Koponyák alapján alkottak látványos 3D-modelleket a kutyák agyáról
Az agy ugyan nem fosszilizálódik, de akár egy koponya alapján is lehetséges dinoszauruszok, madarak, emlősök, (ős)emberek agyának fejlettségét rekonstruálni a csont belső felszínének mintázata és formája alapján. Ennek eléréséhez régebben fokozatosan megszilárduló anyaggal töltötték ki a koponyaüreget (pl. megolvasztott fémmel vagy műanyaggal), amely így felvette az agykoponya belső formáját. Az így elkészült öntvényt, ami nagy pontossággal tükrözte az agy alakját, kibontották a koponyából. Ezeket az agyi öntvényeket nevezik endokasztoknak (az angol ‘endocranial cast’ kifejezés nyomán).
Mivel a hagyományos endokasztos eljárás gyakran invazív, és így a csont sérülését okozhatja a koponyalyukak bezárásakor, illetve az öntvény eltávolításakor, ezért a diagnosztikai képalkotó eljárások elterjedése óta ezek a módszerek előnyt élveznek, mivel nem ártalmasak a csontra. Ez egy múzeumi példánynál vagy egy őskori fosszíliánál alapvető fontosságú. A csontok vizsgálatára az egyik legjobb lehetőséget a komputertomográfiás képalkotás (CT) adja.
Így a kutatók nem csak a csontot tudják megvizsgálni, annak minden alak- és szerkezetbeli jellegzetességével, hanem megfelelő szoftverekkel digitális öntvényeket is elő tudnak állítani.
Ez pedig sokkal nagyobb szabadságot ad, ugyanis egy digitális modell tetszőleges módon vágható, színezhető, forgatható, kiegészíthető, áttetszővé tehető, sőt, a 3D-nyomtatással szinte bármilyen méretben és darabszámban elő is állítható és kézbevehető.
Egy beagle koponyája és digitális agyi öntvénye (endokasztja). A videót készítette: Dr. Czeibert Kálmán
A komputertomográfiás képalkotás azt is jól láthatóvá teszi, hogyan változott meg a kutyafajták agya a mesterséges szelekció hatására. Az ELTE TTK Anatómiai, Sejt- és Fejlődésbiológiai Tanszék kutatójának, dr. Csörgő Tibornak a gyűjteménye közel 400 kutyakoponyát tartalmaz 152 fajtából, ezek közül 28-at vizsgáltak meg alaposabban a Frontiers in Veterinary Science-ben októberben megjelent tanulmányukhoz a kutatók. “A háromdimenziós modellezés eredményeként sikerült olyan részletességgel visszaadni az agy felszínét, hogy nemcsak a főbb agyi tekervények helye, hanem egyes erek lenyomata is tisztán látszik a modelleken”. - mondta dr. Czeibert Kálmán, állatorvos, az ELTE Szenior Családi Kutya Program posztdoktor kutatója, a tanulmány első szerzője. “A virtuális endokasztok világosan megmutatják azt is, hogy a koponya arcorri részének rövidülése együtt jár az agy egyre erősebb torzulásával: a szaglóhagyma fokozatosan hátrébb tolódik, és bizonyos fajtákban, például a mopszoknál és a francia buldogoknál szinte egészen a homloklebeny alá kerül. Ez pedig megváltoztatja az egyes területek egymáshoz viszonyított arányát.”
Az új kollekció az ELTE Etológia Tanszéken működő, az Európai Kutatási Tanács (ERC) támogatásából létrehozott Kutya Agy- és Szövetbank része. A bank segítségével a kutatócsoport a jövőben azt szeretné vizsgálni,
hogyan függ össze az agy alakjának megváltozása a viselkedéssel, a szaglással, a kommunikációs és problémamegoldó képességgel.
”Az alaki eltérést ellensúlyozhatja az adott területen található idegsejtek eloszlása, mennyisége, funkciója és a kapcsolataik más agyi központokkal. Ehhez viselkedéstesztek, különböző képalkotó- (CT, MR, EEG), szövettani- és molekuláris vizsgálatok egyaránt szükségesek lehetnek.” - mondja Kubinyi Enikő, az ELTE tudományos főmunkatársa, a kutatócsoport vezetője. “A tompa orrú kutyáknak lehet, hogy rosszabb a szaglása, de egyes szemészeti sajátosságaiknak köszönhetően sokkal több mindent észrevesznek az emberek jelzéseiből.”
“Az egyik fő célunk a tudományos ismeretterjesztés volt.” - teszi még hozzá Czeibert. “A digitális képalkotással jól láthatók az egyes fajták közti különbségek. Például figyelemreméltó, hogy miközben egy átlagos felnőtt csivava és egy nápolyi masztiff között a testtömegkülönbség közel harmincszoros, a koponyaűr (és ennek következtében az agyak) térfogata mégis mindössze alig kétszeres eltérést mutat egymástól.” A kutatók a későbbiekben további koponyák digitalizálását tervezik mikroevolúciós vizsgálatokhoz egy nemzetközi együttműködés keretében.
Egy csivava és egy nápolyi masztiff koponyája és endokasztja (a koponya alapján rekonstruált agya) méretarányosan egymás mellé helyezve. A képet készítette: Dr. Czeibert Kálmán
Egy nápolyi masztiff és egy csivava az agyi modellekkel együtt. A fotók forrása: Wikimedia Commons. A képet készítette: Dr. Czeibert Kálmán
A kutatást az Európai Kutatási Tanács (ERC) “Cognitive Ageing in Dogs” starting pályázata (EVOLOR 680040) támogatta.