Tin tức Vũ trụ TV

Các tế bào thần kinh trong vùng não thị giác của cá ngựa vằn được sắp xếp như một bản đồ để bắt mồi

Ngày:
Th10 19, 2020
Tóm lược:

Phát hiện, truy đuổi và bắt mồi – đối với nhiều loài động vật, đây là nhiệm vụ thiết yếu để sinh tồn. Các nhà khoa học hiện đã chứng minh ở cá ngựa vằn rằng vị trí của các tế bào thần kinh trong não giữa được điều chỉnh để phù hợp với một chuỗi săn mồi thành công.

Share:
CÂU CHUYỆN ĐẦY ĐỦ

Phát hiện, truy đuổi và bắt mồi – đối với nhiều loài động vật, đây là nhiệm vụ thiết yếu để sinh tồn. Các nhà khoa học tại Viện Sinh học thần kinh Max Planck hiện đã chỉ ra ở cá ngựa vằn rằng vị trí của các tế bào thần kinh trong não giữa được điều chỉnh cho phù hợp với một chuỗi săn mồi thành công.

Các tế bào thần kinh phản ứng thị giác ở cá ngựa vằn được sắp xếp trong một bản đồ giúp bắt mồi hiệu quả.© MPI của Neurobiology / Förster
Các tế bào thần kinh phản ứng thị giác ở cá ngựa vằn được sắp xếp trong một bản đồ giúp bắt mồi hiệu quả.
© MPI của Neurobiology / Förster

Xa xa, ở vùng ngoại vi thị giác của nó, một ấu trùng cá ngựa vằn nhỏ bé phát hiện ra một chấm nhỏ di chuyển sang một bên. Nó là con mồi hay là một mối đe dọa, chẳng hạn như một kẻ săn mồi ở xa đang rình mò nó? Trong thời gian ngắn nhất có thể, con cá quyết định rằng nó phải là con mồi tiềm năng. Ấu trùng quay về phía đối tượng, tiếp cận đối tượng, cho đến khi nó ở ngay phía trước, và hành động – một trong những thói quen săn mồi hàng ngày của chúng đã hoàn thành thành công.

Điều nghe có vẻ đơn giản nhưng thực ra là một quá trình rất phức tạp. Nhiều kích thích thị giác khác nhau được phát hiện đồng thời, chuyển từ mắt đến não và tiếp tục được xử lý. Điều thú vị là các kích thích không đến não ở các vị trí ngẫu nhiên: mọi vị trí trên võng mạc đều được truyền đến một vị trí rất cụ thể trong tectum của não giữa, trung tâm xử lý các kích thích thị giác. Tuy nhiên, ngoài điều đó ra, không có nhiều kiến ​​thức về cách các tế bào thần kinh được kết nối và tổ chức, hoặc những tín hiệu mà chúng phản ứng cụ thể.

Dominique Förster và một nhóm từ phòng thí nghiệm của Herwig Baier đã phân tích cách các tế bào hạch võng mạc chuyển thông tin thị giác từ mắt đến tectum và cách thức đầu vào này được xử lý thêm. Để làm như vậy, ấu trùng cá ngựa vằn đã được trình bày trong một khu vực thực tế ảo với các kích thích thị giác khác nhau, từ các vật thể nhỏ và lớn giống như con mồi đến các mối đe dọa tiếp cận tương tự như cá săn mồi. Sử dụng một kỹ thuật hiển vi đặc biệt, các nhà nghiên cứu không chỉ phân tích song song hoạt động của hàng trăm tế bào thần kinh mà còn cả vị trí của các hình chiếu tế bào của chúng.

Phản ứng với các kích thích quang học

Phân tích nguồn dữ liệu này cho thấy các tế bào hạch võng mạc cũng như các tế bào thần kinh ở tầng sinh môn phản ứng với các kích thích quang học theo cách chuyên biệt hóa: Trong khi một số tế bào được kích hoạt bởi các vật thể nhỏ, những tế bào khác phản ứng với các vật thể lớn hơn hoặc thậm chí là các mối đe dọa. Một số tế bào quan tâm đến hướng chuyển động, số khác chỉ quan tâm đến việc môi trường trở nên tối hơn hay sáng hơn. Điều thú vị là các tế bào thần kinh có mục đích đặc biệt không phân bố ngẫu nhiên trong tectum. Các tế bào hạch võng mạc phản ứng với các mối đe dọa gửi các dự báo của chúng vào các lớp sâu trực tràng, nơi chúng đáp ứng các quá trình tiếp nhận, hoặc đuôi gai, của tế bào thần kinh trực tràng. Ngược lại, các tế bào phản ứng với các vật thể giống con mồi tạo ra các kết nối tiếp hợp ở các lớp bề ngoài hơn.

© MPI của Neurobiology / Kuhl
© MPI của Neurobiology / Kuhl

Sau đó, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng các tế bào dành riêng cho con mồi ở các lớp trên được sắp xếp theo cách có lợi cho trình tự săn mồi: con mồi thường xuất hiện đầu tiên ở khoảng cách xa trong trường thị giác ngoại vi. Những hình ảnh như vậy được thể hiện ở phần sau của tectum. Đáng chú ý, vùng này của tectum được làm giàu với các tế bào phản ứng với các vật thể chuyển động nhỏ. Khi cá quay về phía con mồi và tiếp cận nó, hình ảnh của con mồi di chuyển đến phần trước của trực tràng và lớn dần, cho đến khi nó xuất hiện ngay trước mặt cá. Ở đó, nó được giữ ổn định bởi chuyển động của cá, cho đến khi con mồi có thể bị tóm gọn bằng một đòn tấn công mạnh mẽ. Các tế bào thần kinh được điều chỉnh theo đầu vào bằng hình ảnh với những đặc điểm này, tức là lớn và ổn định, nằm ở vùng phía trước của trực tràng – chính xác nơi loại thông tin này đến não.

Nghiên cứu này chỉ ra rằng sự sắp xếp và kết nối của các tế bào thần kinh trong bản đồ não trực tràng là thích nghi với nhu cầu săn mồi. Các tế bào chuyên biệt khu trú đến các vùng não nơi chức năng của chúng phù hợp nhất để bắt mồi hiệu quả. Bằng cách sử dụng hành vi săn mồi của cá ngựa vằn làm ví dụ, các nhà nghiên cứu đã có thể chứng minh tác động của chọn lọc tự nhiên đối với việc bố trí các vùng não liên quan. Những kết quả này nhắc nhở chúng ta rằng cách động vật (bao gồm cả chúng ta) nhận thức thế giới được định hình bởi quá trình tiến hóa. Cách thức có dây của bộ não đã hoạt động tốt nhất để đảm bảo sự tồn tại trong quá khứ.


Nguồn truyện:

Vật liệu do Max-Planck-Gesellschaft cung cấp . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.


Tham khảo Tạp chí :

  1. Dominique Förster, Thomas O Helmbrecht, Duncan S Mearns, Linda Jordan, Nouwar Mokayes, Herwig Baier. Mạch bảo vệ võng mạc của cá ngựa vằn ấu trùng thích nghi với việc phát hiện và theo đuổi con mồi . eLife , năm 2020; 9 DOI: 10.7554 / eLife.58596

Bài viết liên quan

Bài viết mới