Нейроны певчих птиц для сложных когнитивных функций повторяют физиологию млекопитающих
Нейробиологи из Массачусетского университета в Амхерсте, исследуя генетически идентифицированные нейроны в переднем мозге певчей птицы, обнаружили поразительное сходство в физиологии, слуховом кодировании и сетевых ролях с мозгом млекопитающих.
Исследование, опубликованное 13 мая в Current Biology, углубляет понимание фундаментальных принципов работы сложных нейронных цепей. Оно предполагает, что древние типы клеток в паллиуме — внешних областях мозга, включающих кору — с большой вероятностью сохранили за миллионы лет черты, являющиеся строительными блоками для сложных когнитивных функций у птиц и млекопитающих.
Впервые команда нейробиологов, включая ведущего автора Джереми Спула, использовала вирусную оптогенетику для определения молекулярной идентичности возбуждающих и тормозных типов клеток у зебровых амадин (Taeniopygia guttata) и сопоставления их с физиологическими свойствами.
Исследователи использовали вирусы из коллекции соавтора Йоко Ядзаки-Сугиямы для проведения вирусных оптогенетических экспериментов в мозге. С помощью оптогенетики команда использовала вспышки света, чтобы манипулировать одним типом клеток независимо от другого. Они нацелились на возбуждающие и тормозные нейроны (используя промоторы CaMKIIα и GAD1 соответственно) в слуховом паллиуме зебровой амадины, чтобы проверить предсказания, основанные на паллиуме млекопитающих.
Популяции CaMKIIα и GAD1 у певчей птицы были различны «ровно в тех пропорциях, которых можно было бы ожидать от мозга млекопитающих». Затем исследователи систематически проверили, будет ли каждая популяция соответствовать физиологии своих аналогов у млекопитающих.
«Снова и снова эти клеточные популяции вели себя так, как если бы они были, по сути, из коры млекопитающих, во многих физиологических аспектах».
Как у птиц, так и у млекопитающих считается, что эти нейроны поддерживают сложные когнитивные функции, такие как память, распознавание особей и ассоциативное обучение.
Исследование, поддержанное грантами NIH, помогает очертить «базовые принципы того, как работает мозг». Понимание этих основ создает фундамент, необходимый для разработки прорывов, которые могут привести к неврологическим вмешательствам при расстройствах мозга.