Нейрогенез у рыб Центральной Америки зависит от риска хищничества
Химические сигналы тревоги, которые обнаруживают молодые пресноводные рыбы из Центральной Америки, приводят к заметному увеличению определённых областей их мозга. Об этом свидетельствует новое исследование учёных из Конкордии.
Статья была опубликована в Proceedings of the Zoological Society профессором биологии Грантом Брауном и его бывшим студентом Брейденом Дональдсоном (MSc 18). Они пишут, что у молодых цихлид-зебр, неоднократно подвергавшихся воздействию сигналов высокого риска в течение двух недель, мозг в среднем на 16% больше по сравнению с группой низкого риска. Рост особенно заметен в конкретных областях мозга: у группы высокого риска в среднем на 20% больше обонятельные луковицы, на 21% больше зрительные бугры и на 18% больше гипоталамусы.
Исследователи также обнаружили, что после удаления сигналов тревоги мозг группы высокого риска вернулся к размеру, сопоставимому с группой низкого риска, через 11 дней.
«Мы знаем из предыдущих исследований, что после 14 дней воздействия сигналов высокого риска у молоди рыб наблюдаются изменения в поведении. Следующим шагом было посмотреть, что происходит в мозге», — объясняет Дональдсон. — «Мы хотели увидеть, есть ли лежащая в основе нейропластическая реакция, коррелирующая с этими поведенческими изменениями. Мы обнаружили, что она есть».
Высокая цена нейрогенеза
Исследователи случайным образом распределили 86-дневных цихлид в одну из двух групп. Каждая группа состояла из пяти аквариумов со стайками по 28 рыб. Одна группа (высокого риска) подвергалась воздействию раствора, приготовленного из обработанной кожи усыплённых цихлид-зебр.
Как и многие другие водные виды-жертвы, цихлиды-зебры выделяют химический сигнал при повреждении кожи или внутренностей. Это служит надёжным предупреждением об угрозе хищничества. Повреждённая кожа была обработана для создания экстракта сигнала тревоги, вызывающего антихищническое поведение. Группа высокого риска подвергалась воздействию этого экстракта три раза в день в течение 14 дней, имитируя события хищничества поблизости. В группу низкого риска вводили аналогичное количество (10 мл) дистиллированной воды для контроля за внешним воздействием. Через 14 дней половина рыб из каждого из 10 аквариумов была изъята для анализа.
Оставшихся рыб содержали в аквариумах без дальнейшего воздействия ещё 11 дней, после чего их также изъяли для анализа.
Результаты показали, что мозг рыб растёт при многократном воздействии сигналов хищничества, но возвращается к исходному состоянию, когда эти сигналы удаляются. Исследователи не могут определить, связано ли это возвращение с замедлением роста мозга или с тем, что остальная часть тела рыбы «догоняет» в росте, поскольку появляется дополнительная энергия.
«Мы предсказывали этот реверс, потому что нейрогенез — производство нейронов в мозге, вызывающее его рост — энергетически очень затратен», — говорит Браун. Если животному не нужно производить дополнительные нейроны как механизм выживания, оно использует эту энергию для роста в размерах, силе и полового созревания. Это, по утверждению Брауна, предполагает обратимость нейропластичности. Исследование дополняет работу Брендана Джойса, который показал аналогичные изменения морфологии мозга у взрослых гольянов и молоди атлантического лосося.
«Двадцать лет назад эволюционные биологи смотрели на поведенческие решения и говорили: "Животное будет делать то или это". Но более вероятно, что это случай "Животное может делать то или это" в зависимости от получаемых сигналов среды», — добавляет Браун. — «Изменения в окружающей среде, доступности пищи, спаривании, хищничестве — всё это влияет и формирует то, как животное распределяет свою энергию. И в этом идея пластичности».