Нейроны в зрительной области мозга рыбки данио организованы как карта для ловли добычи
Учёные из Института нейробиологии Общества Макса Планка показали на примере рыбок данио, что расположение нейронов в среднем мозге адаптировано для успешной последовательности охотничьих действий.
Процесс охоты
Когда личинка данио замечает в периферии своего поля зрения маленькую точку, движущуюся вбок, ей нужно быстро решить: это добыча или угроза? В случае идентификации как добычи, рыбка поворачивается к объекту, приближается и хватает его.
Роль тектума
Визуальные стимулы передаются от сетчатки глаза в строго определённые места тектума (зрительного бугра) среднего мозга — центра обработки зрительной информации. Однако детали организации и специализации нейронов в этой области были мало изучены.
Метод исследования
Команда под руководством Доминика Фёрстера из лаборатории Хервига Байера проанализировала, как ганглиозные клетки сетчатки передают информацию в тектум и как она там обрабатывается.
- Личинкам данио в виртуальной реальности показывали разные стимулы: от маленьких и больших объектов, похожих на добычу, до приближающихся угроз.
- С помощью специальной микроскопии учёные одновременно анализировали активность сотен нейронов и расположение их клеточных отростков.
Результаты: специализация и карта
Специализация нейронов: И ганглиозные клетки сетчатки, и нейроны тектума высокоспециализированы. Одни активируются маленькими объектами, другие — большими или угрозами, третьи реагируют на направление движения или изменение освещённости.
Слоистая организация: Нейроны, реагирующие на угрозы, посылают проекции в глубокие слои тектума. Клетки, реагирующие на объекты-добычу, образуют синапсы в более поверхностных слоях. Это разделение, вероятно, позволяет быстро отличать добычу от угрозы.
Пространственная карта, адаптированная к охоте:
- Добыча обычно сначала появляется далеко на периферии поля зрения. Такие изображения проецируются в заднюю часть тектума. Именно в этой области сконцентрированы клетки, реагирующие на маленькие движущиеся объекты.
- Когда рыбка поворачивается к добыче и приближается, её изображение смещается в переднюю часть тектума и увеличивается. Нейроны, настроенные на большой и стабильный визуальный стимул (когда добыча прямо перед рыбой), расположены именно в этой передней области.
Вывод
Исследование показывает, что расположение и соединения нейронов в зрительной карте тектума адаптированы к требованиям охоты. Специализированные клетки локализуются в тех областях мозга, где их функция наиболее полезна для эффективного захвата добычи. Это наглядный пример влияния естественного отбора на организацию соответствующих областей мозга.