Da się widzieć okiem na ogonie

Sprawdzając, czy i w jakim stopniu mózg potrafi zinterpretować sygnały docierające z nietypowych lokalizacji, zespół z Tufts University usuwał kijankom żaby szponiastej (Xenopus laevis) oczy i wszczepiał je na ogonie lub tułowiu.

Dużo pracujemy nad zrozumieniem biologii regeneracyjnej, a to obejmuje również eksperymenty z modyfikacjami ciała - opowiada Michael Levin.

Po implantacji 134 kijanki przeszły testy wzrokowe. Jedną połowę okrągłej areny oświetlano niebieskim, a drugą czerwonym światłem. Oprogramowanie regularnie zamieniało barwę rzutowaną na wydzielone części. Gdy kijanka wpływała w obszar czerwieni, była delikatnie porażana prądem. Sześć okazów z oczami na ogonie musiało widzieć. Wskazywało na to systematyczne wybieranie bezpiecznego niebieskiego rejonu.

Ponieważ oczy pochodziły od zmodyfikowanych genetycznie dawców, u kijanek można było obserwować fluoryzujące na czerwono białko. Badania pod mikroskopem ujawniły, że u połowy kijanek nie rozwinęły się świecące na czerwono nerwy, u ok. 1/4 wyrastały one w kierunku jelita, a u 1/4 w stronę kręgosłupa (co oznacza, że nowe oczy podłączyły się do ośrodkowego układu nerwowego).

Mózg nie jest dostosowany do odbioru wrażeń wzrokowych z ogona. Ponieważ wcześniej się to nie zdarzało, ewolucja nie przebiegała z uwzględnieniem takich sytuacji. Mimo to potrafi on stwierdzić, że tkanka oka z nietypowej lokalizacji stanowi źródło użytecznych informacji. [...] Wskazuje to na niezwykłą plastyczność mózgu, który umie przeprowadzić przegląd konfiguracji ciała, a następnie wykorzystać nowe możliwości. Gdyby tak nie było, każdorazowo mutacja prowadząca do ulepszonego planu ciała - dużej zmiany anatomii - zostawałyby utracona po zgonie zwierzęcia.

Mózg potrafi powiązać swoją aktywność z rozmaitymi konfiguracjami ciała. Modularność ułatwia ewolucję złożonych cech.

W przyszłości Levin i jego współpracownik Douglas Blackiston zamierzają rozstrzygnąć 3 kwestie: 1) jaki obszar mózgu przetwarza dane sensoryczne z nietypowych rejonów, 2) z iloma dodatkowymi oczami mózg kijanki sobie poradzi i 3) skąd mózg wie, że z przeszczepu docierają dane wzrokowe, a nie świadczące o stanie zapalnym albo powiązane z inną modalnością czuciową, np. smakiem.

oko mózg kijanka żaba szponiasta lokalizacja dane modularność Michael Levin Douglas Blackiston