Множественные корреляции между сложностью мозга и способом передвижения у позвоночных

Исследователи из Института биотехнологий Хельсинкского университета выявили многоуровневые связи между локомоцией (способами передвижения животных) и архитектурой мозга, используя высокоточные 3D-модели мозга ящериц и змей.

Новое исследование показывает существование множественных корреляций между сложностью мозга и типом локомоции у позвоночных. Это указывает, что способ передвижения является сильным предиктором размера, формы, организации нейронов и уровня экспрессии генов в мозжечке. Это демонстрирует существование особого типа мозга, общего для животных со схожим образом жизни или поведением.

«Мозжечок — это крупный компонент мозга, который способствует координации, точности и правильному выбору времени движений. Разнообразие этой области мозга у позвоночных поразительно», — описывает руководитель исследования, доцент Института биотехнологий Хельсинкского университета Николя Ди-Пои.

Ранее исследования показали, что поведенческие и экологические факторы, такие как диета, среда обитания, локомоция, когнитивные способности и продолжительность жизни, играют важную роль в эволюции мозга животных. Однако сравнительные исследования до сих пор в основном фокусировались на измерениях размера мозга, и экологическая значимость потенциальных многоуровневых вариаций в морфологии и архитектуре мозга оставалась неясной.

Исследователи из Хельсинкского университета предположили, что способы передвижения животных могут быть сильным предиктором сложности мозга на различных уровнях биологической организации, включая размер, форму, организацию нейронов и паттерн экспрессии генов.

Основываясь на технологии контрастно-усиленной компьютерной томографии и высокоразрешающей ручной сегментации, «мы представляем здесь один из первых наборов высокоточных 3D-реконструкций целых мозгов у позвоночных», — говорит первый автор исследования, аспирант Хельсинкского университета Симоне Макри.

Для проверки гипотезы исследовательская группа использовала чешуйчатых рептилий (ящериц и змей) в качестве основной модели из-за их высокого морфологического разнообразия и уникальных поведенческих особенностей. Основной сложностью стал сбор репрезентативной панели из более чем 100 образцов рептилий с разными способами передвижения — от мелких червеобразных безногих видов, роющих норы и живущих под землей, до четвероногих видов с факультативной бипедальностью или способностью к планирующему полету. Эта работа потребовала активного сотрудничества с музеями, частными заводчиками и коллегами.