‌های ثبت مغز و GPS که تاکنون ساخته شده بود، مجهز کردند.
هر شب، خفاش‌ها انفرادی آزاد می‌شدند تا ۵۰ دقیقه پرواز کنند. در همین حال، بیش از ۴۰۰ نورون در عمق مغز آن‌ها فعال می‌شد؛ درست همان سلول‌هایی که در جهت‌یابی نقش دارند.
قطب‌نمای درون مغز خفاش
اینجاست که بخش جالب آغاز می‌شود: هر بار که خفاش سر خود را به سمتی خاص (مثلاً شمال) می‌چرخاند، گروه خاصی از نورون‌ها فعال می‌شدند. این الگو همان چیزیست که پژوهشگران از آن با نام «قطب‌نمای درونی» یاد می‌کنند. چنین فعالیتی پیش‌تر در محیط آزمایشگاهی دیده شده بود، اما این نخستین بار بود که در طبیعت مشاهده می‌شد و نکته‌ی شگفت‌انگیز این بود که این قطب‌نما تغییر نمی‌کرد؛ ثابت و همیشگی بود.
پروفسور «ناخوم اولانوفسکی» از دپارتمان علوم اعصاب می‌گوید: «یکی از پرسش‌های اساسی در جهت‌یابی پستانداران اینست که آیا سلول‌های تعیین جهت، به‌عنوان یک قطب‌نمای محلی عمل می‌کنند یا جهانی؟ ما دریافتیم این قطب‌نما جهانی و یکنواخت است: مهم نیست خفاش کجای جزیره باشد یا چه چیزی ببیند، سلول‌های خاص همیشه به یک جهت اشاره می‌کنند، شمال همیشه شمال است و جنوب همیشه جنوب.»
خفاش‌ها به بینایی تکیه دارند، نه به میدان مغناطیسی
برخی جانوران، به‌ویژه پرندگان، از میدان مغناطیسی زمین برای جهت‌یابی استفاده می‌کنند. اما خفاش‌ها چنین نکردند. اگر چنین بود، از همان شب نخست جهت‌یابی دقیقی داشتند. در عوض، چند شب طول کشید تا قطب‌نمای درونی‌شان پایدار شود.
اولانوفسکی توضیح می‌دهد: «ما یک فرآیند یادگیری تدریجی مشاهده کردیم. شب سوم بود که جهت‌گیری خفاش‌ها به ثبات رسید. چنین الگویی با استفاده از میدان مغناطیسی سازگار نیست، زیرا آن میدان از همان شب اول وجود داشت.»
پس آن‌ها از چه استفاده کردند؟ به احتمال زیاد از نشانه‌های دیداری. جزیره دارای صخره‌ها و تخته‌سنگ‌هایی بود که خفاش‌ها می‌توانستند ببینند و چون خفاش‌های میوه‌خوار به شدت به بینایی خود متکی هستند، این فرضیه منطقی است. این نوع جهت‌یابی زمان‌بر است، زیرا برخلاف قطب‌نما، نشانه‌های محیطی باید ابتدا یاد گرفته شوند.
اولانوفسکی افزود: «هر محیط طبیعی پر از نشانه‌هایی است که می‌توان آن‌ها را دید، بو کرد یا شنید. در جزیره لَثِم، پستی‌وبلندی‌ها و صخره‌های بزرگ می‌توانستند نشانه‌های جهت‌یابی باشند. از آنجا که در خفاش‌های میوه‌خوار، بینایی حس غالب و دوربردترین حس است، شاید بیشتر به دید خود تکیه دارند.»
از خفاش‌ها تا مغز انسان
سلول‌های جهت‌ساز (همان سیستم قطب‌نمای درونی) فقط در خفاش‌ها نیستند بلکه در بسیاری از پستانداران از جمله انسان هم وجود دارند. این سلول‌ها در مراحل اولیه رشد مغز ظاهر می‌شوند و دانشمندان معتقدند نقش مهمی در توانایی ما برای یافتن مسیر در جهان دارند.
اولانوفسکی گفت: «تا همین چند هزار سال پیش، انسانی که نمی‌توانست مسیرش را پیدا کند، زنده نمی‌ماند. حتی امروزه هم توانایی جهت‌یابی می‌تواند نجات‌بخش باشد. مطالعه‌ی سازوکار جهت‌یابی در پستانداران به ما کمک می‌کند بفهمیم این سیستم در مغز انسان چگونه عمل می‌کند و چطور ممکن است در بیماری‌هایی مانند آلزایمر مختل شود.»
تیم پژوهشی در آزمایشگاه خود فضاهای بزرگی ساخته بود، از جمله تونلی به طول ۲۰۰ متر برای مطالعه‌ی پرواز و جهت‌یابی خفاش‌ها. اما اکنون روشن شده که هیچ‌چیز جای تجربه‌ی دنیای واقعی را نمی‌گیرد.
اولانوفسکی در پایان گفت: «یافته‌های ما نشان می‌دهد هیچ جایگزینی برای آزمودن دانش آزمایشگاهی در محیط طبیعی وجود ندارد. امیدواریم پژوهش ما گروه‌های دیگر، چه در علوم اعصاب و چه در رشته‌های دیگر را تشویق کند تا تحقیقات‌شان را از آزمایشگاه به دل طبیعت ببرند.»
نظر شما