Desarrollo de circuitos neuronales relacionados con el comportamiento de caza
Investigadores de la UQ estudiaron las habilidades de caza del pez cebra. Crédito: ninguno
Los investigadores de la Universidad de Queensland han dado un importante paso adelante al vincular los cambios en el comportamiento con el desarrollo subyacente de los circuitos cerebrales.
Cuando el pez cebra está aprendiendo a cazar presas que se mueven rápidamente, es un período muy dinámico en su desarrollo.
Los investigadores demostraron la relación entre las mejoras en las habilidades de caza del pez cebra y el desarrollo de la codificación sensorial en un parte del cerebro que responde a los estímulos visuales.
Cómo los refinamientos en los circuitos neurales conducen a cambios en el comportamiento seguía siendo en gran medida un misterio, que el profesor Geoff Goodhill del Instituto del Cerebro de Queensland y la Escuela de Ciencias Físicas y Matemáticas y su posdoctorado, la Dra. Lilach Avitan, estaban ansiosos por resolver.
«La codificación neuronal es el estudio de cómo las neuronas representan información durante el desarrollo temprano, el cerebro debe construir códigos neuronales apropiados para la supervivencia», dijo el profesor Goodhill.
«En los mamíferos, el conocimiento sobre cómo se desarrollan los circuitos neuronales se está expandiendo rápidamente, sin embargo, se sabe poco sobre lo que sucede en los animales recién nacidos. El impacto de los cambios tempranos en el desarrollo de la codificación neuronal sobre el comportamiento sigue siendo grande». y desconocido».
Los investigadores pueden obtener información sobre el vínculo entre los circuitos neuronales y el comportamiento mediante el estudio de las larvas de pez cebra, que muestran comportamientos naturales sofisticados solo unos días después de la fertilización.
Después de solo cinco días después de la fecundación, el sistema visomotor del pez cebra ya está lo suficientemente maduro para que las larvas cacen presas en movimiento, como el organismo unicelular Paramecia.
«Podemos observar cómo las larvas de pez cebra cazan y asignar este comportamiento a cómo cambia su código neuronal en sus primeros días de desarrollo al obtener imágenes de la actividad neuronal de sus células cerebrales», dijo el profesor Goodhill.
El pez cebra tiene un centro de procesamiento visual en sus cerebros llamado óptico tectum, que transforma la información sensorial en movimiento y orienta a los animales hacia objetos de interés en el mundo exterior, esencial para el comportamiento de caza.
«Descubrimos que el comportamiento de caza se perfeccionó durante los primeros días cuando las larvas comienzan cazar, y esto se correlaciona con una mejora en la decodificación y transmisión de información en su techo óptico», dijo el profesor Goodhill.
Las larvas de pez cebra inicialmente se alimentan del saco vitelino en el huevo fertilizado, pero después de cinco días, están listas para comenzar a cazar. .
Los investigadores estudiaron las larvas en los días cuatro, cinco, nueve y 15 colocándolas en un plato con Paramecia y usando una cámara de alta velocidad para monitorear sus movimientos.
Ellos descubrió que las larvas mejoraron sus habilidades de caza durante este tiempo.
Una vez que los investigadores observaron que las larvas se estaban volviendo más eficientes en la caza, querían saber si los cambios se correlacionaban con cambios en el desarrollo del cerebro.
«Las imágenes de calcio fluorescente pueden registrar la actividad de muchas neuronas simultáneamente, lo que nos ha brindado muchos conocimientos sobre cómo se desarrolla la codificación neuronal», dijo el profesor Goodhill.
«Al utilizar este enfoque para la tectum óptico de las larvas podríamos investigar los cambios funcionales a nivel de una sola neurona el para muchas neuronas simultáneamente».
«Luego usamos técnicas matemáticas como la teoría de la información para cuantificar cómo la codificación neuronal en el tectum cambió durante el desarrollo».
«Descubrimos que estos cambios se correlacionaron con los cambios en el comportamiento.
Sorprendentemente, incluso pudimos predecir el éxito de caza de peces individuales a partir de la calidad de la codificación neuronal en su tectum».
«Este trabajo es importante para comprender tanto la codificación neuronal durante el desarrollo normal como para comprender cómo los cambios en el circuito neuronal en los trastornos del neurodesarrollo provocan cambios en el comportamiento», dijo el profesor Goodhill.
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Los investigadores quieren saber cómo la vida temprana afecta el cerebro adulto Proporcionado por la Universidad de Queensland Cita: Desarrollando circuitos neuronales vinculados al comportamiento de caza (23 de julio de 2020) consultado el 31 de agosto 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-07-neural-circuits-linked-behavior.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.