gevlekte kwallen (Leha K. / )
af en toe stel ik voor een blog onderwerp, omdat het klinkt interessant, terwijl alleen met een vaag idee van wat ik zou kunnen vinden als ik een beetje dieper gegraven. Dit is een van die keren. Dierlijke hersenen zijn buitengewoon, en nog minder geavanceerde hersenen vertonen fascinerend gedrag. Dus ga met me mee op een virtuele zoektocht door de hallen van life science om te zien of er een echt hersenloos dier is.
Wat is een brein?
neurowetenschap is een onstuimig onderwerp om in de ruimte van een blogartikel te waden. Toch hebben de meesten van ons een vrij goed beeld van de gewervelde versie van een brein.
- het is een orgaan
- het oefent gecentraliseerde controle uit over de rest van het lichaam, inclusief andere organen
- het genereert patronen van spieractiviteit
- het verzamelt en interpreteert sensorische informatie
gewervelde hersenen vs. Ongewervelde hersenen
zodra je in de wereld van ongewervelde dieren springt, begint het hele idee van een brein een beetje wazig te worden. Echter, de meeste hebben een soort van concentratie van zenuwcellen aan het ene uiteinde van een zenuwakkoord—vaak aangeduid als ganglion (meervoud: ganglia). Meestal niet zo gecentraliseerd als gewervelde hersenen, zouden de meesten van ons deze hersenen nog steeds in lekentaal beschouwen.
Is het een brein, of niet?
er zijn echter veel ongewervelde dieren waarvan het zenuwstelsel helemaal niet op het onze lijkt. Een kwal, bijvoorbeeld, heeft geen gecentraliseerd zenuwcentrum. In plaats daarvan vormen de onderling verbonden zenuwcellen (zenuwnet) een ring rond de mantel. Jarenlang vonden wetenschappers dat kwallen min of meer onderhevig waren aan stromingen en getijden—gedachteloos drijvend in de oceaan, wachtend op voedsel om hun weg te zwemmen.
onlangs hebben onderzoekers echter geleerd dat gelei veel doelgerichter en verfijnder is. Maankwallen voorkomen dat ze worden weggevaagd door een uitgaand getij door te duiken naar diepere wateren. Als ze Vriendelijke gelei tegenkomen, is een simpel “excuseer me” voldoende( oké, niet echt), maar dezelfde ontmoeting met een roofzuchtige gelei zal hen doen zwemmen om te voorkomen dat ze lunch zijn. Sommige doosgelei hebben zelfs ogen-24 in feite – en twee van hen kunnen daadwerkelijk beelden vormen.
het is duidelijk dat er veel meer op de “geest” van een gelei zit dan we dachten. Een paar wetenschappers hebben zelfs betoogd dat gelei hersenen hebben en dat ze in staat zijn om ervaringen uit het verleden te herinneren. Als we een hersenloos dier zoeken, moeten we verder.
de verbazingwekkende krimpende hersenen
een ander dier in onze vreemde hersenen (eigenlijk, gewoon vreemd) categorie zijn de zeespuiten. Sea squirts zijn eigenlijk akkoorden, wat betekent dat ze nauwer verwant zijn aan andere gewervelde dieren (inclusief ons, dan de andere wezens in dit artikel. Hoe kan dat? Nou, zeespuiten beginnen hun leven als vrijzwemmende larven die oppervlakkig lijken op kikkervisjes. Ze hebben een notochordel—in wezen een primitieve wervelkolom. Ze hebben ook een zenuw koord met een holle, vergrote gebied aan de ene kant—een soort hersenen-en een primitief oog.
wanneer het echter tijd is om zich te vestigen, meestal na een dag of twee vrij zwemmen, hechten zeespuiten zich met het hoofd eerst aan een hard oppervlak. Hun lichamen ondergaan een fundamentele transformatie, waaronder het verliezen van hun staarten en notochords, het ontwikkelen van spijsvertering, reproductieve, en bloedsomloop organen, en het verliezen van de vergrote zenuwstructuur. Wanneer deze metamorfose is voltooid, blijft alleen het kleine gedeelte van de oorspronkelijke zenuwstructuur over dat nodig is om de eenvoudige overgebleven organen te controleren.
toch is zelfs de volwassen vorm van de zeespuit niet zonder een of andere zenuwfunctie. We moeten verder zoeken naar het echt hersenloze dier.
the Truly Brainless
Ja, de titel verraadt het. Er is één dier zo primitief dat het geen enkel zenuwstelsel heeft. Het heeft geen organen. Het “eet” en “ademt” door het water dat door zijn lichaam gaat te filteren. Op het eerste gezicht lijkt het volledig passief.
toch kunnen sponzen de waterstroom in en uit hun lichaam regelen. Hoewel ze geen organen hebben, hebben ze gespecialiseerde cellen die specifieke functies uitvoeren. Enkelen zijn zelfs vleesetend!
op de een of andere manier kunnen deze dieren, zelfs zonder zenuwcellen, reageren op stimuli en georganiseerd gedrag beheersen. Wetenschappers zijn nog steeds bezig om te begrijpen hoe dit mogelijk is, maar ze denken dat het te maken heeft met calciumsignalen van de ene cel naar de andere. Dus, terwijl we definitief kunnen zeggen dat een spons geen hersenen heeft, hebben ze duidelijk een primitieve methode van celcommunicatie ontwikkeld die hen in staat stelt te overleven en te gedijen.
Alien Brain in The Classroom
u hebt vast gemerkt dat al onze proefdieren oceaanbewoners zijn. Hoewel ik u en uw leerlingen zeker aanmoedig om onderstaande bronnen te bekijken over onze drie “hersenloze” sterren, is het ook leuk om te communiceren met een levend dier in de klas.
Enter the humble earthworm. Een regenworm heeft wel twee ganglia in zijn hoofd, die groter zijn dan de ganglia die langs de zijkanten van zijn lichaam lopen, verbonden door zenuwakkoorden. Op veel anatomische grafieken wordt dit aangeduid als de hersenen van de worm. Hoewel de” hoofd ” ganglia de leiding hebben, oefenen ze geen volledige centrale controle uit—de ganglion in elk segment ontvangt en verwerkt sensorische informatie in combinatie met, maar ook onafhankelijk van de “hoofd” ganglia. Dit is heel anders dan de manier waarop onze hersenen functioneren.
alle soorten boeken en bronnen suggereren activiteiten voor het observeren van wormen in de klas. Mijn favoriet is Creepy Crawlies and the Scientific Method, van Sally Stenhouse Kneidel (2e editie in maart 2015). California Integrated Waste Management Board biedt ook een pdf gevuld met earthworm onderzoeken voor klaslokaal gebruik: http://www.calrecycle.ca.gov/Education/curriculum/worms/98activities.pdf
Kwallen, Zee Spuit, Sponzen—Online Middelen
- “Ongewervelde Zenuwstelsel,” van de Universiteit van Triëst
- http://sv.units.it/ppb/NeuroBiol/Neuroscienze%20per%20tutti/invert.html
- Jelly Cam, Monterey Bay Aquarium
- http://www.calrecycle.ca.gov/Education/curriculum/worms/98activities.pdf
- Kwallen en Kam Gelei (zoals lesplannen), Het Smithsonian National Museum of Natural History
- http://ocean.si.edu/jellyfish-and-comb-jellies
- “Zee Spuiten,” Chesapeake Bay Programma
- http://www.chesapeakebay.net/fieldguide/critter/sea_squirt
- “Inleiding tot Porifera,” University of California Museum van de Paleontologie
- http://www.ucmp.berkeley.edu/porifera/porifera.html