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Cientistas descobrem ‘maneira completamente nova de projetar o sistema nervoso’

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Cientistas descobrem ‘maneira completamente nova de projetar o sistema nervoso’

Esta descoberta inovadora fornece novos insights sobre a evolução de sistemas nervosos complexos em espécies de invertebrados e tem o potencial de inspirar o desenvolvimento de dispositivos subaquáticos autônomos e outras inovações em engenharia robótica.

Os polvos não são como os humanos – são invertebrados com oito braços e intimamente relacionados com amêijoas e caracóis. Apesar disso, eles desenvolveram sistemas nervosos complexos com tantos neurônios quanto cérebros caninos, o que lhes permitiu exibir uma ampla gama de comportamentos complexos.

Isso o torna um tópico interessante para pesquisadores como Melina Hill, Ph.D., William Rennie Harper, professor de Biologia de Organismos e vice-chanceler da Universidade em Universidade de Chicagoque querem entender como as estruturas alternativas do sistema nervoso podem desempenhar as mesmas funções que as dos humanos, como sentir o movimento dos membros e controlar o movimento.

Em um estudo recente publicado na biologia atualEntão, Hill e seus colegas descobriram uma nova característica surpreendente do sistema nervoso do polvo: uma estrutura que permite que os cordões neuromusculares (INCs), que ajudam o polvo a sentir o movimento do braço, se conectem aos braços de cada lado do animal.

A descoberta surpreendente fornece novos insights sobre como as espécies de invertebrados evoluíram independentemente espécies neuronais complexas. Também poderia fornecer inspiração para a engenharia robótica, como novos dispositivos subaquáticos autônomos.

O polvo atravessa o corpo do animal

Corte horizontal na base dos braços (rotulado A) mostrando convergência e interseção de INCs labiais (rotulado O). Crédito: Kuuspalu et al. , biologia atual2022

“No meu laboratório, estudamos a mecanosensação e a propriocepção – como o movimento e a posição dos membros são sentidos”, disse Hill. “Há muito se pensa que esses INCs são sensoriais, então eles têm sido um alvo interessante para ajudar a responder aos tipos de perguntas que nosso laboratório está fazendo. Até o momento, não foi feito muito trabalho sobre eles, mas experimentos anteriores indicaram que eles são importante para o controle do braço.”

Graças ao apoio à pesquisa de cefalópodes fornecido pelo Laboratório de Biologia Marinha, Hill e sua equipe puderam usar polvos bebês para o estudo, que eram pequenos o suficiente para permitir que os pesquisadores visualizassem a base dos oito braços de uma só vez. Isso permite que a equipe rastreie os INCs através dos tecidos para determinar sua trajetória.

“Esses polvos tinham aproximadamente o tamanho de um níquel ou talvez um quarto, então foi um processo de colar os espécimes na direção certa e obter o ângulo certo enquanto cortava. [for imaging]disse Adam Koospalo, analista de pesquisa sênior da UChicago e principal autor do estudo.

Inicialmente, a equipe estava estudando os cordões nervosos axonais maiores nos braços, mas começou a perceber que os INCs não paravam na base do braço, mas continuavam do braço para o corpo do animal. Percebendo que pouco trabalho havia sido feito para explorar a anatomia das moléculas INC, eles começaram a rastrear os nervos, esperando que eles formassem um loop no corpo de um polvo, semelhante aos cordões nervosos axonais.

Por meio de imagens, a equipe determinou que, além de percorrer o comprimento de cada braço, pelo menos dois dos quatro cilindros se estendem para o corpo do polvo, onde contornam os braços adjacentes e se fundem com o INC do terceiro braço. Esse padrão significa que todos os braços estão conectados simetricamente.

No entanto, era difícil dizer como o padrão se manteria em todos os oito braços. “Enquanto estávamos filmando, percebemos que eles não estavam todos se encaixando como esperávamos, todos pareciam estar indo em direções diferentes, e estávamos tentando descobrir como, se o padrão é consistente para todos os braços, como isso funciona? trabalhar?” Hill disse. “Eu até trouxe um desses brinquedos infantis – o Spirograph – para brincar com sua aparência e como tudo se conectaria no final. Demorou muito para filmar e brincar com os gráficos enquanto quebrávamos nossos cérebros sobre o que poderia acontecer antes que ficasse claro como tudo se encaixava.” .

Os resultados não foram nada do que os pesquisadores esperavam encontrar.

“Achamos que este é um novo design de sistema nervoso baseado em membros”, disse Hill. “Não vimos nada parecido em outros animais.”

Os pesquisadores ainda não sabem a que função esse design anatômico pode servir, mas eles têm algumas ideias.

“Alguns dos trabalhos de pesquisa mais antigos compartilharam informações interessantes”, disse Hill. Um estudo da década de 1950 mostrou que quando você manipula um braço de um lado de um polvo com regiões cerebrais danificadas, você vê os braços respondendo do outro lado. Portanto, esses nervos podem permitir o controle descentralizado da resposta reflexiva ou do comportamento. No entanto, também vemos que as fibras saem dos cordões nervosos para os músculos ao longo de seus tratos, de modo que também podem permitir a continuidade das reações alérgicas e do controle motor ao longo de seus comprimentos. “

A equipe está atualmente conduzindo experimentos para ver se eles podem obter insights sobre esta questão, analisando a fisiologia e o mapeamento exclusivo dos INCs. Eles também estão estudando o sistema nervoso de outros cefalópodes, incluindo chocos e chocos, para ver se eles compartilham uma anatomia semelhante.

Em última análise, Hill acredita que, além de lançar luz sobre maneiras inesperadas pelas quais as espécies de invertebrados podem projetar um sistema nervoso, entender esses sistemas pode ajudar a desenvolver novas tecnologias de engenharia, como a robótica.

“Os polvos podem ser uma inspiração biológica para o design de dispositivos autônomos no fundo do mar”, disse Hill. “Pense em seus braços – eles podem dobrar em qualquer lugar, não apenas nas articulações. Eles podem torcer e estender seus braços e operar suas ventosas, tudo de forma independente. A função do braço de um polvo é muito mais complexa do que a nossa, então entender como os polvos se integram informações sensório-motoras e controlar seu movimento podem apoiar o desenvolvimento de novas tecnologias.

Referência: “Múltiplos cordões nervosos conectam os braços dos polvos, fornecendo caminhos alternativos para sinalização entre os braços” Por Adam Koospalo, Samantha Cuddy e Melina E. Hill, 28 de novembro de 2022, disponível aqui. biologia atual.
DOI: 10.1016/j.cub.2022.11.007

O estudo foi financiado pelo Escritório de Pesquisa Naval dos Estados Unidos.

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O sobrevôo da NASA na Europa sugere que “algo” se move sob o gelo

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O sobrevôo da NASA na Europa sugere que “algo” se move sob o gelo

Marcos na superfície de Europa indicam que a crosta gelada está à mercê das águas abaixo. Mais importante ainda, a recente visita de Juno revelou o que pode ser atividade de plumas, que, se real, permitiria que futuras missões coletassem amostras do oceano interior sem ter que pousar.

Já passaram quase dois anos desde que Juno fez a sua maior aproximação a Europa, mas as suas observações ainda estão a ser analisadas. Surpreendentemente, apesar de estar em órbita de Júpiter desde 2016, cinco imagens tiradas por Juno em 29 de setembro de 2022 foram os primeiros close-ups de Europa desde a última visita da sonda Galileo em 2000.

Isto representa, sem dúvida, uma negligência chocante de um dos mundos mais interessantes do sistema solar, mas também pode ter fornecido uma longa base para descobrir o que mudou.

Europa é o corpo mais liso do sistema solar, graças ao constante ressurgimento impulsionado pelo seu oceano interior. No entanto, está longe de ser inexpressivo, e Juno observou algumas depressões íngremes de 20 a 50 km (12 a 31 milhas) de largura e padrões de fratura que se acredita indicarem “Passo a passo polar real“.

“A verdadeira peregrinação polar ocorreria se a crosta gelada de Europa se separasse do seu interior rochoso, resultando em elevados níveis de tensão na crosta, levando a padrões de fractura previsíveis”, disse num estudo o Dr. Candy Hansen, do Instituto de Ciência Planetária. declaração.

A ideia por trás da verdadeira peregrinação polar é que a crosta que fica acima do oceano interior de Europa gira a uma velocidade diferente da do resto da lua. Acredita-se que a água abaixo está se movendo, puxando a concha consigo, já que as correntes dentro do oceano afetam os movimentos da concha. Estas correntes, por sua vez, são presumivelmente impulsionadas pelo aquecimento no interior do núcleo rochoso de Europa, onde a atração gravitacional de Júpiter e das suas luas maiores transforma Europa numa gigantesca bola de pressão.

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No processo, as interações entre o oceano e o gelo podem esticar e comprimir áreas, criando as fissuras e cristas vistas desde a visita da Voyager 2.

Hansen faz parte de uma equipe que explora imagens Juno do hemisfério sul da Europa. “Esta é a primeira vez que tais padrões de fendas foram mapeados no Hemisfério Sul, sugerindo que o impacto da verdadeira peregrinação polar na geologia da superfície de Europa é mais extenso do que o anteriormente identificado”, disse o cientista.

Nem todas as alterações nos mapas da Europa são o resultado de correntes oceânicas internas. A NASA parece estar caindo na armadilha das ilusões de ótica. “A cratera Gwern não existe mais”, disse Hansen. “O que anteriormente se pensava ser uma cratera de impacto com 21 quilómetros de largura – uma das poucas crateras de impacto documentadas na Europa – Gwern, foi revelada nos dados da JunoCam como um conjunto de cristas que se cruzam que criaram uma sombra oval.”

No entanto, Juno dá mais do que recebe. A equipe está entusiasmada com algo que eles chamam de ornitorrinco por causa de seu formato, não porque tenha um monte de recursos que não deveriam combinar. As formações de cristas na sua borda parecem estar em colapso, e a equipe acredita que este processo pode ser causado por bolsas de água salgada que penetraram parcialmente na crosta de gelo.

Esta feição, batizada por cientistas planetários que aparentemente nunca viram um ornitorrinco verdadeiro, é contornada em amarelo, com uma área de colinas em azul.

Crédito da imagem: NASA/JPL-Caltech/SwRI

Tais bolsas seriam alvos indiretos interessantes para estudo pelo Europa Clipper, mas mais interessantes são as manchas escuras que podem ter sido depositadas pela atividade criovulcânica.

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“Estas características indicam atividade superficial atual e a presença de água líquida abaixo da superfície de Europa”, disse Heidi Becker do Laboratório de Propulsão a Jato. Tal atividade foi confirmada nas fontes termais de Encélado, mas há evidências conflitantes sobre se ela está ocorrendo atualmente na Europa.

Tal atividade tornaria possível coletar amostras do oceano interior em busca de sinais de vida, simplesmente voando através de uma pluma e coletando alguns flocos de gelo, sem ter que pousar, muito menos cavar.

Atualmente, a oscilação polar pode causar ajustes muito modestos na localização das formações na superfície de Europa, mas há evidências de uma mudança de mais de 70 graus há milhões de anos, por razões desconhecidas.

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O condado de Los Angeles relatou um caso de hepatite A em um Beverly Hills Whole Foods

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O condado de Los Angeles relatou um caso de hepatite A em um Beverly Hills Whole Foods

Autoridades de saúde pública do condado de Los Angeles estão investigando um caso relatado de hepatite A em um funcionário de um supermercado Whole Foods em Beverly Hills.

Autoridades de saúde alertaram que qualquer pessoa que comprasse produtos na loja de frutos do mar do mercado em 239 North Crescent Dr. Entre 20 de abril e 13 de maio, ele tomará a vacina contra hepatite A, caso ainda não esteja imune.

“Receber a vacinação o mais rápido possível após a exposição pode ajudar a reduzir o risco de infecção por hepatite A”, disse o Departamento de Saúde Pública do Condado de Los Angeles. “Os residentes devem entrar em contato com a farmácia local ou médico para obter a vacina.”

A hepatite A é uma infecção hepática altamente contagiosa que pode variar desde uma doença leve que dura algumas semanas até uma doença grave que dura vários meses, de acordo com informações fornecidas pelo departamento de saúde.

A infecção geralmente se espalha quando uma pessoa ingere inadvertidamente o vírus de objetos, alimentos ou bebidas contaminados com pequenas quantidades não detectadas de fezes de uma pessoa infectada.

O Departamento de Saúde está trabalhando com a Whole Foods para garantir que os funcionários que não têm imunidade à hepatite A sejam encaminhados para vacinação. Nenhum caso adicional de hepatite A foi relatado até sábado e a investigação continua em andamento.

Autoridades de Los Angeles disseram no início desta semana que era hepatite A espalhado por toda a cidade'População deslocada. As pessoas que vivem em situação de sem-abrigo tendem a ser mais vulneráveis ​​porque têm acesso limitado a instalações para lavar as mãos e a casas de banho.

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No comunicado, o escritório de comunicações corporativas da Whole Foods disse: “O membro da equipe que foi diagnosticado não está trabalhando e não temos conhecimento de mais ninguém adoecendo”.

A empresa acrescentou: “Embora tenhamos procedimentos rígidos de segurança alimentar em nossas lojas, incentivamos qualquer pessoa que acredite ter sido exposta ao vírus a seguir as diretrizes do Ministério da Saúde”.

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O Mars Rover da NASA segue o caminho do que parece ser um antigo rio

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O Mars Rover da NASA segue o caminho do que parece ser um antigo rio

Este caminho “semelhante a uma cobra” lembra muito um rio sinuoso.

Rio preguiçoso

Os operadores do rover Mars Curiosity da NASA tomaram a sua decisão, e o rover fora do mundo continuará descendo uma crista rochosa que os cientistas acreditam ter sido outrora um rio caudaloso.

No início deste mês, o único veículo chegou à região alta da serra de Gedes Valles, um “Caminho semelhante a uma cobra“Isso nos lembra dos canais que os rios escavam na Terra.

Isso deixou a equipe do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA com uma grande decisão: continuar ao longo de Gedes Valles em busca de um lugar para atravessar – ou aventurar-se pelo lado sul de Pinnacle Ridge, que é transitável de acordo com a carga mais recente. Dados.

Por fim, a equipe decidiu continuar pela Gedez Valles.

“Gosto muito de processos como os de hoje”, escreveu Abigail Freeman, geóloga planetária do JPL, em um artigo. Atualização da NASA. “Esta manhã saímos com uma visão marciana totalmente nova para admirar e então tivemos que trabalhar juntos como uma equipe para decidir rapidamente o que fazer a seguir.”

Melhorar

A curiosidade já se revelou inestimável para lançar nova luz sobre o passado antigo do Planeta Vermelho, compilando evidências de que a sua superfície outrora fervilhava de rios caudalosos.

Cientistas do ano passado Analise novos dados Obtido pelo rover Relentless, concluiu que esses rios poderiam ter hospedado vida antiga. As formações de crateras chamadas “formas de relevo de assento e nariz” são provavelmente remanescentes de antigos leitos de rios, concluíram pesquisadores em um estudo recente. Estádio.

“Esta análise não é um instantâneo, mas um registro de mudança”, disse o coautor e professor assistente de geociências da Penn State, Benjamin Cardenas, em um comunicado na época. “O que vemos hoje em Marte são os restos de uma história geológica ativa, e não uma paisagem congelada no tempo.”

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A curiosidade está apenas arranhando a superfície. Os cientistas acreditam que outras partes da superfície de Marte também podem ter sido moldadas e formadas por sedimentos transportados pelos rios há milhares de milhões de anos, numa altura em que o planeta provavelmente parecia completamente desconhecido.

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