Neuroethologie: wat is het en wat onderzoekt het?

Neuro-ethologie is een wetenschap die verantwoordelijk is voor het bestuderen van het gedrag van dieren vanuit het oogpunt van het zenuwstelsel. Om dit te doen, gebruikt het twee wetenschappelijke disciplines: neurobiologie, die de organisatie en structuur van zenuwcellen en hun relatie met gedrag bestudeert; en ethologie, de tak van wetenschap die het gedrag van dieren in hun natuurlijke habitat bestudeert.

In dit artikel leggen we uit: wat is neuro-ethologie, wat zijn de oorsprong ervan en de meest relevante wetenschappers? en de belangrijkste bijdragen aan deze discipline.

• Gerelateerd artikel: "Wat is ethologie en wat is het onderwerp van studie?"

Wat is neuro-ethologie en wat bestudeert het?

Neuro-ethologie is een wetenschappelijke discipline die vanuit een evolutionaire en vergelijkende benadering de neurofysiologische mechanismen bestudeert die betrokken zijn bij diergedrag. Deze relatief nieuwe neurowetenschap richt zich op het toepassen van strategieën om te ontrafelen welke structuren en functies van het zenuwstelsel zijn betrokken bij de inzet van typisch gedrag van de verschillende soorten dieren.

Zoals de naam al doet vermoeden, combineert deze discipline de kennis van de neurobiologie, die bestudeert het functioneren en de organisatie van de cellen van het zenuwstelsel die de gedrag; Y ethologie, de tak van wetenschap die zich bezighoudt met het onderzoeken hoe en waarom dieren handelen zoals ze doen.

De Duitse neurowetenschapper Jörg-Peter Ewert, een van de pioniers in neuro-ethologisch onderzoek, meent dat dit wetenschap probeert relevante vragen te beantwoorden, zoals welke fysiologische mechanismen de gedrag; hoe dit gedrag zich ontwikkelt bij het dier; hoe een bepaald gedrag de aanpassing van een exemplaar en zijn nakomelingen bevordert, of wat de fylogenetische geschiedenis van een bepaald gedrag is.

De specialisten in neuro-ethologie ze gebruiken dieren met unieke vaardigheden in hun wetenschappelijke studies die als vergelijkend model kunnen dienen bij het bestuderen van de eigenschappen van uw zenuwstelsel en hoe het zich tijdens de ontwikkeling heeft kunnen aanpassen ontogenetisch (en op fylogenetisch niveau, in al zijn soorten) om bepaald gedrag te kunnen vertonen dat zich aan de context aanpast specifiek.

Achtergrond: Ethologie en de 4 vragen van Tinbergen

Zoals we eerder hebben opgemerkt, is neuro-ethologie gebaseerd op ethologie, die verantwoordelijk is voor het bestuderen van het gedrag van dieren. Een van de grootste bijdragen aan deze discipline werd in de eerste helft van de vorige eeuw geleverd door de Nederlandse zoöloog, Nikolaas Tinbergen, die als een van de grootste exponenten ervan wordt beschouwd.

Tinbergen begreep het gedrag van dieren als stereotiepe motorische patronen die zowel door interne fysiologische mechanismen als door bepaalde externe stimuli worden gecontroleerd. Volgens hem zou elk dier begiftigd zijn met een strikt beperkte en zeer complexe gedragsmachinerie, die constant is in een soort of populatie.

De sleutel voor Tinbergen, en voor ethologen in het algemeen, was het beantwoorden van de vraag waarom dieren? zich gedragen zoals ze doen en op hun beurt proberen de volgende sleutels met betrekking tot said te begrijpen vraag:

Wat is het controlemechanisme dat ten grondslag ligt aan het gedrag van dieren?

Het antwoord op deze vraag zou impliceren: rekening houden met interne (hormonale of neurale) en externe factoren (tactiele of visuele prikkels, p. ex.).

Hoe wordt dit gedrag bereikt in de ontogenetische ontwikkeling van het dierspecimen?

Dit antwoord zou betekenen dat we de geschiedenis van het dier moeten onderzoeken, het bepalen van de mogelijke genetische en omgevingsinvloeden die deze ontwikkeling hebben bevorderd.

Wat is de adaptieve of overlevingswaarde van bepaald gedrag?

In dit antwoord moet rekening worden gehouden met aspecten zoals de evolutionaire betekenis of het selectieve voordeel van bepaald diergedrag.

Hoe is dit gedrag geëvolueerd in de loop van de geschiedenis van de diersoort?

In dit geval zou het antwoord zijn: verklaren de evolutionaire geschiedenis van het gedrag in kwestie, het analyseren van de evolutionaire factoren die nodig zijn voor het optreden van gedrag bij de soort.

• Misschien ben je geïnteresseerd: "Neurowetenschappen: de nieuwe manier om de menselijke geest te begrijpen"

Bijdragen van neurobiologie

Neurobiologie, die de biologische mechanismen bestudeert waarmee het zenuwstelsel gedrag reguleert, is een van de wetenschappelijke disciplines van waaruit neuro-ethologie wordt gevoed. Deze wetenschap dankt haar oorsprong voornamelijk aan een reeks technische en theoretische vorderingen in het onderzoek naar het zenuwstelsel, dat ook in het midden van de 20e eeuw plaatsvond.

In die zin waren er verschillende mijlpalen die de opkomst van de neurobiologie markeerden: het verschijnen van de leer van het neuron door Ramón y Cajal, de presentatie van het actiepotentiaalmodel van Hodgkin en Huxley, evenals de ontwikkeling van histologische, stimulatie-, opname- en verbindingstraceringstechnieken neuraal.

Deze vooruitgang maakte het voor Tinbergen gemakkelijker om in de jaren zeventig te pleiten voor een synthese tussen ethologie en neurobiologie. om plaats te maken voor neuro-ethologie, hoewel het in het begin niet gemakkelijk was omdat er grote moeilijkheden waren bij het verkrijgen van de methoden geschikt om de activiteiten van individuele neuronen of neurale weefsels te relateren aan het gedrag van het dier in zijn habitat natuurlijk.

Tenslotte, verschillende wetenschappers bevorderden de ontwikkeling van neuro-ethologie; Zo kon Erich von Holst, met zijn focale hersenstimulatietechniek, door meerdere mensen demonstreren dierproeven dat stimulatie van bepaalde hersengebieden van kippen patronen van agressief gedrag; o Karl Von Frisch, Hansjochem Autrum en Ted Bullock, pioniers in onderzoek naar de neurofysiologische aspecten die ten grondslag liggen aan het specifieke gedrag van bijen, geleedpotigen en vissen.

De onderzoeken van Jorg-Peter-Ewert

Zoals we in het begin al zeiden, is Jorg-Peter-Ewert een van de meest onderzochte wetenschappers op het gebied van neuro-ethologie. Een van zijn meest relevante studies werd uitgevoerd met amfibieën, in het bijzonder met exemplaren van de gewone pad, met als doel onderzoek naar de neurale mechanismen die betrokken zijn bij het selectieve reactievermogen van deze dieren.

De Duitse wetenschapper bestudeerde twee soorten visueel gecontroleerd gedrag: die van oriëntatie of het vangen van een prooi en die van vermijding of ontsnapping. Om capture-reacties uit te lokken, gebruikte hij visuele stimuli zoals lange, dunne, donkere balken. (die zich voordoet als wormen), die een snelle reactie veroorzaakte bij de pad wanneer hij door zijn netvliezen.

Zodra twee zijbalken aan de stimulus werden toegevoegd (in de vorm van een "l"), had de pad de neiging om te worden geremd (de "worm" werd een "niet-worm"). Ganglioncellen in het netvlies van het dier reageerden met de juiste snelheid en vorm op objecten, maar ze waren niet in staat om onderscheid te maken tussen de worm- en niet-wormstimulus.

Uit de studie bleek dat het stimuleren van een structuur die optisch tectum wordt genoemd, het gedragspatroon genereerde dat verband houdt met de aanvalsreactie van de pad; en aan de andere kant worden door elektrische stimulatie van bepaalde delen van de thalamus defensieve ontsnappings- en vluchtreacties opgewekt.

Dit onderzoek is slechts één voorbeeld van wat ooit een baanbrekende studie was die geweldige inzichten bijdroeg aan de neuro-ethologie. Op dit moment wordt het gedrag van dieren en de neurale correlaten ervan nog steeds onderzocht bij tal van diersoorten: van agressief gedrag bij vogels, roofzuchtig gedrag bij hagedissen of sociaal gedrag bij vogels. primaten.

Bibliografische referenties:

• Ewert, J. P. (1987). Neuro-ethologie van vrijgavemechanismen: het vangen van prooien bij padden. Gedrags- en hersenwetenschappen, 10 (3), 337-368.
• Pflüger, H. J., & Menzel, R. (1999). Neuroethologie, zijn wortels en toekomst. Journal of Comparative Physiology A, 185 (4), 389-392.