Временной сдвиг торможения помогает электрическим рыбам игнорировать собственные сигналы
Электрические рыбы генерируют электрические импульсы для общения и ориентации в пространстве. Однако им необходимо фильтровать собственные импульсы, чтобы распознавать внешние сигналы.
Решение этой проблемы — функция мозга под названием короллярный разряд (corollary discharge). Это своего рода "негативная копия" исходного сообщения, которая говорит рыбе: "Проигнорируй это".
Новое исследование биологов из Вашингтонского университета в Сент-Луисе показывает, что мозгу не нужно блокировать сенсорные входы на протяжении всего сигнала. Вместо этого тормозной сигнал (приказ игнорировать) запаздывает у рыб, использующих для общения более длинные электрические импульсы, по сравнению с теми, кто использует короткие.
"У рыб, общающихся с помощью более длинных импульсов, сенсорные реакции на собственный импульс запаздывают. Таким образом, задержанный короллярный разряд оптимально блокирует электросенсорные реакции на собственный сигнал рыбы", — сказал Брюс Карлсон, профессор биологии.
Карлсон и постдок Матасабуро Фукутоми опубликовали исследование африканских слабоэлектрических рыб-мормиров в Journal of Neuroscience.
Сдвинутая по времени "глушилка"
Ранее исследования короллярного разряда у электрических рыб проводились на видах с короткими импульсами (менее 1 миллисекунды). В новую работу вошли эти рыбы и пять дополнительных видов, чьи импульсы длятся от 0,1 до 10 миллисекунд.
Ключевые выводы:
- Сенсорные нейроны активируются (генерируют спайки) в узком временном окне независимо от длительности импульса.
- Эти спайки возникают в определённой части самогенерируемого импульса — на первом пике.
- Сдвинутое по времени торможение перекрывает именно этот первый пик электрического импульса.
"Сдвинутое по времени торможение — разумное изменение, потому что более длительное торможение привело бы к ненужно долгому периоду нечувствительности", — отметил Фукутоми.
Эволюция и перспективы
Исследование показывает, как сенсорные и моторные системы координируются и адаптируются к эволюционным изменениям сигналов.
Учёные продолжают работу, чтобы определить:
- Конкретное место в нейронной цепи, где регулируется задержка.
- Механизм этой регулировки.
- Как задержка торможения меняется в течение индивидуальной жизни рыбы.
Изучение короллярного разряда у электрических рыб имеет значение и для медицины. Его дисфункция может быть связана с психиатрическими заболеваниями, такими как шизофрения у людей.
"Электросенсорные системы удивительно разделяют множество общих черт с другими сенсорными системами. Я очень рад изучать этих рыб", — сказал Фукутоми.