Evoluce komplexity a procesní kapacity mozku u ptáků: Řešení problému pomocí isotropické frakční homogenizace

Abstract

Nejzákladnějším principem komparativních věd vždy bylo a je hledání podobností a rozdílů. Proto jsou lidé fascinovaní kognitivními schopnostmi krkavcovitých ptáků a papoušků a jejich podobností s těmi lidskými. Dlouho byla výjimečnost těchto druhů vysvětlována relativní velikostí jejich mozků. Vlastní procesní kapacita však není založena na velikosti mozku, ale na jeho vnitřní architektuře a počtu neuronů a synapsí. Dnes, díky metodě izotropní frakcionace, již máme informace o počtu neuronů u stovek druhů savců, ptáků a plazů. V této své práci analyzuji zda, a případně jak, se buněčná škálovací pravidla odlišují v rámci třídy ptáci (Aves). Pro ptačí mozek jsou typické velké počty neuronů a s tím související vysoké neurální hustoty, které jsou u hrabavých (Galliformes) srovnatelné s těmi savčími a u pěvců (Passeriformes) a papoušků (Psittaciformes) dokonce převyšují hustoty neuronů pozorované u primátů. Odlišná je také distribuce neuronů. U pěvců a papoušků, a výsledky naznačují, že jde o trend společný pro celou skupinu Telluraves, se největší část neuronů nachází v koncovém mozku, potažmo v palliu. Pro hrabavé, a zdá se že i zbývající ptačí skupiny, je typické, že se většina jejich neuronů nachází v mozečku. Naprostou většinu neuronů mají v mozečku také savci, což by naznačovalo, že se může jednat...

The most fundamental principle of comparative sciences has always been and still is the search for similarities and differences. Maybe that is why people are fascinated by the cognitive abilities of birds like corvids and parrots and their similarities to those of humans. For a long time, the prevailing explanation for the unique abilities of these species was their high relative brain size. However, the brain's processing capacity is not based on its size but on its internal architecture and the number of neurons and synapses. Today, we already have data on the numbers of neurons for hundreds of mammalian, avian, and reptilian species, obtained with the isotropic fractionator. In this thesis, I analyse cellular scaling rules for brains of birds and compare them between avian clades. Bird brains are characterized by large numbers of neurons and high neuron densities, which are comparable to those of mammals in gallinaceous birds (Galliformes) and in passerine birds (Passeriformes) and parrots (Psittaciformes) even exceed those observed in primates. The distribution of neurons is also different. In songbirds and parrots, the majority of neurons are typically located in the telencephalon, specifically in the pallium. The latest data suggest that this is a common feature of core land birds...