Neurogenese hos arter af mellemamerikanske fisk afhænger af tilstedeværelsen af ​​prædationsrisiko, viser forskning

Kemiske alarmsignaler opdaget af en type unge ferskvandsfisk hjemmehørende i Mellemamerika resulterer i mærkbare stigninger i visse områder af deres hjerner. Det viser ny forskning fra to Concordia-forskere.

Artiklen blev offentliggjort i Proceedings of the Zoological Society af Grant Brown, professor i biologi ved Det Kunst- og Naturvidenskabelige Fakultet, og hans tidligere studerende Braeden Donaldson, MSc 18. Heri skriver de, at unge dømmer cichlider, der gentagne gange udsættes for højrisikoalarmsignaler over en periode på to uger har hjerner, der i gennemsnit er 16 procent større sammenlignet med en lavrisikogruppe. Væksten, bemærker de, er især mærkbar i specifikke områder af hjernen:højrisikogruppen havde i gennemsnit 20 procent større lugtepærer, 21 procent større optiske pærer og 18 procent større hypothalami.

Forskerne fandt også ud af, at når alarmsignalerne blev fjernet, vendte højrisikogruppens hjerner tilbage til en størrelse, der kan sammenlignes med dem, der ses i lavrisikogruppen efter 11 dage.

"Vi ved, baseret på vores tidligere forskning, at vi vil observere ændringer i ungfisks adfærd efter 14 dages eksponering for højrisiko-signaler. Næste skridt var at se, hvad der skete i hjernen," forklarer Donaldson, som er nu i gang med sin ph.d. ved University of Victoria. "Vi ønskede at se, om der var en underliggende neuroplastisk reaktion, der korrelerer med disse adfærdsændringer. Vi fandt ud af, at der var det."

De høje omkostninger ved neurogenese

Forskerne tildelte tilfældigt 86 dage gamle cichlider til en af ​​to behandlingsgrupper. Hver gruppe bestod af fem tanke med stimer af 28 fisk. En gruppe blev udsat for en opløsning lavet af behandlet hud fra aflivede straffefange-cichlider. Dette blev betragtet som højrisikogruppen.

Ligesom mange andre akvatiske byttearter frigiver dømte cichlider et kemisk signal, når deres hud eller underliggende indvolde er beskadiget. Dette tjener som en pålidelig og ærlig advarsel om tilstedeværelsen af ​​en predationstrussel. Den beskadigede hud blev behandlet for at skabe et alarmsignalekstrakt, som fremkalder antipredatoradfærd. Højrisikogruppen blev udsat for dette ekstrakt tre gange om dagen i 14 dage, hvilket simulerede nærliggende prædationshændelser. Forskerne introducerede en lignende mængde - 10 milliliter - destilleret vand til lavrisikogruppen for at kontrollere miljøforstyrrelsen. Ved afslutningen af ​​den 14-dages periode blev halvdelen af ​​fiskene fjernet fra hver af de 10 tanke til analyse.

De resterende fisk blev holdt i deres tanke og ikke udsat for yderligere forstyrrelser i yderligere 11 dage, indtil de også blev fjernet til analyse.

Resultaterne viste, at fiskenes hjerner vokser, når de gentagne gange udsættes for prædationssignaler, men vender tilbage, når disse signaler fjernes. Forskerne kan ikke afgøre, om tilbagefaldet skyldes en opbremsning af hjernevækst, eller om det er resultatet af, at resten af ​​fiskens krop har indhentet det, nu hvor den har ekstra energi.

"Vi havde forudsagt denne vending, fordi neurogenese - produktionen af ​​neuroner i hjernen, der får den til at vokse - er energimæssigt meget dyr," siger Brown. Hvis et dyr ikke behøver at producere ekstra neuroner som en overlevelsesmekanisme, vil det bruge den energi til at vokse i størrelse, styrke og seksuel modenhed. Dette, hævder Brown, tyder på reversibel neuroplasticitet. Undersøgelsen føjer sig til Brendan Joyce, en ph.d. studerende i Browns laboratorium, som har vist lignende hjernemorfologiske ændringer i voksen rødmave og unge atlanterhavslaks.

"For tyve år siden ville evolutionære biologer se på adfærdsbeslutninger og sige:'Dyret vil gøre det eller det'. Men det er mere sandsynligt, at "dyret kan gøre dette eller gøre det", afhængigt af de miljømæssige signaler, det får," tilføjer Brown. "Variationer i miljøet, i fødevaretilgængelighed, parring, prædation - alle disse faktorer har indflydelse på og former, hvordan et dyr allokerer sin energi. Og det er ideen om plasticitet." + Udforsk yderligere

Hanguppyer vokser større hjerner som reaktion på rovdyreksponering – men ikke hunner