|
|
Evolution of brain complexity and processing and cognitive capacity in selected vertebrates
Kverková, Kristina ; Němec, Pavel (vedoucí práce) ; Stuchlík, Aleš (oponent) ; Iwaniuk, Andrew N. (oponent)
Procesní kapacita mozku bývá tradičně odhadována na základě velikosti mozku. Z nedávných studií však vyplývá, že u vzdáleně příbuzných druhů s podobnou velikostí mozku se může podstatně lišit počet neuronů, tedy základních výpočetních jednotek, i jejich distribuce do různých částí mozku. Abychom tedy dokázali odhalit, jakým způsobem se v evoluci kognitiv- ní kapacita mění, potřebujeme pracovat s daty na jemnější škále. Takový kvantitativní pří- stup k evoluci procesní kapacity mozku na buněčné úrovni je relativně nový. Možnost rychle získat spolehlivé odhady počty neuronů v celém mozku nebo jeho větších částech je totiž k dispozici až v posledních zhruba 15 letech díky rozšíření metody izotropní frakcionace. Ta otevírá dveře k řešení celé řady otázek. S její pomocí můžeme zjišťovat vnitrodruhovou varia- bilitu na úrovni jedinců i populací, podívat se na efekt pohlaví a věku, nebo studovat selekci na vnitrodruhové úrovni. Z druhé strany spektra pak můžeme sledovat velké makroevoluční trendy nebo se zaměřit na porovnání blízce příbuzných a ekologicky podobných druhů a po- kusit se tak studovat vliv jednotlivých selekčních tlaků. Ve své disertaci se zabývám variabilitou velikosti mozku a jeho buněčného složení moz- ku napříč obratlovci, a to jak na vnitrodruhové, tak na mezidruhové úrovni. V kapitole...
|
|
|
Buněčné složení mozku zoborožců, šplhavců a srostloprstých ptáků
Stehlík, Patrik ; Němec, Pavel (vedoucí práce) ; Kratochvíl, Lukáš (oponent)
Recentní srovnávací studie ukazují, že mozky ptáků, ačkoliv malé, disponují vysokou procesní kapacitou. Mozky papoušků a pěvců mají vyšší hustoty neuronů než mozky savců, a zejména velcí papoušci a krkavcovití ptáci konkurují či dokonce předčí počtem neuronů v koncovém mozku primáty. Ukazuje se však, že se procesní kapacita mozku ptáků významně liší mezi různými fylogenetickými liniemi. Bazální skupiny jako hrabaví mají mnohem nižší absolutní počty neuronů a nižší hustoty než pěvci a papoušci. V této diplomové práci jsem pomocí metody izotropní frakční homogenizace stanovil počty neuronů a non-neurálních buněk ve vybraných částech mozku u 19 druhů z tradičně uznávaných řádů zoborožců (Bucerotiformes), šplhavců (Piciformes) a srostloprstých ptáků (Coraciiformes). Mozky zoborožců i šplhavců (nikoliv však srostloprstých) mají počty neuronů srovnatelné se stejně velkými mozky pěvců a papoušků. Škálování neuronů u těchto skupin je podobné a signifikantně se liší od téhož pro holuby (Columbiformes) a hrabavé (Galliformes). U korunových skupin můžeme pozorovat podobné trendy jako je vysoká míra encefalizace, proporčně větší koncový mozek a rostoucí procento neuronů koncového mozku. U holubů a hrabavých můžeme pozorovat trendy zcela opačné, tedy nízkou míru encefalizace, proporčně menší koncový mozek a...
|
|
|
Vliv inkubační teploty na kognitivní schopnosti a buněčné složení mozku u gekonů druhu Paroedura picta
Polonyiová, Alexandra ; Němec, Pavel (vedoucí práce) ; Sedláček, František (oponent)
Vliv inkubační teploty na různé morfologické, fyziologické, kognitivní a behaviorální vlastnosti u plazů je velmi studované téma, ačkoli přesný mechanismus vzniku rozdílů mezi jedinci inkubovanými v různých teplotách je jen málo objasněný. V předložené práci se věnuji vlivu inkubační teploty na kognitivní schopnosti a počet neuronů a nonneurálních buněk u gekonů druhu Paroedura picta, inkubovaných ve dvou různých inkubačních teplotách, 24řC a 30řC. Gekoni byli testováni ve dvou kognitivních úlohách simulujících útok predátora. Mláďata ve věku 14 dní byla testována v bludišti tvaru Y, půlroční gekoni byli testováni v aréně s barevně odlišenými úkryty. Po otestování byl u některých jedinců v několika částech mozku stanoven počet neuronů a nonneurálních buněk metodou izotropní frakcionace. Ačkoli inkubační teplota nekorelovala s úspěšností v kognitivních úlohách, ovlivnila celkový čas potřebný k nalezení úkrytu. Tento rozdíl byl patrný u mláďat i dospělých gekonů. Počet neuronů, který byl použit jako ukazatel procesní kapacity mozku, s úspěšností v úlohách nekoreloval. S počtem správných odpovědí u dospělců však korelovala absolutní velikost mozku. Inkubační teplota zřejmě ovlivnila především "personalitu" gekonů, což vedlo k odlišnému chování v kognitivních úlohách. Klíčová slova: Inkubační teplota,...
|
|
|
Pravidla buněčného škálování mozku u psů: Efekt domestikace a miniaturizace psích plemen
Salajková, Veronika ; Němec, Pavel (vedoucí práce) ; Chaloupková, Helena (oponent)
Proces domestikace vlka obecného (Canis lupus) vyústil do současných více než 350 psích plemen, dokládající enormní fenotypickou plasticitu tohoto druhu odraženou v nesmírné rozmanitosti velikostí, tvarů a behaviorálních profilů dnešních psů. Až 50násobné rozdíly ve velikosti těla přesahují variabilitu ve velikosti těla v rámci celé skupiny Canidae. Rozdíly ve velikosti mozku jsou však o poznání menší, a to přibližně 2,5násobné. Je také dobře známo, že ve srovnání s vlčím předkem mají psi, především malá plemena, zredukovanou velikost mozku. Avšak, dosud nejsou k dispozici srovnávací kvantitativní data o počtech neuronů pro různá psí plemena. V předložené diplomové práci jsem pomocí metody izotropní frakční homogenizace odhadla počty neuronů a gliových buněk u osmi psích plemen a tří druhů divokých psovitých šelem. Při srovnání napříč studovanými psími plemeny jsou rozdíly v počtu neuronů menší než rozdíly ve velikosti mozku - zdá se tedy, že malá plemena kompenzují malé mozky zvýšením neuronální hustoty. Je rovněž zajímavé, že miniaturizace psích plemen je spojena s menší redukcí mozku, než by bylo možno předpokládat na základě škálování velikosti těla a mozku u divokých psovitých šelem a zdá se být spřažena se zvýšením hustoty neuronů. Výsledkem je, že malá psí plemena mají větší mozky a více...
|
|
|
Pravidla buněčného škálování mozku u hrabavých ptáků
Zhang, Yicheng ; Němec, Pavel (vedoucí práce) ; Kratochvíl, Lukáš (oponent)
Hrabaví ptáci (Galliformes) tvoří spolu s vrubozobými ptáky (Anseriformes) skupinu Galloanserae, která je sesterská všem Neoaves a je nejbazálnější skupinou neognátních ptáků. Přes jejich zásadní pozici ve fylogenezi ptáků, dosud nejsou k dispozici kvantitativní data o buněčném složení mozků hrabavých ptáků. V předložené práci jsem pomocí izotropní frakční homogenizace určil počty neuronů a nonneurálních buněk ve specifických částech mozků u 15 druhů hrabavých ptáků. Zjistil jsem, že buněčná škálovací pravidla pro hrabavé ptáky se výrazně odlišují od téhož pro pěvce a papoušky. Ve srovnání s těmito skupinami ptáků mají hrabaví nižší míru encefalizace, proporčně menší koncový mozek, většinu všech neuronů v mozečku a menšinu v koncovém mozku, obecně nižší neuronální hustoty a vyšší poměr gliových buněk ku neuronům. Jejich mozek, a především koncový mozek proto obsahuje podstatně menší absolutní počty neuronů než stejně velký mozek / koncový mozek pěvce nebo papouška, což jistě limituje kognitivní schopnosti hrabavých ptáků. Neznamená to však, že jsou hrabaví jakýmisi "hloupými stvořeními" s limitovanou schopností učení. Protože mají vysoké neuronální hustoty, jejich relativně malé mozky obsahují přibližně stejné množství neuronů jako mozky stejně velkých hlodavců nebo vačnatců. Navíc, hrabaví mají...
|
|
|
Evoluce velikosti mozku u ptáků
Straková, Barbora ; Němec, Pavel (vedoucí práce) ; Remeš, Vladimír (oponent)
Velikostmozkuobratlovcůjeznačněproměnlivýznak,jehožvariabilitajedlouhodoběstudována. Zvyšování strukturní a funkční komplexity mozku přispívá velkým dílem k evolučnímu úspěchu obratlovců a obecně se tudíž předpokládá, že zvyšování komplexity mozku v rámci evoluce obratlovcůpřevládaloakredukcímdocházelojenvýjimečně.Vtétostudiitestujemetentoobecný předpoklad u ptáků. Protože se velké, komplexní mozky vyvinuly nezávisle u ptáků a savců, a protože relativní velikost mozku je u těchto dvou taxonů srovnatelná, naše analýza umožňuje i srovnání trendů u těchto dvou skupin endotermních obratlovců. Na rozdíl od savců, kde byl nalezen trend ke zvětšování velikosti mozku, jsem u ptáků žádný takový trend neidentifikovala. Z analýzy tak vyplývá, že evoluce velikosti mozku u ptáků je charakterizována nezávislým zvětšením v několika různých liniích, například u papoušků (Psittaciformes), šplhavců (Piciformes), zoborožců (Bucerotiformes), sov (Strigiformes), brodivých (Ciconiiformes) a u několika čeledí pěvců (Passeriformes), především u lemčíkovitých (Ptilorhynchidae) a krkavcovitých (Corvidae). I u dalších řádů je však možné najít vysoce encefalizované skupiny, například mezi neparazitickými kukačkami (rody Centropus, Phaenicophaeus a Coua) a z vodních ptáků (Aequornithes) čeleď Diomedeidea a rod Pelecanus. Mezi...
|
|
|
Kognitivní schopnosti plazů a metody jejich výzkumu
Polonyiová, Alexandra ; Němec, Pavel (vedoucí práce) ; Landová, Eva (oponent)
Plazi jsou při výzkumu kognitivních schopností blanatých (Amniota) opomíjenou skupinou. Vzhledem k jejich fylogenetickým vztahům k ptákům a savcům jsou však poznatky o stavbě mozku a kognitivních schopnostech plazů důležité pro pochopení jejich evoluce u ostatních skupin amniot. V této práci shrnuji dostupnou literaturu o kognitivních schopnostech plazů, která se soustředí především na prostorovou orientaci, jako je orientace podle různých vizuálních vodítek a kompasu, asociativní učení, především vizuální diskriminaci a operantní podmiňování, a na sociální učení. Ukazuje se, že někteří plazi jsou schopni flexibilního chování a při vhodně zvolené metodice obstojí v celé řadě kognitivních úloh. Překvapivé jsou především schopnosti sociálního učení u solitérně žijících druhů. V práci je stručně zmíněna také velikost a stavba mozku plazů, který představuje neurální substrát pro tyto schopnosti. Klíčová slova: plazi, kognitivní schopnosti, velikost mozku, stavba mozku, prostorová orientace, asociativní učení, sociální učení
|
|
| |
|
|
Měření inteligence u savců se zaměřením na kognitivní schopnosti primátů
Tesař, David ; Landová, Eva (vedoucí práce) ; Němec, Pavel (oponent)
V současné době existují dvě převládající hypotézy vysvětlující distribuci a evoluci inteligenčních (vyšších kognitivních) schopností u zvířat. První hypotéza zastává názor, že jde o obecné principy inteligence společné přinejmenším všem obratlovcům a jednotlivé taxony se podle této hypotézy liší pouze kvantitativně. Druhá hypotéza vychází z předpokladu, že každý živočich je svými kognitivními schopnostmi dokonale přizpůsoben svému prostředí a že jde tedy o mentální adaptaci na měnící se ekologické podmínky. Předpokladem této hypotézy je existence kvalitativně různých typů kognitivních schopností (typů inteligence). Cílem této práce by mělo být poskytnutí širšího přehledu ohledně měření inteligence a hypotéz týkajících se jejího vývoje. Dále pak zhodnocení úspěšnosti v modelových typech kognitivních testů u primátů, jejich mezidruhové porovnání a případné srovnání s člověkem a také srovnání této úspěšnosti s relativní velikostí mozku a dalšími faktory.
|
|
|
Pravidla buněčného škálování mozku u pěvců
Kocourek, Martin ; Němec, Pavel (vedoucí práce) ; Kratochvíl, Lukáš (oponent)
U mnoha pěvců, především u krkavcovitých, byly demonstrovány kognitivní schopnosti srovnatelné s těmi, pozorovanými u primátů. Aby bylo možné analyzovat, jak jsou tyto podobnosti reflektovány na buněčné úrovni, stanovil jsem, s použitím metody izotropické frakční homogenizace, počty neuronů a nonneurálních buněk v mozcích pěvců. Podařilo se mi prokázat, že počty neuronů škálují téměř izometricky s velikostí koncového mozku, tj. průměrná velikost neuronu, se zvětšováním hmotnosti mozku mírně zvětšuje a hustota neuronů se nepatrně snižuje. Hustota neuronů v koncovém mozku pěvců je 3-6 x vyšší než v mozkové kůře primátů. Počet neuronů v koncovém mozku krkavce velkého (Corvus corax) je proto srovnatelný s počtem neuronů v mozkové kůře malých opic. Mozeček podléhá velmi obdobným pravidlům buněčného škálování. Jeho velikost je však relativně menší než u savců, a proto je i procentuální podíl neuronů mozečku na celkovém počtu neuronů mnohem menší, než je tomu u savců. V příkrém rozporu s malou variabilitou hustot neuronů pozorovaných v koncovém mozku a mozečku, hustota neuronů v mezimozku, tectum opticum a mozkovém kmeni rapidně klesá se zvětšováním těchto struktur. U všech studovaných struktur zůstává hustota nonneurálních buněk víceméně stejná, bez ohledu na velikost dané struktury, což odpovídá situaci popsané...
|
host ::
RSS.