Ce au învățat oamenii de știință punând caracatițe în aparatele RMN

Mărimea și complexitatea structurilor creierului cefalopodelor diferă în funcție de habitatele pe care le ocupă creaturile, arată un studiu. Indiferent dacă prezic rezultatele jocurilor sportive sau deschid borcane, inteligența caracatițelor și a rudelor lor cefalopode i-a fascinat deopotrivă pe fanii pasionați de sport și pe oamenii de știință (nu că cele două grupuri se exclud reciproc). Cu toate acestea, cunoștințele asupra creierului animalelor au fost limitate, deoarece datele structurale au venit din metode cu tehnologie scăzută, cum ar fi disecția. Wen-Sung Chung, un neurobiolog al Institutului de creier de la Universitatea din Queensland, care se concentrează pe speciile marine, explică că caracatițele au „probabil cel mai mare creier centralizat la nevertebrate”, cu mai multe straturi și lobi. Unele specii au mai mult de 500 de milioane de neuroni, adaugă el – în comparație cu aproximativ 70 de milioane la șoarecii de laborator – făcând cefalopodele deosebit de interesante ca modele pentru neuroștiință.

Chung și colegii săi au decis să aducă neuroștiința cefalopodelor în secolul 21: folosind RMN de ultimă oră, au sondat creierul a patru specii de cefalopode. Ei au fost în special interesați să exploreze dacă structurile creierului cefalopodelor reflectă mediile în care trăiesc. Într-adevăr, echipa raportează numeroase diferențe structurale între speciile care trăiesc pe recife și cele care locuiesc în ape mai adânci într-o lucrare de biologie curentă din 18 noiembrie. Giovanni Ponte, un Biologul marin evoluționist de la Stazione Zoologica Anton Dohrn Napoli din Italia, care nu a fost implicat în lucrare, spune The Scientist că, deși acesta nu este primul studiu care caută corelațiile neurologice care stau la baza diferențelor ecologice la cefalopode, oferă o nouă abordare tehnologică pentru investigarea morfologia creierului și diversitatea acestor animale și, cel mai important, „este prima dată când există . . . o abordare comparativă între diferite specii.” Chung și echipa sa au eșantionat patru specii de cefalopode reprezentând nișe ecologice divergente: calamarul vampir care locuiește adânc (Vampyroteuthis infernalis), caracatița solitară și nocturnă cu căptușeală albastră (Hapalochlaena fasciata) și doi locuitori diurni ai recifului, caracatița de alge (Anicurnicub) ), și caracatița de zi (Octopus cyanea). Cel puțin trei exemplare din fiecare specie au fost capturate și eutanasiate, astfel încât să poată fi vizualizate prin RMN, permițând cercetătorilor să compare forma, dimensiunea și plierea structurilor neurologice ale animalelor.

Una dintre cele mai pronunțate diferențe pe care le descriu cercetătorii este că lobii optici ai H. fasciata nocturn și ai V. infernalis de adâncime sunt mai mici și mai puțin complexi decât lobii optici ai A. capricornicus și O. cyanea diurni. Speciile diurne au, de asemenea, lobi verticali mult mai mari, o parte a creierului implicată în învățare și memorie la caracatițe. De fapt, lobii lor verticali sunt aproape de două ori mai mari decât celelalte două specii și sunt mai pliați – fiecare avea șapte dintre pliurile cunoscute sub numele de gyri în loc de cele cinci raportate de obicei la alte caracatițe. Chung compară prezența gyri-ului în creierul caracatițelor cu ridurile din creierul uman și al altor primate și spune că astfel de gyri sunt un indicator util al complexității creierului. Shuichi Shigeno, cercetător în neuroștiință de la Universitatea din Osaka, care este specializat în evoluția creierului cefalopodelor și nu a fost implicat în acest studiu, observă că observațiile lucrării, în special în ceea ce privește plierea creierului, sunt noi. Cunoștințele actuale despre creierul caracatiței se bazează în primul rând pe literatura din anii 1970, spune el. „Nimeni nu a studiat detaliile de pliere în structura creierului cortexului cerebral la caracatiță înainte, iar Chung a descoperit rezultate interesante” folosind tehnici foarte moderne, spune el pentru The Scientist.

Chung și colegii sugerează că dimensiunea și numărul mai mare de gyri din lobii optici și verticali ai speciilor diurne se corelează cu sarcinile vizuale și cognitive complicate pe care aceste specii le îndeplinesc în habitatele lor relativ puțin adânci și luminoase. De exemplu, O. cyanea și alte caracatițe care locuiesc în recif sunt cunoscute că colaborează cu peștii la vânătoare. Jennifer Mather, cercetător comportamental al cefalopodelor de la Universitatea din Lethbridge, care nu a fost implicat în acest studiu, dar în prezent alcătuiește o bază de date cu ceea ce se știe despre creierul și comportamentul cefalopodelor, care va include date din acesta, spune că lucrarea se concentrează asupra speciilor din Indo. Mather adaugă că, în timp ce studiul analizează foarte amănunțit caracteristicile anatomice ale creierului, a fost foarte puțin despre comportament. „Dacă vrem să facem o relație creier-comportament, trebuie să avem o bună acoperire a ambelor”, spune ea. Shigeno este de acord cu punctul lui Mather, dar constată că se știe puțin despre comportamentele animalelor, iar studiile experimentale sunt complicate de faptul că multe specii de caracatiță trăiesc în medii precum recifele de corali care sunt protejate legal.

El spune că și-ar dori să vadă investigații suplimentare în anumite părți ale creierului, subliniind că alte tipuri de imagini, cum ar fi microscopia electronică, ar putea oferi imagini cu rezoluție mai mare și „structuri neuronale mai detaliate” decât RMN. Lucrarea ridică noi întrebări despre plasticitatea și adaptarea biologică, spune Ponte. Ea ar dori să vadă mai multe cercetări cu privire la celelalte regiuni ale creierului animalelor, cum ar fi lobii lor frontali, și modul în care compartimentarea neuronilor din lobi se poate lega de specializare. Chung este de acord că este nevoie de mai multe cercetări. Acesta este doar „începutul”, spune el, adăugând că speră că această lucrare să inspire alți cercetători de cefalopode. El spune, de asemenea, că și-ar dori să imagineze creierul caracatițelor vii pentru a obține date funcționale, deși consideră că o astfel de muncă este „un obiectiv cu adevărat, foarte lung pe termen lung”.

Sursa: the-scientist.com