Пустынные муравьи: магнитное поле Земли калибрует их навигационную систему
Пустынные муравьи рода Cataglyphis способны ориентироваться по магнитному полю Земли. Исследователи из Вюрцбургского университета имени Юлиуса и Максимилиана выяснили, где в мозге муравьёв обрабатывается магнитная информация.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, показано, что информация о магнитном поле Земли обрабатывается в центральном комплексе мозга (внутреннем компасе муравья) и в грибовидных телах — центрах обучения и памяти.
Калибровка навигации
Перед первым выходом из гнезда муравей должен откалибровать свою навигационную систему. Во время так называемых учебных обходов молодые рабочие особи исследуют окрестности входа в гнездо, совершая пируэты вокруг своей оси. Во время пауз они смотрят точно в сторону входа в гнездо, хотя не видят его.
Полевые исследования в южной Греции доказали, что в этой фазе муравьи ориентируются по магнитному полю Земли.
Нарушенное магнитное поле сбивает с толку
В эксперименте молодые муравьи совершали первые обходы либо в естественных условиях, либо в искусственно изменённом магнитном поле (хаотическом или не позволяющем горизонтальную ориентацию). Это ненадёжное поле нарушало их способность смотреть в сторону гнезда.
Нейроанатомический анализ показал, что у муравьёв, подвергшихся воздействию изменённого поля, меньший объём и меньше синаптических комплексов в грибовидных телах (отвечают за интеграцию зрительной информации и обучение). Аналогичные изменения наблюдались в центральном комплексе (отвечает за пространственную ориентацию).
Естественные условия усиливают связи мозга
У муравьёв, совершавших обходы в естественных условиях, сенсорный опыт (комбинация информации о магнитном поле, положении солнца и визуальной обстановке) запускал процесс обучения. Это сопровождалось структурными изменениями в нейронах и увеличением числа синаптических связей в тех же областях мозга.
Учёные делают вывод: магнитная информация служит не только компасом, но и глобальной системой отсчёта, критически важной для формирования пространственной памяти.
Следующий шаг — поиск сенсорного органа
Результаты доказывают, что муравьям нужен функционирующий магнитный компас во время учебных обходов, чтобы откалибровать зрительный компас и одновременно сохранить образы окружающей гнездо обстановки в долговременной памяти.
Как отмечает профессор Вольфганг Рёсслер, результаты дают ценную информацию о том, как мультисенсорные стимулы могут влиять на нейронную пластичность мозговых цепей для навигации в критической фазе созревания мозга.
Следующая цель команды — выяснить, в каком сенсорном органе муравей воспринимает магнитную информацию и по каким путям она передаётся и обрабатывается. Это ещё не удалось сделать ни для одного вида животных, ориентирующихся по магнитному полю Земли.