A nyolc szem: a poliplátás feltárása idegi térképek segítségével

összefoglaló: A kutatók feltérképezték a polip látórendszerének idegi aktivitását, feltűnő hasonlóságokat tárva fel az emberrel.

A csapat megfigyelte a neurális válaszokat a világos és sötét pontokra, így feltérképezve, mi hasonlít az emberi agy szervezetére. Érdekes módon a polipoknak és az embereknek körülbelül 500 millió évvel ezelőtt volt az utolsó közös őse, ami az ilyen összetett vizuális rendszerek független fejlődésére utal.

Ezek az eredmények jelentősen hozzájárulnak ahhoz, hogy megértsük a fejlábúak látását és az agy szerkezetét.

Legfontosabb tényeket:

1. A polip agyának körülbelül 70%-a a látásnak van szentelve. Ez a kutatás az első a maga nemében, amely feltérképezi látórendszerük idegi tevékenységét, betekintést nyújtva abba, hogy ezek a tengeri lények hogyan érzékelik világukat.
2. Annak ellenére, hogy 500 millió évvel ezelőtt közös ősük volt, a polipok és az emberek hasonló idegi térképeket fejlesztettek ki a vizuális észleléshez.
3. A tanulmány felfedezte, hogy a polip neuronjai erősen reagálnak a kis világos foltokra és a nagy sötét foltokra, amelyek különböznek az emberi látórendszertől. Ez valószínűleg a víz alatti környezet sajátosságaiból adódik.

forrás: Oregoni Egyetem

A polip agyának körülbelül 70 százalékát a látásnak szenteli. De egészen a közelmúltig a tudósok csak halványan tudták, hogyan látják ezek a tengeri állatok víz alatti világukat. Az Oregoni Egyetem új tanulmánya rávilágít a polip nézőpontjára.

Az idegtudósok először rögzítettek idegi aktivitást egy polip látórendszeréből. A polip látóterének térképét úgy készítették el, hogy közvetlenül megfigyelték az állat agyában a neurális aktivitást a különböző helyeken lévő világos és sötét foltok hatására.

A polipok látórendszerének idegi aktivitásának ez a térképe nagyon hasonlít ahhoz, amit az emberi agyban látunk – annak ellenére, hogy a polipoknak és az embereknek körülbelül 500 millió évvel ezelőtt közös ősei voltak, a polipok összetett idegrendszerét egymástól függetlenül fejlesztették ki.

Christopher Neale idegtudós és csapata a Neuroscientist Christopher Neale folyóiratban június 20-án megjelent cikkben számol be eredményeiről. Aktuális biológia.

„Senki sem rögzített korábban egy lábasfejű központi látórendszeréből” – mondta Neal. A polipokat és más lábasfejűeket általában nem használják modellként a látás megértéséhez, de Neal csapatát felkelti a szokatlan agyuk.

Egy kapcsolódó cikkben, amely tavaly jelent meg Aktuális biológiaA laboratórium a neuronok különböző osztályait azonosította egy polip látólebenyében, amely az agy látásnak szentelt része. „Együttesen ezek a dokumentumok jó alapot biztosítanak azáltal, hogy bemutatják a különböző típusú neuronokat és azt, hogy mire reagálnak – két kulcsfontosságú szempontot szeretnénk tudni egy új vizuális rendszer megértéséhez” – mondta Neal.

Az új tanulmányban a kutatók azt mérték, hogy a polip látórendszerének neuronjai hogyan reagálnak a képernyőn mozgó sötét és világos foltokra. Fluoreszcens mikroszkóppal a kutatók megfigyelhetik a neuronok reakcióját, hogy lássák, hogyan reagálnak a neuronok a foltok megjelenési helyétől függően.

„Láthattuk, hogy a látólebeny minden része az állat előtti képernyő egyetlen pontjára reagál” – mondta Neal. „Ha elmozdulunk valahova, a válasz az agyban mozog.”

Az ilyen típusú egyedi térképek az emberi agyban találhatók több érzékszerv számára, mint például a látás és a tapintás. Az idegtudósok bizonyos érzetek helyét az agyban lévő meghatározott foltokhoz kapcsolták.

Az érintés jól ismert ábrázolása a homunculus, egy karikatúraszerű emberi figura, amelyben a testrészek az érzékszervi bemenetek feldolgozására fordított agyterület arányában vannak megrajzolva.

A rendkívül érzékeny foltok, például az ujjak és lábujjak hatalmasnak tűnnek, mivel ezekből a testrészekből sok az agy bemenete, míg a kevésbé érzékeny területek sokkal kisebbek.

De a vizuális jelenet és a polip agya között rendezett kapcsolat megtalálása távolról sem volt így. Ez egy meglehetősen összetett evolúciós innováció, és egyes állatok, például a hüllők nem rendelkeznek ilyen típusú térképpel. Ezenkívül korábbi tanulmányok kimutatták, hogy a polipoknak nincs homunculus-szerű térképük testük különböző részeiről.

„Reméltük, hogy ott van a vizuális térkép, de korábban senki sem vette észre” – mondta Neal.

A kutatók azt is megjegyezték, hogy a polip idegsejtjei különösen erősen reagáltak a kis világos foltokra és a nagy sötét foltokra – ez jelentős különbség az emberi látórendszerhez képest. Neal csapata azt feltételezi, hogy ez a víz alatti környezet sajátos jellemzőinek köszönhető, amelyben a polipoknak navigálniuk kell. A fenyegető ragadozók nagy, sötét árnyékokként jelenhetnek meg, míg a közeli tárgyak, például az élelmiszer, kis világos foltként jelenhetnek meg.

Ezután a kutatók azt remélik, hogy megértik, hogyan reagál a polip agya az összetettebb képekre, például a természetes környezetükben lévőkre. Végső céljuk az, hogy nyomon kövessék e vizuális bemenetek útját mélyebben a polip agyában, hogy megértsék, hogyan látja a polip a világát, és hogyan lép kapcsolatba vele.

Erről a kutatásról a Visual Neuroscience Newsban

szerző: Molly Blancett
forrás: Oregoni Egyetem
kommunikáció: Molly Blancett – Oregoni Egyetem
kép: A kép a Neuroscience News jóvoltából

Eredeti keresés: nyílt hozzáférésű.
„A vizuális válaszok funkcionális szabályozása a polip látólebenyébenÍrta: Christopher Neal et al. Aktuális biológia

összefoglaló

A vizuális válaszok funkcionális szabályozása a polip látólebenyében

Kiemelések

• A lábasfejűek látórendszerének funkcionális felépítése nagyrészt ismeretlen
• Kalcium képalkotás segítségével vizuális válaszokat térképeztünk fel a polip látólebenyében
• A térben lokalizált receptív mezőket a retina szerveződésével azonosítottuk
• A be- és kikapcsolási útvonalak különállóak voltak, és egyedi méretszelektív tulajdonságokkal rendelkeztek

összefoglaló

A fejlábúak rendkívül látó állatok, kamerás szemekkel, nagy agyúak és vizuálisan irányított viselkedések gazdag repertoárjával. A lábasfejűek agya azonban más, jól látó fajok, például gerincesek agyától függetlenül fejlődött ki. Ezért az érzékszervi információkat feldolgozó idegi áramkörök nagyon eltérőek.

Nagyrészt ismeretlen, hogy egyedülállóan erős látórendszerük hogyan működik, mivel a fejlábúak agyában nem végeztek közvetlen neurológiai méréseket a vizuális válaszokról.

Ebben a tanulmányban kétfoton kalcium képalkotást használtunk a vizuálisan kiváltott válaszok rögzítésére a polip központi agyának elsődleges vizuális feldolgozó központjában, a látólebenyben, hogy meghatározzuk, hogyan jelennek meg és szerveződnek a vizuális jelenet alapvető jellemzői.

Megtaláltuk a fény (ON) és a sötét (OFF) ingerek térben lokalizált befogadó tartományait, amelyek a retinában szerveződtek az optikai lebenyben, ami a látórendszer sok fajra jellemző szerveződésének jellemzőjét mutatja.

Ezeknek a válaszoknak a vizsgálata eltolódásokat mutatott ki a vizuális megjelenítésben a látólebeny rétegei között, beleértve az OFF útvonal megjelenését és a megnövekedett méretszelektivitást.

A be- és kikapcsolt ingerek térbeli feldolgozásában is aszimmetriákat azonosítottunk, amelyek a modellfeldolgozás egyedi áramköri mechanizmusait sugallják, amelyek a víz alatti vizuális jelenet feldolgozásának sajátos követelményeinek megfelelően alakulhattak ki.

Ez a tanulmány betekintést nyújt a polipok vizuális rendszerének idegi feldolgozásába és funkcionális szerveződésébe, kiemelve a közös és egyedi szempontokat, és megalapozza a fejlábúak vizuális feldolgozását és viselkedését közvetítő idegi áramkörök jövőbeli tanulmányozását.