Мозг дельфинов оказался способен «видеть» звуки

Группа нейробиологов из Университета Эмори впервые применила метод трактографии к законсервированным образцам мозга дельфинов. Благодаря этому удалось установить, что слуховые сенсорные пути дельфинов имеют неожиданно сложное строение и напоминают соответствующие структуры мозга летучих мышей. Работа опубликована в журнале Proceedings of the Royal Society B.

Для исследования ученые использовали мозг двух дельфинов, выброшенных и погибших на отмели пляжа в Северной Каролине: пятнистого протодельфина (Stenella attenuata) и дельфина-белобочки (Delphinus delphis). С помощью метода диффузионной МРТ ученым удалось проследить все важнейшие взаимосвязи в слуховой сенсорной системе дельфинов.

Выяснилось, что слуховой нерв идет у дельфинов не только к зонам слуховой коры, отвечающим за всевозможные слуховые ощущения, но и к первичным зонам зрительной коры, где производится ранняя обработка визуальных сигналов. Ряд ответвлений также отходят к различным подкорковым ядрам.

Ученые полагают, что столь сложные и разнообразные связи в слуховой сенсорной системе возникли из-за того, что дельфины активно используют эхолокацию, которая, вероятно, позволяет им создавать трехмерные визуальные картины окружающего мира на основе звуковых сигналов. Такая способность сближает дельфинов с летучими мышами. 

Вид томографии, который использовали в работе для картирования нервных связей, основан на измерении в каждой точке мозга пространственной неравномерности (анизотропии) в диффузии воды. Белое вещество мозга, как известно, состоит из протяженных отростков нейронов — аксонов. Находясь в такой «ориентированной» среде, вода остается подвижна только вдоль нервных волокон, но не поперек им. Томография позволяет установить ориентацию максимальной диффузионной свободы молекул в каждой точке. И это, в свою очередь, позволяет картировать аксональные связи между различными частями мозга. 

Возможность применять диффузионную тензорную визуализацию, позволяющую строить трехмерные изображения соединяющих различные отделы мозга нервных трактов (трактография) в отношении уже умершего мозга, появилась совсем недавно. До этого момента ее применяли только к крысам, приматам и людям. Обычно сеанс диффузионной томографии по отношению к живому человеку занимает не более 20 минут, однако из-за того, что количество жидкости в умершем мозге гораздо меньше, а сам мозг дельфинов больше человеческого – на исследования пришлось потратить много времени. Однако это дает перспективу в ближайшее время в деталях понять и смоделировать коннектом центральной нервной системы дельфинов – полное описание структуры нервных связей и соединений, что даст существенный прорыв в понимании их высшей нервной деятельности.

Даниил Кузнецов