Как креветки-богомолы воспринимают мир
Исследование с участием учёных из Университета Аризоны и Университета Квинсленда проливает новый свет на то, как небольшой мозг креветок-богомолов — свирепых хищников с острым зрением, одних из самых быстрых атакующих в животном мире — способен обрабатывать огромный объём визуальной информации.
Исследователи изучили нейронную организацию креветок-богомолов, которые являются одними из главных хищников коралловых рифов и других мелководных тёплых водоёмов.
Команда обнаружила область мозга креветки-богомола, которую назвали реновиформное («почковидное») тело. Это открытие даёт новое понимание того, как ракообразные могут обрабатывать и интегрировать визуальную информацию с другими сенсорными данными.
Креветки-богомолы обладают самой сложной зрительной системой среди всех ныне живущих животных. Они уникальны тем, что имеют пару глаз, которые двигаются независимо друг от друга. Каждый глаз обладает стереоскопическим зрением и полосой фоторецепторов, способной различать до 12 различных длин волн, а также линейно и циркулярно поляризованный свет. Для сравнения, люди воспринимают только три длины волны — красную, зелёную и синюю.
Следовательно, в мозг креветок-богомолов поступает гораздо больше спектральной информации, чем в мозг человека. Похоже, они способны обрабатывать все эти различные каналы информации при участии реновиформного тела — области мозга, расположенной в глазных стебельках, на которых крепятся два выступающих глаза.
Используя различные методы визуализации, команда проследила связи нейронов в реновиформном теле и обнаружила, что оно содержит ряд различных взаимодействующих подразделов. Один конкретный субъединиц соединён с глубоким зрительным центром — лобулой, структурно сравнимой с упрощённой зрительной корой.
«Такое устройство может позволять креветкам-богомолам хранить информацию довольно высокого визуального уровня», — сказал Николас Штраусфельд, старший автор статьи, опубликованной в Journal of Comparative Neurology.
«Креветки-богомолы, скорее всего, используют эти подразделы реновиформного тела для обработки различных типов поступающей цветовой информации и организации её таким образом, чтобы она была понятна остальному мозгу», — сказала ведущий автор Ханне Тён. «Это позволило бы им очень быстро интерпретировать большой объём визуальной информации».
Одним из ключевых открытий исследования стало то, что нейронные связи соединяют реновиформные тела с центрами, называемыми грибовидными телами — ключевыми структурами мозга членистоногих, необходимыми для обонятельного обучения и памяти.
«Тот факт, что нам теперь удалось продемонстрировать, что реновиформное тело также связано с грибовидным телом и поставляет ему информацию, позволяет предположить, что обработка обонятельной информации может происходить в контексте уже сформированных визуальных воспоминаний», — сказал Штраусфельд.
Однако открытие реновиформного тела не ограничивается креветками-богомолами. Оно было идентифицировано и у других видов, включая береговых крабов, креветок и раков.
В 2016 году аргентинская группа обнаружила, что у крабов то, что теперь известно как реновиформные тела, действует как вторичные центры обучения и памяти. Это говорит о том, что формирование и хранение воспоминаний происходит по крайней мере в двух разных и отдельных участках мозга креветки-богомола и, вероятно, других представителей малакострак — крупнейшего класса ракообразных, включающего крабов, омаров, раков, креветок, криля и других менее известных видов (всего около 40 000 видов).
Реновиформные тела не были идентифицированы у насекомых и могут быть уникальным атрибутом ракообразных. Альтернативно, они могут быть гомологичны структуре, обнаруженной в мозге насекомых, — латеральному рогу, который находится между оптическими долями и грибовидными телами.
«Теперь начинается охота, чтобы определить, есть ли у насекомых гомологичный центр. Если мы ищем гомологи у других членистоногих, реновиформное тело было бы очевидным кандидатом», — сказал Штраусфельд.