Потерявшаяся рыба находит дорогу благодаря своему «древнему мозгу»

Ученые из Медицинского института Говарда Хьюза (США) обнаружили, что «древняя» область в задней части мозга помогает животным вычислять свое местоположение, чтобы понять, куда им нужно двигаться дальше, передает EurekAlert!. Результаты работы, опубликованные в журнале Cell, раскрывают новые функции «древнего мозга». 

Чтобы выяснить, как животные понимают свое положение в окружающей среде, исследователи поместили крошечных полупрозрачных рыбок данио в среду виртуальной реальности, которая имитирует водные течения. Когда течение неожиданно меняется, рыба сбивается с курса. Но через какое-то время она понимает, что плывет не туда и меняет направление, возвращаясь к прежнему маршруту.

Пока рыбка плавала в среде виртуальной реальности, ученые наблюдали, что происходит в ее мозге: какие цепи активируются, когда рыбка корректирует курс. Они ожидали увидеть активацию в переднем мозге — там, где расположен гиппокамп, содержащий «когнитивную карту» окружающей среды животного. Но они увидели, как активировались несколько областей продолговатого мозга. В этой части мозга информация о местонахождении животного передавалась от недавно определенной цепи через структуру продолговатого мозга – нижнюю оливу – к двигательным цепям в мозжечке, которые позволяют рыбе двигаться. Когда эти пути были заблокированы, рыба не могла вернуться в исходное место.

Полученные данные говорят о том, что области ствола мозга запоминают исходное местоположение рыбки данио и генерируют сигнал ошибки на основе ее текущего и прошлого местоположения. Эта информация передается в мозжечок, позволяя рыбе вернуться в исходную точку. 

Исследование раскрывает новую функцию нижней оливы и мозжечка, которые участвуют, например, в передвижении, но не в этом типе навигации. «Мы обнаружили, что рыба пытается вычислить разницу между своим текущим местоположением и предпочтительным местоположением и использует эту разницу, чтобы вызвать сигнал ошибки, — говорят авторы работы. – Мозг посылает этот сигнал об ошибке в свои центры управления моторикой, чтобы рыба могла исправить ситуацию после того, как ее непреднамеренно переместил поток, даже спустя несколько секунд».

По словам исследователей, эта сеть заднего мозга также может быть основой других навигационных навыков – например, когда рыба плывет в определенное место в поисках убежища. Пока неясно, участвуют ли эти же сети в подобном поведении у других животных.

[Фото: Misha Ahrens]