Anatomia quantitativa dell'encefalo in quattro specie di teleostei

Abstract

In letteratura la dimensione dell’encefalo e delle sue regioni sono state utilizzate come proxy per tratti ecologico-comportamentali; ma la dimensione, misurata come massa o volume, è solo uno dei tanti parametri quantitativi utilizzati per effettuare paragoni tra le specie. Un altro parametro non prevedibile è il numero di cellule, che dipende solo in parte dalla taglia. Le funzioni del sistema nervoso sono rese possibili dalla presenza di circuiti cellulari; quindi, non è possibile trascurare il dato nel momento in cui si effettua una descrizione quantitativa dell’encefalo. In letteratura sono state effettuate analisi sul numero cellulare per diverse specie di mammiferi e uccelli, 4 specie di rettili e solo su una specie di pesce. Scopo di questa tesi è quello di descrivere quantitativamente l’encefalo di quattro specie di teleostei: Antimora rostrata, Dissostichus eleginoides, Pleuragramma antarctica e Trachurus mediterraneus. Per ciascuna specie tre encefali sono stati analizzati, divisi in regioni e sottoposti al frazionamento isotropico. P. antarctica ha un encefalo più piccolo rispetto a quanto atteso e anche il numero di cellule in ciascuna regione è esiguo. Sarebbe interessante relazionare queste osservazioni con il pedomorfismo descritto per questa specie. L’unica specie temperata, T. mediterraneus, mostra elevati valori di densità in tutte le regioni encefaliche (tranne per ipotalamo e bulbi olfattivi) indipendentemente da range batimetrico e livello trofico. Si ipotizza che questo trend sia dovuto a un metabolismo maggiore nei pesci temperati. In letteratura, il numero di cellule nelle regioni encefaliche più dispendiose dei mammiferi, corteccia cerebrale e cervelletto, è influenzato dalle performance metaboliche in diverse specie di cetacei. Nei pesci, mesencefalo e cervelletto rappresentano le regioni energeticamente più dispendiose e il trend osservato supporterebbe questa ipotesi. Future analisi su più specie sono necessarie a confermare le ipotesi.

In the literature, the size of the brain and of its regions has been evaluated as possible proxy for behavioral and ecological traits; but the size, recorded as volume or mass, is only one of the possible quantitative parameters for brain description and comparison across species. The number of cells is a not predictable parameter that has been shown to be only partially related to the size. As the functions of the nervous tissue are due to circuits formations and cells interaction, the number of cells and neurons is not negligible, when describing the quantitative anatomy of a brain. The evaluation of cells number in the brain has been performed, in the literature for several mammals and birds, for 4 species of reptile and for only one fish species. Aim of this thesis is to describe quantitatively the brain of 4 teleost species. The brains from three adults of Antimora rostrata, Dissostichus eleginoides, Pleuragramma antarctica and Trachurus mediterraneus were divided in regions and processed using the isotropic fractionator technique. P. antarctica has a smaller brain than expected and a relatively low number of cells in each considered zone. It would be interesting to link these observations to the pedomorphosis described for this species. The only species that lives in warm temperature range, T. mediterraneus, always shows a higher cell density, in each region of the brain, independently from trophic level, depth range (except for hypothalamus and olfactory bulbs). We suggest this trend could be due to the higher metabolism of temperate fish. In the literature, the number of cells in the most energy-expensive regions of mammals, cerebral cortex and cerebellum, is affected by the metabolic performance of species belonging to cetaceans. In fish, mesencephalon and cerebellum represent the most energy demanding regions, and the trend observed in the species here analyzed support this hypothesis. More species are needed to corroborate the analyses here presented.