나비의 뇌는 인지 혁신에 필요한 조정을 보여줍니다.

비정상적으로 확장된 뇌 구조를 가진 열대 나비 종은 인지적 혁신과 관련된 흥미로운 모자이크 패턴의 신경 확장을 보입니다.

오늘 Current Biology 에 발표된 이 연구는 꽃꿀과 꽃가루를 모두 먹는 것으로 알려진 유일한 속인 Heliconius 나비 의 행동 혁신의 신경 기반을 조사합니다. 이 행동의 일환으로 그들은 음식 공급원에 대한 공간 정보를 배우고 기억하는 놀라운 능력을 보여줍니다. 이 기술은 이전에는 학습과 기억을 담당하는 버섯체라는 뇌 구조의 확장과 관련이 있었습니다.

브리스톨 대학교 생물 과학부의 수석 저자인 맥스 판워스 박사는 "더 큰 뇌가 어떻게 향상된 인지, 행동적 정확성 또는 유연성을 지원할 수 있는지에 대한 관심이 매우 큽니다. 하지만 뇌가 확장되는 동안 전체 크기의 증가 효과와 내부 구조의 변화를 구분하기 어려운 경우가 많습니다."라고 설명했습니다.

이 질문에 답하기 위해 연구 저자들은 헬리코니 우스 나비 의 학습과 기억을 지원하는 신경 회로에서 발생한 변화를 더 깊이 파고들었습니다 . 신경 회로는 각 세포가 연결되는 특정 표적을 가지고 있고, 그 연결로 그물을 조립하기 때문에 전기 회로와 매우 유사합니다. 그런 다음 이 그물은 회로를 구성하여 특정 기능을 이끌어냅니다.

나비 뇌에 대한 자세한 분석을 통해, 연구팀은 케년 세포라고 알려진 특정 세포 그룹이 서로 다른 속도로 확장된다는 것을 발견했습니다. 이 변형은 모자이크 뇌 진화라는 패턴으로 이어졌는데, 뇌의 일부는 확장되고 다른 부분은 변하지 않는데, 이는 모자이크 타일이 모두 서로 매우 다른 것과 유사합니다.

Farnworth 박사는 "신경 변화의 모자이크 패턴을 보았기 때문에 이것이 행동 성능의 특정 변화와 관련이 있을 것으로 예측합니다. 이는 Heliconius가 장기 시각 기억 및 패턴 학습과 같은 매우 특정한 맥락에서만 가장 가까운 친척보다 성능이 뛰어나다는 것을 보여주는 다양한 학습 실험과 일치합니다."라고 설명했습니다.

헬리코니우스 나비는 꽃가루를 먹기 위해 효율적인 섭취 경로가 필요한데, 꽃가루 식물은 매우 드뭅니다.

프로젝트 책임자이자 공동 저자인 스티븐 몽고메리 박사는 "이 나비들은 무작위로 먹이를 찾는 경로가 아니라 꽃 자원 사이에서 고정된 경로를 선택하는 듯합니다. 버스 노선과 비슷합니다. 이런 행동에 필요한 계획 및 기억 과정은 버섯체 내부의 신경 세포 집합체에서 이루어지므로, 우리는 내부 회로에 매료됩니다. 저희의 결과는 이러한 회로의 특정 측면이 조정되어 헬리코니 우스 나비의 향상된 능력을 이끌어냈다는 것을 시사합니다." 라고 말했습니다.

이 연구는 신경 회로가 인지적 혁신과 변화를 반영하도록 어떻게 변화하는지에 대한 이해에 기여합니다. 곤충과 같은 다루기 쉬운 모델 시스템에서 신경 회로를 조사하면 모든 신경 회로에 공통적인 유전적 및 세포적 메커니즘을 밝혀낼 수 있으며, 따라서 적어도 기계적 수준에서 인간과 같은 다른 유기체와의 격차를 메울 수 있습니다.

앞으로 팀은 나비 뇌의 학습 및 기억 센터를 넘어 신경 회로를 탐색할 계획입니다. 또한 뇌 매핑의 해상도를 높여 개별 뉴런이 훨씬 더 세부적인 수준에서 어떻게 연결되는지 시각화하는 것을 목표로 합니다.

파른워스 박사는 "뇌의 해부학적 구조와 진화에서 이렇게 높은 수준의 보존을 볼 수 있지만, 동시에 매우 눈에 띄지만 뚜렷한 변화도 볼 수 있다는 사실에 정말 매료되었습니다."라고 말했습니다.

"이것은 우리가 보통 보지 못하는 생물학적 다양성의 층, 뇌와 감각 체계의 다양성, 그리고 동물들이 주변 환경에서 제공하는 정보를 처리하고 사용하는 방식에 대한 정말 매혹적이고 아름다운 사례입니다." 몽고메리 박사는 결론지었습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/10/241018131224.htm