I circuiti cerebrali per la locomozione si sono evoluti molto prima di appendici e scheletri — ScienceDaily

Riportato nel Journal of Neuroscience, lo studio suggerisce che, piuttosto che sviluppare un insieme completamente nuovo di circuiti neurali per governare il movimento di parti del corpo segmentate, gli insetti, i crostacei e persino i vertebrati come i mammiferi hanno adattato una rete di neuroni, un modulo, che locomozione e postura guidate in organismi molto più semplici.

“Le lumache di mare possono ancora avere quel modulo, una piccola rete di neuroni chiamata ‘A-cluster’, con 23 neuroni identificati finora”, ha detto Rhanor Gillette, professore di fisiologia molecolare e integrativa dell’Università dell’Illinois Urbana-Champaign, che ha guidato la nuova ricerca .

“La domanda che abbiamo affrontato in questo studio è se le somiglianze che vediamo tra lumache di mare e creature più complesse si siano evolute in modo indipendente o se quelle con parti del corpo segmentate e appendici possano aver ereditato i loro circuiti neurali sottostanti da un antenato comune bilaterale dal corpo molle”. Egli ha detto.

Per rispondere a questa domanda, Gillette e i suoi colleghi, ex studenti laureati Colin Lee e Jeffrey Brown, hanno filmato i movimenti delle lumache di mare e hanno combinato quei dati con le risposte registrate alla stimolazione di nervi e neuroni specifici nel cervello delle lumache di mare.

“La lumaca di mare predatrice che abbiamo studiato, Pleurobranchea californicausa le ciglia del suo piede per strisciare, remando attraverso il muco secreto”, ha detto Gillette. “Per una rotazione posturale verso o lontano da uno stimolo, accorcia semplicemente un lato del suo corpo e fugge da altri predatori con una frenetica nuotata oscillante… – tutti guidati dal gruppo A.”

Precedenti studi del laboratorio di Gillette lo hanno dimostrato Pleurobranchaea si impegna in calcoli costi-benefici ogni volta che incontra un’altra creatura in natura. Se è molto affamato, i neuroni che controllano il suo comportamento di attacco e alimentazione sono in uno stato di eccitazione elevato e inseguirà quasi tutto ciò che puzza di cibo. In altre circostanze, non farà nulla o addirittura eviterà attivamente lo stimolo.

“Questa è una buona idea se non ha bisogno di cibo e può evitare altri cannibali Pleurobranchaea attratto da esso “, ha detto Gillete. “Tutti questi comportamenti riguardano il modo in cui il cluster A si coordina con le scelte di azione”.

Nei mammiferi, uno speciale modulo rombencefalo chiamato sistema reticolare traduce istruzioni specifiche per le scelte di azione dalle regioni superiori del cervello per la postura e la locomozione, ha detto Gillette. Questa regione quindi invia i comandi motori al midollo spinale per la trasmissione finale ai muscoli.

“In particolare, il sistema reticolare si basa su neuroni critici produttori di serotonina per controllare i movimenti del corpo nella postura e nella locomozione”, ha affermato. “Nel nuovo studio, scopriamo che simili neuroni produttori di serotonina nel gruppo A delle lumache di mare guidano comportamenti come l’inseguimento, l’evitamento e la fuga.

“Nella loro relativa semplicità, le lumache di mare assomigliano per molti versi al previsto antenato più semplice degli animali complessi di oggi”, ha detto Gillette. “Tutti i principali moduli circuitali di scelta dell’azione, traducendo quella scelta in comandi motori, e la generazione di schemi motori trovati nei sistemi nervosi di animali complessi sono identificabili anche nelle più semplici lumache di mare dal corpo molle”.

Lo studio offre la prima prova che i circuiti che guidano la locomozione negli animali con corpi e comportamenti complessi “hanno strette analogie funzionali nei molluschi gasteropodi più semplici e possono condividere un’eredità comune”, ha detto Gillette.