Навигация в темноте зависит от внутренних часов организма
Исследователи из Университета Аалто и Хельсинкского университета обнаружили, что мыши лучше находят тусклый свет в полной темноте в экспериментах, проведенных ночью, по сравнению с теми, что проводились днем. Ученые с удивлением выяснили, что этот эффект почти не связан с изменениями в самом глазу, а контролируется тем, как мыши фактически ищут свет в темноте, и как их мозг обрабатывает сигналы ночью и днем.
Многие животные ведут себя по-разному днем и ночью. Хотя внутренние часы организма (циркадные ритмы) давно известны, их влияние на функции тела до конца не изучено. Например, было известно, что сетчатка глаза имеет собственный циркадный ритм. Команда исследователей решила проверить, влияют ли внутренние часы глаза на зрение.
«Наша исследовательская группа способна связать способность мыши найти тусклый свет в темноте с лежащими в основе этого нервными сигналами сетчатки на пределе чувствительности зрения», — сказал профессор Петри Ала-Лаурила, руководитель группы. — «Это позволило нам изучить, как цикл день/ночь меняет зрительные возможности мыши, как на уровне нейронных цепей, так и вплоть до поведенческих реакций».
Поиск пути в абсолютно темном лабиринте
Эксперимент заключался в помещении мыши в лабиринт в полной темноте, где рядом с выходом находился слабый источник света. Мышь обучена знать, что свет ведет к выходу. Ученые повторили этот эксперимент, проводя часть тестов днем, а часть — ночью.
Было обнаружено изменение в поведении: мыши лучше замечали свет ночью, чем днем. Однако нервные импульсы, исходящие от сетчатки, сами по себе не вызывали этой разницы, что стало неожиданностью.
Поведенческая стратегия, а не сигнал глаза
Используя высокотехнологичные камеры ночного видения и собственное программное обеспечение на основе глубокого обучения, команда отслеживала движения животных. Они наблюдали, что в ночных экспериментах мыши искали свет эффективнее, сканируя окружающую среду (например, больше поворачивались). Научившись этой поведенческой стратегии ночью, мыши затем могли использовать ее и днем, решая задачи лабиринта быстрее, чем мыши, которые никогда не пытались сделать это ночью.
«Ранее невозможно было измерять поведение так точно, как это теперь может делать наша группа... Увлекательно показать, что даже в простейшей задаче — найти свет в темноте — животные могут использовать совершенно разные поведенческие стратегии, и, более того, мы можем количественно оценить их дневные и ночные различия», — сказала Санна Коскела, аспирант Хельсинкского университета и первый автор статьи в Current Biology.
Влияние внутренних часов на зрение
Команда надеется продолжить исследование влияния циркадного ритма на зрение. Хотя этот конкретный тест не показал влияния времени суток на сигналы сетчатки, это лишь одна из многих зрительных задач, которые глаз может выполнять при низком уровне освещенности.
«Теперь у нас есть замечательная возможность изучать сенсорные функции от сетчатки до поведения при тусклом свете... Наш следующий набор экспериментов исследует, как мозг обрабатывает слабые сигналы, возникающие от увеличения и уменьшения интенсивности света в сетчатке в разное время суток. Это поможет нам глубже понять, как млекопитающие видят при низком уровне освещенности», — сказал профессор Ала-Лаурила.