Cum gândesc sepia în afara creierului

Cum gândesc sepia în afara creierului

Sepie pitică.

Sursa: Adam Dewan, prin Flickr. Distribuit sub o licență CC BY-NC-SA 2.0.

Sepia, ca și cefalopodele, calmarul și caracatița, sunt cunoscute pentru comportamentele lor inteligente și complexe. Oamenii de știință au demonstrat că sepia poate număra, rezolva labirinturi și își poate aminti ce, unde și când au mâncat ultima oară (un fenomen cunoscut sub numele de memorie episodică despre care se credea că este unic pentru oameni). Un studiu recent a descoperit chiar că sepia poate trece „testul marshmallow”, mâncând mai puțină mâncare mai devreme, dacă știu că mai târziu va fi răsplătită cu un tratament deosebit de gustos dacă așteaptă.

Sprijinirea acestor comportamente sofisticate este un creier impresionant; sepia are unul dintre cele mai mari raporturi de dimensiune creier-corp dintre orice nevertebrat. Dar sistemul lor nervos impresionant nu se termină aici. Mai mult de 60 până la 70% dintre neuronii cefalopodi sunt localizați în afara creierului, mulți dintre ei găsiți în cele opt brațe.

„O mare parte din inteligența cefalopodelor este demonstrată prin dexteritatea brațelor lor”, spune Vinoth Sittaramane, biolog la Georgia Southern University. „Asta ne-a făcut să ne gândim: dacă sunt capabili să-și folosească brațele pentru rezolvarea problemelor și posedă atât de mulți neuroni în brațe, ar avea sens doar că sunt capabili să îndeplinească unele dintre aceste sarcini de gândire și memorie independent de creierul.”

Bill Abbott, prin Wikimedia Commons.  Distribuit sub o licență CC BY-SA 2.0.

Sepia pitică cu brațele în poziție.

Sursa: Bill Abbott, prin Wikimedia Commons. Distribuit sub o licență CC BY-SA 2.0.

Într-un nou studiu, Sittaramane, împreună cu studenții săi Jessica Bowers, Jack Wilson și Tahirah Nimi, a folosit un marker de activitate neuronală cunoscut sub numele de CREB fosforilat (pCREB) pentru a analiza mecanismele de memorie din sistemul nervos unic al cefalopodelor. S-a demonstrat că pCREB facilitează învățarea și formarea memoriei în neuronii multor vertebrate și nevertebrate. Sittaramame și colegii săi au decis să caute pCREB în neuronii senzoriali ai brațului de sepie după antrenament pentru o sarcină de învățare și memorie.

A risca

Pentru noul studiu, Sittaramane și colegii săi au dezvoltat un nou sistem automatizat, cu randament ridicat, de testare și urmărire a învățării cefalopodelor. Au folosit sepie pitice, care sunt mici, dar încă capabile de comportamente complexe.

Primul pas a fost antrenamentul sepiei în ceea ce este cunoscut ca un experiment de „pradă inaccesibilă”. Sepiele li s-au arătat mici creveți închiși într-un tub transparent. La început, sepia își lovește rapid tentaculele în tub pentru a captura prada, dar aceste lovituri scad în timp pe măsură ce sepie învață că prada este inaccesibilă.

Cercetătorii au evaluat memoria pe două intervale de timp: memoria pe termen scurt, care durează de la minute la ore, și memoria pe termen lung, care durează zile sau mai mult.

Sepia a arătat dovezi comportamentale pentru memoria pe termen scurt prin reducerea loviturilor de tentacule în cinci sesiuni de antrenament consecutive. Pentru a testa memoria pe termen lung, cercetătorii au testat din nou sepia la patru zile după antrenamentul inițial. În comparație cu sepie naive, neantrenate, sepiele dresate au prezentat atacuri reduse asupra tubului, indicând că și-au amintit experiența anterioară.

Elanna, prin Flickr.  Distribuit sub o licență CC BY-NC-SA 2.0.

Sepie pitică.

Sursa: Elanna, prin Flickr. Distribuit sub o licență CC BY-NC-SA 2.0.

În timpul experimentului cu prada inaccesibilă, Sittaramane a observat că suprafața orală, senzorială a brațelor a prins în mod repetat tubul la sfârșitul fiecărei lovituri de tentacule. Pentru a evalua învățarea prin intermediul brațelor, cercetătorii au folosit anti-pCREB ca marker pentru a eticheta activitatea neuronală în brațe. Ei au descoperit că sepiele antrenate aveau un număr semnificativ crescut de neuroni pCREB-pozitivi pe suprafața orală a brațelor lor, în special în ventuze și în pliurile țesutului din jur.

Apoi, cercetătorii au examinat diferențele în expresia pCREB în diferite părți ale brațelor de sepie. La sepie antrenate, ei au găsit mai multă activitate neuronală la vârfurile distale ale brațelor în comparație cu capetele mai apropiate de corp și la perechile de brațe 1 și 2 în comparație cu perechile de brațe 3 și 4. Acestea sunt perechile de brațe și părțile brațelor. că sepia obișnuia să intre în contact cu suprafața tubului în timpul învățării.

„Acest lucru spune că brațele joacă potențial un rol în unele procese de învățare și memorie”, spune Sittaramane.

Întrebări viitoare

Dintr-o perspectivă evolutivă, Sittaramane spune că poate vedea avantajul de a avea amintiri localizate în sistemul nervos periferic.

„Ar putea ajuta un organism să dezvolte abilități mai bune de supraviețuire”, spune el. Cefalopodele își folosesc brațele mult în multe comportamente și sunt capabili să sesizeze indiciile chimice din mediu. Are sens doar să ai amintiri localizate.”

Elanna, prin Flickr.  Distribuit sub o licență CC BY-NC-SA 2.0.

Sepie pitică.

Sursa: Elanna, prin Flickr. Distribuit sub o licență CC BY-NC-SA 2.0.

Acest experiment este un punct de plecare pentru Sittaramane, care spune că avem un drum lung de parcurs în înțelegerea detaliilor și mecanismelor implicate în învățare și memorie în afara creierului. El speră că experimentele viitoare vor putea caracteriza tipurile de neuroni implicați și circuitele neuronale în joc. Sittaramane și colegii săi au făcut, de asemenea, o colorare preliminară în anumite regiuni ale creierului pentru a investiga modul în care brațele ar putea comunica cu creierul. El spune că, deși nu au detectat nicio creștere a nivelurilor pCREB din creier, problema conexiunilor dintre neuronii din brațe și neuronii din creier este încă deschisă.

În cele din urmă, Sittaramane este încântat de potențialele aplicații ale acestor cunoștințe în biomedicina umană. De exemplu, cefalopodele, inclusiv sepia, pot regenera brațele pierdute. Ce înseamnă acest lucru pentru procesele de memorie localizate din brațe? Pot fi și regenerate?

„Deoarece pot regenera brațele, ridică întrebări despre modul în care acești neuroni se pot regenera”, spune el. Cefalopodele au multe de învățat despre regenerarea neuronilor cu capacitate funcțională completă. Aceasta este o întrebare importantă pentru medicina regenerativă.”

Leave a Comment

Adresa ta de email nu va fi publicată.