Университет Квинсленда ученые сделали важный шаг вперед в деле налаживания связей изменению поведения и лежащие в основе развития мозга.
Когда данио учатся охотиться на быстро движущуюся добычу, это очень динамичный период своего развития.
Исследователи продемонстрировали связь между улучшением навыков охоты данио и развития сенсорного кодирования в той части мозга, которая реагирует на визуальные раздражители.
Как уточнений в нервной системе приводят к изменениям в поведении по-прежнему тайна, которую профессор Джефф Goodhill из Квинслендского Института мозга и Школы математических и физических наук и его постдок доктор Lilach Авитали активно пытается решить.
«Нейрокодирования является изучение того, как нейроны представляют сведения — во время раннего развития мозга должны строить нейронные коды подходящих для выживания,» профессор Goodhill сказал.
«У млекопитающих, знания о том, как нейронные цепи развиваться стремительно расширяется, тем не менее, мало известно о том, что происходит у новорожденных животных — влияние изменения раннего развития в нейрокодирования на поведение остается в значительной степени неизвестны.»
Исследователи могут получить представление о связи между нейронных цепей и поведения при изучении личинок данио-рерио, которые отображают сложные естественное поведение, только через несколько дней после оплодотворения.
Спустя всего пять дней после оплодотворения, данио рерио в зрительно-двигательной системе является уже достаточно зрелой для личинок для охоты на движущуюся добычу, таких как одноклеточного организма-инфузории.
«Мы можем наблюдать, как личинки данио охота и сопоставить это поведение на то, как их нейронные изменения кода в первые несколько дней развития визуализации нейронной активности их клеток головного мозга,» профессор Goodhill сказал.
Данио имеют визуальный центр обработки в их мозгах называется оптический тектум, который трансформирует сенсорные данные в движение и ориентация животных в интересующих объектов в окружающем мире, необходимые для охоты на поведение.
«Мы обнаружили, что охотничье поведение был усовершенствован за первые несколько дней, когда личинки начинают охотиться, и это коррелировало с улучшением декодирования и передачи информации в зрительном тектуме,» профессор Goodhill сказал.
Личинки данио изначально питаются желточным мешком в оплодотворенной яйцеклетки, но через пять дней, они готовы начать охоту.
Исследователи изучили личинки на дня четыре, пяти, девяти и 15, помещая их в блюдо с инфузории и используя высокоскоростную камеру, чтобы следить за их перемещениями.
Они обнаружили, что личинки совершенствовали свои охотничьи навыки за это время.
Как только исследователи отметили, что личинки становятся более эффективными при охоте, они хотели знать, если изменения связаны с изменениями в развитии мозга.
«Флуоресцентной визуализации кальция может записывать активность многих нейронов одновременно, который дал нам много идей о том, как нейрокодирования развивается», — сказал профессор Goodhill.
«Используя этот подход для оптического глоткой личинок мы могли бы исследовать функциональные изменения на уровне одного нейрона уровне в течение многих нейронов одновременно.»
«Затем мы использовали математические методы, такие как теория информации, чтобы определить, как нейрокодирования в глоткой изменениях популярности с течением развития».
«Мы обнаружили, что эти изменения были связаны с изменениями в поведении.
Удивительно, мы даже можем предсказать успех охоты отдельных рыб от качества нейрокодирования в своей глоткой.»
«Эта работа важна для понимания того, как нейрокодирования в ходе нормального развития, а также для понимания того, как изменения в нейронной цепи нарушений развития нервной системы вызывают изменения в поведении,» профессор Goodhill сказал.