science >> Wetenschap >  >> Biologie

Linkshandige vis en asymmetrische hersenen

Cichliden van de Perissodus microlepis-soort endemisch in het Tanganyikameer in Afrika. Krediet:Universiteit van Konstanz

voor mensen, rechts- of linkshandig zijn speelt een belangrijke rol. De meeste mensen zijn rechtshandig, terwijl slechts ongeveer 3 procent van de mensen van nature beide handen even goed gebruikt. De voorkeur geven aan de ene kant van het lichaam boven de andere is niet uniek voor de mens:het fenomeen komt ook voor in het dierenrijk, bijvoorbeeld bij mensapen of vogels, hoewel hun "handigheid" meestal niet zo duidelijk is als bij mensen.

"Handedness" is bijzonder uitgesproken bij cichliden van de soort Perissodus microlepis, die endemisch is in het Tanganyikameer in Afrika. Deze cichlide is zeer gespecialiseerd, leven uitsluitend op de schubben van andere vissen die slechts aan één kant van de lichamen van hun prooi zijn verkregen. Bij het jagen, niet alleen vertonen individuele vissen een uitgesproken voorliefde om hun prooi vanuit één richting aan te vallen, deze voorkeur wordt ook weerspiegeld door de vorm van hun hoofd. Veel individuen van deze cichliden hebben asymmetrische kaken die naar links of rechts buigen.

Biologen van de Universiteit van Konstanz onderzochten de relatie tussen de voorkeur van de cichliden voor één kant, de structuur van hun hersenen en hun genexpressie. Een team onder leiding van professor Axel Meyer, Hoogleraar Zoölogie en Evolutionaire Biologie aan de Universiteit van Konstanz, kon aantonen dat de voorkeur voor één kant in het voedingsgedrag van het dier correleert met een overeenkomstige asymmetrie van de hersenhelften, evenals ongelijke genexpressie tussen de hemisferen. De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in het huidige nummer van Genoombiologie en evolutie .

"Ons onderzoek helpt ons om handigheid en hemisferische asymmetrieën beter te begrijpen. We hopen dat onze resultaten ook zullen bijdragen aan ons begrip van handigheid bij mensen, " legt de Konstanz-bioloog Dr. Ralf Schneider uit, WHO, samen met Dr. Hyuk Je Lee, is een van de hoofdauteurs van het onderzoek.

In hun studie hebben de biologen documenteerden de voorkeur voor één kant van ongeveer 40 individuele cichliden, gevolgd door een onderzoek van hun hersenen. "We vonden een duidelijke asymmetrie tussen de hersenen van de dieren, vooral in het Tectum Opticum-gebied van de hersenen. Echter, deze asymmetrie was alleen aanwezig bij individuen die tijdens het jagen een duidelijke voorkeur voor één kant vertoonden, " zegt Ralf Schneider. De Tectum Opticum is het gebied in de hersenen dat verantwoordelijk is voor de verwerking van het gezichtsvermogen. Bij de respectievelijke cichliden, de hemisfeer van de Tectum Opticum die het oog aan de voorkeurszijde van het lichaam aanstuurt, was sterker ontwikkeld dan de andere. Personen die geen uitgesproken voorkeur voor één kant vertoonden, vertoonden een grotere symmetrie binnen de Tectum Opticum. Hetzelfde bleek te gelden voor andere delen van de hersenen van de dieren. "Dit is interessant omdat het een functionele relatie suggereert tussen de vorm van de hersenen en gedrags lateraliteit, ', zegt Schneider.

Cichlidenbak met gebogen kaak. Krediet:Universiteit van Konstanz

Analyses van de genen (genexpressieprofilering) in verschillende delen van de hersenen toonden aan welke genen de neiging hebben om sterker tot expressie te komen in de respectieve hersengebieden. De analyses onthulden soortgelijke patronen als wat de onderzoekers hadden gevonden in de hersenstructuren van de vissen:alleen al in de Tectum Opticum-regio, maar liefst 140 genen vertoonden verschillende activiteit in de twee hemisferen - wat overeenkomt met de voorkeur van de dieren voor één kant, genactiviteit in de respectieve hersenhelften was verhoogd of verlaagd. De meest uitgesproken overeenkomst werd bepaald voor het gen synucleïne gamma alfa (sncga) - een bijzonder interessant resultaat omdat eerdere studies bij zebravissen hebben aangetoond dat dit gen voornamelijk tot expressie wordt gebracht in de zogenaamde habenula, een deel van de hersenen dat asymmetrisch is bij alle gewervelde dieren, inclusief mensen. Naast synucleïne gamma-alfa, een reeks andere genen, waarvan sommige geassocieerd zijn met handigheid en schizofrenie bij mensen, toonde expressiepatronen in de hersenhelften van de cichliden die een verband suggereren met handigheid. Er is reden om aan te nemen dat sommige asymmetrieën in de hersenen van gewervelde dieren kunnen zijn ontstaan ​​in de asymmetrie van de habenula. De voorkeur van de cichliden om zich te voeden met schubben van slechts één kant van het lichaam van hun prooi, evenals de asymmetrische vormen van hun hoofd en hersenen, waarschijnlijk geëvolueerd als gevolg van de extreem snelle "zijspecifieke" ontwikkeling van genregulatie in hun hersenen, suggereren de biologen.