به گزارش
جام‌جم آنلاین به نقل از ساینس‌الرت، اگرچه عنکبوت‌ها می‌توانند به اندازه کافی کوچک باشند تا روی ناخن شما از این طرف به آن طرف بروند، اما همچنان می‌توانند شاهکار‌های مهندسی بسیار زیبا و پیچیده‌ای خلق کنند.
منظور از این شاهکار هنری، تار آنهاست؛ ساختار‌هایی که هزاران سال است که تخیل انسان را مجذوب و برانگیخته است. حالا محققان دقیق‌ترین تحلیل را از نحوه تنیدن تار به دست آورده‌اند.
تیمی از دانشمندان دوربین‌های دید در شب و هوش مصنوعی را برای مطالعه هر حرکت هر یک از هشت پای عنکبوت در طول تنیدن تار به کار گرفتند. نتیجه این پژوهش مدلی است که می‌تواند مراحل ساخت تار را بر اساس وضعیت قرارگیری پا‌های عنکبوت پیش‌بینی کند. این مدلسازی احتمالا بتواند به دانشمندان کمک کند تا بفهمند در مغز عنکبوت ریزشان زمانی که در تاریکی از این ور به آن ور می‌رود چه می‌گذرد.
اندرو گوردوس، زیست‌شناس رفتاری از دانشگاه جانز هاپکینز، می‌گوید: «من برای اولین بار زمانی که با پسرم در حال پرنده‌نگری بودم جذب این شاهکار شدم. پس از دیدن یک تار بسیار بزرگ تماشایی فکر کردم، اگر به باغ وحش رفته بودم و شامپانزه‌ای را می‌دیدم که می‌تواند چنین سازه ماهرانه‌ای را بسازد، فکر می‌کردم که شامپانزه‌ای خارق‌العاده است. خب، این که یک عنکبوت این ساختار پیچیده را ساخته بسیار شگفت‌انگیزتر است، زیرا مغز عنکبوت بسیار کوچک است و من بسیار تأسف خوردم که چرا ما جزئیات بیشتری در مورد این که این حشره کوچک چطور این کار را انجام می‌دهد به دست نیاورده‌ایم.» وی می‌افزاید: «اکنون موفق به مدلسازی بسیار دقیقی از حرکت عنکبوت هنگام تنیدن تار شده‌ایم؛ کاری که هرگز برای معماری هیچ حیوانی با این وضوح انجام نشده است.»
اگرچه هیچ حیوان دیگری به شکلی کاملاً مشابه انسان‌ها ساخت و ساز نمی‌کند، اما توانایی ساختن ما منحصر به فرد نیست. نخستی‌های دیگر نیز برای خود لانه می‌سازند، حتی پرندگان نیز برای ساخت لانه خود معماری دارند. برخی از خرچنگ‌ها دودکش می‌سازند و برخی از لارو‌های مگس کادیس پیله‌ای برای زندگی می‌سازند. اما هیچ‌کدام از این‌ها به اندازه تار عنکبوت‌ها پیچیده، متنوع و زیبا نیستند.
در مرکز تلاش برای ایجاد کتابخانه‌ای از حرکات تار تنیدن عنکبوت، آلوبوروس دیورسوس (Uloborus diversus) قرار دارد که عضوی از خانواده عنکبوت‌های سَرَندباف است. این عنکبوت‌های غیرسمی و حشره‌خوار معمولی که اندازه آن‌ها فقط چند میلی‌متر است، در ایالات متحده و مکزیک یافت می‌شوند. این عنکبوت مانند دیگر عنکبوت‌های سَرَندباف، هر شب تار‌های پیچیده‌ای می‌سازند تا طعمه خود را به دام بیاندازند.
شش عنکبوت برای فرآیند ضبط مورد استفاده قرار گرفتند. هر شب، محققان با استفاده از دوربین‌ها و نور‌های فروسرخ، ۲۶ نقطه روی بدن این عنکبوت‌ها را در حین ساخت تار‌های خود، با استفاده از الگوریتم شبکه‌های عصبی ردیابی اندام بررسی می‌کردند.
ابل کورور، متخصص اعصاب از دانشگاه جان هاپکینز، می‌گوید: «حتی اگر آن را به صورت ویدئویی ضبط کنید، ردیابی این تعداد پا‌ها برای مدت طولانی برای بسیاری از افراد دشوار است. بررسی هر فریم از فیلم و مشخص کردن وضعیت پا به صورت دستی بسیار سخت است، بنابراین ما نرم‌افزار بینایی ماشین را آموزش دادیم تا وضعیت عنکبوت را فریم به فریم تشخیص دهد تا بتوانیم هر کاری را که پا‌ها برای ساختن یک تار کامل انجام می‌دهند، ثبت کنیم.»
به این ترتیب، محققان ساعت‌های طولانی ساخت ۲۱ تار و هر حرکت بدن عنکبوتی را که در حال ساخت این تار‌ها بود را ثبت کردند.
این اولین قدم برای ثبت این است که چگونه مغز کوچک عنکبوت‌ها می‌تواند از پیچیدگی ساخت تار پشتیبانی کند و نتیجه داد. محققان دریافتند که فرآیند تارسازی هر عنکبوت شامل حرکات و مهارت‌های حرکتی یکسانی است، تا جایی که می‌توان ادامه بخش در حال ساخت را فقط از موقعیت یک پا پیش‌بینی کرد.
گوردوس می‌گوید: «حتی اگر ساختار نهایی کمی متفاوت باشد، قوانینی که آن‌ها برای ساخت وب استفاده می‌کنند یکسان است. همه آن‌ها از قوانین یکسانی استفاده می‌کنند که تأیید می‌کند قوانین در مغز آن‌ها رمزگذاری شده است. اکنون می‌خواهیم بدانیم چگونه این قوانین در سطح نورون‌ها کدگذاری می‌شوند.»
این موضوع مرحله بعدی تحقیق خواهد بود. این تیم قصد دارد تا عنکبوت‌ها را تحت تأثیر مواد شیمیایی تغییردهنده ذهن قرار دهد تا مشخص کند کدام قسمت‌های مغز درگیر فرآیند ساخت وب هستند و چگونه. (داروها، از جمله کافئین، در مطالعات پیشین به عنکبوت‌ها داده شده است، بنابراین نشانه‌هایی داریم که نشان می‌دهد این می‌تواند بر توانایی ایجاد وب‌سازی آن‌ها تأثیر بگذارد.)
محققان می‌گویند: «ارائه دارویی و تجزیه و تحلیل رفتاری بعدی برای استنباط اینکه چگونه تغییرات ناشی از دارو در رفتار منجر به تغییر معماری تار می‌شود، مورد نیاز است. ما امیدواریم که هر دو رویکرد را در مطالعات آتی ترکیب کنیم. تحلیل‌های رفتاری انجام شده در اینجا مجموعه‌ای مفید از ابزار‌ها را برای بررسی بیشتر ساختار زیربنایی این رفتار و در نهایت نحوه رمزگذاری این ساختار در مغز فراهم می‌کند.»
نتایج این تحقیق در Current Biology منتشر شده است.
