Vrsta tropskog leptira sa neobično proširenim strukturama mozga prikazuje fascinantan mozaični obrazac neuronske ekspanzije povezan sa kognitivnom inovacijom.
Studija, objavljena u Current Biology, istražuje neuronske osnove inovacija u ponašanju kod leptira Heliconius, jedinog roda za koji se zna da se hrani i nektarom i polenom. Kao deo ovog ponašanja, oni pokazuju izuzetnu sposobnost da uče i pamte prostorne informacije o svojim izvorima hrane — veštine koje su ranije bile povezane sa širenjem moždane strukture zvane tela pečuraka, odgovornih za učenje i pamćenje.
Vodeći autor dr Maks Farnvort sa Škole bioloških nauka Univerziteta u Bristolu je objasnio: „Postoji veliko interesovanje za to kako veći mozgovi mogu da podrže poboljšanu kogniciju, preciznost ponašanja ili fleksibilnost. Ali tokom širenja mozga, često je teško razdvojiti efekte povećanja ukupna veličina usled promena unutrašnje strukture“.
Da bi odgovorili na ovo pitanje, autori studije su dublje ušli u promene koje su se desile u neuronskim krugovima koji podržavaju učenje i pamćenje kod Helikonijevih leptira. Neuronska kola su prilično slična električnim kolima jer svaka ćelija ima specifične mete sa kojima se povezuje i sastavlja mrežu sa svojim vezama. Ova mreža tada izaziva specifične funkcije konstruisanjem kola.
Kroz detaljnu analizu mozga leptira, tim je otkrio da se određene grupe ćelija, poznate kao Kenionove ćelije, šire različitim brzinama. Ova varijacija je dovela do obrasca koji se naziva mozaička evolucija mozga, gde se neki delovi mozga šire dok drugi ostaju nepromenjeni, što je analogno mozaičkim pločicama koje su veoma različite jedna od druge.
Dr Farnvort je objasnio: „Predviđamo da će se, budući da vidimo ove mozaične obrasce neuronskih promena, oni odnositi na specifične promene u ponašanju – u skladu sa nizom eksperimenata učenja koji pokazuju da Helikonije nadmašuju svoje najbliže rođake samo u vrlo specifičnim kontekstima. , kao što su dugoročna vizuelna memorija i učenje šablona.“
Da bi se hranili polenom, leptiri Heliconius moraju imati efikasne puteve hranjenja, pošto su biljke polena prilično retke.
Supervizor projekta i koautor, dr Stiven Montgomeri, rekao je: „Umesto da imaju nasumičan put traženja hrane, ovi leptiri očigledno biraju fiksne rute između cvetnih resursa – slično autobuskoj ruti. Procesi planiranja i pamćenja potrebni za ovo ponašanje su ispunjeni skupovima neurona unutar tela pečuraka, pa smo stoga fascinirani unutrašnjim krugom u celom svetu.
„Naši rezultati sugerišu da su specifični aspekti ovih kola prilagođeni kako bi se postigli poboljšani kapaciteti Heliconius leptira.“
Ova studija doprinosi razumevanju kako se neuronska kola menjaju da bi odražavala kognitivne inovacije i promene. Ispitivanje neuronskih kola u sistemima modela koji se mogu povući, kao što su insekti, obećava da će otkriti genetske i ćelijske mehanizme zajedničke svim neuronskim krugovima, čime se potencijalno premošćuje jaz, barem na mehaničkom nivou, za druge organizme kao što su ljudi.
Gledajući unapred, tim planira da istraži neuronska kola izvan centara za učenje i pamćenje u mozgu leptira. Takođe imaju za cilj da povećaju rezoluciju svog mapiranja mozga kako bi vizuelizovali kako se pojedinačni neuroni povezuju na još detaljnijem nivou.
Dr Farnvort je rekao: „Bio sam zaista fasciniran činjenicom da vidimo tako visoke stepene konzervacije u anatomiji i evoluciji mozga, ali onda veoma istaknute, ali jasne promene.
„Ovo je zaista fascinantan i prelep primer sloja biodiverziteta koji obično ne vidimo, raznolikosti mozga i senzornih sistema i načina na koje životinje obrađuju i koriste informacije koje im pruža okruženje oko njih“, zaključili su dr Montgomeri.
