Sensibilidad visual de neuronas gigantes al tamaño de objetos en movimiento y su relación con el comportamiento de escape en el cangrejo Neohelice granulata

Autor: Lanza, Estela Manuela
Přispěvatelé: Tomsic, Daniel
Jazyk: Spanish; Castilian
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital (UBA-FCEN)
Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
instacron:UBA-FCEN
Popis: La visión de movimiento provee claves esenciales para una gran variedad de comportamientos. En particular, la detección de movimiento permite obtener información sobre el entorno pudiendo determinar el tamaño, distancia, dirección y velocidad de un objeto en movimiento. Estas características, entre otras, permiten al observador determinar el significado del estímulo. Entender cómo las interacciones y el cableado de una red de células nerviosas recuperan y procesan esa información crítica para luego determinar una respuesta comportamental constituye una meta central en el campo de las neurociencias. En su hábitat natural Neohelice granulata es depredado por gaviotas cangrejeras y otras especies de aves. Frente a depredadores los cangrejos suelen responder desplegando un comportamiento de escape. Por otro lado, esta especie persigue y caza cangrejos más pequeño de su misma especie y del género Uca. En condiciones experimentales, se ha visto que el cangrejo N. granulata responde al movimiento de objetos grandes con escapes, mientras que objetos pequeños y medianos desplazándose por el suelo evocan persecuciones. Así mismo, se ha visto que, si bien el movimiento de objetos pequeños desplazándose a nivel del suelo evocan persecuciones, el mismo objeto pequeño elevado a 10 cm del suelo evoca respuestas de escape. En estos cangrejos la actividad de neuronas individuales frente a estímulos visuales que evocan claras respuestas comportamentales puede ser registrada intracelularmente en el animal vivo. Estudios previos indican que neuronas gigantes de la lóbula (LG) comandan las respuestas comportamentales (escape y freezing) frente a estímulos grandes y estímulos de looming, que son considerados estímulos visuales de peligro. Sin embargo, nunca se había evaluado la respuesta fisiológica de las neuronas LG frente a estímulos de tamaños pequeños y medianos, ni a estímulos de diferente elevación, ni tampoco se había investigado si las LG podrían tener un rol en la respuesta predatoria de N. granulata o si existen en el cangrejo neuronas especializadas en la detección del movimiento de objetos pequeños como las que se han encontrado en insectos. En este trabajo de Tesis hemos logrado el objetivo de evaluar frente a estímulos de distinto tamaño y elevación, la respuesta de las 5 clases de neuronas gigantes detectoras de movimiento previamente descriptas (MLG1, MLG2, BLG1, BLG2 y LCDC), a la vez que también exploramos las respuestas a estos estímulos de neuronas no identificadas previamente. Además, se utilizó un dispositivo de locomoción simulada o treadmill, que permitió medir la actividad locomotora del animal mientras se lo exponía a los distintos estímulos visuales. Como no es posible hacer registros intracelulares mientras que el animal se mueve en el treadmill, para poder inferir la influencia de cada tipo de LG sobre la respuesta comportamental hemos comparado la respuesta predicha por los modelos estadísticos de cada tipo de neurona para cada estímulo con el modelo que predice la velocidad máxima durante el escape evocada por cada estímulo. Las principales conclusiones son: A) La actividad de las MLG2 es un buen predictor de la máxima velocidad de escape evocada por cada estímulo. B) Las MLG1 presentan algunas propiedades similares a las de las neuronas hipercomplejas de vertebrados. C) Las neuronas direccionales del complejo lobular (LCDC) son sensibles a la dirección del movimiento de estímulos de todos los tamaños, siempre que se desplacen a la altura del ecuador. D) Existen neuronas que responden con mayor intensidad al movimiento de los objetos pequeños. Motion vision provides essential cues for a wide variety of behaviors. In particular, motion detection allows obtaining information about the environment, being able to determine the size, distance, direction and speed of a moving object. These characteristics, among others, allow the observer to determine the meaning of the stimulus. Understanding how the interactions and wiring of a network of nerve cells retrieve and process this critical information to then, determine a behavioral response is a central goal in the field of neuroscience. In its natural habitat, Gulls and other bird species prey upon Neohelice granulata. Faced with predators, crabs usually respond by displaying escape behavior. On the other hand, this species pursues and hunts smaller crabs of its own species and of the Uca genus. Under experimental conditions, the crab N. granulata has shown to respond to the movement of large objects with escapes, while small and medium-sized objects moving along the ground evoke chases. Likewise, it has been seen that, although the movement of small objects moving at ground level evokes chases, the same small object raised 10 cm from the ground evokes escape responses. In these crabs, the activity of individual neurons against visual stimuli that evoke clear behavioral responses can be recorded intracellularly in the living animal. Previous studies indicate that giant lobula neurons (LG) command behavioral responses (escape and freezing) to large stimuli and looming stimuli, which are considered visual stimuli of danger. However, the physiological response of LG neurons to stimuli of small and medium sizes, or to stimuli of different elevations, had never been evaluated, nor had it been investigated whether LG neurons could play a role in the predatory response of N. granulata or if there are neurons in the crab specialized in detecting the movement of small objects like those found in insects. In this thesis we have achieved the objective of evaluating the response of the 5 classes of previously described movement-detecting giant neurons (MLG1, MLG2, BLG1, BLG2 and LCDC) against stimuli of different sizes and elevations, we also explored the responses of previously unidentified neurons to these stimuli. In addition, a simulated locomotion device or treadmill was used, which allowed to measure the locomotor activity of the animal while it was exposed to different visual stimuli. As it is not possible to make intracellular recordings while the animal moves on the treadmill, in order to infer the influence of each type of LG on the behavioral response, we have compared the response predicted by the statistical models of each type of neuron for each stimulus with the model that predicts the maximum velocity during escape evoked by each stimulus. The main conclusions are: A) MLG2 activity is a good predictor of the maximum escape velocity evoked by each stimulus. B) MLG1 have some properties similar to those of vertebrate hypercomplex neurons. C) The directional neurons of the lobular complex (LCDC) are sensitive to the direction of movement of stimuli of all sizes, as long as they move at the height of the equator. D) There are neurons that respond more intensely to the movement of small objects. Fil: Lanza, Estela Manuela. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: