•Laboratoř neuroetologie a smyslové fyziologie hmyzu • • • • • • Martin Vácha •Proč hmyz a ostatní bezobratlí? •Hospodářský význam •Relativně snadný chov •Rychlý generační cyklus •Přečtený genom •Nervový a smyslový systém • • • • • • • •Cenné a využívané modelové organismy WormFly-778948 Neuroetologie (behaviorální neurobiologie): nSyntéza etologie a neurobiologie (60.l) nNeurální podstata chování nNástroj řešení otázek neurofyziologie sledováním chování • • • •CHOVÁNÍ •PODNĚT •ŽIVOČICH Neuroetologie se ptá: co se mohu dozvědět o funkci nervových drah a sítí studiem chování? Chování je často prvním upozorněním na fyziologickou funkci. Např. reflexní reakce, rytmy aktivity atd. • • • •CHOVÁNÍ •PODNĚT •ŽIVOČICH •Co je to neuroetologie? •Problémy neurofyziologie se často zkoumají •sledováním chování: • •Řízení a poruchy pohybu •Cirkadiánní rytmy •Smyslové schopnosti, účinky repelentů •Orientace a navigace živočichů •Působení drog a farmak •Agresivita •Stárnutí •Paměť a učení ... Podmiňování jako klíč k funkci NS a smyslů Vytvoření podmíněného spojení je důkazem plasticity NS a základem paměti a učení. učení v laboratoři •I.P. Pavlov •Nobelova cena 1904 pavlov Podmiňování jako klíč k funkci NS a smyslů Vytvoření podmíněného spojení je důkazem plasticity NS a základem paměti a učení. učení včel •K. von Frish •Nobelova cena 1973 karl_von_frish •Behaviorální test doprovází studium nervového systému •Molekulární podstata čichu – hmyzí model •Nobelova cena 2004 •Neurální základ prostorové orientace •Place cells – tzv. místní buňky •Navigace a paměť •Nobelova cena - 2014 Analýza obrazu •Neurální základ prostorové orientace •Navigace a paměť http://scienceblogs.com/clock/wp-content/blogs.dir/458/files/2012/04/i-d8b195ca98df75c381f966753aba f02c-drosophila.jpg •Neurální základ časové orientace Drosophila%20Kopf%20140x circadian cvrček figure1 • •Hmyz jako modelový systém: • •mimořádné smyslové schopnosti •jednoduchý a přístupný nervový sst •řada druhů geneticky definována… • Oči hmyzu drosophila flight simulator medium •Kompasová orientace - •magnetický smysl živočichů. • 1190281481-m ANd9GcS-wDkZqqB1fqblH1jjACxVDU8ilrdPPY77ltqQK1HaP_YFLlaC • • ANd9GcRJd3FKXmAsc8IsOoAJK4OZDcbHH-qaGNnMMUn7k5KGIruwijzQyA Drosophila%20melanogaster •Cíl: pochopení molekulárního principu a lokalizace receptoru kompasového smyslu hmyzu. compass1 fly1 •Můžou zvířata magnetické pole vidět? A co přesně vidí? 103134379 •Podařilo se nám zavést laboratorní testy magnetorecepčního chování u hmyzu. •Díky tomu aplikujeme: §Metody funkční genetiky (knockoutovaní jedinci, vypnutí určitých vytypovaných genů, RNAi, crispr) §Fyzikální faktory (parametry světla a magnetického pole) NeuroBlacksburg •Metody práce: Sledujeme pohybovou aktivitu rusa domácího (Blatella germanica), švába amerického (Periplaneta americana), růměnice. Laboratoř je vybavena videosystémy (kamera, PC) pro záznam a vyhodnocování orientačního chování. periplaneta1 •Periplaneta americana •Blatella germanica http://vereskspb.narod.ru/blattella_germanica.jpg Výsledek obrázku pro pyrrhocoris apterus •Pyrhocorris apterus Lab1 •Základním typem experimentu je sledování směru pohybu v kruhové aréně. •Stínění proti hluku, vibracím, elektromagnetickému smogu je důležité. •Nové laboratoře v kampusu. IMG_2146b Trénink IMG_2159b Test IMG_4976 aréna3 • aréna9 • aréna5 • Analýza obrazu C20050601130038 C20050601130136 •>15° C20050601130236 C20050601130334 D20050601131324 Analýza obrazu automat •Cirkulární statistika •Nejen laboratoř… Arthropoda, Malacostraca Amphipoda Blešivci Antarktidy S Pláž na Lachmanově mysu Y- osa azimut 50-90° Vrtulovna Vrtulovna §Dosavadní granty: §Ověření magnetorecepce potemníka moučného. GAČR 2001-2003 §Analýza magnetorecepčního chování laboratorních druhů hmyzu. GAČR 2005-2008 §Neurální podstata magnetorecepce hmyzu. GAČR 2007-2010 §Fyziologická a funkčně genetická analýza magnetorecepce na hmyzím modelu GAČR 2013-2015. §Spolupráce s Molekulární chronobiologickou lab. ČB, Marburg, Oxford, Lund, 080825-cows-map-02 Alignment of breeding cattle •Begall S, Cerveny J, Neef J, Vojtiech O, Burda H. Alignment in grazing and resting cattle and deer: What herdsmen and hunters have never noticed. PNAS 2008;105:13451-5. Výjimečně stačí sedět u PC http://topnews.in/usa/files/Cattle.jpg An external file that holds a picture, illustration, etc. Object name is zpq9990847130001.jpg Object name is zpq9990847130001.jpg •Begall S, Cerveny J, Neef J, Vojtiech O, Burda H. Alignment in grazing and resting cattle and deer: What herdsmen and hunters have never noticed. PNAS 2008;105:13451-5. http://topnews.in/usa/files/Cattle.jpg Výjimečně stačí sedět u PC •Heslo „magnetoreception“ na WOS Otázky budoucího výzkumu: §Jak ovlivňuje biologické systémy radiofrekvenční pole ? §Vidí zvířata pozici severu zrakem a jak ? §Jak magnetické pole mění rytmus spánku a bdění ? §Jsou i ostatní (nekompasové) funkce živočichů citlivé na magnetické pole ? § Vítán je ten, kdo: §se neštítí hmyzu a fyziky §přitahuje ho nervový systém, chování a smysly §se nebojí dennodenní rutiny §umí se srovnat s tím, že aplikace zatím nevidíme § Podmínky zápočtu ú9 a více účastí, dle podpisů na prezenčních listinách úPOZOR NOVÉ: Seminární práce - zpracování krátké literární rešerše na téma: Výzkumný projekt mého potenciálního zaměření. úzápočty uděluje garant oboru Speciální biologie, Doc. RNDr. Martin Vácha, Ph.D. (vacha@sci.muni.cz) ú Seminární práce úSmysl: učit se formulovat, zvykat si na vědecký text, příprava na specializaci úVolba tématu podle prezentací nebo nabízených směrů úPOZOR: nedává žádný nárok na přijetí do daného směru nebo na Vámi zvolené téma! úNa 3 strany včetně použité literatury (anglické, odborné články - tj. časopisy) úZ domu přes VPN (virtuální privátní síť MU) – vidíte texty předplacených časopisů ú Seminární práce úStruktura: 1) Úvod do problematiky a popis současného stavu (1,5 strany). 2) Definice problému a navržení řešení, cíl práce (odstavec) 3) metoda řešení a očekávaný výsledek (odstavec) 4) Jaký závěr z předpokládaného výsledku plyne (odstavec) 5) Literatura (0,5 strany) úDo 3.1.2017 poslat do Odevzdávárny ú IMG_1303b Děkuji za pozornost