Comment les calmars et les poulpes obtiennent-ils leur gros cerveau ?

Les céphalopodes, y compris les pieuvres, les seiches et leurs cousins ​​​​les seiches, sont capables de certains comportements très intéressants. Ils peuvent rapidement traiter les informations pour changer de forme, de couleur et même de texture, et les mélanger à leur environnement. Ils peuvent également communiquer, montrer des signes d’apprentissage spatial et utiliser des outils pour résoudre des problèmes. Ils sont très intelligents et peuvent même s’ennuyer.

Ce n’est un secret pour personne ce qui rend cela possible : les céphalopodes ont le cerveau le plus complexe de tous les invertébrés de la planète. Mais ce qui reste mystérieux, c’est le processus de développement. En gros, les scientifiques se sont toujours demandé comment cela s’était passé céphalopode Faites grossir leur cerveau en premier lieu. Le laboratoire de Harvard qui étudie le système visuel de ces créatures au corps mou – où sont concentrés les deux tiers du réseau de traitement central – pensait l’avoir presque trouvé. Ils disent que le processus semble très familier.

Dans une étude publiée dans biologie actuelle, des chercheurs du FAS Center for Systems Biology expliquent comment ils ont utilisé une nouvelle technologie d’imagerie en direct pour observer les neurones créés dans les embryons dans un futur proche. Ensuite, ils ont pu suivre ces cellules tout au long du développement du système nerveux dans la rétine. Ce qu’ils ont vu les a choqués.

Ce cellules souches neurales Ils ont suivi un comportement très similaire à celui de ces cellules chez les vertébrés au fur et à mesure que leur système nerveux se développait. Il a suggéré que les vertébrés et les céphalopodes, bien que différents les uns des autres il y a 500 millions d’années, non seulement utilisaient des mécanismes similaires pour fabriquer leur cerveau, mais que les processus et les façons dont les cellules fonctionnent, se divisent et se forment peuvent déterminer fondamentalement des schémas nécessitant le développement de ce type de système, ce nerf.

“Nos conclusions sont surprenantes, car une grande partie de ce que nous savons sur le développement du système nerveux chez les vertébrés a longtemps été considérée comme étrange dans cette lignée”, a déclaré Christine Koenig, chercheur principal à l’Université de Harvard et auteur principal de l’étude.

«Étant donné que les processus sont très similaires, ce qu’il nous suggère, c’est que ces deux systèmes ont développé indépendamment de très grands systèmes nerveux qui utilisent les mêmes mécanismes pour les construire. Cela suggère que le mécanisme – l’outil – que les animaux utilisent pendant le développement peut être important pour la construction de bâtiments.” grand système nerveux.

Les scientifiques du laboratoire Koenig se sont concentrés sur la rétine d’un calmar appelé Doryteuthis pealeii, mieux connu sous le nom de calmar à nageoires longues. Les calmars atteignent près d’un pied de longueur et sont abondants dans l’océan Atlantique Nord-Ouest. En tant que fœtus, ils ont fière allure, avec de grosses têtes et de grands yeux.

Les chercheurs ont utilisé des techniques similaires à celles qui se sont répandues pour étudier des organismes modèles, tels que les mouches des fruits et le poisson zèbre. Ils ont créé des outils spéciaux et utilisé des microscopes à la pointe de la technologie qui pouvaient prendre des images haute résolution toutes les dix minutes pendant des heures pour voir comment les cellules individuelles se comportaient. Les chercheurs ont utilisé des colorants fluorescents pour marquer les cellules afin de pouvoir les cartographier et les suivre.

Cette technologie d’imagerie en direct a permis à l’équipe de surveiller des cellules souches appelées neurones ancestrauxet comment c’est arrangé. Les cellules forment un type particulier de structure appelée épithélium pseudostratifié. Son principal avantage est que les cellules sont allongées pour pouvoir être compactées. Les chercheurs ont également remarqué que le noyau de cette structure montait et descendait avant et après la mitose. Ce mouvement est important pour garder le réseau organisé et pour une croissance continue, disent-ils.

Ce type de structure est universel dans la façon dont les espèces de vertébrés développent leur cerveau et leurs yeux. Historiquement, il a été considéré comme l’une des raisons pour lesquelles le système nerveux des vertébrés est devenu si grand et complexe. Les scientifiques ont observé des exemples de ce type de neuroépithélium chez d’autres animaux, mais calamar Le tissu qu’ils ont vu dans ce cas était très similaire à celui des vertébrés en termes de taille, d’organisation et d’apparence. inti il a déménagé.

La recherche a été dirigée par Francesca R. Naples et Christina M. Daly, assistantes de recherche dans le laboratoire de Koenig.

Ensuite, le laboratoire prévoit d’examiner comment différents types de cellules apparaissent dans le cerveau des céphalopodes. Koenig voulait déterminer s’ils s’expriment à des moments différents, comment ils décident de devenir un type de neurone plutôt qu’un autre et si ces actions sont similaires d’une espèce à l’autre.

Konig est enthousiasmé par les découvertes potentielles qui l’attendent.

“L’une des choses les plus importantes à apprendre de ce type de travail est à quel point il est important d’étudier la diversité de la vie”, a déclaré Koenig. « En étudiant cette diversité, on peut vraiment revenir à l’idée de base de notre développement et de nos questions liées au biomédical. Vous pouvez tout à fait parler de cette question.