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 pr Laboratorní podmínky Snadný, levný a rychlý chov \ Mutantní linie ■ Bezobratlí v neuroetologii: Jednoduchý, snadno přístupný nervový systém „Robustní" behaviorální pr Laboratorní podmínky Snadný, levný a rychlý chov \ Mutantní linie ■ 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 p p • Komunikace ' . - * > | [V, • Učení a paměť J5r*T" • Sensomotorické reflexy • Motorické sekvence • Orientace • Komunikace •Učení a paměť • Circadiánní rymy Bezobratlí v neuroetologii: • Sensomotorické reflexy • Motorické sekvence • Orientace ^J^^^^j" Bezobratlí v neuroetolog • Sensomotorické reflexy • Motorické sekvence • Orientace • Komunikace •Učení a paměť • Circadiánní rymy • Smyslové schopnosti Bezobratlí v neuroetologii: • Sensomotorické reflexy ^^^^ • Motorické sekvence B^J«!3 I_ • Orientace HUB • Komunikace • Učení a paměť ^^jj^ír • Circadiánní rýmy ffl^^H • Smyslové schopnosti a dráhy flj^^H • Stárnutí H^HI Bezobratlí v neuroetologii: • Sensomotorické reflexy • Motorické sekvence • Orientace • Komunikace _ • Učení a paměť b • Circadiánní rýmy ^ • Smyslové schopnosti ^■1 • Stárnutí • Sexuální orientace L—í " . Bezobratlí v neuroetologii: • Sensomotorické reflexy • Motorické sekvence • Orientace • Komunikace • Učení a paměť__ • Circadiánní rýmy • Smyslové schopnosti ^^^^^^ • Stárnutí h^^mw • Sexuální orientace Agresivita "~ AtfÉ^kl Bezobratlí v neuroetologii: • Sensomotorické reflexy • Motorické sekvence • Orientace • Komunikace •Učení a paměť • Circadiánní rymy • Smyslové schopnosti a dráhy • Stárnutí • Sexuální orientace ^BPI Agresivita WP* Působení drog a farmak mááĚk Bezobratlí v neuroetologii: • Sensomotorické reflexy • Motorické sekvence - • Orientace • Komunikace • Učení a paměť .\£ • Circadiánní rýmy T*- A : M • Smyslové schopnosti • Stárnutí ' y • 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... ...a žábra se stáhnou Habituace u Aplysia Plasticita nervového spojení i na izolovaných gangliích (B) LucHo rod and stape f.....bra] gdnguta ľlcĽľ.ll gr1ľjj>IÍLin Pedal garrglloti Tail SN2 Tall VIK d.....HVhVr Mll!or .....ni.lllivc \\' 1 \ < 1' 1111! 11 ma yipliitn M\ AIuJucihiihI ^m^lbuii Slplwii J% rr*. Movement Stimul Lis Experimental preparations for cellular analysis The cellular basis of giil and siphon withdraw*! I can be studied at several levels of analysis. fA) In [hern nst in tart preparation the abdominal ganglion j& externalized, and recordings from neural dements are made during retle* actions ("} In what is known as the semi-intact preparation, the entire centra] nervous system (l~Mb') is removed In some cases peripheral organs (such as the gill, siphon, and tail) are left iittachi'tl to thih CiNS by their peripheral nerves (Cj Mi a third preparation, single ganglia (or pairs of ganglia) are removed. Recordings are made from identified neurons in tine neural circuit for siphon and gill 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 Kompas: Všudypřítomné vodítko Orientace hmyzu monarcha stěhovavý ntereym population overlap ESTERN POPULATION EASTERN Washington POPULATION * UNITED STATES Monarch's breeding range shown in orange IB Greatest concentration | Wintering areas ooo NATIONAL GEOGRAPHIC ART DIVISION Neznáme Mechanismus recepce Lokalizaci receptoru Adaptivní význam Magnetit? iontové kanály B = 0 shluky nanokrysíalů magnetitu Modifikace zraku? Neuroetologické metody smyslové fyziologie Podmiňování versus spontánní reakce Neuroetologické metody smyslové fyziologie Podmiňování: Trénink a test Neuroetologické metody smyslové fyziologie Podmiňování: Trénink a test Trénink: Odměna nebo trest Light Source ZU i i 0 1 1 0 1 1 0 1 ■ mři t o X O o o o o 1 Ť 0 1 Ť o 1 f o Trénink Drosophila Světlo jako atraktivní stimul Test Drosophila Test Drosophila Cirkulární diagramy orientace Tenebrio molitor 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-lí 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 polle (inklinace). (Podle: Wiltschko W„ Wiltschko R.: J. Comp. Physiol. A 191, 675-693, 2005) Obrácení inklinace otočí orientaci potemníka - kompas není polaritní UV/UV UV/Green • • • • • • * • • •• • • • ••• ••• .V/ • ••• •• • '*-<*<:'' • ••• ••••••• • •••• ST- ••• • • •• • • n=174 MVB=1l r=0.16 P=0.0143 V ••• • ••• •• • §••••• • ••• ft ••• • •• • • • • n=155B MVB=84l r=0.17 P=0.0106 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" ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^H Movement detector White LED Helmholtz coil MG pulse Heat pulse Podmiňování: magnetický stimul předchází tepelný „trest" Trénink: Test: J-lJfcM JFSdJH Conditioned light 16 14 12 10 8 6 4 2 0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 log Aef ZÁVĚR: • Bezobratlí jsou vděčným neuroetologickým modelem. • Podmiňování je užitečným nástrojem smyslové fyziologie a neurofyziologie. • Bezobratlí pomáhají odhalit tajemství magnetorecepce Nepodmíněná reakce? • Poziční chování Natural Field Field Rot. 60° CW Mardia-Watson-Wheeler 00001 Quadrimodal orientation Mean vectors distribution B) Body turns in rotating field Time schedule: 10pm 1pm_6pm .30pm Time schedule: Test GMF 60°CW rotation Pulses 5min/5min 1 2 3 4 5 6 10pm 1pm_6pm ^■11.30pm ^^^^^^^1 .30pm Results: 9 8 7 6 4 3 2 1 0 ^GI\\IF ^30°^C//\/ rotation for test group up □ test group y y □ control gro t- t- 2 11.30 3 12.15 4 13.00 5 Time and experimental periods (n=62/66) Results: A 60 CW field shifts in Test 11111 ill 11 2^ I □ Test ■ Contra] 15 16 14 12 10 s 6 4 "j 0 10.00 h 10.45 hi 1.30 h 12.15 h 13.00 h 13.45 h 14.30 h A B C D E F B P=0.001 □ ABF □ CDE P=n.s. Test Control 18 16 14 12 10 8 6 4 -j 0 □ Test □ Control 7>=0.03 P=n.s. CDE ABF Děkuji za pozornost.