Осам очију: откривање вида хоботнице помоћу неуронских мапа

резиме: Истраживачи су мапирали неуронску активност у визуелном систему хоботнице, откривајући запањујуће сличности са људима.

Тим је посматрао неуронске одговоре на светле и тамне тачке, мапирајући тако оно што личи на организацију људског мозга. Занимљиво је да су хоботнице и људи делили последњег заједничког претка пре око 500 милиона година, што сугерише независну еволуцију тако сложених визуелних система.

Ови налази значајно доприносе нашем разумевању вида главоножаца и структуре мозга.

Кључне чињенице:

1. Око 70% мозга хоботнице је посвећено виду. Ово истраживање је прво те врсте које је мапирало неуронску активност у њиховом визуелном систему, пружајући увид у то како ова морска створења перципирају свој свет.
2. Упркос томе што су имали заједничког претка пре 500 милиона година, хоботнице и људи развили су сличне неуронске мапе за визуелну перцепцију.
3. Студија је открила да неурони хоботнице снажно реагују на мале светле и велике тамне мрље, које се разликују од људског визуелног система. Ово је вероватно због посебности подводног окружења.

извор: Универзитет Орегон

Хоботница посвећује око 70 одсто свог мозга виду. Али донедавно, научници су имали само нејасно разумевање како ове морске животиње виде свој подводни свет. Нова студија Универзитета у Орегону баца светло на тачку гледишта хоботнице.

По први пут, неуронаучници су забележили неуронску активност из визуелног система хоботнице. Направили су мапу видног поља хоботнице тако што су директно посматрали неуронску активност у мозгу животиње као одговор на светле и тамне тачке на различитим локацијама.

Ова мапа неуронске активности у визуелном систему хоботнице је веома слична ономе што видимо у људском мозгу – иако су хоботнице и људи делили заједничког претка пре неких 500 милиона година, хоботнице су развиле своје сложене нервне системе независно.

Неуронаучник Кристофер Нил и његов тим извештавају о својим налазима у раду објављеном 20. јуна у часопису Неуросциентист Цхристопхер Неале. Цуррент Биологи.

„Нико раније није снимљен из централног визуелног система главоножаца“, рекао је Нил. Хоботнице и други главоношци се обично не користе као модели за разумевање вида, али Нилов тим је заинтригиран њиховим необичним мозговима.

У сродном раду објављеном прошле године у Цуррент БиологиЛабораторија је идентификовала различите класе неурона у оптичком режњу хоботнице, делу мозга посвећеном виду. „Заједно, ови радови пружају добру основу показујући различите типове неурона и на шта они реагују – два кључна аспекта која желимо да знамо да бисмо почели да разумемо нови визуелни систем“, рекао је Нил.

У новој студији, истраживачи су измерили како неурони у визуелном систему хоботнице реагују на тамне и светле тачке које се крећу по екрану. Користећи флуоресцентну микроскопију, истраживачи могу да посматрају активност неурона док реагују, да виде како неурони реагују различито у зависности од тога где се појављују мрље.

„Успели смо да видимо да је свако место у оптичком режњу реаговало на једну локацију на екрану испред животиње“, рекао је Нил. „Ако се негде крећемо, одговор се креће у мозгу.“

Ова врста појединачних мапа се налази у људском мозгу за више чула, као што су вид и додир. Неуронаучници су повезали локацију одређених сензација са одређеним тачкама у мозгу.

Добро позната репрезентација додира је хомункулус, цртана људска фигура у којој су делови тела нацртани пропорционално количини можданог простора намењеног за обраду сензорних података.

Веома осетљиве тачке, као што су прсти на рукама и ногама, изгледају огромне јер постоји много утицаја мозга из ових делова тела, док су мање осетљива подручја много мања.

Али проналажење уредне везе између визуелне сцене и мозга хоботнице било је далеко од случаја. То је прилично сложена еволуциона иновација, а неке животиње као што су гмизавци немају ову врсту мапе. Такође, претходне студије су показале да хоботнице немају мапу различитих делова тела налик хомункулу.

„Надали смо се да је визуелна мапа ту, али нико је раније није директно приметио“, рекао је Нил.

Истраживачи су такође приметили да неурони у хоботници посебно снажно реагују на мале светле тачке и велике тамне мрље – уочљива разлика у односу на људски визуелни систем. Нилов тим претпоставља да би то могло бити због специфичних карактеристика подводног окружења којим хоботнице морају да плове. Предатори који се назиру могу изгледати као велике тамне сенке, док се оближњи објекти, попут хране, могу појавити као мале светле тачке.

Затим, истраживачи се надају да ће разумети како мозак хоботнице реагује на сложеније слике, попут оних које се већ налазе у њиховом природном окружењу. Њихов крајњи циљ је да прате пут ових визуелних инпута дубље у мозак хоботнице, да разумеју како хоботница види свој свет и комуницира са њим.

О овом истраживању у Висуал Неуросциенце Невс

аутор: Молли Бланцетт
извор: Универзитет Орегон
комуникација: Молли Бланцетт – Универзитет Орегон
слика: Слика приписана Неуросциенце Невс

Оригинална претрага: отворен приступ.
„Функционална регулација визуелних одговора у оптичком режњу хоботницеНаписали Цхристопхер Неал, ет ал. Цуррент Биологи

Резиме

Функционална регулација визуелних одговора у оптичком режњу хоботнице

Хигхлигхтс

• Функционална организација визуелног система главоножаца је углавном непозната
• Користећи слике калцијума, мапирали смо визуелне одговоре у оптичком режњу хоботнице
• Идентификовали смо просторно локализована рецептивна поља са организацијом мрежњаче
• Путеви укључивања и искључивања били су различити и имали су јединствена својства селективне величине

резиме

Главоношци су веома визуелне животиње са очима типа камере, великим мозгом и богатим репертоаром визуелно усмереног понашања. Међутим, мозак главоножаца еволуирао је независно од мозга других врста са високим видом, као што су кичмењаци. Стога су неуронска кола која обрађују сензорне информације веома различита.

Углавном је непознато како функционише њихов јединствено моћан визуелни систем, јер није било директних неуролошких мерења визуелних одговора у мозгу главоножаца.

У овој студији користили смо двофотонско снимање калцијума да бисмо снимили визуелно изазване одговоре у примарном центру за визуелну обраду централног мозга хоботнице, оптичком режњу, да бисмо утврдили како су представљене и организоване основне карактеристике визуелне сцене.

Пронашли смо просторно локализоване рецептивне домене светлих (ОН) и тамних (ОФФ) стимулуса, који су ретинално организовани преко оптичког режња, показујући обележје организације визуелног система уобичајено за многе врсте.

Испитивање ових одговора открило је промене у визуелној репрезентацији кроз слојеве визуелног режња, укључујући појаву ОФФ пута и повећану селективност величине.

Такође смо идентификовали асиметрије у просторној обради укључених и искључених стимулуса, што сугерише јединствене механизме кола за обраду модела који су се можда развили да би се прилагодили специфичним захтевима обраде подводне визуелне сцене.

Ова студија пружа увид у неуронску обраду и функционалну организацију визуелног система хоботнице, наглашавајући и заједничке и јединствене аспекте, и поставља основу за будућа проучавања неуронских кола која посредују визуелну обраду и понашање код главоножаца.