О чем ты думаешь, золотая рыбка: ученые вживили записывающее устройство в рыбий мозг

Ученые вживили мозговой компьютер рыбе. С его помощью они изучили, как рыбы ориентируются в пространстве. Результаты опубликовали в журнале PLOS Biology.

C помощью устройства ученые хотят понять, какие мозговые механизмы позволяют рыбам ориентироваться в пространстве и как они связаны с эволюционными корнями навигации у всех существ с нейронной цепью. «Навигация — это очень важный аспект поведения. Мы ориентируемся и перемещаемся, чтобы найти еду и убежище», — сказал Ронен Сегев, нейроученый из Университета Бен-Гуриона в Израиле. Он и его коллеги установили кибернетические устройства на 15 рыбах для исследования.

Ученые вживили компьютер золотой рыбке, чтобы изучать, как нейроны срабатывают в ее мозге во время навигации. При помощи микроскопа, ученые оголили мозг и установили в него электроды. Затем электроды подключили к небольшому записывающему устройству, которое надежно закрепили на лбу рыбы.

После операции и восстановления, рыбы с устройствами на голове участвовали в эксперименте. Золотые рыбки передвигались в аквариуме длиной 60 см и шириной 15 см. Чем ближе рыбы подплывали к краям аквариума, тем больше навигационные клетки в их мозгах активизировались.

Ученые обнаружили, что золотые рыбки используют систему навигации, которая немного отличается от найденной у млекопитающих. У людей и млекопитающих навигационные клетки специализируются на определении нашего точного местоположения в окружающей среде и построении карты вокруг этого места. У млекопитающих есть специализированные нейроны, которые создают метки о местонахождении на их умственных картах. У рыб таких клеток не обнаружили.

Вместо этого золотые рыбки полагаются на тип нейронов, которые активируются, когда животное приближается к границе или препятствию. Объединяя информацию о расстоянии от различных препятствий, рыба определяет свое местоположение в пространстве.

Система навигации млекопитающих, по словам доктора Сегева, состоит из клеток, которые передают сообщение «Я здесь, я здесь, я здесь». У золотых рыбок клетки работают, чтобы известить: «Я нахожусь в этой позиции вдоль этой оси и в этой позиции вдоль другой оси».

Коэн полагает, что различия в навигационных схемах животных могут быть связаны с разными проблемами, с которыми они сталкиваются в местах обитания. Например, постоянно меняющиеся течения воды могут означать, что рыбам проще знать расстояние от выделяющегося объекта в окружении, чем точное местоположение.

Все эксперименты были одобрены университетским комитетом по защите животных. После его завершения исследователи усыпили рыб, чтобы изучить их мозг подробнее. Команда надеется продолжить изучение того, как и почему навигационные системы рыб отличаются от наших.

Аделаида Сибо, биолог из Оксфордского университета, не участвовавшая в исследовании, считает проект удивительным и важным. «Мы изменяем множество сред обитания животных. Если понимаете, как животное ориентируется, то определите, сможет ли оно адаптироваться к изменениям, происходящим в мире сейчас», — сказала доктор Сибо.

Исследование навигационных способностей золотых рыбок помогает ученым лучше понять, как различные виды животных адаптируются к среде обитания и как их мозговые механизмы связаны с эволюционным развитием. Эти знания полезны для понимания адаптации разных видов к изменениям в окружающей среде, вызванным человеческой деятельностью и другими факторами.