Увеличение мозжечка адаптировало мозг позвоночных к полету
Биологи объединили ПЭТ-сканирование современных голубей с исследованиями окаменелостей динозавров, чтобы понять, как эволюционировал мозг птиц для приспособления к полету. Они выяснили, что ключевую роль сыграло адаптивное увеличение размера мозжечка у некоторых ископаемых позвоночных.
Полет среди позвоночных — редкое событие в истории эволюции, требующее функциональной интеграции множества анатомических и физиологических систем организма. Только три группы позвоночных эволюционировали, чтобы летать: птерозавры, вымершие небесные ящеры мезозойского периода, предки летучих мышей и динозавры юрского периода, которые позже породили современных птиц (по современной классификации, птицы тоже считаются частью динозавров).
Эти три группы не связаны тесно на эволюционном древе и независимо развили приспособления, необходимые для полета, — как внешние (длинные верхние конечности, определенные виды перьев и/или обтекаемое тело), так и связанные с работой мозга. Последние оставались не до конца изученными.
В частности, ученым давно было ясно, что мозжечок — область мозга, ответственная за координацию движений, регуляцию тонуса мышц и равновесия — играет важную роль в полете птиц. К примеру, на это указывает то, что отношение массы мозжечка к массе всего головного мозга у птиц наибольшее среди всех животных. Чтобы точнее определить его ценность в процессе полета, исследователи сравнили мозговую активность современных голубей до и после него. Результаты их работы представлены в журнале Proceedings of the Royal Society B Biological Sciences.
Ученые просканировали мозг восьми голубей с помощью позитронно-эмиссионной томографии — метода визуализации нейрональной активности, при котором внутрь организма вводится радиоактивно меченая глюкоза. При умственной нагрузке нейроны в задействованных областях начинают потреблять большое количество этого моносахарида, что возможно отследить за счет распада позитрон-излучающего радиоизотопа.
Итак, авторы работы изучали активность в 26 областях, когда птицы находились в состоянии покоя и сразу после того, как они в течение десяти минут летали с одного насеста на другой. Из рассматриваемых зон мозга именно в мозжечке наблюдалось статистически значимое (более чем на два стандартных статистических отклонения в сравнении с другими областями) изменение в уровне активности между отдыхом и полетом у всех восьми птиц. Кроме этого, повышенная мозговая активность наблюдалась в так называемых путях оптического потока — сети клеток мозга, соединяющей сетчатку глаза с мозжечком. Эти пути обрабатывают движение в поле зрения птиц.
После этого ученые пошли дальше и связали данные о мозжечке современных птиц с данными окаменелостей, чтобы выяснить, как мозг птицеподобных динозавров начал приобретать параметры, необходимые для обеспечения активного полета. Для этого авторы использовали оцифрованную базу данных эндокастов — слепков внутреннего пространства черепов динозавров. Они идентифицировали значительное увеличение объема и складчатости тканей мозжечка у ранних видов динозавров-манирапторов, предшественников первых летающих родственников птиц, включающих известного по популярной культуре крылатого динозавра археоптерикса.
Исследователи предупредили, что эти результаты, как и изменения мозговой активности во время полета, могут происходить и во время других видов поведения, таких как планирование. Ученые также отметили, что тесты включали полет без препятствий по простой траектории, и, вероятно, другие области мозга проявляют больший уровень активности во время сложных маневров.
Новые данные дали более детальное представление о том, как функционирует мозг птиц при полете, а также понимание ключевых процессов эволюции нейробиологии птицеподобных динозавров, позволившие им, первыми среди всех позвоночных, научиться летать.
Telegram 
Дзен 
VK Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Физики экспериментально подтвердили эффективность ионно-плазменного метода удаления радиоактивных загрязнений с поверхностей металлоконструкций ядерных реакторов. Новая технология позволяет очищать внутриконтурное оборудование от отложений сложного химического состава без образования опасных жидких радиоактивных отходов. Благодаря этому она даст возможность повторно использовать реакторные сплавы и снизит затраты на их переработку.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии