Evolución y función de los sistemas neurocognitivos en animales no humanos
Evolución y función de los sistemas neurocognitivos en animales no humanos
Los avances en neurociencia cognitiva y neurotecnología han aumentado nuestra comprensión de los mecanismos neurobiológicos subyacentes a los procesos cognitivos. Esta Colección reúne la investigación sobre el comportamiento y la cognición animal, con estudios que investigan su fisiología, mecanismos neuronales y bases genéticas, con el fin de proporcionar información sobre la función y evolución de los sistemas neurocognitivos.
La variedad y riqueza de organismos que se encuentran en la naturaleza ofrece a los científicos muchas oportunidades para investigar las muchas facetas de la complejidad biológica y formular nuevas preguntas e hipótesis de investigación. Esto no solo se aplica a las características específicas de la especie, sino, lo que es aún más interesante, a aquellas características que se pueden observar en todo el reino animal. Los estudios comparativos en psicología y neurociencia han demostrado ser una herramienta efectiva para avanzar en nuestra comprensión de los mecanismos subyacentes a las habilidades cognitivas específicas, así como su desarrollo, función y evolución. Esta colección reúne más de 40 contribuciones de científicos de todo el mundo, que abordan diferentes preguntas, en una variedad de especies de invertebrados y vertebrados. La investigación comprende estudios conductuales, electrofisiológicos, moleculares, genéticos y de neuroimagen, con el objetivo común de contribuir a nuestra comprensión de la evolución y la función de la cognición.
Tanto la similitud como las diferencias entre las especies pueden ayudarnos a entender la evolución de las características y comportamientos neurocognitivos. Especies tan cercanas a los humanos como los primates permiten a los científicos observar las estructuras y vías cerebrales (por ejemplo, morfología sulcal1; respuestas visuales rápidas en la amígdala2) y características de comportamiento que se cree que son exclusivas de nuestra especie (por ejemplo, sesgo de rastreo de izquierda3; sesgo ocular lateral4; Al mismo tiempo, el estudio y la comparación de especies filogenéticamente distantes, como aves o peces, puede ser ideal para probar predicciones sobre la generalidad y conservación de los mecanismos cerebrales en todo el árbol evolutivo (por ejemplo, inhibición del retorno en búhos de granero8; Sistema de Números aproximados en peces cebra9; discriminación num Por otro lado, la comparación de especies relacionadas también puede revelar diferencias específicas de especies, que resaltan la divergencia evolutiva de las funciones del circuito neuronal (por ejemplo, la plasticidad sináptica y las moléculas clave que la regulan en musarañas, ratones y murciélagos12).
En algunos de los estudios incluidos en esta Colección, las mismas tareas se presentan a diferentes especies, revelando interesantes diferencias interespecíficas en la respuesta conductual (por ejemplo, en las habilidades espaciales de reorientación en diferentes especies de peces13; en el uso de señales geométricas por ratas y polluelos14). Relacionado con esto, la investigación comparativa de este tipo a veces plantea preguntas sobre las condiciones en las que se prueban diferentes especies. Por lo tanto, algunos de los artículos investigan las posibles limitaciones metodológicas en el estudio del comportamiento animal. Por ejemplo, Morandi-Raikova y Mayer15 muestran que la manipulación experimental puede afectar el comportamiento y la actividad neuronal del animal probado. También es esencial proporcionar una réplica de los hallazgos anteriores, ya sea para fundamentar las afirmaciones presentadas o, como hizo Lemaire16 en esta Colección, para cuestionarlas.
Los estudios de comportamiento son extremadamente valiosos para probar teorías de adaptación (por ejemplo, pedagogía natural en perros17), procesamiento emocional (por ejemplo, en perros18), racionalidad (por ejemplo, en ratones19), toma de decisiones (por ejemplo, en palomas20), aprendizaje (por ejemplo, en abejas21) y memoria (por ejemplo, en sepia22; en ratones Los animales criados en laboratorios dan a los científicos la posibilidad de estudiar habilidades cognitivas específicas en individuos ingenuos (por ejemplo, el uso de señales sensoriales en el aprendizaje social en jerbos ingenuos25) y permiten a los científicos controlar la experiencia, especialmente en los primeros años de vida (por ejemplo, el efecto del estrés en la vida temprana en la formación de memoria en el nematodo C. elegans26; el efecto del aislamiento social duradero y la resocialización en el rendimiento cognitivo y la actividad cerebral en Octodon degus27). Esto es particularmente valioso en especies precoces como el pollo, que son ideales para investigar las predisposiciones en los nacidos para atender estímulos específicos (por ejemplo,28) y para explotar los procedimientos de impresión para dilucidar la función ecológica del aprendizaje estadístico (por ejemplo,29). Los animales vivos libres, por otro lado, permiten a los científicos estudiar cómo se comportan las especies en su entorno natural. Louder et al.30 investigaron la plasticidad conductual y la expresión génica en respuesta a diferentes estímulos antagónicos en los mirlos de alas rojas de vida libre y encontraron vías moleculares y conductuales compartidas involucradas en el reconocimiento y la reacción a enemigos evolutivamente viejos y nuevos. Los individuos capturados en la naturaleza y de laboratorio de la misma especie también se pueden probar para comparar los posibles rendimientos específicos del grupo en tareas cognitivas, como se muestra en el estudio de Rössler y sus colegas31, que investigaron la capacidad de innovar en las cacatúas de Goffin. Además, a través del estudio de grupos de animales de la misma especie que viven en diferentes hábitats, es posible evaluar el efecto del medio ambiente en el comportamiento (por ejemplo, el ajuste conductual de los ratones de campo rayados a la perturbación humana32).
En particular, los estudios conductuales se pueden combinar con técnicas moleculares, electrofisiológicas, neuroimagen y genéticas para identificar los mecanismos neuronales que sustentan el comportamiento (por ejemplo, expresión génica temprana inmediata del comportamiento multicomponente en palomas33; productos proteicos de los genes tempranos inmediatos en respuesta a la exposición a llamadas de contacto conespecíficas en periquitos masculinos34; grabaciones electrofisiológicas de la actividad neuronal durante la transmisión de canciones y relaciones sociales en estorninos35; actividad cortical y comportamiento motor para establecer niveles de excitación en roedores36). Además, se pueden utilizar para investigar los efectos de un tratamiento sobre el comportamiento (por ejemplo, el consumo crónico de aminoácidos D en el aprendizaje espacial y la expresión de los receptores NMDA en ratones37) y en su firma neuronal (por ejemplo, estimulación eléctrica ansiolítica de alta frecuencia del núcleo del lecho de la estria terminalis en ratas sobre la expresión de c-Fos38). Algunas especies pueden ser manipuladas para que expresen un marcador como GFP, en subpoblaciones específicas de neuronas, con el fin de estudiar su diferenciación y desarrollo (por ejemplo, diferencias sexuales en neuronas hipocampales en ratones39); mientras que en otras especies, se pueden producir líneas genéticas en las que se silencia un gen en particular, lo que es invaluable para
Los artículos publicados en esta Colección destacan cuán fundamentales son los estudios sobre los modelos animales para nuestra comprensión del funcionamiento, desarrollo y evolución de los sistemas neurocognitivos, y nos enseñan, a través del enfoque comparativo, que compartimos más de lo que pensamos incluso con las especies más distantes evolutivamente.
Referencias
- Miller, J. A. y otros La morfología sulcal de la corteza temporal ventral es compartida entre humanos y otros hominoides. Ciencia. Representante. 10, 17132. https://doi.org/10.1038/s41598-020-73213-x (2020).
- Cleeren, E. et al. Respuestas rápidas a imágenes de objetos animados e inanimados en la amígdala primate no humana. Ciencia. Representante. 10, 14956. https://doi.org/10.1038/s41598-020-71885-z (2020).
- Boulinguez-Ambroise, G. et al. El sesgo materno humano en los monos se ve alterado por la presión social. Ciencia. Representante. 10, 11036. https://doi.org/10.1038/s41598-020-68020-3 (2020).
- Donati, G., Davis, R. & Forrester, G. S. Comportamiento de la mirada a los estímulos faciales laterales en bebés que reciben y no reciben un diagnóstico de TEA. Ciencia. Representante. 10, 13185.https://doi.org/10.1038/s41598-020-69898-9 (2020).
- Forrester, G. S. y otros. Sesgos motores evolutivos y cognición en niños con y sin autismo.Ciencia. Representante. 10, 17385. https://doi.org/10.1038/s41598-020-74224-4 (2020).
- Rugani, R. y otros La identificación media para los monos rhesus está influenciada por el número, pero no por la extensión. Ciencia. Representante. 10, 17402. https://doi.org/10.1038/s41598-020-74533-8 (2020).
- Hopkins, W. D. y otros El papel de la crianza social temprana, los factores neurológicos y genéticos en las diferencias individuales en la mirada mutua entre los chimpancés cautivos. Ciencia. Representante. 10, 7412.https://doi.org/10.1038/s41598-020-64051-y (2020).
- Lev-Ari, T. et al. Estudio conductual y neuronal de la inhibición del retorno en búhos granero. Ciencia. Rep.10, 7267. https://doi.org/10.1038/s41598-020-64197-9 (2020).
- Messina, A. y otros Respuesta al cambio en el número de estímulos visuales en el pez cebra: un estudio conductual y molecular. Ciencia. Representante. 10, 5769. https://doi.org/10.1038/s41598-020-62608-5 (2020).
- Rugani, R. y otros Las características distintivas individuales facilitan la discriminación numérica de conjuntos de objetos en pollitos domésticos. Ciencia. Representante. 10, 16408. https://doi.org/10.1038/s41598-020-73431-3 (2020).
- Pailian, H. et al. Comparaciones de edad y especies de la capacidad de manipulación mental visual como evidencia de su desarrollo y evolución. Ciencia. Representante. 10, 7689.https://doi.org/10.1038/s41598-020-64666-1 (2020).
- Beed, P. et al. Diferencias específicas de la especie en la transmisión sináptica y la plasticidad. Ciencia. Representante. 10, 16557. https://doi.org/10.1038/s41598-020-73547-6 (2020).
- Sovrano, V. A. y otros La geometría como pez de ojos la siente en tareas espontáneas y recompensadas de reorientación espacial. Ciencia. Representante. 10, 8020. https://doi.org/10.1038/s41598-020-64690-1 (2020).
- Lee, S. A. y otros Respuestas distintas y combinadas a la geometría ambiental y las características en una tarea de reorientación de la memoria de trabajo en ratas y pollitos.Ciencia. Representante. 10, 7508.https://doi.org/10.1038/s41598-020-64366-w (2020).
- Morandi-Raikova, A. & Mayer, U. El efecto de la oclusión monocular en la expresión del hipocampo c-Fos en pollitos domésticos (Gallus gallus). Ciencia. Representante. 10, 7205.https://doi.org/10.1038/s41598-020-64224-9 (2020).
- Lemaire, B. S. No hay evidencia de preferencia espontánea por objetos que se mueven lentamente en polluelos visualmente ingenuos. Ciencia. Representante. 10, 6277. https://doi.org/10.1038/s41598-020-63428-3 (2020).
- 17.
Neilands, P., Kingsley-Smith, O. & Taylor, A. H. La insensibilidad de los perros al comportamiento de los andamios en una tarea A-no-B proporciona apoyo a la teoría de la pedagogía natural. Ciencia. Representante. 11, 860.https://doi.org/10.1038/s41598-020-79557-8 (2021).
- Bolló, H. et al. La alteración del sueño REM frente a la alteración del sueño no REM afecta específicamente al procesamiento de emociones interespecífico en perros de familia (Canis familiaris). Ciencia. Representante. 10, 10492.https://doi.org/10.1038/s41598-020-67092-5 (2020).
- Schneider, N. A. y otros Cambio paramétrico de decisiones racionales a irracionales en ratones. Ciencia. Representante. 11, 480. https://doi.org/10.1038/s41598-020-79949-w (2021).
- Manns, M., Otto, T. & Salm, L. Las palomas muestran cómo el metacontrol permite la toma de decisiones en un mundo ambiguo. Ciencia. Representante. 11, 3838. https://doi.org/10.1038/s41598-021-83406-7 (2021).
- Aguiar, J. M. R. B. V., Giurfa, M. & Sazima, M. Un análisis cognitivo de la polinización engañosa: Mecanismos asociativos subyacentes a las elecciones de los polinizadores en escenarios polimórficos de color no recompensantes. Ciencia. Representante. 10, 9476. https://doi.org/10.1038/s41598-020-66356-4 (2020).
- Billard, P., Clayton, N. S. & Jozet-Alves, C. Los sepias recuperan si olían o veían un artículo encontrado anteriormente. Ciencia. Representante. 10, 5413. https://doi.org/10.1038/s41598-020-62335-x (2020).
- Cruz-Sánchez, A. et al. El inicio del desarrollo distingue tres tipos de memoria de reconocimiento espontáneo en ratones. Ciencia. Representante. 10, 10612. https://doi.org/10.1038/s41598-020-67619-w (2020).
- Kaplan, G. El comportamiento del juego, no el uso de herramientas, se relaciona con la masa cerebral en una muestra de aves. Ciencia. Representante. 10, 20437. https://doi.org/10.1038/s41598-020-76572-7 (2020).
- Paraouty, N., Charbonneau, J. A. & Sanes, D. H. El aprendizaje social explota las señales auditivas o visuales disponibles. Ciencia. Representante. 10, 14117. https://doi.org/10.1038/s41598-020-71005-x (2020).
- Gecse, E. et al. Una memoria de defensa celular impresa por el estrés tóxico de la vida temprana. Ciencia. Representante. 9, 18935. https://doi.org/10.1038/s41598-019-55198-4 (2019).
- Rivera, D. S. y otros. Efectos del aislamiento social duradero y la resocialización en el rendimiento cognitivo y la actividad cerebral: Un estudio longitudinal en Octodon degus.Ciencia. Representante. 10, 18315. https://doi.org/10.1038/s41598-020-75026-4 (2020).
- Versace, E., Ragusa, M. y Vallortigara, G. Una ventana de tiempo transitoria para las predisposiciones tempranas en pollitos recién nacidos. Ciencia. Representante. 9, 18767. https://doi.org/10.1038/s41598-019-55255-y (2019).
- Santolin, C. y otros El aprendizaje estadístico en pollitos domésticos está modulado por la tensión y el sexo. Sci. Representante. 10, 15140. https://doi.org/10.1038/s41598-020-72090-8 (2020).
- Louder, M. I. M. y otros. Respuestas transcripcionales compartidas a antagonistas conductuales con y heteroespecíficos en un pájaro cantor salvaje. Ciencia. Representante. 10, 4092.https://doi.org/10.1038/s41598-020-60231-y (2020).
- Rössler, T. et al. Usando una arena de innovación para comparar las cacatúas de Goffin capturadas en la naturaleza y de laboratorio. Ciencia. Representante. 10, 8681. https://doi.org/10.1038/s41598-020-65223-6 (2020).
- Dammhahn, M. et al. De ratones de la ciudad y el pueblo: Ajustes de comportamiento de ratones de campo rayados a entornos urbanos. Ciencia. Representante. 10, 13056. https://doi.org/10.1038/s41598-020-69998-6 (2020).
- Rook, N. et al. Huellas dactilares genéticas tempranas inmediatas del comportamiento multicomponente. Ciencia. Representante. 10, 384. https://doi.org/10.1038/s41598-019-56998-4 (2020).
- Satoh, R. y otros Actividad neuronal correlacionada específica de la memoria en regiones auditivas de orden superior de un loro. Ciencia. Representante. 11, 1618. https://doi.org/10.1038/s41598-020-80726-y (2021).
- Cousillas, H. et al. La lateralización del procesamiento cerebral de la señal social se correlaciona con el grado de integración social en un pájaro cantor. Ciencia. Representante. 10, 14093.https://doi.org/10.1038/s41598-020-70946-7 (2020).
- Gao, S. y Calderón, D. P. Alternativa robusta al reflejo de enderezamiento para evaluar la excitación en roedores. Ciencia. Representante. 10, 20280. https://doi.org/10.1038/s41598-020-77162-3 (2020).
- Zachar, G. y otros El consumo de D-aspartato promueve selectivamente la memoria espacial a medio plazo y la expresión de subunidades receptoras NMDA del hipocampo.Ciencia. Rep.11, 6166. https://doi.org/10.1038/s41598-021-85360-w (2021).
- Luyck, K. et al. c-Fos expresión después del condicionamiento del contexto y la estimulación cerebral profunda en el núcleo del lecho de la estría terminal en ratas.Ciencia. Representante. 10, 20529.https://doi.org/10.1038/s41598-020-77603-z (2020).
- Brandt, N. et al. Características específicas del sexo de las densidades de columna vertebral en el hipocampo. Ciencia. Rep.10, 11405. https://doi.org/10.1038/s41598-020-68371-x (2020).
- Versace, E. et al. Las asimetrías individuales, pero no demográficas, están moduladas por el entorno social y el genotipo en Drosophila melanogaster. Ciencia. Representante.10, 4480.https://doi.org/10.1038/s41598-020-61410-7 (2020).
- Jupp, B. et al. La impulsividad es un rasgo hereditario en roedores y asociado con un nuevo locus de rasgo cuantitativo en el cromosoma 1. Ciencia. Representante. 10, 6684.https://doi.org/10.1038/s41598-020-63646-9 (2020).
Declaraciones éticas
Intereses en competencia
El autor declara que no hay intereses en competencia.
Información adicional
Nota del editor
Springer Nature permanece neutral con respecto a las reclamaciones jurisdiccionales en los mapas publicados y las afiliaciones institucionales.
Autor: Frasnelli, E. Evolución y función de los sistemas neurocognitivos en animales no humanos. Sci Rep 11, 23487 (2021). https://doi.org/10.1038/s41598-021-02736-8
https://www.nature.com/articles/s41598-021-02736-8
Date de alta y recibe nuestro 👉🏼 Diario Digital AXÓN INFORMAVET ONE HEALTH
Date de alta y recibe nuestro 👉🏼 Boletín Digital de Foro Agro Ganadero
Noticias animales de compañía
Noticias animales de producción
Trabajos técnicos animales de producción
Trabajos técnicos animales de compañía
