Гибкий мозг сумчатых млекопитающих: растягивается и сжимается

Гибкость и способность к сжатию могут быть ключом к тому, как мозг размещается в черепе млекопитающих, включая человека.

Международное исследование под совместным руководством Веры Вайсбекер из Университета Флиндерс показало, что у сумчатых млекопитающих, таких как опоссумы, кенгуру и вомбаты, мозг демонстрирует значительную гибкость при размещении в черепе.

Мозг — одна из самых тяжелых частей головы, особенно у мелких млекопитающих. Его необходимо размещать так, чтобы не мешать жизненно важным функциям: зрению, слуху, обонянию и питанию.

Размещение крупного мозга в черепе — общая проблема для млекопитающих, у которых мозг относительно размера тела значительно больше, чем у их рептилоподобных предков. Это особенно интригующий вопрос для человека и приматов, имеющих исключительно большой относительный размер мозга.

Исследователи использовали разнообразную группу австралийских сумчатых млекопитающих, чтобы оценить, существует ли общая закономерность вариаций формы мозга, объясняющая способность вписывать мозг в разнообразные формы черепа.

Команда использовала КТ-сканирование и 3D-визуализацию для получения формы мозговой полости (эндокранов) у почти 60 видов сумчатых, включая ископаемые виды, такие как сумчатый лев.

Анализ данных выявил неожиданный результат: главное различие между мозгами заключалось в том, являются ли они более цилиндрическими или более шарообразными. Ученые наблюдали мозги, похожие на шарики, и другие, почти похожие на трубки.

Эта закономерность соответствует характерной округлой форме человеческого мозга, что позволяет предположить, что форма человеческого мозга может происходить от древней общей тенденции мозга принимать формы от округлых до вытянутых.

В рамках общей картины были обнаружены и необычные формы: у некоторых видов мозги были совершенно плоскими, а у других части мозга казались «сдавленными в сторону» костями среднего уха. Например, у тасманийского тигра были обнаружены огромные обонятельные луковицы и необычно компактные округлые полушария.

Исследователи полагают, что эволюционно самый легко достижимый путь размещения мозга в черепе — это переход от округлой к цилиндрической форме. Однако в рамках этой общей картины мозг кажется невероятно гибким, почти как зубная паста, которую можно втиснуть в любую форму. Это также может объяснить существенно разные формы мозга у особей одного вида.

Результаты хорошо согласуются с данными о том, что мозг некоторых млекопитающих может менять размер и форму в течение жизни животного. Ученые предполагают, что гибкий мозг — ключ к успеху и у других животных (например, у крокодилов, древних рыб целакантов, птиц).

Исследование показывает, что функцию мозга, вероятно, нелегко определить по его форме. Не было обнаружено соответствия формы мозга с характером передвижения (лазание, планирование, прыжки, ходьба). Общая форма мозга, вероятно, сильно определяется требованиями черепа, а для понимания конкретных адаптаций мозга требуется исследование более тонких деталей.