8 つの目: 神経マップを使用してタコの視覚を明らかにする

まとめ： 研究者らはタコの視覚系の神経活動をマッピングし、人間との驚くべき類似点を明らかにした。

研究チームは、明るい点と暗い点に対する神経反応を観察し、人間の脳の組織に似たものをマッピングしました。 興味深いことに、タコと人間は約5億年前に最後の共通の祖先を共有しており、このような複雑な視覚システムが独立して進化したことを示唆しています。

これらの発見は、頭足類の視覚と脳構造の理解に大きく貢献します。

重要な事実:

1. タコの脳の約 70% は視覚に当てられています。 この研究は、視覚系における神経活動をマッピングした初めての研究であり、海洋生物が世界をどのように認識しているかについての洞察を提供します。
2. 5億年前に共通の祖先があったにもかかわらず、タコと人間は視覚認識のための同様の神経地図を進化させました。
3. この研究では、タコのニューロンが人間の視覚系とは異なる小さな光点と大きな暗い点に強く反応することが判明しました。 これはおそらく水中環境の特殊性によるものと考えられます。

ソース： オレゴン大学

タコは脳の約 70% を視覚に費やします。 しかし最近まで、科学者たちはこれらの海洋動物が水中世界をどのように見ているかについて漠然としか理解していませんでした。 オレゴン大学の新しい研究は、タコの観点に光を当てています。

神経科学者はタコの視覚系からの神経活動を初めて記録した。 彼らは、さまざまな場所の明るい点と暗い点に反応する動物の脳の神経活動を直接観察することにより、タコの視野のマップを作成しました。

タコの視覚系におけるこの神経活動のマップは、人間の脳で見られるものと非常によく似ています。タコと人間は約 5 億年前に共通の祖先を共有していましたが、タコは複雑な神経系を独立して進化させました。

神経科学者のクリストファー・ニールと彼のチームは、神経科学者クリストファー・ニール誌に6月20日に掲載された論文で研究結果を報告している。 現在の生物学。

「これまで頭足類の中央視覚系を実際に記録した人は誰もいませんでした」とニール氏は言う。 タコやその他の頭足類は視覚を理解するためのモデルとして通常は使用されませんが、ニールのチームは彼らの珍しい脳に興味を持っています。

昨年発行された関連論文では、 現在の生物学研究室は、視覚に特化した脳の一部であるタコの視葉にあるさまざまな種類のニューロンを特定した。 「これらの論文は、さまざまな種類のニューロンとその反応を示すことで、優れた基礎を提供します。新しい視覚システムを理解するために知っておきたい 2 つの重要な側面です」とニール氏は述べています。

新しい研究で研究者らは、タコの視覚系のニューロンが画面上を移動する暗い点と明るい点にどのように反応するかを測定した。 研究者は蛍光顕微鏡を使用して、反応するニューロンの活動を観察し、スポットが現れる場所に応じてニューロンがどのように異なる反応を示すかを確認できます。

「視葉の各部位が動物の目の前にある画面上の単一の場所に反応していることがわかりました」とニール氏は語った。 「どこかに移動すると、脳内で反応が移動します。」

このタイプの個別マップは、視覚や触覚などの複数の感覚のために人間の脳内に存在します。 神経科学者は、特定の感覚の位置を脳の特定の場所に関連付けました。

接触のよく知られた表現はホムンクルスです。ホムンクルスは、感覚入力の処理に費やされる脳のスペースの量に比例して体の各部分が描かれた人間の漫画です。

指や足の指などの非常に敏感な部分は、これらの身体部分から多くの脳入力が行われるため大きく見えますが、感度の低い部分ははるかに小さくなります。

しかし、視覚的なシーンとタコの脳の間に秩序あるつながりを見つけることは、現実とは程遠いものでした。 これはかなり複雑な進化の革新であり、爬虫類などの一部の動物はこのタイプのマップを持っていません。 また、以前の研究では、タコは体のさまざまな部分のホムンクルスのような地図を持っていないことが示されています。

「視覚的な地図がそこにあることを望んでいたが、これまで誰もそれに直接気づいた人はいなかった」とニール氏は語った。

研究者らはまた、タコのニューロンが小さな光の点と大きな暗い点に特に強く反応し、これが人間の視覚系との顕著な違いであることにも注目した。 ニール氏のチームは、これはタコが移動しなければならない水中環境の特有の特性によるものではないかと仮説を立てている。 迫りくる捕食者は大きな暗い影として表示され、食べ物などの近くの物体は小さな明るい点として表示されます。

次に研究者らは、タコの脳が、すでに自然環境に存在するような、より複雑な画像にどのように反応するかを理解したいと考えている。 彼らの最終的な目標は、これらの視覚入力の経路をタコの脳の奥深くまで追跡し、タコがその世界をどのように認識し、相互作用するかを理解することです。

Visual Neuroscience News でのこの研究について

著者： モリー・ブランセット
ソース： オレゴン大学
コミュニケーション： モリー・ブランセット – オレゴン大学
写真： 画像提供：Neuroscience News

元の検索: オープンアクセス。
」タコの視葉における視覚反応の機能制御クリストファー・ニールほか著。 現在の生物学

まとめ

タコの視葉における視覚反応の機能制御

ハイライト

• 頭足類の視覚系の機能構成はほとんどわかっていない
• カルシウムイメージングを使用して、タコの視葉における視覚反応をマッピングしました。
• 網膜組織を用いて空間的に局在化した受容野を特定した
• オン経路とオフ経路は明確であり、独自のサイズ選択特性を持っていました

まとめ

頭足類は、カメラのような目、大きな脳、そして視覚に基づいた行動の豊富なレパートリーを備えた高度に視覚的な動物です。 しかし、頭足類の脳は、脊椎動物などの高視力を持つ他の種の脳とは独立して進化しました。 したがって、感覚情報を処理する神経回路は大きく異なります。

頭足類の脳における視覚反応の直接的な神経学的測定は行われていないため、頭足類の独特の強力な視覚システムがどのように機能するかはほとんど不明です。

この研究では、二光子カルシウムイメージングを使用して、タコの中脳の一次視覚処理中枢である視葉で視覚的に誘発された反応を記録し、視覚シーンの基本的な特徴がどのように表現され、組織化されているかを明らかにしました。

われわれは、空間的に局在化した明（ON）および暗（OFF）刺激の受容ドメインを発見し、これらは視葉全体にわたって網膜的に組織化されており、多くの種に共通する視覚系組織の特徴を示している。

これらの反応を調べると、OFF 経路の出現やサイズ選択性の増加など、視覚葉の層全体にわたる視覚表現の変化が明らかになりました。

また、オンとオフの刺激の空間処理における非対称性も特定しました。これは、水中の視覚シーンを処理する特定の要件に対応するために進化した可能性がある、モデル処理のための独自の回路メカニズムを示唆しています。

この研究は、タコの視覚系の神経処理と機能組織についての洞察を提供し、共通点と独特の点の両方を強調し、頭足類の視覚処理と行動を媒介する神経回路の将来の研究の基礎を築くものである。