Как птицы определяют источник звука

Физиологи из Университета Нагои продвинулись в понимании нейронных цепей птиц, которые позволяют им определять направление на источник звука. Их результаты, опубликованные в журнале Science Advances, могут помочь понять основы того, как мозг млекопитающих вычисляет разницу во времени прихода звука к каждому уху — так называемую «межушную временную разницу». Эта способность является ключевым компонентом локализации звука.

Нервные цепи для этого процесса настолько специализированы, что многочисленные ответвления (дендриты) одной нервной клетки получают сигнал определенной частоты от правого или левого уха. Однако точный механизм работы оставался неясным.

Рэй Ямада и его коллега Хироши Куба провели лазерные эксперименты на срезах мозга цыплят, стимулируя возбуждающие рецепторы в области мозга, ответственной за локализацию звука. За этим последовали симуляционные эксперименты.

Они обнаружили, что нервные соединения (синапсы) были особенно сконцентрированы на концах специализированных длинных дендритов, обрабатывающих сигналы низкой частоты. Контринтуитивно, эта кластеризация ослабляла передачу сигнала по длине дендрита к телу нейрона. Однако этот процесс позволял нервной клетке выдерживать интенсивные входные сигналы от дендритов, связанных с каждым ухом, сохраняя при этом способность вычислять временную разницу и определять местоположение.

Исследование «Dendritic synapse geometry optimizes binaural computation in a sound localization circuit» было опубликовано в Science Advances 24 ноября 2021 года.