Как мозг летучих мышей организован для эхолокации и полёта

Новое исследование показывает, как мозг египетских летучих собак (Rousettus aegyptiacus) высокоспециализирован для эхолокации и полёта. В моторной коре обнаружены области, отвечающие за генерацию сонара и контроль крыльев. Работа учёных из UC Davis и UC Berkeley опубликована 25 мая в Current Biology.

Это первое в истории полное картирование моторной коры у летучих мышей, которые составляют четверть всех ныне живущих видов млекопитающих.

Метод: Исследователи использовали электростимуляцию различных областей моторной коры у анестезированных животных для определения вызываемых движений мышц и конечностей.

Ключевое открытие: Вопреки классическим теориям, предполагающим представление отдельных мышц в моторной коре, исследование выявило организацию вокруг синергий мышц — скоординированных движений различных частей тела.

"Мы обнаружили, что области мозга представляют общие синергии мышц, а не отдельные мышцы", — говорит профессор Лия Крубитцер.

Особенности эхолокации: Египетская летучая собака эхолоцирует с помощью языка, а не гортани. Эти животные способны точно направлять сонарный луч, манипулируя языком во рту, не двигая головой.

Соответствие в мозге: В моторной коре этих летучих мышей обнаружена необычно крупная область, отвечающая за движения языка. Более 40% простимулированной сенсорной и моторной коры вызывали движения языка — значительно больше, чем у изученных приматов и грызунов.

Организация для полёта: Крыло летучей мыши — это перепонка, натянутая между пальцами передних конечностей, задними конечностями и хвостом. Исследователи обнаружили, что в моторной коре редко встречаются области, отвечающие только за движение передней конечности. Вместо этого подавляющая часть коры представляет синергические движения плеча и задней конечности.

Это отражает механику полёта: мощность для движения крыла исходит от мышц плеча, а тонкая настройка траектории требует скоординированных движений мышц плеча и задней конечности.

Отдельные движения задних конечностей: Некоторые области коры вызывали движения только задних конечностей. Вероятно, они задействованы в локомоции — «ходьбе» по деревьям, когда животное цепляется за ветки задними лапами.

Сравнительный контекст: Исследование является частью более масштабного проекта, показывающего, как моторные области мозга организованы в соответствии с особенностями тела и поведения вида (например, обширное представительство кисти у макак и человека).

"Когда мы можем изучать разные виды, это становится очень мощным подходом для экстраполяции данных на человеческое состояние", — отмечает Крубитцер.