Птицы и приматы имеют общие типы клеток мозга, связанные с интеллектом

Нейронные типы клеток в мозге птиц, связанные с целенаправленным поведением и когнитивными функциями, схожи с клетками в неокортексе млекопитающих — большой слоистой структуре на внешней поверхности мозга, где происходит большая часть обработки высшего порядка.

Новое исследование, опубликованное на этой неделе в журнале Current Biology, показывает, что некоторые нейроны в мозге птиц формируют тот же тип нейронных цепей и имеют ту же молекулярную сигнатуру, что и клетки, обеспечивающие связь между различными областями неокортекса млекопитающих. Учёные из Чикагского университета также обнаружили, что эти типы клеток есть и у аллигаторов. Это говорит о том, что, несмотря на очень разное анатомическое строение мозга млекопитающих, птиц и рептилий, они функционируют, используя один и тот же общий набор типов клеток мозга.

Разная анатомия, но сходные клетки

И неокортекс млекопитающих, и структура в мозге птиц под названием дорсальный желудочковый гребень (DVR) развиваются из эмбриональной области — конечного мозга (телэнцефалона). Однако эти регионы созревают в совершенно разные формы: неокортекс состоит из шести отдельных слоёв, а DVR содержит большие скопления нейронов, называемые ядрами.

Из-за этого анатомического различия многие учёные предполагали, что птичий DVR не соответствует коре млекопитающих, а аналогичен другой структуре мозга — миндалине.

Подтверждение гипотезы и новые открытия

В 2012 году команда Клифтона Рэгсдейла подтвердила 50-летнюю гипотезу нейробиолога Харви Картена о том, что DVR выполняет функцию, аналогичную неокортексу, но с совершенно другой анатомией. В том исследовании были сопоставлены генетические маркеры «входных» и «выходных» нейронов неокортекса с генами, экспрессируемыми в нескольких ядрах птичьего DVR.

В новом исследовании, проведённом под руководством аспиранта Стивена Бриско, команда обнаружила, что другие популяции нейронов в птичьем DVR имеют молекулярные сигнатуры, схожие с интрателэнцефалическими клетками неокортекса (IT-нейронами). Эти IT-нейроны образуют критически важное звено в нейронных цепях неокортекса: они помогают осуществлять связь между разными слоями коры и между областями коры из одного полушария мозга в другое. Затем команда расширила свою работу на рептилий и идентифицировала IT-нейроны в аналогичном месте DVR аллигатора.

Эволюционные выводы

Исследование предполагает интересную возможность: птицы и приматы развили интеллект независимо, создав совершенно разные структуры мозга, но начав с одного и того же общего набора типов клеток.

«Входные типы клеток, выходные типы клеток и интрателэнцефалические типы клеток — все они консервативны. Они есть не только у млекопитающих, что мы знали, но и у не-птичьих рептилий, таких как аллигаторы, и у птичьих рептилий, или птиц», — сказал Клифтон Рэгсдейл. — «Это начинает прояснять, где и как в эволюции мы получили эту фантастическую структуру — неокортекс».