Avtor slike: Kazuo Unno (https://cameras.olympus.com/gallery/en/kazuo_unno/),
Datum objave: 27.06.2022
Kategorija: Interdisciplinarne raziskave, Naš prispevek k ciljem trajnostnega razvoja OZN
Cilji trajnostnega razvoja: 4 Kakovostno izobraževanje, 15 Življenje na kopnem (kazalniki)
Izjemni barvni vid metulja temelji na živčni mreži, zaobjeti z anatomskim in matematičnim modelom
Metulji so najbolj pisane žuželke in imajo najbolj natančen barvni vid med vsemi preučenimi živalmi. Japonski lastovičar, Papilio xuthus, je sposoben razločevati med valovnimi dolžinami svetlobe na 1 nm natančno, v razponu od ultravijolične do rdeče barve. V njegovi mrežnici najdemo šest vrst svetločutnih celic, ki so uglašene na različne valovne dolžine, in nameščene v značilnih skupinah v treh tipih očesc, ki so naključno posejana po velikem sestavljenem očesu. Kakšno je živčno vezje, ki omogoča ta izjemni barvni vid? V širšem smislu gre za osrednje vprašanje vede nevroetologije, ki preučuje nevralno osnovo za vedenje živali.
Lastovičar je osrednji poskusni organizem v laboratoriju prof. Arikawe v Hayami, blizu Tokia, s katerim Skupina za fiziologijo živali iz Oddelka za biologijo na Biotehniški fakulteti sodeluje že deset let. V tem času so v laboratoriju na Večni poti razvili snemanje z mikroelektrodami iz posameznih živčnih vlaken v možganskih središčih žuželk, in skupaj z japonskimi kolegi pokazali, da svetločutne celice lastovičarja tvorijo pare, povezane z zaviralnimi kemičnimi sinapsami. V teh barvno oponentnih parih celice z različnimi barvnimi občutljivostmi vzajemno zavirajo svoje delovanje in tako izostrijo svojo barvno zaznavo. To se dogaja v lamini, možganskem središču tik pod mrežnico. Japonski raziskovalci so lamino analizirali s posebnim vrstičnim elektronskim mikroskopom, ki vzorce samodejno slika in sproti reže na ultra tanke rezine. Vzorec je obsegal stolpce s sto celicami iz sedmih očesc, v njem pa so prepoznali in locirali 100.000 kemičnih sinaps. Dr. Marko Ilić z Biotehniške fakultete Univerze v Ljubljani je zatem izdelal matematični model, ki oponaša vpliv sinaps na spremembo občutljivosti živčnih vlaken vzdolž poti od mrežnice v možgane. Vanj je vnesel matriko vseh zaznanih povezav med celicami in izdelal napoved, ki jo je primerjal z resničnimi posnetki odzivov teh celic na svetlobne dražljaje. Izkazalo se je, da model na osnovi anatomskih podatkov (ali »konektoma«) zelo dobro pojasni vpliv živčne mreže na obdelavo čutilne informacije v vidni poti metulja. S tem so raziskovalci pojasnili, na kakšen način poteka obdelava signalov na najbolj zgodnji ravni v vidni poti, ki lastovičarju omogoča natančen barvni vid.
Rezultati so bili objavljeni v članku z naslovom »Konektom lamine razkriva vezje za zgodnje procesiranje barv v vidni poti pri metulju / Connectome of the lamina reveals the circuit for early color processing in the visual pathway of a butterfly,« ki je izšel v vodilni znanstveni reviji s področja nevroetologije, Current biology.