resumo: Os morcegos usam os mesmos neurônios para navegação social e para navegação espacial. O estudo envolveu gravação neural sem fio e imagens de grupos de morcegos frugívoros egípcios voando em uma grande sala.
Os neurônios “espaciais” do morcego no hipocampo dispararam para sinalizar não apenas a localização do animal, mas também a identidade de outros morcegos presentes. Esta descoberta pode esclarecer o papel do hipocampo nos aspectos sociais e espaciais da perda de memória em doenças como a doença de Alzheimer.
Principais fatos:
fonte: Universidade da California, Berkeley
Os mesmos neurônios que ajudam os morcegos a navegar pelo espaço também podem ajudá-los a navegar em ambientes sociais de grupo, segundo um novo estudo publicado hoje na revista. natureza.
Acredita-se que muitos mamíferos – incluindo morcegos e humanos – navegam com a ajuda de uma estrutura cerebral chamada hipocampo, que codifica um “mapa” mental de ambientes familiares.
Por exemplo, quando você caminha pela vizinhança ou vai para o trabalho, neurônios individuais “empurram” o hipocampo para indicar onde você está.
No novo estudo, pesquisadores da Universidade da Califórnia, em Berkeley, usaram dispositivos de gravação sem fio e de neuroimagem para “ouvir” a atividade cerebral no hipocampo de grupos de morcegos frugívoros egípcios enquanto voavam livremente dentro de uma grande câmara de voo – muitas vezes movendo-se entre eles. grupos sociais lotados – enquanto uma tecnologia gravava… Rastreando movimentos de morcegos.
Os investigadores ficaram surpresos ao descobrir que, nesta situação social, os neurónios de localização do morcego codificavam muito mais informação do que apenas a localização do animal. Quando um morcego voa em direção a um local de pouso, o disparo de neurônios específicos do local também contém informações sobre a presença ou ausência de outro morcego naquele local.
Quando outro morcego estava presente, a atividade desses neurônios indicava a identidade do morcego para o qual voavam.
“Este é um dos primeiros artigos a mostrar a representação da identidade no cérebro de não primatas”, disse Michael Yartsev, autor sênior do estudo e professor associado de bioengenharia e neurociência na UC Berkeley.
“Surpreendentemente, encontrámo-lo no centro do que deveria ser o GPS do cérebro. Descobrimos que ele ainda funciona como GPS, mas também está sintonizado com a dinâmica social do ambiente.
Embora não sejam tão visualmente impressionantes como um cardume de peixes ou um murmúrio de pássaros, animais altamente sociais como humanos e morcegos também exibem formas de comportamento coletivo, disse o primeiro autor do estudo, Angelo Forli, pós-doutorado no Laboratório Neurobat em Yartsev.
“Os animais sociais, como os humanos, coordenarão-se no espaço para atingir objetivos diferentes”, disse Forley. “Pode ser apenas visitar outras pessoas. Pode ser movimentar-se em conjunto, como nos comportamentos clássicos de grupo ou jogar uma partida de futebol. Ou podem ser outras formas de cooperação ou conflito.”
Dada a complexidade do experimento, Forley inicialmente teve dúvidas sobre se permitir que grupos de morcegos voassem e interagissem livremente produziria resultados sobre a base neural do comportamento coletivo.
Ele estava preocupado que os movimentos e as interações sociais dos morcegos pudessem ser demasiado aleatórios para revelar fortes relações entre a sua atividade neural e o seu comportamento.
Por isso, ficou agradavelmente surpreendido quando os morcegos criaram espontaneamente um conjunto de locais de descanso específicos dentro da câmara de voo e seguiram caminhos muito semelhantes quando viajavam entre eles. Os morcegos também mostraram fortes preferências por voar em direção a morcegos “amigáveis” específicos, muitas vezes pousando próximos ou mesmo em cima uns dos outros.
“Descobrimos que se você colocar um pequeno grupo de morcegos em uma sala, eles não se comportarão aleatoriamente, mas mostrarão padrões específicos de comportamento”, disse Forley. “Eles passavam tempo com indivíduos específicos e lhes mostravam lugares específicos e estáveis que queriam ir.”
Esses padrões sutis de comportamento permitiram a Forley determinar não apenas a atividade neural associada a diferentes trajetórias de voo, mas também como a atividade neural mudava dependendo da identidade do morcego no local alvo e dos movimentos de outros morcegos.
“Ao registar apenas alguns desses neurónios desta estrutura cerebral, poderíamos realmente saber o que os morcegos estavam a fazer no seu espaço social”, disse Yartsev. “Podemos saber se eles estão indo para um lugar vazio ou para um lugar onde há outros indivíduos, o que é realmente surpreendente.”
Nos últimos anos, Yartsev e seu laboratório NeuroBat usaram uma variedade de dispositivos de gravação neural sem fio e técnicas de rastreamento de voo para revelar uma série de detalhes surpreendentes sobre o cérebro, incluindo como a atividade neural dos morcegos é sincronizada à medida que eles se socializam; como a atividade no córtex frontal ajuda os morcegos a se reconhecerem em comparação com os outros durante as interações vocais; Como o hipocampo do morcego mapeia não apenas locais específicos, mas trajetórias de voo inteiras; E até mesmo como memórias espaciais estáveis podem ser armazenadas no cérebro.
Este novo estudo combina o trabalho da equipe em navegação e comportamento social, mostrando como essas duas coisas estão fundamentalmente interligadas no cérebro. As descobertas também ajudam a explicar por que os danos ao hipocampo em humanos estão ligados a aspectos sociais e espaciais da perda de memória em doenças neurodegenerativas como a doença de Alzheimer.
“Nossas memórias episódicas são uma combinação do ambiente em que estamos e de nossas experiências dentro dele, incluindo, é claro, nossas experiências sociais”, disse Yartsev.
“Os nossos resultados são surpreendentes no sentido de que ninguém tinha observado esta associação antes em grupos de animais e ao nível de neurónios individuais. Mas também são lógicos na medida em que são muito consistentes com os défices experimentados por pessoas com lesões no hipocampo.”
Finalmente, disse Yartsev, este estudo destaca um ponto muito importante. Embora a maior parte da comunidade neurocientífica examine o cérebro sob condições “simplificadas” ou “artificiais” que muitas vezes estão muito distantes do comportamento natural que o cérebro evoluiu para promover, este trabalho demonstra o poder de uma abordagem naturalista à investigação em neurociência.
“Durante meio século, as pessoas têm estudado neurónios espaciais, mas 99% desse trabalho foi feito em animais isolados que se movimentavam numa caixa vazia”, disse Yartsev. “Nossas descobertas sugerem que há muito a ser aprendido quando a pesquisa em neurociência se concentra no comportamento normal.”
Financiamento: Esta pesquisa foi apoiada pela Fundação de Células-Tronco de Nova York (NYSCF-R-NI40), pelo Instituto Nacional de Saúde Mental (Prêmio 1-R01MH25387-01) e pelo Escritório de Pesquisa Científica da Força Aérea (FA9550-17-1-0412 ). , Packard Fellowship (2017-66825), Instituto Nacional de Distúrbios Neurológicos e Derrame (R01NS118422-01), Valley Foundation (VS-2020-34), Office of Naval Research (N00014-21-1-2063), Searle Scholars Program ( SSP-2012-1416), Human Frontiers Fellowship (LT000302/2020) e Organização Europeia de Biologia Molecular (2019-1022).
autor: Macaco Cara
fonte: Universidade da California, Berkeley
comunicação: Kara Mank – Universidade da Califórnia, Berkeley
foto: Imagem creditada ao Neuroscience News
Pesquisa original: acesso livre.
“Representação do hipocampo durante o comportamento espacial coletivo em morcegos“Por Michael Yartsev et al. natureza
um resumo
Representação do hipocampo durante o comportamento espacial coletivo em morcegos
Os animais sociais vivem e movem-se através de espaços moldados pela presença, movimento e sinais sensoriais de muitos outros indivíduos.
Sabe-se que a atividade neural no hipocampo reflete o comportamento espacial, mas é pouco estudada em ambientes de grupos dinâmicos, que são onipresentes em ambientes naturais.
Aqui estudamos a atividade do hipocampo em grupos de morcegos envolvidos em comportamento espacial coletivo. Descobrimos que, sob condições espontâneas, emerge uma forte estrutura espacial ao nível do grupo, onde o comportamento se baseia em locais específicos, padrões de movimento e preferências sociais individuais.
Usando gravações eletrofisiológicas sem fio de morcegos estacionários e voadores, descobrimos que muitos neurônios do hipocampo estão sintonizados com características-chave da dinâmica de grupo.
Isto inclui a presença ou ausência de um objecto específico, mas não normalmente, em locais de aterragem, localizações espaciais partilhadas, identidades individuais e sinais sensoriais transmitidos no ambiente de grupo.
Finalmente, utilizando imagens de cálcio sem fio, descobrimos que as respostas sociais estão anatomicamente distribuídas e fortemente representadas ao nível da população.
Tomadas em conjunto, nossas descobertas revelam que a atividade do hipocampo contém uma rica representação de comportamentos espaciais naturalmente emergentes em grupos de animais que podem, por sua vez, apoiar a complexa façanha do comportamento coletivo.
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