Древний мозг помогает рыбам находить путь
Исследователи из Janelia Research Campus (HHMI) обнаружили, что задний мозг (ромбовидный мозг) — эволюционно древняя область — помогает животным вычислять своё местоположение и использовать эту информацию для определения дальнейшего пути.
Новое исследование, опубликованное в журнале Cell 22 декабря, раскрывает новые функции частей «древнего мозга», что может быть применимо и к другим позвоночным.
Визуализация всего мозга выявляет новые сети
Чтобы понять, как животные определяют своё положение в пространстве, учёные поместили полупрозрачных рыбок данио-рерио (длиной ~0.5 см) в виртуальную реальность, имитирующую течение воды. При неожиданном изменении течения рыбок сносило, но они корректировали движение и возвращались в исходную точку.
Используя методику визуализации всего мозга, разработанную в Janelia, исследователи измерили активность мозга рыб во время такого поведения. Они ожидали увидеть активацию в переднем мозге (в гиппокампе, содержащем «когнитивную карту»). Однако активность была обнаружена в нескольких областях продолговатого мозга.
Информация о местоположении передавалась из вновь идентифицированной цепи через структуру заднего мозга — нижнюю оливу — в моторные цепи мозжечка, управляющие движением. Блокировка этих путей лишала рыб возможности вернуться в исходную точку.
Вычисление ошибки местоположения
Результаты показывают, что области ствола мозга запоминают исходное местоположение рыбки и генерируют сигнал ошибки на основе её текущего и прошлого положения. Эта информация передаётся в мозжечок для коррекции движения.
«Мы обнаружили, что рыба пытается вычислить разницу между своим текущим местоположением и предпочтительным и использует эту разницу для генерации сигнала ошибки», — говорит первый автор работы Эн Ян. — «Мозг отправляет этот сигнал ошибки в центры моторного контроля, чтобы рыба могла скорректироваться после непреднамеренного сноса течением, даже спустя много секунд».
Новые перспективы для навигации
Эта сеть заднего мозга может лежать в основе и других навигационных навыков (например, заплыва в укрытие). Учёные надеются, что лаборатории, изучающие млекопитающих, начнут искать гомологичные цепи навигации в заднем мозге.
«Это малоизвестная цепь для такой формы навигации, которая, как мы думаем, может лежать в основе высших гиппокампальных цепей для исследования и навигации по ориентирам», — говорит старший руководитель группы Janelia Миша Аренс.