Brains of African mole-rats in numbers: Data for testing the social brain hypothesis

Abstract

Hypotéza sociálního mozku (SBH) předpokládá, že složité sociální prostředí je zásadním selekčním tlakem na kognitivní schopnosti vedoucím v evoluci ke zvětšování mozku. Původně byla navržena jako vysvětlení mimořádných kognitivních schopností primátů, později však byla rozšířena i na další skupiny obratlovců a získala si značnou popularitu. Empirická data však přinášejí nesourodé výsledky prakticky v každé skupině živočichů, u níž byla hypotéza testována. V této diplomové práci je SBH testována u rypošů (Bathyergidae). Rypoši sdílejí podzemní způsob života a ekologii, ale pokrývají přitom celé sociální spektrum, od solitérně žijících po "eusociální". Počet neuronů je považován za lepší aproximaci míry inteligence než prostá relativní nebo absolutní velikost mozku. Proto jsme pomocí moderní metody, izotropní frakční homogenizace, stanovili počty neuronů a ostatních buněk v pěti částech mozku (čichové laloky, mozková kůra, mozeček, mezimozek a bazální ganglia, mozkový kmen) u jedenácti druhů rypošů. To současně umožnilo sledovat, zda a jak se mozky rypošů odlišují od pravidel buněčného škálování platných pro ostatní hlodavce. V rozporu s očekáváním jsme zjistili, že se rypoši obecně těmto pravidlům nevymykají, ale objevuje se u nich několik výjimek. Mají vyšší hustotu neuronů v čichových lalocích a...

The social brain hypothesis (SBH) posits that complex social environments exert a major selection pressure driving the evolution of large brains and intelligence. The hypothesis was first proposed to explain the remarkable cognitive abilities of primates and has since been extended to other vertebrate groups and gained a substantial popularity. Nevertheless, the empirical support is equivocal in virtually every group where the hypothesis has been tested. In this thesis, the SBH is tested in the African mole-rats (Bathyergidae). Mole-rats share a subterranean mode of life and similar ecologies while covering the whole social spectrum, from solitary to "eusocial". The number of brain neurons is considered a better proxy for intelligence than relative or absolute brain size. Therefore, a novel approach, the isotropic fractionator, was used to estimate the total number of neurons and other cells in five brain parts (olfactory bulbs, cerebral cortex, cerebellum, diencephalon and basal ganglia, brain stem) of eleven bathyergid species. This simultaneously allows for examining if and how mole-rats differ from other rodents with respect to brain cellular scaling rules. We found that, contrary to expectations, mole-rats generally conform to these rules, with a few exceptions. They tend to have higher...