Zebravissen zien de wereld niet alleen met hun ogen. In hun brein gebeurt namelijk iets bijzonders dat we nu pas beginnen te begrijpen.
Oké, even voor de duidelijkheid: vissen hebben geen letterlijk derde oog midden op hun kop. Maar ze hebben wel een orgaan bovenop hun hersenen dat licht kan waarnemen. Eigenlijk hebben wij dat ook. Het gaat om de pijnappelklier. Bij mensen maakt dat orgaan vooral het slaaphormoon melatonine aan. Bij zebravissen doet het iets heel anders: het vangt licht op en stuurt die informatie door naar de hersenen. Eigenlijk best bijzonder.
Licht als dieptemeter
Onder water verandert licht naarmate je dieper komt. Ultraviolet licht dringt minder diep door dan zichtbaar licht. De vissen kunnen dat verschil oppikken en gebruiken het waarschijnlijk als een soort ingebouwde dieptemeter. Zo kunnen ze weten of ze dichter bij het wateroppervlak zitten of in de diepere lagen rondzwemmen. Dat is handig om bijvoorbeeld voedsel te vinden of roofdieren te ontwijken. Maar hoe dit precies werkt in hun brein, was tot nu toe een raadsel.
Doorzichtige vissenlarven
Onderzoekers van de Osaka Metropolitan University gingen dit uitzoeken met behulp van de larven van zebravissen. Ze kozen deze soort omdat hun larven helemaal doorzichtig zijn. Je kunt letterlijk door hun koppie heen kijken en zien wat er in hun hersenen gebeurt. Geen dure apparatuur vereist. De onderzoekers gebruikten in de plaats een techniek die zenuwcellen doet oplichten als ze actief worden. Zo konden ze in real time volgen welke hersengebieden aanspringen.
Ze keken met deze techniek naar een specifiek lichtgevoelig eiwit in de pijnappelklier, genaamd parapinopsine 1. Dit eiwit wordt actiever wanneer het wordt blootgesteld aan ultraviolet licht en minder actief bij zichtbaar licht. Het werkt dus als een soort kleurendetector die het verschil meet tussen de twee soorten licht.
Leestip: Dit is waarom zebravissen nierschade wel kunnen herstellen (en wij niet)
Zelfde hersengebied als de ogen
Zo ontdekten de onderzoekers dat de signalen uit de pijnappelklier terechtkomen in een hersengebied dat het tegmentum heet. Dat is een regio in de middenhersenen. Hetzelfde hersengebied ontvangt ook signalen van de ogen. Het tegmentum combineert dus de informatie van twee totaal verschillende zintuigorganen en maakt daar één geheel van. Op basis hiervan besluit de vis vervolgens om omhoog of omlaag te zwemmen.
De onderzoekers hebben ook gekeken wat er gebeurde als parapinopsine 1 niet werkte. Hiervoor kweekten ze vissen waarbij het gen dat verantwoordelijk is voor het eiwit was uitgeschakeld. Deze dieren reageerden niet meer normaal op veranderingen in de lichtverhouding. Ze verloren als het ware hun ingebouwde dieptemeter.
En nu?
Het onderzoek is gepubliceerd in het vakblad Proceedings of the National Academy of Sciences. De ontdekking is op zichzelf al gaaf, maar de onderzoekers denken dat de kennis op termijn ook elders nuttig kan zijn. Het lichtgevoelige eiwit uit de pijnappelklier zou bijvoorbeeld gebruikt kunnen worden in de neurowetenschappen om specifieke zenuwcircuits aan te sturen met licht. De techniek zou wetenschappers zo kunnen helpen om beter te begrijpen hoe de hersenen werken.
Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast:
