Evoluce komplexity a procesní a kognitivní kapacity mozku u vybraných obratlovců

Abstract

Metoda izotropní frakcionace umožňuje rychlou a spolehlivou kvantifikaci počtu neuronů v celých mozcích i v jednotlivých strukturách napříč širokým spektrem druhů. Poskytuje tak nové možnosti pro studium evoluce komplexity mozku na detailnější úrovni, než jakou umožňují tradičně využívané metriky založené na velikosti mozku. Tato disertační práce se zaměřuje na rozšíření poznatků o evoluci výpočetní kapacity mozku u vybraných obratlovců a dále si klade za cíl přispět k porozumění mechanismům evoluce kognitivní kapacity na malých i velkých škálách. Na vnitrodruhové úrovni jsme sledovali, jak se umělá selekce na velikost mozku u živorodek duhových (Poecilia reticulata) promítne do počtu neuronů. Živorodky selektované na velký mozek měly v průměru o 12 % více neuronů. Zároveň mezi liniemi nedošlo ke změně vztahu mezi počty neuronů a velikostí mozku, což naznačuje, že linie s většími mozky odpovídajícím způsobem zvýšily počet neuronů. Samice ze skupiny s velkými mozky byly navíc úspěšnější v kognitivních úlohách. Poprvé jsme tedy ukázali, že zvětšení mozku doprovázené nárůstem počtu neuronů může na vnitrodruhové úrovni přinášet kognitivní benefity. Na mezidruhové úrovni jsme doplnili poznatky o buněčné kompozici mozku u bazálněji se odštěpujících ptačích linií (hrabaví, měkkozobí). Ukázali jsme, že...

The isotropic fractionator enables rapid and reliable estimation of neuron numbers in whole brains and individual brain structures across a wide range of species, providing a finer-scale approach to studying brain complexity. This thesis investigates brain processing capacity in selected vertebrates and explores mechanisms underlying the evolution of cognitive capacity at both intraspecific and interspecific levels. At the intraspecific level, we investigated how artificial selection for brain size in guppies (Poecilia reticulata) affects neuron numbers. Guppies selected for larger brains had, on average, 12 % more neurons. The relationship between neuron numbers and brain size remained unchanged across lines, indicating that lines with larger brains increased neuron numbers linearly. Females from the large-brained line also performed better in cognitive tasks, providing the first evidence that an increase in brain size, accompanied by higher neuron numbers, can confer cognitive benefits at the intraspecific level. At the interspecific level, we expanded our understanding of brain cellular composition in birds, focusing on galliform birds and pigeons. Their brains differ in neuron distribution from those of parrots and songbirds, with the highest number of neurons in the cerebellum and a smaller...