مطالعه حفظ تکاملی و تنوع مدارهای عصبی شنوایی در مگس میوه را روشن می کند.

وقتی صحبت از خواستگاری به میان می آید، مهم است که اطمینان حاصل شود که فرد با یکی از اعضای همان گونه در تعامل است. حیوانات از سیستم‌های حسی متعددی استفاده می‌کنند تا تأیید کنند که جفت‌های بالقوه واقعاً مناسب هستند، و ارتباطات صوتی نقش مهمی در تصمیم‌گیری آنها ایفا می‌کند.

اگرچه این تفاوت‌ها قبلاً در سطح رفتاری گزارش شده‌اند، اما مشخص نیست که چگونه مدار عصبی زیربنایی این تصمیم‌گیری بین گونه‌ها واگرا شده است. در حال حاضر، در یک انتشار جدید در گزارش های علمییک گروه تحقیقاتی در دانشگاه ناگویا در ژاپن به بررسی چگونگی تکامل و واگرایی مسیر پردازش شنوایی بین گونه‌های مگس میوه پرداخته است.

نرهای چندین گونه مگس سرکه که به طور مرتب در تحقیقات علوم اعصاب مورد استفاده قرار می گیرند، در هنگام خواستگاری بال های خود را به صورت موزون می لرزند و آهنگ خواستگاری تولید می کنند. اجزای زمانی این آهنگ‌ها بین گونه‌ها متفاوت است و به مگس‌های ماده اجازه می‌دهد بین جفت‌های بالقوه تمایز قائل شوند.

شناسایی ویژگی های پیچیده، مانند ریتم، نیازمند پردازش اطلاعاتی است که نه تنها اندام های شنوایی، بلکه مدارهای عصبی را نیز درگیر می کند. با این حال، مقایسه‌های بین گونه‌ای مکانیسم تمایز ریتم قبلاً مورد مطالعه قرار نگرفته بود زیرا به رویکرد دقیق‌تری نسبت به مطالعه اندام‌های شنوایی محیطی نیاز دارد.

یوکی ایشیکاوا، مدرس این پروژه

پروفسور آزوسا کامیکوچی، مدرس یوکی ایشیکاوا و دانشجوی فارغ التحصیل تاکورو اوهاشی از دانشکده علوم تحصیلات تکمیلی، برای اینکه بفهمند چه اتفاقی در مدارهای عصبی در حین خواستگاری می افتد، ابتدا آهنگ هایی با ریتم های متفاوت را برای ماده های دو گونه مگس میوه (Drosophilia melanogaster) پخش کردند. و Drosophilia simulans) که آهنگ‌های خواستگاری متفاوتی دارند تا ببینند زنان کدام آهنگ را قابل قبول می‌دانند. با تایید گزارش های قبلی، محققان دریافتند که زنان مگس سرکه شبیه سازها آهنگ هایی با اجزای زمانی مشخص را به آهنگ های مگس سرکه ملانوگاستر ترجیح می دهند.

با تکیه بر این داده‌های رفتاری، محققان در مرحله بعدی از تصویربرداری کلسیم برای تعیین اینکه چگونه زیرمجموعه خاصی از نورون‌های شنوایی به نام AMMC-B1 به آهنگ‌های مختلف معاشقه بین گونه‌ها واکنش نشان می‌دهند، استفاده کردند. آنها دریافتند که پاسخ های این نورون ها واقعاً بین گونه ها متفاوت است و این تفاوت ها با پاسخ های رفتاری مشاهده شده قبلی مطابقت دارد.

دکتر ایشیکاوا توضیح می دهد: «این اولین مطالعه ای است که چگونگی تکامل مکانیسم تمایز بین ریتم های یک صدا را روشن می کند. پردازش اطلاعات ریتمیک در مدارهای عصبی بین گونه‌های مگس میوه متفاوت است. با استفاده از مدل‌سازی ریاضی، نشان دادیم که این تفاوت گونه‌ای ممکن است به دلیل تغییر در تعادل بین تسهیل و بازداری در مدارهای عصبی باشد.

علیرغم تفاوت‌ها در سطح رفتاری، گروه دریافتند که ویژگی‌های کلی نورون‌های AMMC-B1 بین این دو گونه مشابه است. این نشان می دهد که خواص مدار عصبی، حداقل در مراحل اولیه آن، از نظر تکاملی حفظ شده است. بنابراین، حتی در گونه های مختلف، به نظر می رسد که آنها توسط ژن های مشابه رمزگذاری می شوند. این یافته‌ها از این نظریه حمایت می‌کنند که ویژگی‌های گونه‌ای چنین گروه‌های سلول عصبی در مراحل بعدی مدارهای عصبی پردازش اطلاعات شنیداری پدیدار شده است.

ایشیکاوا گفت: «مگس مگس سرکه دارای مکانیسم های عصبی است که به طور گسترده در بین حیوانات مشترک است. “این یکی از پیشرفته ترین حیوانات برای تحقیقات مغزی به دلیل غنی بودن ابزارهای ژنتیکی موجود است. با معرفی این ابزارها به شبیه سازهای مگس سرکه، این مطالعه برای اولین بار بود که مقایسه های دقیق بین گونه ای مدارهای عصبی شنوایی انجام داد. با انتقال این روش ها و نتایج. برای گونه‌های نزدیک، می‌توانیم شروع به مطالعه چگونگی تکامل پردازش اطلاعات در مغز حیوانات کنیم. امیدواریم که روش ایجاد شده در این مطالعه به درک تصویر کامل از چگونگی تکامل مکانیسم‌ها در مغز شنوایی کمک کند.”