Koponyák alapján alkottak 3D-modelleket a kutyák agyáról magyar kutatók

Szürke farkas koponyájának renderelése és agymodellje

Digitalizált koponyák alapján rekonstruálták az ELTE és a Kaposvári Egyetem kutatói 24 kutyafajta és 4 vadon élő farkasféle agyát - tájékoztatta az ELTE az MTI-t.

A képek és modellek szemléletesen mutatják be az egyes fajták közötti jelentős alak- és térfogatbeli különbségeket. Az agy ugyanis nem méretarányosan változik a kis- és nagytestű kutyafajták között, és az arckoponya hossza lényeges hatással van egyes agyterületekre, főleg a szaglólebenyre és a homloklebeny elülső részére - olvasható a beszámolóban.

Az eredményekből például kiderült, hogy mindössze kétszerese egy megtermett nápolyi masztiff agytérfogata az apró csivaváénak.

A vizsgálat módszerére kitérve megjegyzik: 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.

Szürke farkas koponyájának 3D renderelése és agymodellje Forrás: Czeibert et al.

Mint írják, ennek eléréséhez régebben fokozatosan megszilárduló anyaggal töltötték ki a koponyaüreget, 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.

A hagyományos endokasztos eljárás azonban gyakran invazív, és így a csont sérülését okozhatja a koponyalyukak bezárásakor, illetve az öntvény eltávolításakor. Ezért manapság a vizsgálatok során a diagnosztikai képalkotó eljárások élveznek előnyt, mivel azok nem ártalmasak a csontra.

Mint írják, 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.

A komputertomográfiás képalkotás azt is jól láthatóvá teszi, hogyan változott meg a kutyafajták agya a mesterséges szelekció hatására.

A beszámoló szerint az ELTE TTK Anatómiai, Sejt- és Fejlődésbiológiai Tanszék kutatójának, 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"- idézik a beszámolóban Czeibert Kálmán állatorvost, az ELTE Szenior Családi Kutya Program kutatóját, a tanulmány első szerzőjét.

"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" - magyarázza a kutató.

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" - teszi hozzá.

Czeibert Kálmán szerint 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" - mutat rá.

A kutatók a későbbiekben további koponyák digitalizálását tervezik mikroevolúciós vizsgálatokhoz egy nemzetközi együttműködés keretében.