Published October 1, 2023
| Version v1
Publication
Adult neurogenesis does not explain the extensive post-eclosion growth of <i>Heliconius</i> mushroom bodies
Creators
- 1. University of Bristol
- 2. University of Cambridge
- 3. Smithsonian Tropical Research Institute
Description
Among butterflies, Heliconius have a unique behavioural profile, being the sole genus to actively feed on pollen. Heliconius learn the location of pollen resources, and have enhanced visual memories and expanded mushroom bodies, an insect learning and memory centre, relative to related genera. These structures also show extensive post-eclosion growth and developmental sensitivity to environmental conditions. However, whether this reflects plasticity in neurite growth, or an extension of neurogenesis into the adult stage, is unknown. Adult neurogenesis has been described in some Lepidoptera, and could provide one route to the increased neuron number observed in Heliconius. Here, we compare volumetric changes in the mushroom bodies of freshly eclosed and aged Heliconius erato and Dryas iulia, and estimate the number of intrinsic mushroom body neurons using a new and validated automated method to count nuclei. Despite extensive volumetric variation associated with age, our data show that neuron number is remarkably constant in both species, suggesting a lack of adult neurogenesis in the mushroom bodies. We support this conclusion with assays of mitotic cells, which reveal very low levels of post-eclosion cell division. Our analyses provide an insight into the evolution of neural plasticity, and can serve as a basis for continued exploration of the potential mechanisms behind brain development and maturation.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
بين الفراشات، تتمتع هيليكونيوس بسمات سلوكية فريدة، كونها الجنس الوحيد الذي يتغذى بنشاط على حبوب اللقاح. يتعلم Heliconius موقع موارد حبوب اللقاح، ولديه ذكريات بصرية معززة وأجسام فطر موسعة، ومركز تعلم وذاكرة للحشرات، بالنسبة للأجناس ذات الصلة. تُظهر هذه الهياكل أيضًا نموًا واسعًا بعد الإغلاق وحساسية تنموية للظروف البيئية. ومع ذلك، ما إذا كان هذا يعكس اللدونة في نمو الخلايا العصبية، أو امتداد تكوين الخلايا العصبية إلى مرحلة البلوغ، غير معروف. تم وصف تكوين الخلايا العصبية للبالغين في بعض حرشفيات الأجنحة، ويمكن أن يوفر مسارًا واحدًا لزيادة عدد الخلايا العصبية التي لوحظت في Heliconius. هنا، نقارن التغيرات الحجمية في أجسام الفطر في Heliconius erato و Dryas iulia المكتشفة حديثًا والمسنين، ونقدر عدد الخلايا العصبية في جسم الفطر باستخدام طريقة آلية جديدة ومصدقة لحساب النوى. على الرغم من التباين الحجمي الواسع المرتبط بالعمر، تظهر بياناتنا أن عدد الخلايا العصبية ثابت بشكل ملحوظ في كلا النوعين، مما يشير إلى نقص تكوين الخلايا العصبية لدى البالغين في أجسام الفطر. نحن ندعم هذا الاستنتاج بمقايسات للخلايا الانقسامية، والتي تكشف عن مستويات منخفضة جدًا من انقسام الخلايا بعد الإغلاق. توفر تحليلاتنا نظرة ثاقبة لتطور اللدونة العصبية، ويمكن أن تكون بمثابة أساس للاستكشاف المستمر للآليات المحتملة وراء نمو الدماغ ونضجه.Translated Description (French)
Parmi les papillons, Heliconius a un profil comportemental unique, étant le seul genre à se nourrir activement de pollen. Heliconius apprend l'emplacement des ressources polliniques et possède des souvenirs visuels améliorés et des corps de champignons élargis, un centre d'apprentissage et de mémoire des insectes, par rapport aux genres apparentés. Ces structures montrent également une croissance post-éclosion importante et une sensibilité au développement aux conditions environnementales. Cependant, on ne sait pas si cela reflète la plasticité de la croissance des neurites ou une extension de la neurogenèse au stade adulte. La neurogenèse de l'adulte a été décrite chez certains lépidoptères et pourrait fournir une voie vers l'augmentation du nombre de neurones observée chez Heliconius. Ici, nous comparons les changements volumétriques dans les corps des champignons de Heliconius erato et Dryas iulia fraîchement fermés et vieillis, et nous estimons le nombre de neurones intrinsèques du corps des champignons à l'aide d'une nouvelle méthode automatisée validée pour compter les noyaux. Malgré une variation volumétrique importante associée à l'âge, nos données montrent que le nombre de neurones est remarquablement constant chez les deux espèces, suggérant un manque de neurogenèse adulte dans les corps de champignons. Nous soutenons cette conclusion avec des dosages de cellules mitotiques, qui révèlent de très faibles niveaux de division cellulaire post-éclosion. Nos analyses fournissent un aperçu de l'évolution de la plasticité neuronale et peuvent servir de base à une exploration continue des mécanismes potentiels du développement et de la maturation du cerveau.Translated Description (Spanish)
Entre las mariposas, Heliconius tiene un perfil de comportamiento único, siendo el único género que se alimenta activamente de polen. Heliconius aprende la ubicación de los recursos de polen y tiene recuerdos visuales mejorados y cuerpos de hongos expandidos, un centro de aprendizaje y memoria de insectos, en relación con géneros relacionados. Estas estructuras también muestran un amplio crecimiento posterior a la eclosión y una sensibilidad del desarrollo a las condiciones ambientales. Sin embargo, se desconoce si esto refleja la plasticidad en el crecimiento de neuritas o una extensión de la neurogénesis en la etapa adulta. La neurogénesis adulta se ha descrito en algunos lepidópteros y podría proporcionar una vía para el aumento del número de neuronas observado en Heliconius. Aquí, comparamos los cambios volumétricos en los cuerpos de hongos de Heliconius erato y Dryas iulia recién eclosionados y envejecidos, y estimamos el número de neuronas corporales intrínsecas de hongos utilizando un método automatizado nuevo y validado para contar los núcleos. A pesar de la extensa variación volumétrica asociada con la edad, nuestros datos muestran que el número de neuronas es notablemente constante en ambas especies, lo que sugiere una falta de neurogénesis adulta en los cuerpos de los hongos. Apoyamos esta conclusión con ensayos de células mitóticas, que revelan niveles muy bajos de división celular post-eclosión. Nuestros análisis proporcionan una visión de la evolución de la plasticidad neuronal y pueden servir como base para la exploración continua de los posibles mecanismos detrás del desarrollo y la maduración del cerebro.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- لا يفسر تكوين الخلايا العصبية للبالغين النمو المكثف لأجسام فطر <i>هيليكونيوس</i> بعد الاغلاق
- Translated title (French)
- La neurogenèse de l'adulte n'explique pas la croissance importante des corps de champignons <i>Heliconius</i> après l'éclosion
- Translated title (Spanish)
- La neurogénesis en adultos no explica el extenso crecimiento posterior a la eclosión de los cuerpos de los hongos <i>Heliconius</i>
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4387965699
- DOI
- 10.1098/rsos.230755
References
- https://openalex.org/W1599591684
- https://openalex.org/W1767254696
- https://openalex.org/W1803809725
- https://openalex.org/W1899621519
- https://openalex.org/W1926650388
- https://openalex.org/W1966877873
- https://openalex.org/W1969922215
- https://openalex.org/W1973841061
- https://openalex.org/W1974515960
- https://openalex.org/W1975497776
- https://openalex.org/W1987798862
- https://openalex.org/W1991867389
- https://openalex.org/W1993165401
- https://openalex.org/W2000584214
- https://openalex.org/W2004171552
- https://openalex.org/W2012731010
- https://openalex.org/W2014629984
- https://openalex.org/W2025642984
- https://openalex.org/W2026280080
- https://openalex.org/W2026480230
- https://openalex.org/W2032236511
- https://openalex.org/W2039300628
- https://openalex.org/W2044772142
- https://openalex.org/W2048109276
- https://openalex.org/W2061144759
- https://openalex.org/W2062020351
- https://openalex.org/W2072516242
- https://openalex.org/W2076976069
- https://openalex.org/W2077459493
- https://openalex.org/W2079244950
- https://openalex.org/W2081431156
- https://openalex.org/W2102876814
- https://openalex.org/W2109257838
- https://openalex.org/W2115967455
- https://openalex.org/W2133750711
- https://openalex.org/W2148808530
- https://openalex.org/W2162301759
- https://openalex.org/W2167279371
- https://openalex.org/W2186797993
- https://openalex.org/W2280545637
- https://openalex.org/W2324155294
- https://openalex.org/W2441796858
- https://openalex.org/W2589249864
- https://openalex.org/W260994251
- https://openalex.org/W2624603966
- https://openalex.org/W2743059607
- https://openalex.org/W2765104065
- https://openalex.org/W2765806935
- https://openalex.org/W2786358356
- https://openalex.org/W2794656171
- https://openalex.org/W2891631930
- https://openalex.org/W2911897792
- https://openalex.org/W2953098617
- https://openalex.org/W3000945914
- https://openalex.org/W3042248799
- https://openalex.org/W3047513971
- https://openalex.org/W3087533729
- https://openalex.org/W3088209771
- https://openalex.org/W3103365392
- https://openalex.org/W3108642288
- https://openalex.org/W3130480522
- https://openalex.org/W3138037002
- https://openalex.org/W3156056530
- https://openalex.org/W3171938704
- https://openalex.org/W3213507062
- https://openalex.org/W4213110815
- https://openalex.org/W4297093229
- https://openalex.org/W4300177118
- https://openalex.org/W4381469253
- https://openalex.org/W4383556161
- https://openalex.org/W4387363080
- https://openalex.org/W621251951