Metadata language
Instytut Biologii Doświadczalnej im. Marcelego Nenckiego PAN
Contributor:Knapska, Ewelina (1977– ) : Promotor ; Konarzewski, Marek : Promotor
Publisher:Nencki Institute of Experimental Biology PAS
Place of publishing: Date issued/created: Description:81 stron : ilustracje ; 30 cm ; Afiliacja drugiego promotora: Uniwersytet w Białymstoku ; Bibliografia ; Streszczenie w języku polskim
Degree grantor:Instytut Biologii Doświadczalnej im. Marcelego Nenckiego PAN
Type of object: Subject and Keywords:Encefalizacja ; Ewolucja eksperymentalna ; Kompromisy ewolucyjne ; Plastyczność neuronalna
Abstract:Dużych rozmiarów mózg występujący u organizmów stałocieplnych niesie ze sobą ogromne korzyści związane ze zwiększeniem zdolności kognitywnych, ale wymaga zwiększonych nakładów energii. Może ona pochodzić z różnych źródeł. Według hipotezy „kosztownych tkanek” postulowanej przez (Aiello and Wheeler 1995), koszt utrzymania dużych rozmiarów mózgu jest kompensowany przez ograniczenie zużycia energii osiągane przez zredukowanie rozmiarów organów wewnętrznych takich jak jelita oraz poprzez przyjmowanego bardziej kalorycznego pokarmu. W związku z tym musiało dojść do ustanowienia kompromisu pomiędzy wielkością mózgu a wielkością jelit. Alternatywna hipoteza wyjaśniająca ewolucję rozmiaru mózgu nazwana hipotezą „kosztownego mózgu” (Isler and van Schaik 2006), która podważa powyższą hipotezę i zakłada, że zwiększone nakłady energii potrzebne do ewolucji mózgu i zdolności kognitywnych pochodzą ze zwiększenia puli energii dostępnej w środowisku (spożywanie większej ilości/bardziej kalorycznego pokarmu) oraz ze zmniejszenia zużycia energii przez procesy takie jak reprodukcja i immunokompetencja. Hipoteza „kosztownych tkanek” zakłada, że energia potrzebna na encefalizację pochodzi z jej relokacji, zmniejszenia jelit, a tym samym kosztów ich utrzymania względem bardziej kosztownego, większego mózgu. Natomiast hipoteza „kosztownego mózgu” wskazuje, że energia potrzebna do ewolucji zwiększonych rozmiarów mózgu nie wynikała z jej relokacji, a przez zwiększenie jej ilości w środowisku. Nie ma danych doświadczalnych, które pozwoliłyby na zweryfikowanie opisanych hipotez.W związku z tym w swojej pracy stawiam pytanie: jak koszty związane z dużych rozmiarów mózgiem zostały przezwyciężone w toku ewolucji? Aby odpowiedzieć na postawione pytanie użyłam jako modelu myszy szczepu Swiss Webster pochodzących z eksperymentu selekcyjnego, który pozwolił na wyselekcjonowanie linii myszy o różnych poziomach metabolizmu, wysokiego (H-) oraz niskiego (L-) tempa metabolizmu podstawowego (BMR), maksymalnego (VO2max) tempa metabolizmu wysiłkowego (PMR) oraz linii kontrolnych (RB). Cechy, które były podstawą selekcji są ściśle związane z ewolucją organizmów stałocieplnych i są wstępnym warunkiem encefalizacji oraz wyjątkowych zdolności kognitywnych ssaków, w tym ludzi.W swoich badaniach wykazałam, że myszy wyselekcjonowane na wysokie tempo metabolizmu podstawowego (H-BMR) mają, w przeciwieństwie do innych badanych linii, większe organy wewnętrzne. U testowanych szczepów myszy nie zmienia się natomiast wielkość mózgu. Myszy H-BMR przewyższały jednak myszy o niskim tempie metabolizmu (L-BMR) i zwierzęta kontrolne podczas testów apetytywnych oraz awersyjnych wykonywanych w systemie IntelliCage. Natomiast zwierzęta L-BMR słabiej niż inne linie myszy uczyły się podczas klasycznego warunkowania strachu. Badanie długotrwałego wzmocnienia synaptycznego (LTP) w ścieżce CA3-CA1 hipokampa wykazało najwyższą plastyczność synaptyczną u myszy H-BMR. Myszy te charakteryzowały się również większą liczbę neuronów i kolców dendrytycznych tworzących aktywne synapsy w hipokampie w stosunku do pozostałych badanych linii. Ponadto, myszy H-BRM miały podwyższoną aktywność oksydazy cytochromowej, co odzwierciedla zwiększoną aktywność mitochondriów.Uzyskane wyniki wskazują, że ewolucyjne zwiększenie zdolności kognitywnych ssaków było związane ze zwiększeniem metabolizmu podstawowego oraz plastycznością neuronalnej, a nie poprzez wprost proporcjonalne zwiększenie wielkości mózgu. W związku z tym powiększenie organów wewnętrznych nie było ewolucyjnym kompromisem przy rozwoju większego mózgu. Niezbędna do tego procesu energia nie została uzyskana przez ograniczenie rozmiarów narządów wewnętrznych czy wzrostu.Uzyskane rezultaty moich badań nie potwierdzają zatem hipotezy „kosztownych tkanek”, wykazują natomiast związek pomiędzy zdolnościami kognitywnymi wykazanymi w testach behawioralnych a metabolizmem podstawowym zakładanymi przez hipotezę „kosztownego mózgu”
Resource type: Detailed Resource Type: Source:IBD PAN, sygn. 20189 ; click here to follow the link
Language: Language of abstract: Digitizing institution:Instytut Biologii Doświadczalnej im. Marcelego Nenckiego Polskiej Akademii Nauk
Original in:Biblioteka Instytutu Biologii Doświadczalnej im. Marcelego Nenckiego PAN
Access: