Los ocho ojos: revelando la visión del pulpo usando mapas neuronales

resumen: Los investigadores mapearon la actividad neuronal en el sistema visual del pulpo, revelando sorprendentes similitudes con los humanos.

El equipo observó respuestas neuronales a los puntos brillantes y oscuros, mapeando así lo que se parece a la organización del cerebro humano. Curiosamente, los pulpos y los humanos compartieron el último ancestro común hace unos 500 millones de años, lo que sugiere una evolución independiente de sistemas visuales tan complejos.

Estos hallazgos contribuyen significativamente a nuestra comprensión de la visión y la estructura cerebral de los cefalópodos.

Hechos clave:

1. Alrededor del 70% del cerebro de un pulpo está dedicado a la visión. Esta investigación es la primera de su tipo en mapear la actividad neuronal en su sistema visual, proporcionando información sobre cómo estas criaturas marinas perciben su mundo.
2. A pesar de tener un ancestro común hace 500 millones de años, los pulpos y los humanos desarrollaron mapas neuronales similares para la percepción visual.
3. El estudio descubrió que las neuronas del pulpo responden fuertemente a pequeños puntos claros y grandes puntos oscuros, que difieren del sistema visual humano. Esto probablemente se deba a las peculiaridades del entorno submarino.

fuente: Universidad de Oregon

Un pulpo dedica alrededor del 70 por ciento de su cerebro a la visión. Pero hasta hace poco, los científicos solo tenían una vaga comprensión de cómo estos animales marinos ven su mundo submarino. Un nuevo estudio de la Universidad de Oregón arroja luz sobre el punto de vista del pulpo.

Por primera vez, los neurocientíficos han registrado la actividad neuronal del sistema visual de un pulpo. Crearon un mapa del campo visual del pulpo al observar directamente la actividad neuronal en el cerebro del animal en respuesta a puntos claros y oscuros en diferentes lugares.

Este mapa de actividad neuronal en el sistema visual de un pulpo es muy similar a lo que vemos en un cerebro humano: aunque los pulpos y los humanos compartieron un ancestro común hace unos 500 millones de años, los pulpos desarrollaron sus sistemas nerviosos complejos de forma independiente.

El neurocientífico Christopher Neale y su equipo informan sobre sus hallazgos en un artículo publicado el 20 de junio en la revista Neuroscientist Christopher Neale. Biología actual.

«Nadie ha registrado antes del sistema visual central de un cefalópodo», dijo Neal. Los pulpos y otros cefalópodos generalmente no se usan como modelos para comprender la visión, pero el equipo de Neal está intrigado por sus cerebros inusuales.

En un artículo relacionado publicado el año pasado en Biología actualEl laboratorio identificó diferentes clases de neuronas en el lóbulo óptico de un pulpo, una parte del cerebro dedicada a la visión. «Juntos, estos documentos brindan una buena base al mostrar los diferentes tipos de neuronas y a qué responden, dos aspectos clave que queremos saber para comenzar a comprender un nuevo sistema visual», dijo Neal.

En el nuevo estudio, los investigadores midieron cómo las neuronas en el sistema visual del pulpo responden a los puntos oscuros y claros que se mueven a través de una pantalla. Usando microscopía fluorescente, los investigadores pueden observar la actividad de las neuronas a medida que responden, para ver cómo las neuronas reaccionan de manera diferente según dónde aparezcan las manchas.

«Pudimos ver que cada sitio en el lóbulo óptico respondía a una sola ubicación en la pantalla frente al animal», dijo Neal. «Si nos movemos a alguna parte, la respuesta se mueve en el cerebro».

Este tipo de mapas individuales se encuentran en el cerebro humano para múltiples sentidos, como la vista y el tacto. Los neurocientíficos han relacionado la ubicación de ciertas sensaciones con puntos específicos del cerebro.

Una representación muy conocida del tacto es el homúnculo, una figura humana de dibujos animados en la que las partes del cuerpo se dibujan en proporción a la cantidad de espacio cerebral dedicado a procesar la información sensorial allí.

Los puntos altamente sensibles, como los dedos de las manos y los pies, parecen enormes porque hay mucha información cerebral de estas partes del cuerpo, mientras que las áreas menos sensibles son mucho más pequeñas.

Pero encontrar una conexión ordenada entre la escena visual y el cerebro del pulpo estaba lejos de ser el caso. Es una innovación evolutiva bastante compleja, y algunos animales como los reptiles no cuentan con este tipo de mapa. Además, estudios previos han indicado que los pulpos no tienen un mapa similar a un homúnculo de las diferentes partes de sus cuerpos.

«Esperábamos que el mapa visual estuviera allí, pero nadie lo había notado directamente antes», dijo Neal.

Los investigadores también observaron que las neuronas del pulpo respondían con especial fuerza a los pequeños puntos claros ya los grandes puntos oscuros, una marcada diferencia con el sistema visual humano. El equipo de Neal plantea la hipótesis de que esto puede deberse a características específicas del entorno submarino en el que deben navegar los pulpos. Los depredadores que se avecinan pueden aparecer como grandes sombras oscuras, mientras que los objetos cercanos, como la comida, pueden aparecer como pequeños puntos brillantes.

A continuación, los investigadores esperan comprender cómo responde el cerebro del pulpo a imágenes más complejas, como las que ya se encuentran en su entorno natural. Su objetivo final es rastrear el camino de estas entradas visuales más profundamente en el cerebro del pulpo, para comprender cómo el pulpo ve e interactúa con su mundo.

Sobre esta investigación en Visual Neuroscience News

autor: molly blancett
fuente: Universidad de Oregon
comunicación: Molly Blancett – Universidad de Oregón
imagen: Imagen acreditada a Neuroscience News

Búsqueda original: acceso abierto.
«Regulación funcional de las respuestas visuales en el lóbulo óptico de un pulpoEscrito por Christopher Neal, et al. Biología actual

un resumen

Regulación funcional de las respuestas visuales en el lóbulo óptico de un pulpo

Reflejos

• La organización funcional del sistema visual de los cefalópodos es en gran parte desconocida.
• Usando imágenes de calcio, mapeamos las respuestas visuales en el lóbulo óptico del pulpo.
• Identificamos campos receptivos espacialmente localizados con organización retiniana
• Las vías de entrada y salida eran distintas y tenían propiedades selectivas de tamaño únicas

resumen

Los cefalópodos son animales muy visuales con ojos tipo cámara, cerebros grandes y un rico repertorio de comportamientos dirigidos visualmente. Sin embargo, el cerebro de los cefalópodos evolucionó independientemente del cerebro de otras especies con alta visión, como los vertebrados. Por lo tanto, los circuitos neuronales que procesan la información sensorial son muy diferentes.

Se desconoce en gran medida cómo funciona su sistema visual excepcionalmente poderoso, ya que no se han realizado mediciones neurológicas directas de las respuestas visuales en el cerebro de los cefalópodos.

En este estudio, utilizamos imágenes de calcio de dos fotones para registrar las respuestas evocadas visualmente en el centro de procesamiento visual principal del cerebro central del pulpo, el lóbulo óptico, para determinar cómo se representan y organizan las características básicas de la escena visual.

Encontramos dominios receptivos espacialmente localizados de estímulos de luz (ON) y oscuridad (OFF), que estaban organizados en la retina a través del lóbulo óptico, lo que demuestra el sello distintivo de la organización del sistema visual común en muchas especies.

El examen de estas respuestas reveló cambios en la representación visual a través de las capas del lóbulo visual, incluida la aparición de la vía OFF y una mayor selectividad de tamaño.

También identificamos asimetrías en el procesamiento espacial de los estímulos de encendido y apagado, lo que sugiere mecanismos de circuito únicos para el procesamiento de modelos que pueden haber evolucionado para adaptarse a los requisitos específicos del procesamiento de una escena visual submarina.

Este estudio proporciona información sobre el procesamiento neuronal y la organización funcional del sistema visual del pulpo, destacando aspectos comunes y únicos, y sienta las bases para futuros estudios de los circuitos neuronales que median el procesamiento visual y el comportamiento en los cefalópodos.