Активность мозга спящих пчел может помочь в изучении нарушений сна и памяти у человека
Исследование Университета Тренто показывает, что процессы в мозге медоносных пчел во время сна на нейронном уровне не так уж отличаются от происходящего в мозге спящего человека. Сон, по-видимому, имеет одинаковую «сигнатуру» у столь разных видов.
Результаты опубликованы в журнале Neural Networks в статье «Neuronal correlates of sleep in honey bees».
Методология
- Впервые активность мозга спящих пчел изучена на уровне нейронных сетей.
- Использованы оптическая визуализация мозга, машинный анализ данных и вычислительное нейромоделирование.
- Исследовали нейронные сети антеннальных долей — первичных обонятельных центров пчел.
- Данные собирались автоматически ночью, в естественную фазу сна пчел.
- Движения тела фиксировались камерой, а активность мозга — двухфотонным микроскопом (через анализ концентрации кальция в нейронах).
Ключевые выводы
- В состоянии покоя мозговые сети пчел переключаются в синхронизированный режим со сниженной обработкой информации, аналогичный таковому у млекопитающих.
- Вычислительная модель показала, что изменение всего одного параметра — синаптической связи между нейронами — приводит к тому, что мозг перестает оптимально декодировать обонятельные сигналы.
- Это снижение обонятельного восприятия характерно для сна, в том числе и у человека.
Значение исследования
- Для фундаментальной науки: Работа впервые детально описывает механизмы сна у беспозвоночных на уровне нейронных сетей, исследуя эволюционные истоки сна.
- Для экологии и защиты пчел: Результаты помогут понять, как экологический стресс, пестициды и изменение климата влияют на сон пчел, а следовательно, на их поведение, когнитивные функции и выживание. Пчелы — ключевой вид для опыления и стабильности экосистем.
- Для нейронауки о памяти: Во сне пчелы консолидируют память, необходимую для построения когнитивной карты при поиске пищи.
- Для медицины: Пчела — модель для изучения сна на уровне отдельных нейронов, что невозможно у человека. Выявленные параллели между сном пчел и человека могут задать новые направления в исследовании консолидации памяти и расстройств сна у людей.