Новые методы визуализации позволили ученым идентифицировать сети нейронов, с помощью которых рыбы воспринимают и анализируют информацию о направлении и скорости течения воды.
©Martin Fisch
Для ориентации в мире люди полагаются прежде всего на зрение и слух. Наши глаза и уши дополняют высокоразвитые нейронные контуры мозга, которые воспринимают и анализируют поступающие с них сигналы. У рыб они намного проще, зато у них есть чувства, незнакомые людям, — включая способность точно ощущать течения воды. В определенной степени их воспринимаем и мы, и даже бактерии, но у рыб и земноводных это чувство достигает недоступной нам точности.
Такая способность критически важна для эффективного плавания и выживания, она позволяет экономить энергию, избегать хищников и находить добычу, держаться стаями или поодиночке. Однако до сих пор нейронные контуры рыб, связанные с регистрацией сигналов о токах воды, были неизвестны. Лишь недавно такую работу проделали австралийские нейрофизиологи под руководством профессора Квинслендского института мозга Итана Скотта (Ethan Scott).
Для этого ученые воспользовались «кальциевой визуализацией» — сравнительно новой техникой микроскопии, которая позволяет регистрировать активность нервных клеток по флуоресцентному сигналу, запускающемуся в ответ на приток ионов кальция. Метод позволил визуализировать работу нейронов молодых рыбок данио, которых в контролируемых условиях подвергали воздействию токов воды, обтекавших их тело в разных направлениях.
«Мы проверили два направления течения, от головы к хвосту — как при плавании вперед, — и от хвоста к голове — как при попытке заглотить ее хищником, — объясняют авторы работы, — и обнаружили, что некоторые нейроны отзываются на оба направления, а некоторые срабатывают специфически, лишь в одном из них». Так, клетки в ганглиях боковой линии — органа, воспринимающего токи воды — активизировались просто в ответ на течение. А вот нейроны, получающие сигналы с них, уже идентифицировали направление и скорость течения.
По словам ученых, эти нейроны обнаружились во множестве областей мозга рыб, включая некоторые, которые прежде не связывались с восприятием токов воды. «Отслеживая тысячи нейронов и их активность во времени, мы смогли зарегистрировать их реакцию на течение и определили функциональные контуры, которые они формируют в мозге рыб», — резюмируют авторы работы. Их статья опубликована в свежем выпуске Journal of Neuroscience.
