Studiul creierului rechinului Descoperă Revista

Yopak2

Această poveste a fost publicată pentru prima dată în numărul nostru din noiembrie/decembrie 2021 ca Brainstormer’s Thoughts. Click aici să vă abonați pentru a citi mai multe povești similare.


Într-o zi obișnuită la plajă, poți vedea surferi sărind pe valuri sau pensionari mergând pe nisip cu detectoare de metale. Apoi este Kara Jopak. Ea caută creierul rechinilor. Până în prezent, a colectat peste 400 de creiere de rechin din întreaga lume. Dar nu este doar un hobby; Jopak, profesor de biologie la Universitatea din Carolina de Nord din Wilmington, care conduce laboratorul ZoMBIE, numit corect, studiază aceste organe complexe pentru a înțelege mai bine cum se comportă rechinii.

Ideea că rechinii sunt mașini de ucidere fără minte a fost perpetuată de zeci de ani. În cultura pop, nu căutați mai departe decât clasicii horror Fălci, unde răufăcătorul filmului este un alb răzbunător care tânjește la un bărbat. Dar fiarele de neînțeles sunt mai complexe decât pot arăta filmele. În primul rând, sunt unele dintre cele mai vechi vertebrate care trăiesc astăzi, precum și unele dintre cele mai pe cale de dispariție. Sunt maeștri în adaptarea la noile condiții, iar studiul rechinilor moderni ne poate învăța mai multe despre evoluția diferitelor simțuri. Și mai avem multe de învățat despre protejarea oamenilor de rechini – și invers – așa că pentru cercetători precum Jopak, este important să înțelegem mai bine diferențele dintre specii.

Începând cu creierul lor.

Deci, ce faci și cum și-a primit numele laboratorului tău?

KY: Ne uităm la diferențele din creier între speciile de rechini și la ce ne poate spune acest lucru despre comportamentul rechinilor. Îți poți folosi creierul pentru a prezice aproape comportamentul și specializarea senzorială, ceea ce mi se pare foarte mișto. Dar înainte de a vă putea spune ce înseamnă ZoMBIE, trebuie mai întâi să vă învăț cuvintele: zootomie. Este un termen bizar care înseamnă anatomie comparată sau pentru a analiza asemănările și diferențele dintre anatomia și biologia diferitelor animale pentru a elucida relațiile lor evolutive. Acronim [for our lab name] înseamnă „morfologia zootomică a creierului și evoluția lui”, dar recunosc cu îndrăzneală că am avut mai întâi un acronim, apoi am venit cu ce înseamnă. Asta pentru că la conferințe vorbesc cu cineva care este foarte cool despre rechini și spun ceva de genul: „Este foarte interesant. … Crezi că aș putea avea creierul lui?” Suntem doar o grămadă de zombi; tot ce facem este să căutăm creier!

Rechinii din Groenlanda au creier incredibil de mic, dar au bulbi olfactiv masivi, ceea ce înseamnă că probabil vânează cu simțul mirosului. (Credit: Hemming1952 / CC-By-4.0 / Wikimedia Commons)

Cum arată creierul de rechin? Ce tipuri, sunete și mirosuri simțiți în timp ce le studiați în laborator?

KY: Întotdeauna începe cu o colecție. Dacă pescarul spune: „Am prins un rechin”, vom fi acolo să luăm un exemplar. Și dacă lucrăm la un rechin foarte mare, primul sunet pe care îl veți auzi în laborator este un ferăstrău pentru oase. Odată ce ajungi la creierul real, este un proces mai subtil. Veți vedea studenții mei de laborator înghesuiți peste un microscop făcând autopsii incredibil de mici și precise – trusele noastre au totul, de la o macetă la cele mai tinere pense și foarfece pe care vi le puteți imagina. Avem creier de la cei mari, precum rechinii albi, și de la cei mici, precum guppii.

Sunetul meu preferat de laborator este un student care se spală creierul pentru prima dată, iar ei strigă: „Uau, e atât de tare!” Este neplăcut și ciudat să tai creierul, dar este incredibil să vezi acest lucru care controlează comportamentul. Puteți să-l priviți, să îl țineți în mâini și să explorați mai departe. Și creierul este foarte moale. Vei fi uimit de cât de delicate și puternice sunt în același timp.

Ce te-a atras mai întâi în acest domeniu?

KY: Majoritatea biologilor de rechini au aceeași poveste: eram obsedat de rechini când aveam 5 ani. Mama tocmai mi-a dezgropat vechea carte, pe care am scris-o când aveam 5 ani, spunând: „Vreau să fiu un ihtiolog care studiază rechinii ca Eugene Clark!” M-au fascinat mereu. Nu știi de unde vine, dar știi că e drumul tău.

A devenit un interes pentru biologia senzorială și comportament, dar nu am intrat în teza mea de doctorat. Consilierul meu a spus: „Citește doar pentru prima lună”. Și în fiecare articol pe care l-am citit, mi-am dat seama că nu puteam înțelege biologia senzorială sau comportamentul până nu înțeleg creierul – de acolo merg semnalele senzoriale și de unde vine comportamentul. Așa că l-am întrebat pe consilierul meu și el m-a făcut să mă uit la propoziția care mi-a început cariera: „Trebuie doar să te duci să iei niște creieri”. Am luat asta la inimă și de atunci am colectat creierele a peste 130 de specii de rechini.

Care sunt concepțiile greșite comune despre creierul și inteligența rechinilor?

KY: Există o concepție greșită comună că rechinii sunt mașini de mâncare preprogramate. Chiar și în Hooper’s Jaws, spune omul de știință, tot ceea ce fac ei este „să înoate, să mănânce și să facă mici rechini”. Deci, ai senzația că sunt animale primitive, simple. Considerăm că păsările și mamiferele sunt organisme foarte dezvoltate care pot face aceste lucruri foarte avansate, dar se dovedește că și rechinii pot face unele dintre aceste lucruri. Există reguli care reglementează modul în care dimensiunea creierului se modifică în funcție de dimensiunea corpului la animale și s-a dovedit că la mulți rechini dimensiunea creierului în raport cu dimensiunea corpului lor este destul de comparabilă cu dimensiunea creierului. păsări și mamifere.

(Credit: Kara Jopak / Universitatea din Carolina de Nord Wilmington)

Ai pus întrebarea „Cât de deștepți sunt rechinii?” deja puțin, dar știu că urăști când ești întrebat. De ce te simti asa?

KY: Aceasta este prima întrebare pe care mi-o pune toată lumea și o urăsc pentru că „inteligent” este greu de cuantificat. De regulă, avem o viziune umană asupra lucrurilor. Cum găsești o modalitate de a determina inteligența care poate fi aplicată tuturor speciilor? Nu știu să calculeze, dar au un succes incredibil în nișa lor și au toate aceste comportamente complexe. Deci aceasta nu este o întrebare rea; sunt încă atât de multe întrebări interesante.

Ce vezi privind la creierul unui rechin? Arată ca un creier uman?

KY: Majoritatea oamenilor cred că atunci când se uită la creierul unui rechin, vor vedea un creier uman în formă de pumn în miniatură. Dar creierul rechinilor este lung și subțire și are o formă aproape ca o bujie. În creierul nostru vezi neocortexul și emisferele creierului, dar asta se întâmplă doar la mamifere. Dar vei vedea toate structurile de bază ale creierului comune tuturor; au o schemă a creierului de vertebrate și au fost primii care au avut toate aceste structuri. Puteți vedea cum au existat niște reguli de dezvoltare care au trecut prin evoluția vertebratelor până la noi.

Această ilustrație aproximează o scanare RMN a creierului a două specii diferite de rechini. Deoarece sunt membri strâns înrudiți ai aceleiași familii, cunoscuți în mod obișnuit sub numele de „rechini adormiți”, oamenii de știință precum Jopak pot studia modele similare de organizare a creierului – de exemplu, roșul indică medula oblongata și albastru – cerebelul. aflați mai multe despre caracteristicile comune ale animalelor. (Autor: Jay Smith)

Dar nu toate speciile de rechini au aceeași poziție a creierului, nu? Ce este diferit de la specie la specie?

KY: Toate au aceleași regiuni și sunt oarecum modulare – toate au aceleași componente. Dar au diferențe uriașe în organizarea creierului, în dimensiunea relativă și complexitatea acestor componente. Deci, dacă te uiți la creierul rechinului harpă, ei au un creier incredibil de mic, dar un bulb olfactiv relativ uriaș care procesează mirosul. Din aceasta puteți prezice că rechinul vânează probabil în principal prin miros. La rechinii de adâncime, veți observa că părțile creierului care procesează aportul senzorial sunt uriașe, ceea ce are sens. Este atât de întuneric acolo încât probabil că nu pot vedea și nu se pot baza pe alte simțuri.

Dacă îți dau creierul rechinului și nu-ți spun cum arată, poți să-mi spui despre viața lui?

KY: Aș putea face o predicție destul de bună despre asta, da! Am analizat peste 180 de specii, așa că dacă îmi dai un creier de rechin la întâmplare, pot prezice cu încredere unde trăiește, ce mănâncă, cât de repede înoată, cum vânează, cât de complex este habitatul său și așa mai departe .

(Credit: Jeff Janowski / Universitatea din Carolina de Nord Wilmington)

Am auzit că folosești asta ca întrebare de examen pentru studenții tăi.

KY: Da, pentru protecția la care am fost recent, aveam un creier de rechin în poșetă. A fost o copie imprimată 3D, dar nu mă deranjează să iau cu mine un creier adevărat. L-am dat unui student și l-am rugat să se uite la creierul lui și să prezică unde locuiește și cum trăiește – și s-a apropiat foarte mult.

Una dintre cele mai triste părți ale științei rechinilor este că uneori rechinii dăunează oamenilor. Auzim adesea că acest lucru se datorează unei „identități false” – de exemplu, când rechinii iau surferi pentru foci, prada lor obișnuită. Ce poate spune un studiu pe creierul rechinilor despre motivul pentru care rechinii mușcă uneori oamenii?

KY: Din datele obținute, am văzut că creierele rechinilor sunt foarte diverse, ceea ce indică o variabilitate semnificativă a modului în care aceste animale percep mediul. Rechinii fac lucrurile pe baza efectelor lor senzoriale și trebuie să abordăm această problemă recunoscând că fiecare specie răspunde diferit la semnalele senzoriale.

De asemenea, ați fost implicat în unele cercetări care au studiat modul în care rechinii răspund la remediile împotriva rechinilor care vizează simțurile, cum ar fi vederea și mirosul. Chiar funcționează? Ce teorie se află în spatele lor?

KY: Teoria este că importanța relativă a diferitelor sisteme senzoriale variază, așa că dacă încercați să speriați rechinii, trebuie să înțelegeți biologia speciei. Trebuie să înțelegeți cum funcționează creierul lor înainte de a începe să abordați cum să păstrați acea specie departe de oameni. De exemplu, majoritatea speciilor de rechini identificate sunt daltoniste, așa că orice descurajare vizuală ar trebui să aibă un design foarte contrastant și trebuie să cunoaștem acuitatea vizuală a speciei pentru a ști dacă o pot vedea chiar. Există o mulțime de variabile în aceste lucruri. Lumea vrea o stapanul Inelelor descurajant – un mijloc de a speria rechinii pentru a-i controla pe toți – dar probabil că acest lucru nu este posibil având în vedere aceste diferențe incredibile între specii și modul în care percep lumea din jurul lor.

Au existat unele îngrijorări cu privire la calitatea științei prezentate la televiziunea educațională de mare profil, cum ar fi Săptămâna rechinilor. Ai apărut la Shark Week și ai spus că ți-ar plăcea să faci mai multe cercetări bune. De ce este asta atât de important?

KY: Nu produc televiziune, și probabil că sunt niște dificultăți pe care nu le înțeleg, așa că înțeleg o anumită motivație pentru senzații. Dar mă deranjează când spectacolul este senzațional sau inexact. Există pericolul de a prezenta informații extrem de incorecte. Dezinformarea este foarte ușor de absorbit de către public, așa că este important să implicați adevărați experți în acest domeniu care știu cu adevărat despre ce vorbesc. În acest fel, obțineți o combinație a ceea ce oamenii doresc să vadă și le învățați știința adevărată.

Ce ne poate învăța creierul rechinilor despre locul nostru în lume? Tindem să credem că suntem cei mai deștepți.

KY: Ahhh și suntem din nou deștepți. [Laughs.] Ceea ce a ieșit din munca mea care a fost atât de uimitoare este continuitatea, liniile de la capăt la capăt, regulile care guvernează modul în care se schimbă creierul pe măsură ce animalele cresc. Toate viețuitoarele au atât de multe asemănări în structură și funcție, încât mi se pare izbitor!

Leave a Comment

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *