Organización neuroanatómica y funcional de neuronas involucradas en diferentes aspectos del aprendizaje visual de Chasmagnathus

• Autores: Sztarker, Julieta
• Año de publicación: 2006
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Tomsic, Daniel
• Materia: APRENDIZAJE VISUAL; CHASMAGNATHUS
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Experimentos comportamentales recientes con artrópodos demuestran que estos animales poseen habilidades cognitivas que se suponía eran patrimonio exclusivo de los primates y, por ende, que estaban relacionadas con cerebros de gran tamaño. ¿Cómo es posible entonces que dichas habilidades estén contenidas en el minicerebro de los artrópodos? Muchas de las neuronas del cerebro de los artrópodos presentan una extraordinaria complejidad, con múltiples e intrincadas arborizaciones que, en algunos casos, pueden extenderse a la casi totalidad del cerebro. En comparación con los grandes cerebros, en estos minicerebros una proporción aparentemente mayor de neuronas centrales responden individualmente a información multimodal. Nuestra hipótesis es que las diferencias de forma y función que parecen distinguir a los elementos constitutivos de los cerebros de artrópodos y vertebrados revelan dos distintas estrategias de optimización neural surgidas en el curso de la evolución. En este marco las capacidades conductuales de los artrópodos se explicarían en razón de que muchas de sus neuronas centrales poseen, en forma individual, una capacidad de tarea superior a la de la mayoría de las neuronas del cerebro de los vertebrados. En esta tesis comenzamos a evaluar esta hipótesis investigando nuevos aspectos de las habilidades mnésicas de un artrópodo, el cangrejo Chasmagnathus granulatus, a la vez que exploramos la capacidad de neuronas individuales para dar cuenta de esas habilidades. Investigamos conductas relacionadas con la percepción de estímulos visuales, por lo que el estudio contiene en primer lugar una descripción neuroanatómica detallada del cerebro del animal ocupado de procesar la información visual. Los resultados, además de permitirnos comprender la citoarquitectura del sistema y por ende sus eventuales potencialidades funcionales, constituyen un aporte significativo en el campo de la neuroanatomía comparada con implicancias evolutivas. A partir de allí, la investigación continúa con la caracterización de numerosas habilidades conductuales entre las que caben destacarse la estímulo-generalización y la transferencia interocular. Se evalúa conjuntamente el papel de un grupo particular de neuronas cerebrales en éstas y otras capacidades, registrando su actividad en el animal intacto durante el momento en que se encuentra aprendiendo. Los resultados apoyan la hipótesis planteada y se discuten en el marco de la neurobiología comparada.
Recent behavioral experiments with arthropods demonstrated that these animals have cognitive abilities that were assumed to be an exclusive heritage of primates and, as such, were thought to be related to large brains. How is it possible then that these abilities were contained in the minibrain of arthropods? In comparison to vertebrates, some neurons from the arthropods’ brain present an extraordinary complexity, with multiple and intricate branching structures that, in some cases, can spread through almost the entire brain. Also in comparison to the large brains, it appears that in the minibrains a larger portion of the central neurons responds individually to multimodal information. Our general hypothesis is that the differences in morphology and function that appear to distinguish the constituting elements of the brains of arthropods and vertebrates reveal two strategies for neural optimization that emerged during the course of evolution. In this framework, the arthropods’ behavioral abilities could be explained in terms of the large proportion of central neurons which, individually, possess a higher capacity for information processing. In this thesis we began to evaluate this hypothesis investigating new aspects of the mnesic abilities of an arthropod, the crab Chasmagnathus granulatus, at the same time that we explored the capacity of individual neurons to account for these abilities. We investigated behaviors related to the perception of visual stimuli; therefore the study contains first a detailed neuroanatomical description of the animal’s brain that processes visual information. The results, in addition to allowing us to understand the cytoarchitecture of the visual nervous system of the crab, and consequently its eventual functional potentialities, provide a significant contribution to the field of comparative neuroanatomy with evolutionary implications. The investigation then focused on the behavioral identification of different abilities such as the capacity for stimulus generalization and for interocular transfer of memory. The neurological substrate for each of these cognitives abilities where explored extensively by recording the activity of single neurons in the intact animal at the moment it is learning and recalling. The study rendered the identification of a particular group of cerebral neurons, which activity reflects the explored cognitive capacities. The results support the general hypothesis formulated above and is discussed within the framework of comparative neurobiology of cognition.
Fil: Sztarker, Julieta. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.