Морские львы, подвергшиеся воздействию водорослевого токсина, демонстрируют нарушения пространственной памяти

Калифорнийские морские львы, подвергшиеся воздействию токсина водорослей домоевой кислоты, могут получить повреждения мозга, приводящие к значительному дефициту пространственной памяти. Об этом говорится в исследовании, которое будет опубликовано 18 декабря в журнале Science. Новые данные свидетельствуют, что хроническое воздействие этого токсина, вырабатываемого естественными морскими водорослями, вызывает нарушения, которые, вероятно, влияют на способность морских львов ориентироваться в океане и выживать в дикой природе.

Домоевая кислота — мощный нейротоксин. В этом году она попала в заголовки после обнаружения в крабах Dungeness, что заставило власти отложить открытие сезона ловли на западном побережье. Однако для калифорнийских морских львов токсин создает проблемы уже много лет. Сотни морских львов ежегодно выбрасываются на пляжи Калифорнии с симптомами отравления домоевой кислотой, включая дезориентацию и судороги. Предыдущие исследования описывали клинические эффекты токсина, но поведенческие последствия отравления у диких животных не оценивались.

Команда под руководством ученых из Калифорнийского университета в Санта-Круз изучила 30 калифорнийских морских львов, проходящих ветеринарное лечение и реабилитацию в Центре морских млекопитающих в Сосалито. Исследователи провели поведенческие тесты для оценки пространственной памяти и выполнили МРТ-сканирование мозга, чтобы увидеть степень поражения мозга у пострадавших животных.

Повреждение гиппокампа — области мозга, участвующей в формировании памяти, — часто наблюдается у морских львов с отравлением домоевой кислотой. «В этом исследовании мы смогли соотнести степень повреждения гиппокампа с конкретными поведенческими нарушениями, важными для выживания животных в дикой природе», — сказал ведущий автор Питер Кук.

Исследование зафиксировало ухудшение выполнения задач на кратковременную и долговременную пространственную память у животных с поражениями гиппокампа. Эти дефициты, вероятно, мешают морскому льву находить пищу и могут также объяснить сообщения о появлении морских львов в необычных местах далеко за пределами их обычного ареала — слишком далеко в море или в глубине суши, вдали от побережья.

Домоевая кислота вырабатывается микроскопическими водорослями (диатомовыми рода Pseudo-nitzschia), естественно обитающими в прибрежных водах. Цветение токсичных водорослей у побережья Калифорнии обычно происходит весной и осенью и длится всего несколько недель, но его частота и интенсивность растут. Массовое цветение в этом году, самое крупное из когда-либо зарегистрированных, продолжалось все лето и распространилось от Санта-Барбары до Аляски.

Во время цветения Pseudo-nitzschia домоевая кислота накапливается в моллюсках и мелкой рыбе, такой как анчоусы и сардины, которые питаются отфильтрованными из воды водорослями. Животные, питающиеся этой рыбой, включая морских львов, других морских млекопитающих и морских птиц, могут подвергаться воздействию высоких уровней токсина.

Исследование морских львов проводилось в течение нескольких лет, и ученые тестировали животных как с симптомами повреждения мозга, вызванного воздействием домоевой кислоты, так и без них. Кук отметил, что во время цветения водорослей морские львы, доставленные в Центр с острым отравлением, могут еще не иметь необратимого повреждения мозга. Острое отравление может вызывать судороги и дезориентацию, но поражения мозга развиваются со временем, вероятно, в результате хронического эпилептического состояния, вызванного одним или несколькими воздействиями токсина. Морские львы с симптомами повреждения мозга выбрасываются на берег круглый год, даже когда нет активного цветения токсичных водорослей.

«Что еще плохо изучено, так это зависимость «доза-эффект», — сказал Кук. — Мы не знаем, насколько сильным должно быть воздействие или как часто оно должно повторяться, чтобы вызвать такое повреждение мозга, и мы не знаем эффектов от повторяющегося воздействия низких доз».

Помимо оценки поведенческих эффектов повреждения мозга, исследовательская группа также использовала функциональную МРТ, чтобы изучить влияние воздействия домоевой кислоты на важные нейронные сети. Они обнаружили, что у морских львов с симптомами токсического воздействия значительно снижена связность между гиппокампом и таламусом — путь, известный своей важностью для формирования эпизодической памяти (воспоминаний о событиях или переживаниях) у грызунов и людей.

«Это первое свидетельство изменений в нейронных сетях у подвергшихся воздействию морских львов, и оно предполагает, что эти животные могут страдать от широкого нарушения памяти, а не только от дефицита пространственной памяти», — сказал Кук. — Редко удается получить такие экспериментальные доказательства, связывающие естественный нейротоксический эффект с поведенческими нарушениями у дикого животного. Тысячи калифорнийских морских львов с разной степенью воздействия домоевой кислоты живут в океане. Морские львы ориентируются в сложной и меняющейся среде, и если их пространственная память нарушена, это неизбежно повлияет на их способность выживать в дикой природе».