Što nam smrznuti mravi mogu reći o tome kako funkcionira njihovo pamćenje
Mi ljudi smo svestrani i uspješni navigatori, ali kukci bi mogli imati navigacijske vještine koje su još bolje. Za njih je to doslovno pitanje života i smrti – i zato su znanstvenici odlučili zamrznuti neke mrave i bube kako bi saznali više o tome kako pamte svoj put kući nakon izlaska.
Njihove vještine su prilično impresivne. Mravi koji žive u saharskim solanama mogu putovati više od kilometra, znajući u svakom trenutku svoju lokaciju u odnosu na svoje gnijezdo. Na tom terenu nema orijentira ili drugih značajki koje bi pomogle mravima da prepoznaju gdje se nalaze.
Umjesto toga, slično velikim istraživačima, poput Kristofora Kolumba i Ferdinanda Magellana, mravi koriste položaj Sunca na nebu kao kompas i vlastito kretanje za procjenu udaljenosti. Ako znate smjer i udaljenost na kojoj ste se udaljili od kuće, možete povući crtu koja pokazuje natrag na nju. To omogućuje mravima da se sigurno vrate kući nakon što pronađu hranu.
Da biste dali neku perspektivu o tome što rade ovi izvanredni kukci, uzmite u obzir da je 1 kilometar oko 100 000 puta duljine tijela mrava. To je jednako ljudskom hodanju od New Yorka do Washingtona, DC, a zatim natrag, znajući u svakom trenutku ispravan smjer i koliko daleko moraju ići bez korištenja orijentira.
Unutar mozga insekata
Zahvaljujući nedavnom razvoju mikroskopije i genetike, znanstvenici su uspjeli natjerati različite moždane stanice da emitiraju različite boje svjetlosti. Ovo veliko postignuće omogućilo je istraživačima da razlikuju pojedinačne neurone i razdvoje način na koji se međusobno povezuju u neuralnim špagetima koji čine mozak.
Tehnika je korištena da se vidi kako mozak kukca prati njegov smjer – i identificiraju moždane stanice koje kodiraju brzinu kukca dok se kreće. S tim informacijama, njegov mozak može izračunati koliko je daleko prešao tako što stalno dodaje svoju trenutnu brzinu u svoju memoriju tijekom putovanja. I smjer i udaljenost koju putuje kukac kodirani su neuronima u njegovom mozgu dok se udaljava od svog gnijezda. Ali kako je to pohranjeno u njihovu memoriju kako bi mogli pronaći put natrag?
Istraživanje pamćenja
Kukci koji se brzo kreću moraju stalno u letu ažurirati svoje pamćenje smjera i udaljenosti, a ipak ga mogu pamtiti nekoliko dana. Ova dva aspekta memorije – brzo ažuriranje i dugotrajnost – obično se smatraju nekompatibilnima, no čini se da ih kukci uspijevaju kombinirati.
Znanstvenici su namjeravali istražiti kako točno kukci uspijevaju zapamtiti neprestano ažuriranje sjećanja tijekom dugog vremenskog razdoblja – i odlučili su da je zamrzavanje insekata najbolji način za pronalaženje odgovora.
Anesteziolozi znaju da kada netko ide u anesteziju zaboravlja neke stvari koje su se dogodile prije anestezije, ali se sjećaju drugih, ovisno o tome kako su ta sjećanja pohranjena. Najbliža stvar anesteziji za insekte je njihovo hlađenje. Kada se njihova temperatura smanji na temperaturu topljenja leda (0 ºC), električna aktivnost u mozgu prestaje, a kukci padaju u komu.
Ako se njihova sjećanja na smjer i udaljenost održavaju kao kratkoročna električna aktivnost, oni će biti izbrisani kada su zamrznuti – ali ako su pohranjeni u sinapsama između neurona (kao dugotrajna sjećanja) održat će se. Dakle, uhvatili su mrave kada su bili udaljeni od gnijezda i ohladili ih do temperature leda koji se topio (0 ºC) 30 minuta. Zatim su ih vratili na temperaturu okoline i, nakon što su se oporavili, pustili su ih na nepoznato mjesto da vide što će učiniti.
Obično, kada se ovi insekti puste na nepoznato mjesto u svom kućnom okruženju, oni bi potrčali ravno prema mjestu gdje bi im bilo gnijezdo da nisu bili raseljeni. To jest, trčali bi paralelno sa svojom uobičajenom putanjom, a nakon što prijeđu očekivanu udaljenost počeli bi tražiti ulaz u svoje gnijezdo.
No, otkrili su da su se smrznuti insekti pomaknuli u očekivanom smjeru, ali su zaboravili na udaljenost koju trebaju prijeći – to je značilo da su prerano počeli tražiti ulaz u svoje gnijezdo. U početku je bilo zbunjujuće da se memorija udaljenosti pogoršala dok je memorija smjera bila sačuvana – ovaj rezultat nije proizveo jasnu razliku između kratkoročne (zaboravljene) i dugotrajne (očuvane) memorije koju su očekivali.
Ali znanstvenici misle da najbolje objašnjenje za ovaj fenomen nisu dva odvojena sjećanja, već jedno zajedničko sjećanje koje kodira i smjer i udaljenost zajedno – i djelomično se raspada kada se zamrzne. Zamislite da umjesto pamćenja udaljenosti i smjera (ili kuta), pamtite svoj položaj u x-y koordinatama, odnosno kartezijanskom koordinatnom sustavu o kojem smo učili u školi.
Zatim, ako izgubite dio svoje memorije, i vaše x i y vrijednosti će se smanjiti, a pod pretpostavkom da izgubite sličan udio memorije u obje osi, na kraju ćete imati kraću udaljenost, ali i dalje isti kut ili smjer. Čini se da su kukci koristili kartezijanske koordinatne sustave da bi se vratili kući mnogo prije nego što je René Descartes formalizirao koncept.
Izvor: The Conversation