_ Un „satnav” neural: Cum navighează peștii zebra pentru a-și găsi temperatura confortabilă

Peștii zebra sunt mai mici decât degetul tău mic, cu un creier care nu depășește jumătate din dimensiunea unui cap de ac. Cu toate acestea, aceste animale posedă un sistem de navigație eficient care le permite să-și găsească drumul înapoi în locurile din apă unde temperatura le convine.

Acest lucru a fost dezvăluit într-un studiu recent al Universității din Bonn și al Spitalului Universitar. Bonn împreună cu Universitatea Tehnică din München (TUM), ale cărei descoperiri au fost publicate în revista Current Biology.

Toate animalele trebuie să-și regleze temperatura corpului și nu pot supraviețui mult timp dacă aceasta devine prea mare sau prea mare. scăzut. Organismele cu sânge cald, cum ar fi oamenii, au diferite moduri de a face acest lucru. Ei eliberează căldură prin transpirație sau prin extinderea vaselor de sânge din pielea lor, în timp ce tremurul sau arderea grăsimilor din țesutul adipos maro are efectul opus.

Animalele cu sânge rece, cum ar fi peștele-zebra, dimpotrivă, nu pot face. oricare dintre acestea, deci au o strategie diferită. Ei caută locuri în apropiere care sunt la „temperatura confortabilă”, la fel cum am putea ieși la soare când ne simțim frig sau căutăm puțină umbră când devine prea cald.

„Am format ideea că organismele cu sânge rece folosesc mecanisme cerebrale similare cu cele ale oamenilor pentru a găsi condițiile ideale de temperatură pentru ele și că acestea le ajută să știe unde să meargă”, explică profesorul Ilona Grunwald Kadow de la Institutul de Fiziologie II de la Universitatea din Bonn și Spitalul Universitar Bonn.

Peștele zebra este perfect pentru a testa această idee, deoarece larvele sale sunt transparente. Acest lucru le permite oamenilor de știință să se uite în interiorul creierului lor în timp ce îndeplinesc anumite sarcini în laborator – și acești cercetători au făcut exact asta.

„Animalele au fost modificate genetic pentru ca celulele lor nervoase să producă un colorant”, explică Grunwald. Kadow de la Spitalul Universitar Bonn, care este și membru al Zonei de cercetare transdisciplinară „Life & Health” de la Universitatea din Bonn. „Acest lucru a făcut ca neuronii lor să se lumineze atunci când erau activi, permițându-ne să vedem la microscop ce zone ale creierului lor lucrau în acel moment precis.”

În experimentele lor, cercetătorii au înconjurat animalele cu apă pe care o făceau mai fierbinte sau mai rece. „Apoi ne-am uitat să vedem cum ar reacționa”, explică Virginia Palieri. Pentru doctoratul ei la TUM, ea a studiat gradul de similitudine dintre mecanismele de reglare a temperaturii corpului utilizate de animalele cu sânge rece și omologii lor cu sânge cald, cum ar fi oamenii. „Acest lucru ne-a spus că peștii preferă o temperatură de 25,3 ° C. De îndată ce s-a răcit cu câteva zecimi de grade sau mai cald, au început să caute împrejurimile mai confortabile.”

„Satnav” crește șansele de a găsi rapid condiții ideale de viață

Două părți ale creierului lor sunt activate în acest proces, zona preoptică a hipotalamusului (POA) și habenula dorsală. POA pare să fie în primul rând responsabil pentru detectarea abaterilor de la temperatura ideală a peștilor.

„Când am dezactivat POA animalelor, acestea au încetat să se mai angajeze în căutări, chiar și atunci când temperatura apei lor era oarecum departe. ceea ce i-a făcut confortabil”, spune Palieri. Interesant este că și mamiferele ca noi au un POA.

„Și această regiune a creierului este, de asemenea, responsabilă pentru reglarea temperaturii, chiar și în aceste organisme mult mai dezvoltate”, explică Grunwald Kadow. „În ele, totuși, este responsabil în principal pentru acțiunile automate, cum ar fi transpirația sau frisonul – comportamentul mai puțin.”

Cu toate acestea, studiul a arătat că „termostatul” creierului este extrem de vechi, ceea ce înseamnă că s-a dezvoltat. foarte devreme în procesul evolutiv.

Habenula, la rândul său, acționează în mod clar ca un fel de „satnav”, arătând peștelui unde poate găsi o temperatură confortabilă și ghidându-l direct înapoi acolo. „Datorită sistemului lor de navigație, animalele își pot găsi drumul foarte eficient și își pot întoarce rapid drumul la locul cu cea mai bună temperatură”, adaugă profesorul Ruben Portugues de la Institutul de Neuroștiințe de la TUM și cercetător în Cluster of Excellence. SyNergy”, care a condus studiul împreună cu Ilona Grunwald Kadow.

Dezactivarea regiunii habenula îi fură peștelui de capacitatea sa de a-și găsi drumul și îl forțează să adopte o strategie de căutare diferită, similară cu bacteriile și alte tipuri de unice. -organisme celulare: Înoată în linie dreaptă pentru un timp și apoi verifică dacă temperatura s-a schimbat după bunul său plac. Dacă da, continuă în aceeași direcție; dacă nu, alege o direcție diferită la întâmplare și înotă din nou, repetând procesul până când găsește undeva cu o temperatură mai potrivită.

Deși știm încă foarte puține despre cum funcționează exact sistemul de navigație al peștelui zebra. , se crede că implică „celule busolă” speciale. Habenula ar putea să-și păstreze locația, permițându-i să reconstruiască secvențe de mișcare. „Acum vrem să examinăm această ipoteză mai îndeaproape”, spune profesorul Portugues.

Ceea ce este, de asemenea, intrigant este că acest sistem de navigație este în mod clar folosit nu numai pentru a căuta locuri la temperatura potrivită. De asemenea, ajută la relocarea zonelor cu un nivel bun de sare, pH sau condiții sau resurse similare de care peștii au nevoie pentru a supraviețui.

Aceasta arată cât de eficient este creierul. Odată ce a găsit o soluție la o anumită problemă, este prea fericit să o folosească și pentru alte sarcini similare. Și acest lucru nu este valabil doar pentru speciile individuale, deoarece aceste soluții au fost păstrate și îmbunătățite pe parcursul evoluției.

(Fluierul)