Учёные подсчитали нейроны в мозге насекомых, создав «суп из мозга»

Исследователи из Университета Аризоны разработали простой метод подсчёта клеток мозга у пчёл, муравьёв и ос. Оказалось, что у некоторых пчёл плотность нейронов выше, чем у птиц, а у муравьёв — меньше, чем ожидалось.

Почему размер мозга — не показатель

Традиционно для оценки когнитивных способностей животных учёные опирались на размер или массу мозга. Однако это ненадёжный показатель. Ключевое значение имеет количество нейронов, а не физический объём.

«Просто потому, что мозг одного вида в 10 раз больше, чем у другого, не означает, что в нём в 10 раз больше нейронов», — говорит профессор Вульфила Гроненберг.

Например, мозг крупного морского зайца (моллюска) намного больше мозга плодовой мушки Drosophila, но содержит лишь ~18 000 нейронов против ~100 000 у мухи.

Новый метод: «суп из мозга»

Для подсчёта нейронов команда адаптировала метод, разработанный в 2005 году нейробиологом Сюзанной Эркулано-Хаузел для позвоночных. Вместо трудоёмкого нарезания мозга на сотни срезов исследователи гомогенизируют (измельчают) ткань, получая «суп из мозга». Это позволяет высвободить и подсчитать ядра клеток.

«Мы получаем подсчёт плотности нейронов для всего мозга», — объясняет ведущий автор Р. Кейтинг Годфри.

Ключевые результаты

• Пчёлы (например, металлическая зелёная потовая пчела Augochlorella) показали рекордную плотность нейронов — около 2 миллионов на миллиграмм мозга. Это выше, чем у самых «компактных» мозгов позвоночных (бурозубки-малютки у млекопитающих и желтоголового королька у птиц).
• Муравьи (например, пустынный муравей-жнец) оказались на другом конце спектра: ~400 000 клеток на миллиграмм и всего ~90 000 нейронов в целом.
• Различия, вероятно, связаны с способностью к полёту. Пчёлам и осам требуется больше нейронов для обработки сложной визуальной информации и управления полётом, тогда как муравьи больше полагаются на обоняние.

Сколько нейронов нужно для выживания?

Исследование поднимает вопрос о минимальном количестве нейронов для функционирующего мозга. Например, крошечная паразитическая наездница (fairy wasp) имеет мозг из менее 10 000 нейронов, но успешно выполняет все задачи для выживания: поиск хозяина, спаривание, откладку яиц, ходьбу и полёт.

У позвоночных на одну задачу могут быть задействованы тысячи специализированных нейронов, что обеспечивает высокую точность и сложность действий. Насекомые же достигают эффективности за счёт высокой специализации каждого нейрона.

Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the Royal Society B.