Chemische alarmsignalen die worden gedetecteerd door een soort juveniele zoetwatervis die inheems is in Midden-Amerika, resulteren in merkbare toenames in bepaalde delen van hun hersenen. Dat blijkt uit nieuw onderzoek van twee Concordia-wetenschappers.

Het artikel is gepubliceerd in de Proceedings of the Zoological Society door Grant Brown, hoogleraar biologie aan de Faculteit der Kunsten en Wetenschappen, en zijn voormalige student Braeden Donaldson, MSc 18. Daarin schrijven ze dat jonge veroordeelde cichliden die herhaaldelijk worden blootgesteld aan risicovolle alarmsignalen gedurende een periode van twee weken hebben hersenen die gemiddeld 16 procent groter zijn in vergelijking met een groep met een laag risico. De groei, merken ze op, is vooral merkbaar in specifieke regio's van de hersenen:de hoogrisicogroep had gemiddeld 20 procent grotere reukbollen, 21 procent grotere optische bollen en 18 procent grotere hypothalami.

De onderzoekers ontdekten ook dat wanneer de alarmsignalen werden verwijderd, de hersenen van de groep met een hoog risico na 11 dagen terugkeerden naar de grootte die vergelijkbaar was met die van de groep met een laag risico.

"Op basis van ons eerdere onderzoek weten we dat we veranderingen in het gedrag van jonge vissen zullen waarnemen na 14 dagen blootstelling aan risicovolle signalen. De volgende stap was kijken wat er in de hersenen gebeurde", legt Donaldson uit, die is nu bezig met zijn Ph.D. aan de Universiteit van Victoria. "We wilden zien of er een onderliggende neuroplastische respons was die correleerde met deze gedragsveranderingen. We ontdekten dat die er was."

De hoge kosten van neurogenese

De onderzoekers hebben willekeurig 86 dagen oude cichliden toegewezen aan een van de twee behandelingsgroepen. Elke groep bestond uit vijf tanks met scholen van 28 vissen. Eén groep werd blootgesteld aan een oplossing gemaakt van bewerkte huid van geëuthanaseerde veroordeelde cichliden. Dit werd beschouwd als de groep met een hoog risico.

Net als veel andere aquatische prooisoorten, geven veroordeelde cichliden een chemisch signaal af wanneer hun huid of onderliggende ingewanden beschadigd zijn. Dit dient als een betrouwbare en eerlijke waarschuwing voor de aanwezigheid van een predatiedreiging. De beschadigde huid werd verwerkt om een ​​alarmsignaalextract te creëren, dat antipredatorgedrag uitlokt. De groep met een hoog risico werd gedurende 14 dagen drie keer per dag aan dit extract blootgesteld, waarbij predatiegebeurtenissen in de buurt werden gesimuleerd. De onderzoekers introduceerden een vergelijkbare hoeveelheid - 10 milliliter - gedestilleerd water in de groep met een laag risico, om de milieuverstoring onder controle te houden. Aan het einde van de periode van 14 dagen werd de helft van de vissen uit elk van de 10 tanks verwijderd voor analyse.

De overige vissen werden in hun tanks gehouden en werden gedurende nog eens 11 dagen niet blootgesteld aan verdere verstoringen totdat ook zij werden verwijderd voor analyse.

De resultaten toonden aan dat de hersenen van de vissen groeien wanneer ze herhaaldelijk worden blootgesteld aan predatiesignalen, maar terugkeren wanneer die signalen worden verwijderd. De onderzoekers kunnen niet bepalen of de terugval te wijten is aan een vertraging van de hersengroei of dat het het gevolg is van het feit dat de rest van het lichaam van de vis inhaalt nu hij extra energie heeft.

"We hadden deze omkering voorspeld omdat neurogenese - de productie van neuronen in de hersenen die ervoor zorgen dat ze groeien - energetisch erg duur is", zegt Brown. Als een dier geen extra neuronen hoeft te produceren als overlevingsmechanisme, zal het die energie gebruiken om te groeien in grootte, kracht en geslachtsrijpheid. Dit suggereert volgens Brown omkeerbare neuroplasticiteit. De studie draagt ​​bij aan het werk van Brendan Joyce, een Ph.D. student in het laboratorium van Brown, die vergelijkbare veranderingen in de hersenmorfologie heeft laten zien bij volwassen rode buikdans en juveniele Atlantische zalm.

"Twintig jaar geleden keken evolutionaire biologen naar gedragsbeslissingen en zeiden:'Het dier zal dit of dat doen.' Maar het is waarschijnlijker dat 'het dier dit of dat kan doen', afhankelijk van de omgevingssignalen die het krijgt', voegt Brown toe. "Variaties in de omgeving, in voedselbeschikbaarheid, paring, predatie - dit alles bepaalt en bepaalt hoe een dier zijn energie toewijst. En dat is het idee van plasticiteit." + Verder verkennen

Mannelijke guppy's krijgen grotere hersenen als reactie op blootstelling aan roofdieren, maar vrouwtjes niet