Caracterización morfológico-funcional de neuronas sensibles al movimiento involucradas en comportamientos visuales del cangrejo Chasmagnathus

• Autores: Medan, Violeta
• Año de publicación: 2008
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Tomsic, Daniel
• Materia: VISION; DETECCION DE MOVIMIENTO; CANGREJO; CHASMAGNATHUS GRANULATUS; NEURONAS DE LA LOBULA; DETECTORES DE CARACTERISTICAS; RESPUESTA DE ESCAPE; VISION; MOTION DETECTION; CRAB; CHASMAGNATHUS GRANULATUS; LOBULA NEURONS; FEATURE DETECTION; ESCAPE RESPONSE
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Los comportamientos que se realizan en ambientes visualmente complejos requieren que los artrópodos, como los vertebrados, extraigan información de la escena visual. Experimentos comportamentales sugieren que principios similares a los que operan en mamíferos subyacen al análisis de patrones visuales en artrópodos (Mizunami et al., 1998; Srinivasan et al., 1993). Registros electrofisiológicos revelan la existencia de neuronas de artrópodos funcionalmente similares a las de la corteza visual de mamíferos (Glantz, 1998; O'Carroll, 1993). Insectos y crustáceos han demostrado su extraordinaria capacidad visual para categorizar y memorizar objetos. No obstante, la identificación de neuronas involucradas en esas capacidades es casi desconocida. En el cangrejo Chasmagnathus, se ha identificado un grupo de neuronas sensibles al movimiento que participa en la detección visual de objetos y en memorias de largo término. Sin embargo, tempranamente se reconoció que el grupo estaba constituído por varias clases distintas de neuronas cuya identificación estaba pendiente. En el transcurso de esta tesis, registramos, en el animal intacto y no anestesiado, respuestas de neuronas LG a un amplio rango de estímulos visuales presentados en distintas partes del campo visual del animal. Esta caracterización fisiológica fue seguida por marcación intracelular, lo que permitió la comparación de los rasgos anatómicos y funcionales de cada célula. Todas las LG presentan extensas arborizaciones en la lóbula y poseen axones que proyectan hacia el cerebro medio. Funcionalmente, las LG demostraron ser más sensibles al movimiento de objetos que a desplazamientos de todo el panorama. No obstante estas similitudes, claras diferencias morfológicas y fisiológicas nos permitieron identificar cuatro tipos distintos de LG. Asimismo determinamos que muchas de ellas se hayan acopladas eléctricamente a otros tipos de LG y avanzamos en la determinación de sus áreas de proyección. El conjunto de los datos nos permite proponer una función para cada tipo de LG así como establecer las bases anatómico-fisiológicas que permitirán analizar el rol de cada tipo de LG en la ejecución de comportamientos guiados por la visión en el cangrejo.
Adaptive behavior in a cluttered visual environment requires that arthropods, like vertebrates, extract information from the visual scene. Behavioral experiments suggest that principles similar to those occurring in mammals underlie the analysis of visual patterns in arthropods (Mizunami et al., 1998; Srinivasan et al., 1993), whereas electrophysiological recordings reveal the existence of neurons that are, in many respects, functionally similar to those of the mammalian cortex (Glantz, 1998; O'Carroll, 1993). Insects and crabs have revealed their remarkable capacity to categorize, learn, and memorize visual features, but individual neurons sub serving these abilities have never been identified. In Chasmagnathus, a group of movement sensible neurons that participates in visual object detection and long term memory formation has been identified. But it was early recognized that this group was in fact composed by several types of neurons whose characterizations was still lacking. Here, we recorded in vivo the responses of individual LG neurons to a wide range of visual stimuli presented in different segments of the animal’s visual field. Physiological characterizations were followed by intracellular dye injections, which permitted comparison of the functional and morphological features of each cell. All LG neurons consisted of large tangential arborizations in the lobula with axons projecting toward the midbrain. Functionally, these cells proved to be more sensitive to single objects than to flow field motion. Despite these commonalities, clear differences in morphology and physiology allowed us to identify four distinct classes of LG neurons. We also found that the LG are electrically coupled among themselves and traced projections of optic lobe elements to supraesophageal ganglia. The sum evidence allow us to propose a specific functional role for each type of LG as well as to establish the functional and morphological characteristics of LG, that will permit a deeper analysis of the role of each neuronal type for visually guided behaviors.
Fil: Medan, Violeta. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.