Un circuit nou descoperit ajută peștii să acorde prioritate

27 IANUARIE 2021

de Max Planck Society

Interacțiunea a două regiuni ale creierului ajută peștele zebră să decidă de la ce prădător să fugă.

Fiind inundați în mod constant de o masă de stimuli, este imposibil să reacționăm la toți.

Același lucru este valabil și pentru un pește mic.

La ce stimuli ar trebui să fie atenți și la care nu? Oamenii de știință de la Institutul de neurobiologie Max Planck au descifrat acum circuitul neuronal pe care îl folosesc peștele zebră pentru a prioritiza stimulii vizuali.

Înconjurat de prădători, un pește își poate alege astfel calea de evadare din această situație dificilă.

Chiar dacă nu suntem expuși prădătorilor, trebuie totuși să decidem la ce stimuli acordăm atenție - de exemplu, atunci când traversăm o stradă.

Ce mașini ar trebui să evităm, pe care le putem ignora? „Procesele din creier și circuitele care duc la această așa-numită atenție selectivă sunt în mare parte neexplorate”, explică Miguel Fernandes, cercetător postdoctoral în departamentul lui Herwig Baier.

"Dar dacă înțelegem acest lucru într-un model animal simplu, cum ar fi peștele zebră, acesta ne poate oferi informații fundamentale asupra mecanismelor de luare a deciziilor la oameni.

" Din acest motiv, Miguel Fernandes și colegii săi au studiat comportamentul peștilor zebră în situația descrisă mai sus: Folosind realitatea virtuală , echipa a simulat doi prădători care se apropiau de un pește din stânga și din dreapta la aceeași viteză.

În majoritatea cazurilor, peștii s-au concentrat asupra unuia dintre cei doi prădători și au fugit în direcția opusă.

Astfel, ei au integrat doar unul, așa-numitul „stimul câștigător”, în calea lor de evadare (strategia câștigător-ia-toți).

Cu toate acestea, în unele cazuri, peștii au evaluat ambii stimuli și au înotat prin mijloc (strategie de calculare a mediei).

Acest lucru a arătat că peștii sunt în principiu capabili să includă ambele amenințări în calea lor de evadare.

Cu toate acestea, de obicei acordă atenție unui singur stimul.

Un circuit creier nou descoperit îmbunătățește semnalele stimulilor vizuali relevanți și le suprima pe cele ale celor fără importanță.

Credit: MPI de Neurobiologie / Fernandes Două regiuni cerebrale implicate Cu cunoștințele acumulate în urma acestei analize comportamentale, cercetătorii au investigat ce regiuni ale creierului sunt active în timpul selecției stimulului.

În peștele zebră aproape transparent, au identificat la microscop două regiuni cerebrale: tectumul, centrul de procesare pentru stimuli vizuali și un apendice al acestuia, așa-numitul nucleu isthmi (NI).

Pentru a determina rolul NI mai precis, cercetătorii au inactivat neuronii din această regiune a creierului.

Interesant este faptul că în experimentele de realitate virtuală, peștii au folosit acum predominant strategia de mediere în loc de strategia câștigătorului - un semn că NI joacă un rol crucial în determinarea unui stimul câștigător.

Urmărind extensiile celulare ale neuronilor, oamenii de știință au decodat circuitul dintre cele două regiuni ale creierului: neuronii tectali se extind până la NI, ale cărui celule, la rândul lor, inervează tectumul.

Acest lucru creează o buclă de feedback care îmbunătățește semnalele câștigător-stimulilor din creier.

Pe de altă parte, toți ceilalți stimuli clasificați ca neimportanți sunt înăbușiți.

Cu acest circuit nou descoperit, creierul atribuie un nivel specific de importanță tuturor percepțiilor optice.

Ca bază pentru luarea deciziilor, acest lucru permite peștilor să reacționeze la stimuli importanți și să le ignore pe cele neimportante.

Cercetătorii pot continua să investigheze, de exemplu, modul în care experiența sau stresul influențează reacția peștilor.

(Fluierul)