Учёные определили мозговые цепи, связанные с поведением стайных рыб

Учёные из Калифорнийского университета в Сан-Диего исследовали нейронные основы коллективного поведения на примере крошечных прозрачных стеклянных рыбок (Danionella cerebrum). Результаты опубликованы в журнале Current Biology.

Ключевые открытия

• Роль зрения: В отличие от некоторых рыб, использующих чувство потока воды, стеклянные рыбки для плавания в стае полагаются исключительно на зрение.
• Развитие с возрастом: Способность к скоординированным групповым движениям развивается по мере взросления особи.
  • В 2 недели рыбы избегают сородичей.
  • В 4 недели приобретают способность собираться в группы.
  • В 6 недель достигают полного социального выравнивания в стае.
• Влияние изоляции: Рыбы, выращенные в изоляции, демонстрируют серьёзные нарушения стайного поведения и незрелую визуальную обработку социальных стимулов.

Методология

Используя машинное обучение для отслеживания движений и оптическую микроскопию, учёные зафиксировали активность тысяч нейронов в мозге рыб, помещённых в панорамную виртуальную реальность. В этой среде рыбы наблюдали движущиеся фигуры, имитирующие сородичей.

Активность нейронов регистрировали с помощью флуоресцентного белка GCaMP, который ярче светится в присутствии кальция, поступающего в клетки при их активности.

Результаты визуальной обработки

Мозг стеклянных рыбок реагирует на вид социальных партнёров. Хотя рыбы всех возрастов воспринимали движение виртуальных партнёров, только взрослые особи могли отличить движение рыбообразных форм от не-рыбообразных. Развитие этой визуальной способности, по мнению исследователей, позволяет рыбам выравнивать своё тело с партнёрами для правильного плавания в стае.

Значение модели

Взрослые стеклянные рыбки имеют длину всего 10–12 мм и сохраняют малый размер и почти полную прозрачность всю жизнь. Это делает их новой перспективной моделью для биологических исследований, позволяя наблюдать мозг в действии in vivo.