Current Biology’de 18 Ekim 2024 tarihinde yayımlanan çalışma, hem nektar hem de polenle beslendiği bilinen tek cins olan Heliconius kelebeklerinde davranışsal yeniliğin sinirsel temellerini araştırıyor. Bu davranışın bir parçası olarak, besin kaynakları hakkında uzamsal bilgileri öğrenme ve hatırlama konusunda dikkate değer bir yetenek sergiliyorlar; bu beceriler daha önce öğrenme ve hafızadan sorumlu mantar cisimcikleri adı verilen bir beyin yapısının genişlemesiyle ilişkilendirilmişti.
Bristol Üniversitesi Biyolojik Bilimler Fakültesi’nden başyazar Dr. Max Farnworth şu açıklamayı yaptı:
Daha büyük beyinlerin gelişmiş biliş, davranışsal hassasiyet veya esnekliği nasıl destekleyebileceğine dair önemli araştırmalar var. Ancak beyin genişlemesi sırasında, genel boyuttaki artışın etkilerini iç yapıdaki değişikliklerden ayırmak genellikle zordur.
Çalışmanın yazarları, bu soruyu yanıtlamak için Heliconius kelebeklerinde öğrenme ve hafızayı destekleyen sinir devrelerinde meydana gelen değişiklikleri daha derinlemesine inceledi. Sinir devreleri elektrik devrelerine oldukça benzer, çünkü her hücrenin bağlandığı belirli hedefler vardır ve bağlantılarıyla bir ağ oluşturur. Bu ağ daha sonra bir devre oluşturarak belirli işlevleri ortaya çıkarır.
Kelebek beyninin detaylı bir analizini yapan ekip, Kenyon hücreleri olarak bilinen belirli hücre gruplarının farklı oranlarda genişlediğini keşfetti. Bu varyasyon, beynin bazı bölgelerinin genişlerken diğerlerinin değişmeden kaldığı, mozaik beyin evrimi olarak adlandırılan bir deseni meydana getirdi.
Dr. Farnworth, şunları açıkladı:
Bu mozaik desenli sinirsel değişiklikleri gözlemlediğimiz için, bunların davranışsal performanstaki belirli değişimlerle ilişkili olacağını öngörüyoruz. Bu, Heliconius kelebeklerinin, uzun süreli görsel hafıza ve desen öğrenme gibi yalnızca çok spesifik bağlamlarda en yakın akrabalarına kıyasla daha başarılı olduklarını gösteren bir dizi öğrenme deneyine de uygundur.
Heliconius kelebeklerinin polenle beslenmesi için verimli beslenme yollarına sahip olmaları gereklidir, çünkü polen bitkileri oldukça nadirdir.
Proje danışmanı ve ortak yazar Dr. Stephen Montgomery şöyle dedi:
Bu kelebekler, rastgele bir yiyecek arama rotası izlemek yerine, çiçek kaynakları arasında sabit rotalar seçiyorlar, tıpkı bir otobüs güzergahı gibi. Bu davranış için gereken planlama ve hafıza süreçleri, mantar cisimcikleri içindeki nöron grupları tarafından yerine getiriliyor; bu nedenle iç devrelerle ilgileniyoruz. Sonuçlarımız, bu devrelerin belirli yönlerinin, Heliconius kelebeklerinin gelişmiş yeteneklerini ortaya çıkarmak için titizlikle ayarlandığını öne sürüyor.
Bu çalışma, sinir devrelerinin bilişsel yeniliği ve değişimi yansıtacak şekilde nasıl değiştiğine dair anlayışa katkıda bulunuyor. Böcekler gibi kontrol edilebilir model sistemlerdeki sinir devrelerinin incelenmesi, tüm sinir devrelerine ortak olan genetik ve hücresel mekanizmaları ortaya çıkarmayı vaat ediyor ve bu da en azından mekanistik düzeyde insanlar gibi diğer organizmalarla aradaki farkı kapatma potansiyeline sahip.
Geleceğe bakarak, ekip kelebek beyninin öğrenme ve hafıza merkezlerinin ötesindeki sinir devrelerini araştırmayı planlıyor. Ayrıca beyin haritalamalarının çözünürlüğünü artırarak bireysel nöronların daha da ayrıntılı bir düzeyde nasıl bağlandığını görselleştirmeyi hedefliyorlar.
Dr. Farnworth şunları söyledi:
Beyin anatomisi ve evriminde bu kadar yüksek derecede korunmuşluk görmemize rağmen çok belirgin ama farklı değişiklikler olması beni gerçekten büyüledi.
Dr. Montgomery ise, şu ifadelerle sözlerini tamamladı:
Bu, genellikle görmediğimiz bir biyolojik çeşitlilik katmanının, beyin ve duyusal sistemlerin çeşitliliğinin ve hayvanların çevrelerinden sağlanan bilgileri nasıl işleyip kullandıklarının gerçekten büyüleyici ve güzel bir örneği.
Kaynaklar ve İleri Okuma
- University of Bristol. Butterfly brains reveal the tweaks required for cognitive innovation. (18 Ekim 2024). Alındığı Tarih: 19 Ekim 2024. Alındığı Yer: Science Daily | Arşiv Bağlantısı
- M.S. Farnworth, et al. Mosaic evolution of a learning and memory circuit in Heliconiini butterflies. (18 Ekim 2024). Alındığı Tarih: 19 Ekim 2024. Alındığı Yer: Current Biology | Arşiv Bağlantısı
