استان ها

وقتی هوا خیلی گرم است در مغز چه اتفاقی می‌افتد؟

به گزارش گروه علم و فناوری خبرگزاری آنا به نقل از یک وب سایت (Sci-Tech Daily)، وقتی آب و هوا تغییر می کند، کدام موجودات زنده می مانند و می میرند؟ یک لارو ماهی کوچک بینش غیرمنتظره ای را در مورد چگونگی واکنش مغز به افزایش دما ارائه می دهد.

واقعاً باورنکردنی بود، تمام مغز روشن شد.

موجودات زنده، مانند ماهی و انسان، با افزایش دما بدتر می شوند. احتمالاً بسیاری از مردم این مشکل را در یک روز گرم تابستان تجربه کرده اند. اما دقیقاً چه چیزی در داخل بدن می گذرد که باعث می شود بدن به طور نامناسبی گرم شود؟

برای یافتن پاسخ، زیست شناسان دپارتمان زیست شناسی NTNU فناوری ژنتیک را با تکنیک های فیزیولوژی عصبی ترکیب کردند.

ما می خواستیم مکانیسم هایی را بررسی کنیم که تحمل حرارتی موجودات را محدود می کند. هنگامی که دمای زمین به دلیل تغییرات آب و هوایی افزایش می یابد، کدام حیوانات زنده می مانند و چرا؟ تصمیم گرفتیم به مغز نگاه کنیم.

تغییرات آب و هوایی باعث ایجاد امواج گرما می شود

حیواناتی که در آب زندگی می کنند دمایی را تجربه می کنند که به سطوح کشنده می رسد و امواج گرمایی که از قاره ها عبور می کنند بیشتر می شود. برای پیش‌بینی چگونگی سازگاری گونه‌ها با تغییرات آب و هوایی، لازم است بدانیم چه چیزی بقا در دماهای بسیار بالا را محدود می‌کند.

تحمل حرارتی موضوعی است که برای دهه ها مورد تحقیق قرار گرفته است و این ایده که دما بر فعالیت مغز تأثیر می گذارد یک ایده قدیمی است. نکته جدید این است که اکنون می توانیم از فناوری ژنتیک و فیزیولوژی عصبی برای مطالعه این پدیده استفاده کنیم.

محققان در NTNU در تروندهایم فعالیت مغزی لاروهای گورخرماهی تازه بیرون آمده را مورد مطالعه قرار دادند و به تدریج دمای اطراف لارو ماهی را افزایش دادند.

خبر مرتبط:  آیا موش آزمایشگاهی هستیم؟ / فکر کنم داور می‌خواست انتقام بگیرد

این ماهی ها از نظر ژنتیکی اصلاح شده اند به طوری که نورون های مغز در هنگام فعال بودن نور فلورسنت ساطع می کنند. ما می توانیم این نور را در زیر میکروسکوپ ببینیم که لاروها در اطراف شنا می کنند. این لاروهای ماهی نیز از مزیت شفاف بودن برخوردار هستند.

اندرسن می گوید: «ما مستقیماً به مغز لاروهای زنده نگاه می کنیم.

از دست دادن توانایی واکنش

به این ترتیب محققان می توانند فعالیت مغز را دنبال کرده و به تدریج دمای آبی را که ماهی ها در آن شنا می کنند افزایش دهند.

ما می توانیم ببینیم که لاروها در حین گرم شدن چگونه رفتار می کنند. وقتی هوا واقعاً گرم می شود، تعادل خود را از دست می دهند و شروع به شنای دایره ای، شکم بالا می کنند.

محققان لاروهای ماهی را ارتعاش دادند تا پاسخ آنها را بررسی کنند. آنها دم لارو را برگرداندند، که معمولاً باعث واکنش شنا می شود.

در دمای معینی، ماهی ها به نوک زدن پاسخ نمی دهند. آنها هنوز زنده بودند، اما در محیط زیست، می توان آنها را مرده در نظر گرفت. در آن شرایط فرازمینی، آنها نمی توانند از شکارچیان شنا کنند یا راه خود را برای خنک کردن آب بیابند.

آندراسن می گوید: «به محض اینکه آنها را در آب سرد قرار می دهیم، حالت خوبی دارند.

گرما مغز را خاموش می کند

تاکنون، آزمایش‌ها همانطور که محققان امیدوار بودند پیش رفته است. با تابش نور در مقابل چشمان ماهی، آنها همچنین می توانند آزمایش کنند که آیا مغز نشانه های بصری را درک می کند یا خیر.

خبر مرتبط:  حضور استاندار گیلان در اجتماع عزاداران رضوی در سبزمیدان رشت

با افزایش دما، مغز کاملاً به محرک ها واکنش نشان نمی داد و کاملاً غیرفعال می شد. اما بعد که دما را کمی بالا بردند، اتفاقی افتاد.

تمام مغز روشن شد. آندریسن می‌گوید: «نزدیک‌ترین چیزی که می‌توانم به توصیف چیزی که دیدیم، نوعی هاله بود.

به طور معمول، شما فقط فعالیت مغز را به صورت نقاط ریز نور در قسمت های خاصی از مغز می بینید. محققان شگفت‌زده اکنون می‌توانند زیر میکروسکوپ تماشا کنند که چگونه نور فلورسنت در چند ثانیه پخش می‌شود و کل مغز یک لارو ماهی کوچک را می‌پوشاند.

ما می دانیم که مغز گورخرماهی شباهت های زیادی با مغز انسان دارد – 70 درصد مواد ژنتیکی یکسان است – و محققان حدس زدند که ممکن است بین آنچه در این لارو ماهی دیدیم و آنچه در آن می بینید ارتباط وجود داشته باشد. . . آندرسن می گوید: مغز کودکان تب دار.

سپس، محققان می‌خواستند نوع خاصی از سلول‌های مغزی – سلول‌های گلیال – را زیر میکروسکوپ قرار دهند.

آنچه در اینجا مایل به بررسی آن هستیم، فعالیت سلول های گلیال در طول گرمایش است. این سلول ها نقش مهمی در تامین اکسیژن مغز دارند.

هر دو سطح اکسیژن را کنترل می کنند و جریان خون و در نتیجه تامین اکسیژن را تنظیم می کنند. در حالی که می توانیم ببینیم که سطح اکسیژن بر تحمل حرارتی تأثیر می گذارد، یک فرضیه این است که مغز خاموش می شود زیرا سلول های گلیال دیگر قادر به تنظیم سطح اکسیژن نیستند.

تفاوت ها باعث تکامل می شوند

برای بررسی دقیق تر آنچه اتفاق افتاده است، محققان در تروندهایم شروع به دستکاری مقدار اکسیژن موجود در آبی کردند که ماهی ها در آن شنا می کردند و در عین حال دما را افزایش دادند.

خبر مرتبط:  همت، پشتکار جدی، پشتوانه خانواده و باورقلبی مهم ترین انگیزه من برای بازیگری

با کمال تعجب، ما دریافتیم که سطح اکسیژن در تنظیم تحمل حرارتی نقش دارد. هنگامی که ما اکسیژن مکمل را اضافه کردیم، ماهی لارو در دماهای بالاتر عملکرد بهتری داشت، فعالیت مغزی بیشتری داشت و از قرار گرفتن در معرض محدودیت‌های حرارتی بالاتر در مقایسه با ماهی‌های کم اکسیژن، سریع‌تر بهبود یافت.

مطالعات روی گونه های دیگر نتایج متناقضی را هنگام بررسی اثر غلظت اکسیژن بر تحمل حرارتی به دست آورده است.

“عدم حساسیت” به نوسانات در سطح اکسیژن یک مزیت تکاملی با گرم شدن زمین است.

تحقیقات نشان می دهد که تحمل گرما بین گونه ها متغیر است. این می تواند مشخصه ای باشد که تعیین می کند آیا یک گونه می تواند با تغییرات آب و هوایی سازگار شود یا تسلیم افزایش دما شود.

بسیاری از ارگانیسم ها در محیط های فقیر از اکسیژن زندگی می کنند که در آن درجه حرارت می تواند به سرعت بالاتر از حد نرمال باشد.

اندرسن می گوید که آنها به ویژه آسیب پذیر می شوند.

او به عنوان مثال ارگانیسم هایی را ذکر می کند که در مناطق کم عمق آب شیرین، رودخانه ها یا منطقه جزر و مدی زندگی می کنند.

اینها زیستگاه هایی هستند که در آن نوسانات زیادی در سطح اکسیژن ممکن است رخ دهد که اغلب با نوسانات دما همراه است. در این زیستگاه‌ها، ماهی‌هایی که تحمل حرارتی آن‌ها به دلیل سطح اکسیژن محدود است، بیشتر از ماهی‌هایی که بدون آن‌ها تحمل می‌کنند، به مبارزه می‌پردازند.

به گفته آندریسن، حیواناتی که قادر به حفظ عملکرد عصبی در سطوح پایین اکسیژن هستند، بهتر می توانند دمای بالا را تحمل کنند.

انتهای پیام/

مجله سلامتی ایران

جدیدترین اخبار روز پزشکی و سلامتی ایران و جهان را در وب سایت ما هر روز منتشر و گزداوری میشود.