samenvatting: Door elektroden te implanteren en data te monitoren, slaagden de onderzoekers erin de hersenactiviteit van vrij bewegende octopussen vast te leggen. De geregistreerde hersenactiviteit kan veel vragen over het gedrag van octopussen oplossen, waaronder voortbeweging, cognitie en leervermogen.
bron: oist
Wetenschappers zijn erin geslaagd de hersenactiviteit van vrij bewegende octopussen vast te leggen, een prestatie die mogelijk is gemaakt door elektroden en een datarecorder rechtstreeks in de wezens te implanteren.
De studie, online gepubliceerd op Huidige biologie 23, een cruciale stap voorwaarts in de ontdekking van hoe octopushersenen hun gedrag beheersen, en zou aanwijzingen kunnen geven voor de gemeenschappelijke principes die nodig zijn voor intelligentie en cognitie.
“Als we willen begrijpen hoe de hersenen werken, zijn octopussen het ideale dier om te bestuderen in vergelijking met zoogdieren. Ze hebben een groot brein, een verbazingwekkend uniek lichaam en geavanceerde cognitieve vermogens die totaal anders zijn geëvolueerd dan die van gewervelde dieren. Technologie (OIST) .
Maar het meten van octopus-hersengolven is een echte technische uitdaging gebleken. In tegenstelling tot gewervelde dieren hebben octopussen zachte lichamen, dus ze hebben geen schedel om een opnameapparaat op vast te houden, om te voorkomen dat het wordt verwijderd.
“Octopussen hebben acht zeer sterke en flexibele armen, die overal op het lichaam kunnen reiken”, zei Dr. Gutnick. “Als we ze zouden proberen te bekabelen, zouden ze onmiddellijk scheuren als ze werden doorgesneden, dus we hadden een manier nodig om de apparatuur volledig buiten hun bereik te krijgen door het onder hun huid te krijgen.”
De onderzoekers kozen als oplossing voor kleine, lichtgewicht dataloggers, die oorspronkelijk waren ontworpen om de hersenactiviteit van vogels tijdens de vlucht te volgen. Het team heeft de apparaten aangepast om ze waterdicht te maken, maar nog steeds klein genoeg om gemakkelijk in octopussen te passen. De batterijen, die in een omgeving met weinig lucht moesten werken, maakten continu opnemen tot 12 uur mogelijk.
De onderzoekers kozen Cyaan octopus, tegenwoordig beter bekend als de octopus, als hun typische dier, vanwege zijn grotere formaat. Ze verdoofden drie octopussen en implanteerden een opnameapparaat in een holte in de wand van de mantelspier.
De wetenschappers implanteerden vervolgens de elektroden in een deel van de hersenen van de octopus, de hoofdkwab en de mediale superieure frontale kwab, het gebied dat het gemakkelijkst toegankelijk is. Men denkt dat dit hersengebied ook belangrijk is voor visueel leren en geheugen, hersenprocessen die Dr. Gutnick vooral wil begrijpen.
Nadat de operatie was voltooid, werd de octopus teruggebracht naar hun thuisaquarium en gevolgd door video. Na vijf minuten herstelden de octopussen en brachten de volgende 12 uur door met slapen, eten en bewegen rond hun bekken, terwijl hun hersenactiviteit werd geregistreerd. De recorder en elektroden werden vervolgens uit de octopussen verwijderd en de gegevens werden gesynchroniseerd met de video.
De onderzoekers identificeerden verschillende patronen van hersenactiviteit, waarvan sommige qua grootte en vorm vergelijkbaar waren met die bij zoogdieren, terwijl andere extreem lange, langzame oscillaties hadden die nog niet eerder waren beschreven.
Onderzoekers zijn er nog niet in geslaagd om deze patronen van hersenactiviteit te correleren met specifiek gedrag uit de video’s. Dit is echter niet geheel verrassend, legde Dr. Gutnick uit, omdat ze de dieren niet vroegen om specifieke leertaken uit te voeren.
“Dit is een gebied dat verband houdt met leren en geheugen, dus om dit circuit te verkennen, moeten we echt repetitieve geheugentaken uitvoeren met octopussen. Dit hopen we zeer binnenkort te doen!”
De onderzoekers geloven ook dat deze methode voor het registreren van hersenactiviteit van vrij bewegende octopussen kan worden gebruikt bij andere octopussoorten en kan helpen bij het oplossen van vragen op veel andere gebieden van octopus-cognitie, waaronder hoe ze leren, socialiseren en lichaams- en armbewegingen beheersen. .
“Dit is echt een cruciale studie, maar het is slechts een eerste stap”, zegt professor Michael Cuba, die het project leidde in de OIST Physics and Biology Unit en nu verder gaat aan de Universiteit van Napels Federico II.
“Octopussen zijn erg intelligent, maar op dit moment weten we heel weinig over hoe hun hersenen werken. Dankzij deze technologie hebben we nu de mogelijkheid om in hun geest te kijken terwijl ze specifieke taken uitvoeren. Dit is echt opwindend en krachtig.”
De studie omvatte een internationale samenwerking tussen onderzoekers in Japan, Italië, Duitsland, Oekraïne en Zwitserland.
Zie ook
Over dit onderzoek in Neuroscience News
auteur: Tomomi Okubo
bron: oist
communicatie: Tomomi Okubo – OIST
afbeelding: Afbeelding toegeschreven aan Kisho Asada
Oorspronkelijke zoekopdracht: Gesloten toegang.
“Registratie van elektrische activiteit van de hersenen van een zich gedragende octopusGeschreven door Tamar Gutnik et al. Huidige biologie
een samenvatting
Registratie van elektrische activiteit van de hersenen van een zich gedragende octopus
Octopussen, die tot de meest intelligente ongewervelde dieren worden gerekend, hebben geen skelet en acht zeer flexibele armen waarvan de sensorische en motorische activiteiten zowel onafhankelijk zijn als worden gecoördineerd door een complex centraal zenuwstelsel.
De octopushersenen bestaan uit zeer grote aantallen neuronen, georganiseerd in veel verschillende lobben, en hun functies zijn voorgesteld op basis van de resultaten van laesie-experimenten. Bij andere soorten wordt hersenactiviteit gekoppeld aan gedrag door elektroden te implanteren en de elektrische activiteit direct te koppelen aan het gedrag van de geobserveerde dieren.
Omdat de octopus echter geen solide structuur heeft waaraan opnameapparatuur kan worden bevestigd, en omdat hij zijn acht flexibele armen gebruikt om elk vreemd voorwerp dat aan de buitenkant van zijn lichaam is bevestigd, te verwijderen, is het in vivo opnemen van de elektrische activiteit van het gedrag van de octopus resulteerde in een gebrek aan stabiliteit. Nu kan dat niet.
Hier beschrijven we een nieuwe techniek voor het inbrengen van een draagbare datalogger in een octopus en het implanteren van elektroden in het hoofdkwabsysteem, zodat hersenactiviteit tot 12 uur lang kan worden geregistreerd van niet-verdoofde en ongebreidelde octopussen, en gesynchroniseerd met gelijktijdige video-opnamen van gedrag . In hersenactiviteit identificeerden we verschillende duidelijke patronen die consistent bij alle dieren voorkwamen. Hoewel sommige lijken op activiteitspatronen in zenuwweefsel van zoogdieren, zijn andere oscillaties, zoals 2 Hz-lussen, grote amplitudes en oscillaties, niet gerapporteerd.
Deze studie biedt het eerste inzicht in de hersenactiviteit van octopusgedrag en is een cruciale stap in de richting van inzicht in hoe de hersenen het gedrag van deze fascinerende dieren sturen.
“Reisliefhebber. Onruststoker. Popcultuurfanaat. Kan niet typen met bokshandschoenen aan.”