Какой точке охотиться? Добычу распознает уже сетчатка рыбки данио
Видеть — распознавать — действовать. Эти три слова описывают, как сенсорный сигнал может привести к целенаправленному движению. Однако о том, как и где мозг преобразует внешние сигналы в поведенческие реакции, известно очень мало. Ученые из Института нейробиологии Макса Планка в Мартинсриде пролили свет на важные нейронные цепи, участвующие в охотничьем поведении мальков рыбки данио. Результаты показывают, что нейроны в сетчатке глаза уже фильтруют объекты добычи из других сигналов окружающей среды. Затем клетки передают эту информацию в область мозга, которая до сих пор не имела идентифицируемой роли. Здесь же инициируются соответствующие плавательные движения.
Добыча заставляет мозг рыбы «светиться»
Мальки рыбки данио способны охотиться на одноклеточные организмы, такие как парамеции, сразу после вылупления. Их мозг может распознать одноклеточный организм как цель, вычислить его местоположение и направить тело к добыче с помощью характерных движений хвоста. Это врожденное охотничье поведение можно вызвать и в лаборатории с помощью маленьких движущихся точек. Ученые могут демонстрировать потенциальную «добычу» на миниатюрном экране и изучать последующие процессы в мозге рыбы, поскольку личинки данио почти прозрачны. Благодаря генетическим модификациям нейроны в мозге рыбы, активные в данный момент, светятся в прозрачном мозге. Таким образом, процессы в мозге рыбы можно наблюдать под микроскопом, пока животные распознают и классифицируют свою добычу и плывут к ней.
Область мозга раскрывает себя
Чтобы понять нейронные цепи охотничьего поведения, нейробиологи сначала сосредоточились на распознавании объектов добычи. Ученые исследовали связи между сетчаткой и мозгом. Нейроны в сетчатке данио проецируются в 10 областей мозга, известных как AF-регионы, однако об их роли известно очень мало. Ученые смогли показать, что нейроны в одном из этих 10 регионов, AF7, всегда активировались, когда демонстрируемые точки соответствовали шаблону мозга для оптимального объекта добычи. Более крупные или мелкие точки не оказывали эффекта. Область AF7 «загоралась» только при наличии виртуальных точек «правильного» размера (как и в случае с настоящими парамециями).
Дальнейшее исследование показало, что нейроны в сетчатке фильтруют потенциальные объекты добычи из окружающей среды. Информация отправляется в регион AF7 только в том случае, если точка «правильная». Оттуда охотничий импульс затем передается в другие зрительные области и в области, контролирующие движение. Когда ученые перерезали связи AF7, рыбы лишь в очень ограниченной степени реагировали на точки, изображающие добычу.
Таким образом, регион AF7 необходим для классификации зрительных стимулов как добычи и для запуска связанного с этим охотничьего поведения. Ученые показали, как зрительный сигнал из сетчатки, проходя через область AF7, приводит к определенному поведению. Сделан важный первый шаг. Нейробиологи теперь хотят выяснить, как информация в области AF7 преобразуется в различные плавательные движения.