Мозг рыб помогает понять сенсорное восприятие человека

Исследователи из Университета Квинсленда с помощью передовой кальциевой визуализации мозга рыб-зебр открывают, как сенсорные стимулы, такие как зрительные и звуковые, интегрируются в человеческом мозге.

Исследование того, как рыбы интерпретируют и интегрируют сенсорную информацию под руководством доктора Итана Скотта, может улучшить понимание того, как люди объединяют чувства, такие как зрение, осязание и слух, для создания целостного опыта.

Исследования команды показали, что тектум рыб-зебр — структура среднего мозга, известная своей ролью в обработке зрения, — более похож на его человеческий аналог, верхнее двухолмие, чем считалось ранее.

«Для эффективного функционирования и рыбам, и людям необходим единый сенсорный взгляд на внешний мир, формируемый несколькими чувствами», — пояснил доктор Скотт.

Рыбы-зебры прозрачны, и, поскольку их личинки развиваются внешне, можно наблюдать за мозгом с самых ранних стадий развития до полного функционирования. С помощью флуоресцентной кальциевой визуализации учёные смогли отслеживать нейронную активность в больших популяциях нейронов в полностью интактном функционирующем мозге рыбы-зебры.

Первым шагом в лабораторных тестах было показать рыбе зрительные стимулы и наблюдать за динамикой кальция в тектуме. Обработка зрительной информации в тектуме рыб-зебр хорошо известна, и учёные получили предсказуемый набор результатов, повторяющих предыдущие исследования.

Затем они ввели стимулы для других чувств, таких как звук и обнаружение потока воды, которые ранее не изучались в тектуме рыб-зебр. При воспроизведении звуков небольшое количество клеток в тектуме реагировало на эти стимулы. Также наблюдались реакции тектума на поток воды по телу рыбы.

Хотя считалось, что тектум у личинок рыб-зебр используется исключительно для обработки зрения, исследование показало, что он реагирует как минимум на три типа стимулов.

Это открытие имеет ряд следствий. Тектум был гораздо менее чувствителен к зрительному стимулу, если другие стимулы происходили одновременно, что предполагает наличие процесса сенсорной интеграции или «затвора».

Поскольку аналогичные процессы происходят в верхнем двухолмии млекопитающих, исследование указывает, что тектум рыбы более похож на верхнее двухолмие, чем признавалось ранее. Это полезно, поскольку предполагает, что тектум рыбы-зебры с его отличными экспериментальными свойствами является подходящей платформой для изучения работы верхнего двухолмия, включая интеграцию информации от разных органов чувств.

Ведущим автором исследования является доктор Эндрю Томпсон. Работа опубликована в журнале Current Biology.