Bezobratlí v neuroetologii Bezobratlí v neuroetologiii A) Bezobratlí jako model neuroetologických experimentů B) Podmiňování jako klíč k funkcím NS a smyslů 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 projev • , Laboratorní podmínky ^ '^^m \ Snadný, levný a rychlý chov \ ' Mutantní linie «P^T Bezobratlí v neuroetologii: Jednoduchý, snadno přístupný nervový systém „Robustní" behaviorální projev • , Laboratorní podmínky ^ '^^m \ Snadný, levný a rychlý chov \ ' Mutantní linie \JPt Mimořádný význam Bezobratlí v neuroetologii: • Sensomotorické reflexy Bezobratlí v neuroetologii: • Sensomotorické reflexy • Motorické sekvence Bezobratlí v neuroetologii: • Sensomotorické reflexy • Motorické sekvence • Orientace Training conditions nest in sand Philanthus triangulum N. Tinbergen Nobelova cena 1973 Bezobratlí v neuroetologii: • Sensomotorické reflexy • Motorické sekvence • Orientace • Komunikace Bezobratlí v neuroetologii: • Sensomotorické reflexy • Motorické sekvence • Orientace • Komunikace •Učení a paměť • Circadiánní rymy Bezobratlí v neuroetologii: • Sensomotorické reflexy • Motorické sekvence • Orientace • Komunikace •Učení a paměť • Circadiánní rymy • Smyslové schopnosti Bezobratlí v neuroetolog • 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 b • Circadiánní rýmy g± • Smyslové schopnosti • Stárnutí • Sexuální orientace Bezobratlí v neuroetologii: • Sensomotorické reflexy • Motorické sekvence • Orientace • Komunikace • Učení a paměť _^__ • Circadiánní rýmy J^^^^^F^^ • Smyslové schopnosti ^^^^^^^ • Stárnutí mg^H • Sexuální orientace • Agresivita Bezobratlí v neuroetologii: • Sensomotorické reflexy • Motorické sekvence • Orientace • Komunikace • Učení a paměť • Circadiánní rýmy • Smyslové schopnosti a dráhy • Stárnutí • Sexuální orientace • Agresivita ^^^P^HI • Působení drog a farmak J^^/TM I H Bezobratlí v neuroetologii: • Sensomotorické reflexy • Motorické sekvence • Orientace • Komunikace •Učení a paměť • Circadiánní rymy • Smyslové schopnosti • Stárnutí • Sexuální orientace • Agresivita •Působení drog 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... Plasticita nervového spojení i na izolovaných gangliích Vytvoření podmíněného spojení může být: cílem výzkumu paměti a učení 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 Severo-jižní orientace pasoucích se krav ) POPULATION OVERLAP lonterey WESTERN POPULATION EASTERN Washington POPULATION _* Los Angeles UNITED STATES Monarch's breeding range shown in orange IB Greatest concentration | Wintering areas CENTRAL AMERICA Metody výzkumu Blacksburg VA 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 0 1 1 0 1 1 o A inN t o O o o o ■-»► o 1 T o 1 T o Ť o Trénink Drosophila Světlo jako atraktivní stimul Test Drosophila Test Drosophila Cirkulární diagramy orientace Tribolium castaneum Peggy Greb - USDA, ARS Trénink North West South 10 x heat pulse 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 Změna barvy světla způsobí posun orientace UV/UV UV/Green Změna barvy světla způsobí posun orientace Kompas potemníka Tenebrio má znaky na světle závislého mechanismu. Kukla jako neuroetologický model Etologie v jediném parametru Nestresována fixací Citlivá na vnější podněty Podmiňování: magnetický stimul předchází tepelný „trest" Trénink: Test: I Wl Heart D:\...\UPRAVE~1\SPONTN~2\020904~1.W H L+H Ca* Ubm Before treatment Area = 390 Wilcoxon pair test After treatment Area = 990 HDD [SEE 1/ CiJ l.C 15 2« 25 i.C 35 J* 45 342004 4:52:5ti££ levy index 1 79521 jnvy index 299361 *Start| 1 © j£ 1 S JSS Ci :# ^> |a2I*metE....|| £| Odeslanä pos... | jal Microsoft Pow... | Mi Total Comrnan.., 11 .v ScopeWin, P... J US' 12:48 Nepodmíněná reakce? • Poziční chování Alignment behavior Alignment behavior B) Body turns in rotating field Time schedule: Control Time schedule: Test GMF 60°CW rotation Pulses 5min/5min 1 2 3 4 5 6 Results: Results: s 7 6 5 4H 3 7 _ 60°CW field shifts in Test T 11111 ill 11 □ Test ■ Control 10.00 h 10.45 hi 1.30 h 12.15 h 13.00 h 13.45 h 14 A B C D E F 18 16 14 12 10 s 6 4 2 0 B P=0.001 □ ABF □ CDE P=n.s. 30 h Test Control IX 16 14 12 10 5 6 0 □ Test □ Control P=0.03 CDE ABF ndidá i Kandidát na receptor ? Periplaneta americana Amputace tykadel Po týdnu Rotace pole zvýší neklid periplaneta americana Š6 E 4 o 2 fieldishifts!in|Test DDDDDDDDD 8 7 1 Amputace tykadel: • Ztráta sensitivní reakce - receptor je v tykadlech nebo nespecifický vliv stresu • Zachování reakce - receptor není v tykadlech Rotace pole zvýší neklid Periplaneta americana i bez tykadel >3 ■o 02 1 ZÁVĚR: • Bezobratlí jsou vděčným neuroetologickým modelem. • Podmiňování je užitečným nástrojem smyslové fyziologie a neurofyziologie. • Bezobratlí pomáhají odhalit tajemství magnetorecepce Projekt kryptochromy Metody reverzní genetiky - iRNA Chirurgie - léze, ablace Imunochistochemie Central brain Optic lobe Děkuji za pozornost.