Evolution of the Nervous System

Syllabus

The syllabus is available in Czech only.

1) Vymezení tématu, cíle, otázky, přístupy a metody; trocha historie.

2) Přehled a kritika grandiózních konceptů minulosti (lineární zvětšování mozku v ose ryba-obojživelník-plaz-savec-primát-člověk; koncept palaeoencephalon - neoencephalon; terminální adice; anageneze; difuzní primordiální neuropil; koncept bazálních hmyzožravců).

3) Přehled základních stavebních typů nervové soustavy mnohobuněčných živočichů a jejich evoluce u vybraných skupin; obecné organizační principy a trendy; nervový systém některých modelových druhů (háďátko Caenorhabditis elegans, zej Aplysia californica, šváb Periplaneta americana, chobotnice Octopus vugaris).

4) Mozek kopinatců, mihulí a sliznatek - hledání ancestrálního morfotypu.

5) Diverzita obratlovčích mozků. Klíčové inovace: neurální lišta, ektodermální plakody a párové smyslové orgány, myelin, isokortex. Biochemické, molekulární a hodologické znaky a homologie obratlovčích mozků.

6) Evoluce funkčních systémů - spinální a prodloužená mícha, hlavové nervy, retikulární formace, sensorické a motorické systémy, střední mozek, pretectum, dorsální thalamus, hypothalamus a autonomní nervový systém, bazální ganglia, mozeček, limbický systém.

7) Evoluce koncového mozku a diverzifikace savčího isokortexu.

8) Evoluce mozku nazíraná jako evoluce ontogeneze: vývojová omezení; časné regulační geny a kompartmentalizace mozku; mechanizmy neurogeneze a velikost a komplexita mozku; vznik nových funkčních korových oblastí; lateralizace a topické uspořádání; gyrifikace; genetická a epigenetická vývojová plasticita a arealizace isokortexu; intermodální kompenzace.

9) Absolutní versus relativní velikost mozku: jak ji měřit, nepřesnost vstupních dat a problémy spojené s alometrickou analýzou. r-K selekce: velikost mozku vs. velikost těla a délka života; selekce na velká těla nebo velké mozky? Velikost mozku, endotermní termoregulace a rodičovská investice. Velikost mozku a domestikace. Znamená větší lepší?

10) Vznik a vývoj velkých mozků: selekční tlaky a evoluční omezení; ekologické hypotézy (velikost mozku vs. potravní strategie a další life-history charakteristiky); hypotéza energetických omezení (hypotéza drahé tkáně); velikost mozku a socialita: machiavelistická inteligence vs. hypotéza "sociálního mozku"; "wiring costs"; velikost mozku a kognitivní schopnosti (principle of proper mass).

11) Sekundární zjednodušení nervového systému a evoluční úspěch "hloupých": mnoho velkých skupin bezobratlých, ocasatí obojživelníci, červoři, dvojplicní bahníci (Lepidosireniformes), hmyzožravci. Modelový případ mločíků čeledi Plethodontidae. Trojvrstevný isokortex kytovců a hmyzožravců.

12) Člověk, lidoopi, primáti a ti druzí: unikání znaky lidského mozku a znaky sdílené s lidoopy, primáty a ostatními savci; koevoluce mozku a řeči (T.W. Deacon); teorie memů (Susan Blackmoreová).

13) Evoluce kognitivních schopností.

Annotation

Please note that the lectures are given in Czech language only. English version of the course can be requested in advance if there are at least 5 foreign students.

The lecture summarizes up-to-date advances in the understanding of mechanisms and selective forces that shape the evolution of the nervous system.