مسیریابی حشرات و عوامل مؤثر بر آن

فرضیه‌ای درباره ارتباط خمیازه با کورتیزول

چکیده

یکی از عواملی که نقش مهمی در بقای جانداران (یافتن غذا، سرپناه و فرار از دشمنان) به‌خصوص حشرات دارد، ‌‌مسیریابی است. در واقع، جانداران بدون دستگاه مسیریابی شانسی برای بقا در طبیعت نخواهند داشت. گونه‌های مختلف سوسک‌ها حدود ۳۲۰ میلیون سال بقا را تجربه کرده‌‌‌اند و شرایط بسیار سخت، از سرمای قطبی تا صحراهای سوزان و حتی انفجارهای اتمی و برخورد شهاب‌سنگ‌ها را تحمل کرده‌اند و به‌علت داشتن دستگاه عصبی منحصربه‌فردی که دارند، برای تحقیق در این مورد بسیار مناسب‌اند. در این  پروژه ‌‌مسیریابی سوسک امریکایی¹ و تأثیر عوامل داخلی و خارجی (مانند حافظه، ارتباط با سایر حشرات، نور و رنگ محیط) بر عملکرد دستگاه عصبی در مسیریابی مورد مطالعه قرار گرفت. بدین منظور، با طراحی یک هزارتوی² سقف‌دار و با استفاده از فرستنده‌ها و دوربین‌های فروسرخ رفتار ۲۰ سوسک در ۵ گروه آزمایشی و با تکرار حدود ۸۰ بار برای هر گروه در شرایط مختلف (وجود یا قطع شاخک و وجود یا عدم رد شیمیایی) مورد مشاهده قرار گرفت و نتایج  با برنامه آماری اکسل مورد تجزیه‌وتحلیل قرار گرفت. بررسی نتایج حاصل نشان داد که سوسک با استفاده از نوعی حافظه موقت و با بهره‌گیری کمتر از عوامل محیطی مسیریابی می‌کند و با توجه به این که سوسک‌ها امکان عبور از لایه‌هایی به نازکی چند میلی‌متر را دارند، می‌توان از این حشرات برای زنده‌یابی در سوانح و حوادث طبیعی به‌عنوان موجودات ردیاب استفاده کرد.

    

مقدمه

سیستم مسیریابی حشرات در مقایسه با سایر جانداران طراحی منحصربه‌فردی دارد؛ به‌طوری که حشرات به کمک شاخک‌های خود که به‌طور کامل از عصب‌های گیرنده (حسی) تشکیل شده‌اند، قادرند کوچک‌‌ترین تغییر وضعیت و لرزش‌های محیط را تشخیص دهند و با ایجاد اختلاف ولتاژ در دو سر شاخک این تغییر را به مرکز عصبی خود بفرستند تا مرکز عصبی با تحلیل داده‌ها دستورهای لازم را به اندام‌های مورد نظر بدهد.

هدف از این پروژه بررسی ‌‌مسیریابی حشرات و تأثیر عوامل مختلف (مانند حافظه، ارتباط با سایر حشرات و نور و رنگ محیط) بر ‌‌مسیریابی آن‌ها بود که در یک ‌‌هزارتوی بسته روی سوسک انجام دادیم.

مطالعات مشابه با عنوان بررسی ‌‌مسیریابی حشرات اغلب روی مورچه و زنبور عسل صورت گرفته‌‌‌اند و تنها تعداد اندکی از محققان به مطالعه سوسک‌ها پرداخته‌‌‌اند و آزمایش‌های انجام شده درباره ‌‌مسیریابی سوسک انگشت‌شمار است. چیزی که این پروژه را متمایز می‌کند، نوآوری در شیوه انجام آزمایش‌هاست. در این آزمایش‌ها با روشی نوین خطا را به صفر نزدیک کردیم و تأثیر همه عوامل مؤثر، بجز عامل مورد تحقیق را حذف کردیم.

سوسک حمام

سوسک حمام که با نام سوسری نیز  شناخته می‌شود، جانداری است از شاخه بندپایان، رده حشرات و راسته سوسریان. ما همه آزمایش‌های خود را با سوسک نر آمریکایی انجام دادیم.

از اندام‌های جالب سوسک‌ها (به جز شاخک‌ها) می‌توان به سرسوس‌ها³ و تارسوس⁴ اشاره کرد. سرسوس اندامی دُم‌مانند در پشت سوسک است که از نظر ظاهری شباهت زیادی به یک جفت پای بسیار کوچک دارد و ساختار آن همانند شاخک سوسک است؛ یعنی از به هم پیوستن تعداد زیادی عصب حسی تشکیل شده است. وظیفه سرسوس تشخیص تغییر وضعیت هوا در پشت سوسک است. به‌طوری که اگر جسمی از پشت به سوسک نزدیک شود، با حرکت خود هوا را جابه‌جا می‌کند و جریان هوایی جزئی به‌وجود می‌آورد. سرسوس سوسک آن‌قدر حساس است که این جریان هوای به وجود آمده را تشخیص می‌دهد و سوسک قبل از نزدیک شدن خطر، فرار می‌کند.

تارسوس نیز اندامی خار مانند در قسمت انتهایی پای سوسک است که اغلب با خارهای گیرنده عصبی پا اشتباه گرفته می‌شود. هنگامی که سوسک از محلی می‌پرد، تارسوس پای سوسک همانند یک قلاب به پستی و بلندی‌های میکروسکوپی سطح، قلاب می‌شود و به سوسک اجازه می‌دهد پس از پرش حول محل پرش بچرخد و شروع به راه رفتن زیر سطح کند.

دلایل استفاده از سوسک حمام در آزمایش‌ها

۱. به فراوانی یافت می‌شود.

2. دستگاه عصبی خطی بسیار ساده‌ای (حتی نسبت به سایر حشرات) دارد و به‌راحتی می‌توان با بررسی اختلاف ولتاژ دو سر شاخک و پا، نحوه رفتار و عکس‌العمل آن به شرایط مختلف را بررسی و حتی پیش‌بینی کرد.

۳. چون سوسک برای انسان جانوری موذی و مزاحم است، آشنایی با رفتار آن به دفع راحت‌‌تر آن کمک می‌کند.

۴. از آنجا که پاهای سوسک (که معمولاً سوزن‌ها برای اندازه‌گیری اختلاف ولتاژ به آن وصل می‌شوند) بعد از قطع شدن قابلیت رشد دارند، از نظر اخلاق زیستی آزمایش روی آن مانعی ندارد.

هدف از این پروژه بررسی ‌‌مسیریابی حشرات و تأثیر عوامل مختلف (مانند حافظه، ارتباط با سایر حشرات و نور و رنگ محیط) بر ‌‌مسیریابی آن‌ها بود که در یک ‌‌هزارتوی بسته روی سوسک انجام دادیم

وسایل و دستگاه‌های استفاده شده در آزمایش‌ها

ما برای انجام آزمایش‌های خود تصمیم گرفتیم سوسک گرسنه‌ای را که چند روز به آن غذا نداده بودیم، در یک هزارتوی نسبتاً پیچیده قرار دهیم، هدف (غذا) را در مرکز هزارتو بگذاریم و سوسک را در شرایط مختلف قرار دهیم تا بسته به نوع آزمایش ‌‌هزارتو را بپیماید.

از آنجا که سوسک برخلاف نور فروسرخ (که اصلاً قادر به مشاهده آن نیست)، نسبت به نور‌های مرئی بسیار حساس است؛ تصمیم گرفتیم برای بالا بردن دقت آزمایش، هزارتو را با یک سقف بپوشانیم و بر بالای هر دو راهی یک حسگر فروسرخ قرار دهیم تا وقتی که سوسک از زیر حسگر رد می‌شود، با تغییر مقاومت گیرنده متوجه رد شدن سوسک شویم؛ در حالی‌که به‌علت تاریک بودن محیط، در حرکت سوسک اختلال ایجاد نشود. سپس با وصل کردن حسگر‌ها به دستگاه رازبری پای⁵ اطلاعات آن را پردازش و  تحت زبان C در رایانه برنامه‌ای طراحی کردیم که در صورت رد شدن سوسک از زیر حسگر آن را به‌صورت یک نوسان آنالوگ نشان دهد.

از طرفی ما بعد از هر آزمایش مسیر را با الکل و آب پاک می‌کردیم تا رد غذایی که برای راهنمایی سوسک در مسیر گذاشته بودیم و رد شیمیایی سوسک که از آزمایش قبل به جا مانده پاک شود، زیرا وجود این دو ماده در آزمایش‌های بعد باعث بروز خطا در نتیجه می‌‌شد.

آزمایش اول (حافظه)

الف. هدف آزمایش

در این آزمایش می‌خواستیم بدانیم که:

۱. سوسک چند بار باید مسیر را با راهنمایی ما طی کند تا در نهایت بتواند بدون کمک ما به هدف برسد.

۲. اگر در مکانی در طول مسیر نشانه خاصی قرار دهیم (مانند گذاشتن یک علامت روی دیوار) و سپس سوسک را به‌جای نقطه شروع در آن مکان علامت‌گذاری شده قرار دهیم؛ آیا سوسک می‌تواند از آن نقطه بقیه مسیر را درست طی کند؟

۳. آیا سوسک هنگامی که مسیر را از روی حافظه طی می‌کند باز هم از گیرنده‌های عصبی خود استفاده می‌کند؟

ب. روش کار

آزمایش۱.۱: ابتدا سوسک را درون هزارتو قرار می‌دادیم و تعدادی قطعه کوچک شکلات در مسیر می‌گذاشتیم تا سوسک به‌سمت مسیر درست راهنمایی شود. پس از اینکه مسیر را طی کرد، هزارتو را با آب و الکل تمیز و آزمایش را دوباره تکرار می‌کردیم تا ببینیم که آیا سوسک می‌تواند مسیر را بدون راهنمایی طی کند یا خیر. اگر نمی‌توانست، آزمایش را تکرار می‌کردیم. این کار را تا جایی ادامه می‌دادیم که سوسک بتواند مسیر را بدون کمک ما به درستی طی کند. همچنین بررسی می‌کردیم که سوسک در هر مرتبه چند درصد سریع‌‌تر می‌شود و مسیر را روان‌‌تر طی می‌کند.

آزمایش۱.۲: در این آزمایش سوسک را در نقطه‌ای از مسیر درست قرار می‌دادیم تا ببینیم آیا سوسک می‌تواند بقیه مسیر را بدون کمک ما به درستی طی کند یا خیر؛ به عبارت دیگر، بررسی می‌کردیم که سوسک یادگیری دارد یا نه.

برای بالا رفتن دقت آزمایش و اطمینان از اتفاقی نبودن نتایج، این آزمایش‌ها را روی ۷ سوسک و ۱۲ بار روی هرکدام  انجام دادیم.

آزمایش۱.۳: در این آزمایش دو سوسک که در آزمایش۱.۱ مسیر را به حافظه سپرده‌‌‌اند و مسیر را با میانگین زمانی تقریباً مشابه طی کرده‌‌‌اند، انتخاب و با قطع کردن شاخک‌های یکی از آن‌ها بررسی می‌کردیم که با قرار دادن آن‌ها در هزارتو اختلاف زمان آن‌ها در طی کردن مسیر چقدر می‌شود. سپس همین آزمایش را روی دو سوسک جدید و ناآشنا به مسیر انجام می‌دادیم تا ببینیم سوسک در حالتی که مسیر را به حافظه سپرده است، از شاخک خود بیشتر استفاده می‌کند یا در حالتی که برای اولین بار در مسیر قرار می‌گیرد.

ابتدا سوسک را درون هزارتو قرار می‌دادیم و تعدادی قطعه کوچک شکلات در مسیر می‌گذاشتیم تا سوسک به‌سمت مسیر درست راهنمایی شود

آزمایش دوم (ارتباط با رد شیمیاییسایر سوسک‌ها)

الف. هدف

مشخص کردن اینکه آیا سوسک می‌تواند با دنبال کردن رد شیمیایی سوسک‌های دیگر بدون کمک ما به هدف برسد.

ب. روش کار

برای انجام آزمایش ما ابتدا یک سوسک را توسط تکه‌های کوچک غذا، به مسیر درست راهنمایی می‌کردیم و سپس برخلاف آزمایش قبل مسیر را با آب و الکل پاک نمی‌کردیم و سپس یک سوسک جدید را در مسیر قرار می‌دادیم تا ببینیم آیا می‌تواند با دنبال کردن رد شیمیایی سوسک اول مسیر را به درستی طی کند یا نه. سپس با قطع کردن شاخک‌های سوسک آزمایش را تکرار می‌کردیم تا ببینیم که سوسک رد شیمیایی سوسک‌های دیگر را با شاخک‌های خود دنبال می‌کند یا با حس بویایی.

برای بالا رفتن دقت آزمایش و اطمینان از اتفاقی نبودن نتایج، این آزمایش را نیز روی ۷ سوسک و ۱۲ بار روی هرکدام انجام دادیم.

آزمایش سوم (تأثیر نور و رنگ محیط بر ‌‌مسیریابی سوسک)

الف. هدف

در این آزمایش ما می‌خواستیم بررسی کنیم که سوسک به‌سمت کدام رنگ بیشتر جذب می‌شود. همچنین بین تاریکی و روشنایی به کدام بیشتر علاقه نشان می‌دهد.

ب. روش کار

آزمایش۱.۳ (رنگ): در این آزمایش ابتدا دیواره‌های هزارتو را در دو راهی‌ها دو به دو به رنگ‌های آبی تیره، آبی روشن، بنفش، سبز، زرد، نارنجی، قرمز و صورتی در آوردیم تا ببینیم که‌ آیا سوسک به‌سمت کدام رنگ بیشتر جذب می‌شود.

آزمایش۲.۳ (نور): در این آزمایش سقف را روی هزارتو قرار ندادیم و تنها در دوراهی‌ها روکش ماتی در یک سمت قرار دادیم تا یک راه روشن و یک راه تاریک ایجاد شود و ببینیمسوسک به کدام سمت بیشتر جذب می‌شود.

برای بالا رفتن دقت آزمایش و اطمینان از اتفاقی نبودن نتایج، این آزمایش‌ها را نیز روی ۷ سوسک و ۱۲ بار روی هرکدام انجام دادیم.

بحث و نتیجه‌گیری

الف. آزمایش اول (حافظه)

این آزمایش را همان‌طور که گفته شد روی ۷ سوسک و ۱۲ بار روی هرکدام (درمجموع ۸۴ بار) انجام دادیم که نتایج آن به این شرح است:

آزمایش۱.۱: در این آزمایش بررسی کردیم که چند بار باید آزمایش‌ها را تکرار کنیم تا سوسک مسیر را به حافظه بسپارد: در مجموع ۸۴ باری که این آزمایش را انجام دادیم، در ۱۲ آزمایش سوسک با کمتر از ۸ بار طی کردن مسیر با راهنمایی ما توانست مسیر را بدون کمک به درستی طی کند. در ۴۸ بار آزمایش سوسک با ۸ الی ۹ بار طی مسیر توانست بدون کمک ما به غذا برسد. در ۱۸ آزمایش سوسک با بیش از ۹ بار پیمودن مسیر توانست بدون کمک ما آن را طی کند و در ۶ آزمایش سوسک نتوانست در ۲۴ باری که مسیر را طی کرد، بدون کمک ما به هدف برسد که نتایج آن را به‌طور دقیق در زیر مشاهده می‌کنید:

 تعداد دفعاتی که هر سوسک مسیر را بدون کمک به‌صورت روان طی کرد

سوسک‌ها دارای یک حافظه موقت هستند که با تقریباً ۸ الی ۹ بار طی مسیر می‌توانند مسیر را به حافظه بسپارند و بدون کمک مسیر را به‌صورت روان  طی کنند

آزمایش۱.۲: در این آزمایش بررسی کردیم که اگر سوسک را در محلی نشانه‌گذاری شده در میانه مسیر قرار دهیم آیا می‌تواند بقیه مسیر را تشخیص بدهد یا نه.

در مجموع ۸۴ باری که این آزمایش را انجام دادیم، سوسک در ۱۱ مورد توانست ادامه مسیر را به درستی طی کند در حالی‌که در ۷۳ مورد سوسک‌ها نتوانستند مسیر را به درستی طی کنند.

سوسک یادگیری اندکی دارد و تنها جهت و نحوه حرکت خود را به حافظه می‌سپارد

آزمایش۱.۳: در این آزمایش بررسی کردیم که آیا سوسک هنگام پیمودن مسیر از روی حافظه (در هنگامی که با آزمایش۱.۱ مسیر را به حافظه سپرده است)، آیا باز هم از گیرنده‌های عصبی و شاخک خود برای پیمودن مسیر استفاده می‌کند؟

در مجموع ۸۴ باری که این آزمایش را انجام دادیم در ۸ مورد هنگام پیمودن مسیر نوسان در پالس خروجی شاخک‌های سوسک مشاهده شد که نشان‌دهنده انتقال پیام است در صورتی که در ۷۶ مورد پالس قابل توجهی مشاهده نشد. این نشان‌دهنده آن است که شاخک به‌صورت طبیعی اطلاعات را به‌صورت اندک از محیط دریافت می‌کند؛ ولی هنگامی که سوسک شرطی می‌شود و از روی حافظه در مسیر حرکت می‌کند، نوسان در شاخک بسیار کاهش می‌یابد که این یعنی سوسک به‌دنبال رد غذا نمی‌گردد.

نتایج کلی

آزمایش۱

سوسک‌ها دارای یک حافظه موقت هستند که با تقریباً ۸ الی ۹ بار طی مسیر می‌توانند مسیر را به حافظه بسپارند و بدون کمک مسیر را به‌صورت روان طی کنند؛ اما این حافظه بسیار کوتاه‌مدت است و پس از مدت اندکی سوسک دیگر نمی‌تواند مسیر را به درستی طی کند. همچنین نتیجه گرفتیم که سوسک‌ها  هنگامی که شرطی می‌شوند و مسیر را از روی حافظه طی می‌کنند کمتر از حالت عادی از گیرنده‌های حسی خود استفاده می‌کنند (تفاوت زمان طی کردن مسیر بین دو سوسک سالم و بدون شاخک در حالتی که دو سوسک مسیر را به حافظه سپرده‌‌‌اند، کمتر ازحالتی است که از دو سوسک جدید استفاده کنیم. این موضوع نشان‌دهنده این است که سوسک هنگامی که مسیر را از روی حافظه طی می‌کند، از گیرنده‌های حسی خود بسیار کم استفاده می‌کند و کمتر به‌دنبال رد غذا می‌گردد).

نتیجه دیگری که گرفتیم این بود که سوسک یادگیری اندکی دارد و تنها جهت و نحوه حرکت خود را به حافظه می‌سپارد؛ یعنی اگر ما نقطه‌ای از مسیر را نشانه‌گذاری کنیم و سوسک را پس از شرطی شدن در آن نقطه قرار دهیم، سوسک نمی‌تواند بقیه مسیر را به درستی طی کند؛ زیرا سوسک اطلاعات مسیر را به حافظه نمی‌سپارد و به اصطلاح مسیر را یاد نمی‌گیرد.

با توجه به مطالعات انجام شده در مغز موجودات رده‌های بالاتر از سوسک مانند رَت در منطقه حافظه (هیپوکامپ) دو نوع سلول با نام‌های سلول‌های گرید⁶ و سلول‌های مکانی⁷ وجود دارد که وظیفه سلول‌های گرید کدگذاری کردن کل موقعیت فضایی است و موجود به کمک آن می‌تواند موقعیت خود در هزارتو را پیدا کند. وظیفه سلول‌های مکانی  هم کدگذاری نقاط خاصی در مسیر است.

اگر در یک موجود سلول‌های گرید‌ تکامل یافته‌‌تر باشند، آن موجود قادر است نحوه حرکت خود را در مسیر بهتر به حافظه بسپارد در حالی‌که اگر در یک موجود سلول‌های مکانی‌ تکامل یافته‌‌تر باشند، موجود قادر است اطلاعات محیط مسیری را که طی کرده را بهتر به حافظه بسپارد.

با توجه به آزمایش‌های ما در سوسک‌ها سلول‌های گرید‌ بسیار تکامل یافته‌‌تر از سلول‌های مکانی‌ هستند و کدگذاری اطلاعات در سلول‌های مکانی‌ از سلول‌های گرید بیشتر است؛ زیرا سوسک به‌راحتی پس از چند بار طی مسیر می‌تواند آن را به‌طور کامل و روان به‌درستی طی کند؛ در حالی‌که هیچ‌گاه نمی‌تواند علامت قرار داده شده در مسیر را تشخیص دهد و بقیه مسیر را به‌درستی طی کند.

آزمایش ۲

در این آزمایش بررسی کردیم که اگر پس از آزمایش اول رد شیمیایی سوسک را پاک نکنیم، آیا سوسک جدید می‌تواند بدون کمک ما با دنبال کردن رد شیمیایی سوسک قبلی مسیر را به‌درستی طی کند؟

این آزمایش را نیز همانند آزمایش‌های قبل روی ۷ سوسک و ۱۲ بار روی هرکدام (درمجموع ۸۴ بار) انجام دادیم که نتایج آن به این شرح است:

نتیجه کلی آزمایش۲:

سوسک‌ها در هنگام حرکت در مسیر از خود رد شیمیایی به جا می‌گذارند که به‌راحتی با نور ماورای بنفش قابل مشاهده است. حال اگر این رد را بعد از آزمایش با الکل پاک نکنیم و سپس سوسک جدیدی را در هزارتو قرار دهیم سوسک جدید همان مسیری را که سوسک قبلی طی کرده، با خطای بسیار کمی طی می‌کند و اگر شاخک سوسک را قطع کنیم، مشاهده می‌کنیم که سوسک نمی‌تواند مسیر را به درستی طی کند. این موضوع نشان‌دهنده این است که سوسک با شاخک خود رد شیمیایی سوسک‌هایی را که قبلاً از این مسیر رد شده‌‌‌اند، تشخیص می‌دهند و به‌دنبال آن حرکت می‌کنند.

این موضوع در زندگی روزمره نیز بسیار مشاهده می‌شود؛ اگر یک سوسک به‌صورت تصادفی در یک منبع غذا پیدا شود در روز‌های پس از آن سایر سوسک‌ها با دنبال کردن رد شیمیایی سوسک اول منبع را پیدا می‌کنند و به آن هجوم می‌آورند. چون سوسک اول با استفاده از بویایی ضعیف خود و تا حدی به‌صورت تصادفی به غذا می‌رسد؛ ولی هنگامی که اولین سوسک به منبع غذا برسد با توجه به زندگی جمعی سوسک‌ها، بقیه سوسک‌ها دیگر به‌صورت تصادفی به غذا نمی‌رسند؛ بلکه با دنبال کردن رد شیمیایی سوسک اول بقیه سوسک‌ها با دقت زیادی به آن منبع غذایی می‌رسند.

سوسک‌ها در هنگام حرکت در مسیر از خود رد شیمیایی بجا می‌گذارند که به‌راحتی با نور ماورای بنفش قابل مشاهده است

آزمایش سوم

این آزمایش را همانند آزمایش‌های قبل روی ۷ سوسک و ۱۲ بار روی هرکدام (درمجموع ۸۴ بار) انجام دادیم که نتایج آن به شرح زیر است:

آزمایش۱.۳: در این آزمایش در دوراهی‌ها دو به دو دیواره‌ها را به رنگ‌های متفاوت (آبی تیره، آبی روشن (آسمانی)، صورتی، سبز، زرد، قرمز، نارنجی، بنفش) در آوردیم تا مشاهده کنیم سوسک به کدام جهت حرکت می‌کند.

در مجموع ۸۴ آزمایشی که انجام دادیم رنگ آبی تیره مات با ۴۰ بار بیشترین و رنگ صورتی کمرنگ با ۳ بار کمترین جذب سوسک را دارا بودند. که نتیجه دقیق َآن به این شرح است:

آزمایش۳.۲: در این آزمایش تصمیم گرفتیم سقف را روی هزارتو قرار ندهیم و تنها در دو راهی‌ها روی یک مسیر روکش تیره قرار دهیم تا ببینیم سوسک به‌سمت تاریک‌‌تر جذب می‌شود یا روشن‌‌تر که نتیجه آن را در زیر مشاهده می‌کنید:

در مجموع ۸۴ باری که این آزمایش انجام شد. در ۷۸ مورد سوسک به‌سمت مسیر تاریک‌‌تر و در ۶ مورد به‌سمت مسیر روشن‌‌تر جذب شد.

تحلیل نتایج

 طبق این نمودار سوسک سالم با ۹ بار طی مسیر بدون وجود رد شیمیایی سوسک دیگر می‌تواند مسیر را بدون کمک ما به درستی طی کند؛ در صورتی‌که شاخک سوسک را از ابتدا قبل آشنا شدن با مسیر قطع کنیم، این عدد به ۲۴ می‌رسد. در صورتی که اگر شاخک سوسک را بعد آشنا شدن با مسیر قطع کنیم، این عدد به ۱۰ تغییر می‌کند که این موضوع نشان‌دهنده این است که سوسک بعد از سپردن مسیر به حافظه استفاده کمی از شاخک خود می‌کند.

همچنین اگر رد شیمیایی سوسک دیگر را از مسیر پاک نکنیم تعداد باری که سوسک سالم باید مسیر را طی کند تا بدون کمک به هدف برسد به ۲ کاهش می‌یابد و اگر در همین شرایط شاخک سوسک را قطع کنیم این عدد به ۲۸ می‌رسد. این موضوع نشان‌دهنده این است که سوسک رد شیمیایی سایر سوسک‌ها را با شاخک خود دنبال می‌کند

سوسک بعد از سپردن مسیر به حافظه استفاده کمی از شاخک خود می‌کند

کاربرد

هدف از این پروژه آشنایی با رفتار‌ها و ‌‌مسیریابی سوسک بود که نقش بسزایی در مبارزه راحت‌‌تر با سوسک دارد. به‌عنوان مثال، اگر سوسکی در یک منبع غذایی پیدا شد، برای این که سوسک‌های دیگر با دنبال کردن رد آن سوسک به‌راحتی به منبع غذایی نرسند، می‌توان اطراف منبع غذایی را با الکل شست تا رد شیمیایی سوسک اول پاک شود و سایر سوسک‌ها نتوانند با دنبال کردن آن به منبع غذایی برسند.

این کار یک روش ساده ولی قدمی بزرگ در مبارزه با سوسک است که می‌توان با چنین تحقیقاتی بر روی ‌‌مسیریابی سوسک به آن دست یافت.

همچنین رد شیمیایی سوسک به‌راحتی با نور ماورای بنفش قابل مشاهده است. پس با ساخت دستگاهی شبیه ربات مسیریاب ولی با حسگر ماورای بنفش می‌توان رد شیمیایی سوسک‌ها را دنبال کرد و با حرکت درخلاف جهت حرکت سوسک به محل زندگی جمعی سوسک‌ها رسید و آن‌ها را از بین برد.

همچنین ما در این آزمایش‌ها به‌راحتی سوسک‌ها را نسبت به شکلات شرطی کردیم؛ یعنی سوسک با دنبال کردن بوی شکلات به‌سمت آن حرکت می‌کرد (با اینکه شکلات جزو رژیم غذایی طبیعی سوسک نیست). بنابراین، با همین روش می‌توان سوسک را نسبت به بوی بقیه مواد نیز شرطی کرد. از آنجا که سوسک بسیار کوچک و در شرایط سخت بسیار با دوام است می‌توان با شرطی کردن سوسک نسبت به بوی انسان زنده سوسک را تبدیل به موجودی زنده‌یاب برای سوانح کرد؛ زیرا تربیت سوسک در یک هزارتو بسیار راحت‌‌تر و کم هزینه‌‌تر از تربیت یک سگ شکاری است و همچنین سوسک‌ها می‌توانند به مکان‌هایی نفوذ کنند که سگ‌ها یا سایر موجودات نمی‌توانند.

هدف از این پروژه آشنایی با رفتار‌ها و ‌‌مسیریابی سوسک بود که نقش بسزایی در مبارزه راحت‌‌تر با سوسک دارد

پی‌نوشت‌ها

1. American cockroach (Periplaneta americana)

2. maze

3. Cerci

4. tarsus

5. raspberry pi

6. grid cell

7. place cell

منابع

1. NEUROSCIENE EXPLORING THE BRAIN, MARK F.BEAR & BARRY W.CONNORS & MICHAL PARADISO, THIRD EDITION (2007).

2. Spectral sensitivities of color receptors in the compound eye of the cockroach Periplaneta(2013)

Michael I. Mote and & Timothy H. Goldsmith.

3. A Study of Cockroach Behavior (2011) Louis M. Roth and Edwin R. Willis.

4. Catecholamine Transmitter for Salivary Secretion in the Cockroach(2009), K. P. BLAND & C. R. HOUSE, B. L. GINSBORG & I. LASZLO

5. NSECT NAVIGATION EN ROUTE TO THE GOAL: MULTIPLE STRATEGIES FOR THE USE OF LANDMARK(2014) T. S. COLLETT

6. PATH INTEGRATION IN DESERT ANTS. APPROACHING A LONG-STANDING PUZZLE IN INSECT NAVIGATION

7. Insect navigation: use of maps or Ariadne's thread?

آرین ظروفی

 علی قبادی

 امیررضا جلالی

 سیاوش رضایی

دانش‌آموزان دبیرستان شهید بهشتی (سمپاد) آمل