Влияние миниатюризации на нейроанатомию и эффективность работы мозга микронасекомыхНИР

Effects of miniaturization on neuroanatomy and brain efficiency in microinsects

Источник финансирования НИР

грант РНФ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 29 июля 2022 г.-30 июня 2023 г. Влияние миниатюризации на нейроанатомию и эффективность работы мозга микронасекомых
Результаты этапа: Наши результаты показывают, что феномен лизиса клеточных тел и ядер нейронов, описанный ранее у Megaphragma (Trichogrammatidae), также имеет место и у Camptoptera (Mymaridae). Вследствие лизиса тел клеток и ядер нейронов объем мозга имаго сильно уменьшен, а изученные представители родов Megaphragma и Camptoptera составляют исключение из правила Галлера, поскольку относительные объемы их мозга сравнимы или даже меньше, чем у более крупных представителей родственных групп перепончатокрылых. В то же время миниатюрные насекомые сохраняют сложные формы поведения и локомоции, что свидетельствует о том, что безъядерные нейроны остаются функциональными. Это поднимает важный вопрос о том, насколько распространено это явление у других миниатюрных насекомых и других миниатюрных членистоногих. Таким образом, дальнейшее изучение строения и функционирования мозга у различных миниатюрных членистоногих имеет большое фундаментальное значение для понимания общих принципов работы и эволюции мозга животных. Структура грибовидных тел Megaphragma кажется очень простой, но основной план строения нейропиля сохраняется. Грибовидные тела Megaphragma состоит всего из 56 клеток Кеньона. Дендриты клеток Кеньона ветвятся, образуя глобулярную чашечку грибовидных тел. Аксоны образуют ножку и доли (α, α‘ и β, β’). γ доли у Megaphragma отсутствуют. Из 56 нейронов 39 клеток образуют α и β доли, а 17 клеток α‘и β’ доли. Трехмерные реконструкции нейронов грибовидных тел показали, что из 56 Кеньона всего 2 содержат ядра, остальные безъядерные. Результаты трехмерной реконструкции ассоциативных центров мозга насекомых вместе с изучением ультраструктурной организации демонстрируют крайнюю степень консервативности нервной системы. Сохранение общего строения ассоциативных центров и стереотипии нейронов, наряду с уникальными клеточными реорганизациями. Результаты несут фундаментальный вклад в понимание структуры мозга микронасекомых. Строение безъядерного мозга и принципы организации безъядерных нейронных сетей, как уникальной и совершенной модели миниатюрной комплексной системы открывают множество перспективных направлений в нейроморфологии. В то время как большинство нейронов у имаго лишены ядер, оставшиеся ядросодержащие нейроны сохранились не случайно, а благодаря их положению и функции в коннектоме. Если отдельные нейроны являются детекторами признаков, это приводит к другой размерности нейронного представления в мозге. Следовательно, мозг микронасекомых может выполнять те же вычисления, но в пространстве меньшего размера. Таким образом, разностороннее изучение безъядерных нейронов и строения нейронных цепей с их участием, представляет большой интерес как ответ на вопрос о функциональном значении ядер нейронов мозга имаго. В ходе исследования когнитивных способностей у яйцевых наездников T. telengai получены данные об ассоциативном обучении и памяти. Достоверные различия наблюдаются при сравнении процента времени тестовой группы в целевом секторе в тестировании изначальных предпочтений (Тп) и тестировании сразу после обучения (Т0) (t-test, p < 0.001), в Тп и тесте через 2 часа после обучения (Т2) (t-test, p < 0.001) и Тп и тесте через 6 часов после обучения (Т6) (t-test, p = 0.044). В тестовой группе наблюдаются достоверные различия при сравнении процента времени в целевом секторе по сравнению с остальными секторами в Тп и Т0 (ANOVA, p < 0.001), ТП и Т2 (ANOVA, p < 0.001) и ТП и Т6 (ANOVA, p = 0.027). Время нахождения в целевом секторе достоверно отличалось у тестовой и контрольной групп во всех тестах памяти – Т0 (t-test, p < 0.001), Т2 (t-test, p = 0.002) и Т6 (t-test, p = 0.032). По индексу обучения достоверные различия в тестовой группе наблюдаются при сравнении ТП и Т0 (t-test, p < 0.001), ТП и Т2 (t-test, p = 0.028) и ТП и Т6 (t-test, p = 0.049). Индекс обучения при сравнении тестовой и контрольной групп достоверно различался во всех тестах памяти – Т0 (t-test, p < 0.001), Т2 (t-test, p = 0.019) и Т6 (t-test, p = 0.010). Эксперименты предшественников с T. evanescens (Huigens et al., 2009) показывают, что через час после одной попытки обучения память еще не успевает консолидироваться и остается кратковременной, а через 24 часа наблюдается уже долговременная память (Huigens et al., 2009). Мы наблюдаем сохранение следов памяти у T. telengai сразу после эксперимента, через 2 и через 6 часов после него, поэтому можем предположить наличие как кратковременной, так и консолидированных форм памяти.В предварительных экспериментах по оценке значимости размеров тела для ассоциативного обучения и памяти выяснено, что мелкие особи лучше сохраняют следы памяти. В тестах через 4 ч после обучения у крупных особей не наблюдается достоверных различий при сравнении тестовой и контрольной группы (t-test, p = 0,18), у мелких особей различия в индексе обучения между тестовой и контрольной группой достоверны (t-test, p = 0,04). Через 24 ч после эксперимента ни одна из групп не демонстрирует сохранения следов памяти.
2 1 июля 2023 г.-30 июня 2024 г. Влияние миниатюризации на нейроанатомию и эффективность работы мозга микронасекомых
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".