Ce au învățat oamenii de știință punând caracatițe în aparatele RMN

The Scientist Magazine®

WFie că prezic rezultatele jocurilor sportive sau ale deschiderii borcanelor, inteligența caracatițelor și a rudelor lor cefalopode a fascinat deopotrivă pasionații de sport și oamenii de știință (nu că cele două grupuri se exclud reciproc). Cu toate acestea, cunoștințele asupra creierului animalelor au fost limitate, deoarece datele structurale provin din metode cu tehnologie scăzută, cum ar fi disecția.

Wen-Sung Chung, neurobiolog la Universitatea din Queensland Brain Institute, care se concentrează pe speciile marine, explică că caracatițele au „probabil cel mai mare creier centralizat la nevertebrate”, cu mai multe straturi și lobi. Unele specii au mai mult de 500 de milioane de neuroni, adaugă el – în comparație cu aproximativ 70 de milioane la șoarecii de laborator – făcând cefalopodele deosebit de interesante ca modele pentru neuroștiință.

Chung și colegii săi au decis să aducă neuroștiința cefalopodelor în secolul 21: folosind RMN de ultimă oră, au sondat creierul a patru specii de cefalopode. Au fost interesați în special să exploreze dacă structurile creierului cefalopodelor reflectă mediile în care trăiesc. Într-adevăr, echipa raportează numeroase diferențe structurale între speciile care trăiesc pe recife și cele care locuiesc în ape mai adânci într-un 18 noiembrie. Biologie actuală hârtie.

WEN-Sung CHUNG

Giovanna Ponte, un biolog marin evoluționist la Stazione Zoologica Anton Dohrn Napoli din Italia, care nu a fost implicat în lucrare, spune Omul de știință că, deși acesta nu este primul studiu care caută corelații neurologice care stau la baza diferențelor ecologice la cefalopode, acesta oferă o nouă abordare tehnologică pentru investigarea morfologiei și diversității creierului acestor animale și, cel mai important, „este prima dată când există. . . o abordare comparativă între diferite specii.”

Chung și echipa sa au eșantionat patru specii de cefalopode reprezentând nișe ecologice divergente: calmarul vampir care locuiește adânc. (Vampyroteuthis infernalis), caracatița solitară și nocturnă cu căptușeală albastră (Hapalochlaena fasciata), și doi locuitori diurni ai recifului, caracatița de alge (Abdopus capricornnicus), și caracatița de zi (Octopus cyanea). Cel puțin trei exemplare din fiecare specie au fost obținute și eutanasiate, astfel încât să poată fi vizualizate prin RMN, permițând cercetătorilor să compare forma, dimensiunea și plierea structurilor neurologice ale animalelor.

O caracatiță diurnă (Octopus cyanea)

WEN-Sung CHUNG

Una dintre cele mai pronunțate diferențe pe care le descriu cercetătorii este aceea că lobii optici ai nocturnului H. fasciata și de adâncime V. infernalis sunt mai mici şi mai puţin complexe decât lobii optici ai diurni A. capricorn și O. cyanea. Speciile diurne au și ele mult mai mari lobi verticali, o parte a creierului implicată în învățare și memorie la caracatițe. De fapt, lobii lor verticali sunt aproape de două ori mai mari decât celelalte două specii și mai pliați – fiecare avea șapte dintre pliurile cunoscute sub numele de gyri în loc de cele cinci raportate de obicei la alte caracatițe. Chung compară prezența gyri-ului în creierul caracatițelor cu ridurile din creierul uman și al altor primate și spune că astfel de gyri sunt un indicator util al complexității creierului.

Shuichi Shigeno, cercetător în neuroștiință de la Universitatea din Osaka, care este specializat în evoluția creierului cefalopodelor și nu a fost implicat în acest studiu, observă că observațiile lucrării, în special în ceea ce privește plierea creierului, sunt noi. Cunoștințele actuale despre creierul caracatiței se bazează în primul rând pe literatura din anii 1970, spune el. „Nimeni nu a studiat detaliile plierii [in] structura cerebrală a cortexului cerebral la caracatiță [before]iar Chung a descoperit rezultate interesante „prin folosirea unor tehnici foarte moderne, spune el Omul de știință.

Chung și colegii sugerează că dimensiunea și numărul mai mare de giri din lobii optici și verticali ai speciilor diurne se corelează cu sarcinile vizuale și cognitive complexe pe care aceste specii le îndeplinesc în habitatele lor relativ puțin adânci și luminoase. De exemplu, O. cyanea și alte caracatițe care locuiesc în recif sunt cunoscute că colaborează cu peștii la vânătoare.

Jennifer Mather, cercetător al comportamentului cefalopodelor de la Universitatea din Lethbridge, care nu a fost implicat în acest studiu, dar în prezent alcătuiește o bază de date cu ceea ce se știe despre creierul și comportamentul cefalopodelor, care va include date din acesta, spune că lucrarea se concentrează asupra speciilor din Indo. -Pacific un „supliment interesant” care „ajută să pună o altă piesă în puzzle”, deoarece lucrările anterioare au fost făcute pe specii europene. Mather adaugă că, în timp ce studiul analizează foarte amănunțit caracteristicile anatomice ale creierului, a fost foarte puțin despre comportament. „Dacă vrem să facem o relație creier-comportament, trebuie să avem o acoperire bună pentru ambele”, spune ea.

O caracatiță de alge (Abdopus capricornnicus)

WEN-Sung CHUNG

Shigeno este de acord cu punctul lui Mather, dar constată că se știe puțin despre comportamentul animalelor, iar studiile experimentale sunt complicate de faptul că multe specii de caracatițe trăiesc în medii precum recifele de corali care sunt protejate legal. El spune că ar dori să vadă investigații suplimentare în anumite părți ale creierului, subliniind că alte tipuri de imagini, cum ar fi microscopia electronică, ar putea oferi imagini cu rezoluție mai mare și „structuri neuronale mai detaliate” decât RMN.

Lucrarea ridică noi întrebări despre plasticitatea și adaptarea biologică, spune Ponte. Ea ar dori să vadă mai multe cercetări asupra altor regiuni ale creierului animalelor, cum ar fi lobii lor frontali, și despre modul în care compartimentarea neuronilor din lobi se poate lega de specializare.

Chung este de acord că este nevoie de mai multe cercetări. Acesta este doar „începutul”, spune el, adăugând că speră că această lucrare să inspire alți cercetători de cefalopode. El spune, de asemenea, că i-ar plăcea să imagineze creierul caracatițelor vii pentru a obține date funcționale, deși consideră că o astfel de muncă este „un obiectiv cu adevărat, foarte lung pe termen lung”.

Leave a Comment

Adresa ta de email nu va fi publicată.