Bezobratlí v neuroetologii Bezobratlí v neuroetologii A) Bezobratlí jako model neuroetologických experimentů B) Podmiňování jako klíč k funkcím NS a sm C) Magnetorecepce hmyzu Neuroetologie (behaviorální neurobiologie) • Syntéza etologie a neurobiologie (60.1) • Neurální podstata chování • Nástroj řešení otázek neurofyziologie A) Bezobratlí v neuroetologii: Jednoduchý, snadno přístupný nervový systém „Robustní" behaviorální Laboratorní podmínky Snadný, levný a rychlý C tantní linie Bezobratlí v neuroetologii: Jednoduchý, snadno přístupný nervový systém „Robustní" behaviorální Laboratorní podmínky Snadný, levný a rychlý C tantní linie adný význam Bezobratlí v neuroetologii: • Sensomotorické reflexy Bezobratlí v neuroetologii: • Sensomotorické reflexy • Motorické sekvence \ \ Bezobratlí v neuroetologii: • Sensomotorické reflexy • Motorické sekvence • Orientace Training conditions Testing conditions Pine cones .. T. . moved N. Tinbergen Bezobratlí v neuroetologii: • Sensomotorické reflexy Motorické sekvence Orientace Komunikace Bezobratlí v neuroetologii: • Sensomotorické reflexy • Motorické sekvence Orientace Komunikace Učení a paměť Bezobratlí v ne • Sensomotorické reflexy • Motorické sekvence Orientace Komunikace Učení a paměť Circadiánní rýmy ogUH Bezobratlí v neuroetologii: • Sensomotorické reflexy • Motorické sekvence Bezobratlí v neuroetologii: • Sensomotorické reflexy Motorické sekvence Orientace Komunikace Učení a paměť Circadiánní rymy Smyslové schopnosti Bezobratlí v neuroetologii: Sensomotorické reflexy Motorické sekvence Orientace Komunikace Učení a paměť Circadiánní rymy Smyslové schopnosti a dráhy • Stárnutí • Bezobratlí v neuroetologii: • Sensomotorické reflexy • Motorické sekvence • Orientace • Komunikace ^^^^^^^^ • Učení a paměť ll^^H^^H Bezobratlí v neuroetolog Sensomotorické reflexy Motorické sekvence Orientace Komunikace Učení a paměť Circadiánní rymy Smyslové schopnosti Stárnutí Sexuální orientace Agresivita Bezobratlí v neuroetologii: • Sensomotorické reflexy • Motorické sekvence • Orientace • Komunikace •Učení a paměť • Circadiánní rymy • Smyslové schopnosti a dráhy <-^tárnutí Bezobratlí v neuroetologii: • Sensomotorické reflexy • Motorické sekvence • Orientace • Komunikace •Učení a paměť • Circadianní rymy • Smyslové schopnosti Starnutí • Sexuální orientace • Agifcsjvita • Půso^nndrog a farmak • Ochota riskovat, emoce atd... B) Podmiňování jako klíč k funkci NS a smyslů Vytvoření podmíněného spojení je důkazem plasticity NS a základem paměti a učení. Podmiňování jako klíč k funkci NS a smyslů Vytvoření podmíněného spojení je důkazem plasticity NS a základem paměti a učení. Vytvoření podmíněného spojení může být: cílem výzkumu paměti a učení Vytvoření podmíněného spojení může být: cílem výzkumu paměti a učení Vytvoření podmíněného spojení může být: cílem výzkumu paměti a učení Dotek na sifon... (A) Buccal ganglion Cerebral ganglion Pleural ganglion Pedal ganglion Abdominal ganglion Plasticita nervového spojení i na izolovaných gangliích (C) Right Left connective Motor connective neuron (B) Cerebral ganglion Pleural ganglion Pedal ganglion Movement « ^j-detector 10.8 Tail SM Tail SN2 Tail MM Siphon MN Abdominal ganglion Movement detector Stimulus Experimental preparations for cellular analysis The cellular basis of gill and siphon withdrawal can be studied at several levels of analysis. (A) In the most intact preparation the abdominal ganglion is externalized, and recordings from neural elements are made during reflex actions. (B) In what is known as the semi-intact preparation, the entire central nervous system (CNS) is removed. In some cases peripheral organs (such as the gili, siphon, and tail) are left attached to the CNS by their peripheral nerves, (C) In a third preparation, single ganglia (or pairs of ganglia) are removed. Recordings are made from identified neurons in the neural circuit lor siphon and gill Vytvoření podmíněného spojení muže být: cílem výzkumu paměti a učení Trénink a test (b) ■ .O: (d) y i 7 l rutabaga A__ -/^*g> //" ~ A J A--" 'aJenylyl1 ér=£fň dunce II Thermo sensor í- Power sup ply ignorant ether-a-go-go ~~~~ Peltier elements Position scanner \ Current Opinion in N-euiobiology Vytvoření podmíněného spojení může být: nástrojem výzkumu smyslových schopností Odměna nebo trest při tréninku Vytvoření podmíněného spojení může být: nástrojem výzkumu smyslových schopností Vytvoření podmíněného spojení může být: nástrojem výzkumu smyslových schopností Podmiňování jako klíč k funkci NS a smyslů Vytvoření podmíněného spojení může být: • cílem výzkumu paměti a učení Podmiňování jako klíč k funkci NS a smyslů Vytvoření podmíněného spojení může být: • nebo nástrojem výzkumu smyslových schopností C) Magnetorecepce - výzva smyslové fyziologii Kompas: Všudypřítomné vodítko Magnetická kompasová orientace nalezena u těchto živočišných skupin: Typ kompasu Měkkýši Plži 1 čeleď 1 druh ??? Členovci Korýši 3 čeledě 5 druhů Polaritní, inklinační Hmyz 7 čeledě 9 druhů Polaritní (?) Obratlovci Paryby 1 čeleď 1 druh ??? Ryby 2 čeledě 4 druhy Polaritní (?) Obojživelníci 2 čeledě 2 druhy Polaritní, inklinační Plazi 2 čeledě 2 druhy Inklinační Ptáci ^ 11 čeledí 19 druhů Inklinační Savci 2 čeledě 3 druhy Polaritní POPULATION OVERLAP lonterey WESTERN POPULATION POPULATION UNITED STATES EASTERN Washington* )PULATION Monarch's breeding range shown in orange IB Greatest concentration | Wintering areas CENTRAL AMERICA Metody výzkumu Neznáme: • Mechanismus recepce • Lokalizaci receptoru • Adaptivní význam Magnetit? iontové kanály B = 0 shluky nanokrystalů magnetitu Modifikace zraku? \ \ Neuroetologické metody smyslové fyziologie Podmiňování a spontánní reakce Neuroetologické metody smyslové fyziologie Podmiňování: Trénink a test Neuroetologické metody smyslové fyziologie Podmiňování: Trénink a test Trénink: Odměna nebo trest Trénink Drosophila Světlo jako atraktivní stimul T T t O O o \ \ Test Test Drosophila Test Drosophila Cirkulární diagramy orientace Peggy Grell - USDA, ARS Trénink Pohled kamery Problémy: • Je magnetorecepce závislá na světle? • Dokáže kompas rozlišit polaritu pole? Ve tmě kompas potemníka nefunguje Rozlišení inklinační a polaritní reakce ukazuje na typ recepce 9, Inklinační kompas ptáků. Normální orientace (a). Otočíme-li experimentálně vertikální složku geomagnetického pole (b), má to stejný účinek jako otočení složky horizontální (c). Ptáci (ale také čolci a želvy) odvozují tedy polaritu pole ze znaménka sklonu pole (inklinace). (Podle: Wiltschko W., Wiltschko R.: J. Comp. Physiol. A 191, 675-693, 2005) Obrácení inklinace otočí orientaci potemníka - kompas není polaritní Training / Test / Training / Test \ A P < G.GG1 B N = 1G9 MVB = 354 P < G.GG1 N = 115 MVB = 179° P = G.G3 Změna barvy světla způsobí posun orientace UV/UV UV/Green Změna barvy světla způsobí posun Kompas potemníka Tenebrio má znaky světle závislého mechanismu. Kukla? Kukla jako neuroetologický model Etologie v jediném parametru Nestresována fixací Citlivá na vnější podněty Podmiňování: magnetický stimul předchází tepelný „trest" Podmiňování: magnetický stimul předchází tepelný „trest" Trénink: 17952 I 2999B| í- Start I J @ jj (S Ö H Ci .^[ol|w|tSj^Í|M|0^|g!!ŕl:Íŕ^> | & 2 Internet E... -| (g| Odesláni poš... | g] Microsoft Pom,,. | ^ Total Comman.. | ScopeWin, P,., J E 1^5 3 Rotace pole zvýší neklid Periplaneta americana i bez tykadel ff 60°CW field shifts in Test □ □ □□□□□□□ JüTAet Ol 00^10 13.4^14.30 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Test Control B) ZAVER: • Bezobratlí jsou vděčným neuroetologickým modelem. • Podmiňování je užitečným nástrojem smyslové fyziologie a neurofyziologie. bratlí pomáhají odhalit tajemství magnetorecepce Projekt kryptochromy • Metody reverzní genetiky - iRNA Děkuji za pozornost.