Sepiele își poartă gândurile pe piele

Sepiele își poartă gândurile pe piele

Sepiele sunt maeștri în camuflajul cu schimbare rapidă, datorită celulelor pielii care acționează ca pixeli colorați.Credit: Pasquale Vassallo / Getty

Sepiele sunt maeștri în a-și modifica aspectul pentru a se amesteca în împrejurimile lor. Dar cefalopodele nu-și mai pot ascunde gândurile interioare, datorită unei tehnici care deduce activitatea creierului unei sepie prin urmărirea tiparelor în continuă schimbare de pe pielea acesteia. Constatările, publicate în Natură pe 17 octombrie1ar putea ajuta cercetătorii să înțeleagă mai bine modul în care creierul controlează comportamentul.

Sepie (Sepia officinalis) se camuflează prin contractarea mușchilor din jurul celulelor pielii minuscule, colorate, numite cromatofori. Celulele vin în mai multe culori și acționează ca pixeli pe corpul sepiei, schimbându-și dimensiunea pentru a modifica modelul de pe pielea animalului.

Sepia nu evocă întotdeauna o potrivire exactă pentru fundalul său. De asemenea, se poate acoperi cu dungi, inele, pete sau alte modele complexe pentru a se face mai puțin vizibil de prădători. „Pe orice fundal, în special un recif de corali, nu poate arăta ca o mie de lucruri”, spune Roger Hanlon, biolog de cefalopode la Laboratorul de biologie marine din Woods Hole, Massachusetts. „Camuflajul înseamnă înșelarea sistemului vizual”.

Se amestecă și se potrivesc

Pentru a înțelege mai bine cum creează sepia aceste modele în corpul lor, neurologul Gilles Laurent de la Institutul Max Planck pentru Cercetarea Creierului din Frankfurt, Germania, și colaboratorii săi au construit un sistem de 20 de camere video pentru a filma sepie la 60 de cadre pe secundă în timp ce înotau. incintele lor. Camerele de luat vederi au surprins culoarea sepielor în schimbare în timp ce treceau pe lângă fundaluri precum pietriș sau imagini tipărite pe care cercetătorii le-au plasat în rezervoare.

Înregistrarea a început la scurt timp după ecloziunea sepiei și a continuat săptămâni întregi. Echipa lui Laurent a dezvoltat tehnici de procesare video pentru a identifica zeci de mii de cromatofori individuali pe fiecare sepie, inclusiv celulele care au apărut pe măsură ce animalul creștea în timp. Echipa a folosit instrumente statistice pentru a determina modul în care diferiții cromatofori acționează în sincronie pentru a schimba modelele generale ale pielii ale animalului.

Studiile anterioare au arătat că fiecare cromatofor este controlat de mai mulți neuroni motori care ajung de la creier la mușchii pielii și că fiecare neuron motor controlează mai mulți cromatofori. Acestea, la rândul lor, se grupează în sisteme motorii mai mari care creează modele în corpul sepiei.

Cel mai recent studiu evidențiază modul în care animalul leagă cromatoforii împreună în moduri diferite pentru a crea un model care imită geometria mediului înconjurător. Descoperirile ar trebui să permită cercetătorilor să lucreze înapoi de la tiparele pielii pentru a determina căile prin care neuronii din creierul sepiei controlează camuflajul acestuia.

Tehnica de imagistică „vă oferă date neuronale uimitoare prin proxy”, spune Laurent. „Este pur și simplu un lucru uimitor să lucrezi la animale care sunt atât de diferite de noi și despre care avem foarte puțină intuiție despre ceea ce le face să treacă.”

Maeștri ai deghizării

Capacitatea de a vedea funcționarea interioară a creierului sepiei reflectată pe pielea sa – fără a tăia animalul, fără a-i atașa electrozi sau a-l antrena să se comporte într-un anumit mod – ar putea ajuta, de asemenea, cercetătorii să înțeleagă legăturile dintre activitatea creierului și comportament. În acest moment, spune Laurent, legătura dintre ceea ce vede sepia și ceea ce trimite neuronilor motori este un mister.

Răspunsul se află probabil în creier, care procesează atât intrarea de la ochi, cât și ieșirea către cromatofori. Creează un model geometric care seamănă cu împrejurimile sepiei, în loc de o copie exactă. „Trebuie să existe o scurtătură neurobiologică”, spune Hanlon, care nu a fost implicat în studiu. „Există atât de multe informații vizuale disponibile încât ar fi nevoie de un supercomputer pentru a le gestiona.”

Elaborarea acestei comenzi rapide computaționale ar putea oferi inspirație cercetătorilor care creează rețele neuronale artificiale cu computere, spune Laurent. Acestea includ programe care încearcă să completeze o parte lipsă a unei imagini folosind informații de la pixelii din jurul acesteia.

Laure Bonnaud-Ponticelli, biolog la Muzeul Național de Istorie Naturală din Paris, este impresionată de analizele statistice ale cercetătorilor asupra datelor cromatoforelor. Ea bănuiește că alte mecanisme biologice, cum ar fi proteinele sensibile la lumină de pe pielea sepiei, ar putea ajuta creierul să formeze aceste modele complexe. „Este începutul unei alte povești”, spune ea.

Leave a Comment

Adresa ta de email nu va fi publicată.