|
|
Evoluce komplexity a procesní kapacity mozku u ptáků: Řešení problému pomocí isotropické frakční homogenizace
Kocourek, Martin ; Němec, Pavel (vedoucí práce) ; Sedláček, František (oponent) ; Kratochvíl, Lukáš (oponent)
Nejzákladnějším principem komparativních věd vždy bylo a je hledání podobností a rozdílů. Proto jsou lidé fascinovaní kognitivními schopnostmi krkavcovitých ptáků a papoušků a jejich podobností s těmi lidskými. Dlouho byla výjimečnost těchto druhů vysvětlována relativní velikostí jejich mozků. Vlastní procesní kapacita však není založena na velikosti mozku, ale na jeho vnitřní architektuře a počtu neuronů a synapsí. Dnes, díky metodě izotropní frakcionace, již máme informace o počtu neuronů u stovek druhů savců, ptáků a plazů. V této své práci analyzuji zda, a případně jak, se buněčná škálovací pravidla odlišují v rámci třídy ptáci (Aves). Pro ptačí mozek jsou typické velké počty neuronů a s tím související vysoké neurální hustoty, které jsou u hrabavých (Galliformes) srovnatelné s těmi savčími a u pěvců (Passeriformes) a papoušků (Psittaciformes) dokonce převyšují hustoty neuronů pozorované u primátů. Odlišná je také distribuce neuronů. U pěvců a papoušků, a výsledky naznačují, že jde o trend společný pro celou skupinu Telluraves, se největší část neuronů nachází v koncovém mozku, potažmo v palliu. Pro hrabavé, a zdá se že i zbývající ptačí skupiny, je typické, že se většina jejich neuronů nachází v mozečku. Naprostou většinu neuronů mají v mozečku také savci, což by naznačovalo, že se může jednat...
|
|
|
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...
|
|
| |
|
|
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.