Нейронная «навигация»: как рыбки данио находят комфортную температуру
Несмотря на крошечный мозг (меньше половины булавочной головки), рыбки данио обладают эффективной системой навигации, позволяющей им возвращаться к местам в воде с комфортной температурой. Это показало исследование Университета Бонна, Университетской клиники Бонна и Технического университета Мюнхена (TUM), опубликованное в журнале Current Biology.
Холоднокровные животные, такие как данио, не могут регулировать температуру тела внутренне, поэтому ищут места с «комфортной температурой».
Наблюдение за «мыслящими» личинками
Учёные использовали генетически модифицированных прозрачных личинок данио, нейроны которых производили краситель, светящийся при активности. Это позволило в реальном времени наблюдать за работой мозга.
В экспериментах температуру воды вокруг рыб меняли. Выяснилось, что данио предпочитают температуру 25.3°C. При отклонении даже на несколько десятых градуса они начинали искать более комфортные условия.
Мозговой «термостат» и «навигатор»
В процессе поиска активируются две области мозга:
- Преоптическая область гипоталамуса (POA) — действует как «термостат», обнаруживая отклонения от идеальной температуры. При её отключении рыбы переставали искать, даже в некомфортных условиях.
- Дорсальная хабернула — действует как «спутниковый навигатор», направляя рыбу обратно к месту с нужной температурой.
Интересно, что POA есть и у млекопитающих (включая человека), где она также отвечает за терморегуляцию (например, потоотделение или дрожь), но в меньшей степени за целенаправленное поведение. Это указывает на древнее эволюционное происхождение мозгового «термостата».
Эффективность навигации
При отключении хабернулы рыбы теряли способность к целенаправленной навигации и переходили к простой стратегии поиска, подобной бактериальной: плыли прямо, проверяли температуру и случайным образом меняли направление, если она не улучшалась.
Предполагается, что система навигации может использовать специальные «компасные клетки», а хабернула — хранить информацию о местоположении для восстановления последовательности движений.
Эта же система, вероятно, помогает данио находить места с подходящей солёностью, pH или другими критически важными условиями, демонстрируя эффективность и универсальность эволюционных решений мозга.