Крокодилам в МРТ дали послушать Баха

Активность мозга крокодила в МРТ сканере в реальном времени

Ströckens et al. / Proceedings of the Royal Society B 2018

Способностью по-разному обрабатывать слуховые стимулы в зависимости от их сложности отличается мозг не только птиц и млекопитающих, но и пресмыкающихся. Это выяснила международная группа ученых, которой удалось проследить за активностью мозга пяти нильских крокодилов (Crocodylus niloticus): для этого их положили в МРТ и включили музыку. Статья опубликована в журнале Proceedings of the Royal Society B.

У млекопитающих и птиц достаточно хорошо налажена система коммуникации — благодаря хорошо развившимся в процессе эволюции отделам конечного мозга (наиболее крупной и передней части головного мозга), отвечающим за обработку информации, поступающей от органов чувств. Воспринимать и эффективно обрабатывать слуховую информацию как птицы, так и млекопитающие, могут, даже несмотря на анатомические различия в их конечном мозге: конечный мозг млекопитающих, например, состоит из слоистой «мантии» (совокупности белого и серого вещества — коры больших полушарий), в то время как «мантия» у мозга птиц не слоистая, а имеет преимущественно ядерную структуру.

Несмотря на принадлежность к высшим позвоночным животным, пресмыкающиеся сильно отличаются от млекопитающих и птиц в плане обработки сенсорной информации: именно поэтому у них не так хорошо налажена система коммуникации. Это может объясняться анатомическими отличиями их конечного мозга; те же анатомические отличия, однако, сделали птиц и млекопитающих скорее похожими, чем отличающимися. Ключом к разгадке эволюции нервной системы высших позвоночных животных, поэтому, могут служить функциональные особенности мозга при обработке сенсорной информации.

Коллектив ученых из Ирана, Южной Африки, Франции и Германии под руководством Феликса Строкенса (Felix Ströckens) из Рурского университета (Бохум, Германия) смогли впервые рассмотреть работу мозга крокодила во время фМРТ-эксперимента. Во время исследования молодым крокодилам, лежащим в сканере, показывали различные стимулы: визуальные (мигающие огоньки красного и зеленого цвета) и звуковые. Звуковые стимулы были простыми (два случайных аккорда) и сложными (первые 12 секунд «Брандербургского концерта» Иоганна Себастьяна Баха). Всего в эксперименте приняли участие пять юных крокодилов.

Активацию мозга при обработке стимулов проследили в переднем отделе дорсального наджелудочкового валика — главной сенсорной структуре головного мозга птиц и пресмыкающихся. Ученые выяснили, что обработка сложных слуховые стимулов по сравнению с простыми приводит к дополнительной активации в этой зоне: из этого ученые сделали вывод, что сложность обработки сенсорной информации напрямую зависит от сложности представляемого стимула. Работа отделов конечного мозга крокодилов, таким образом, устроена иерархично: точно так же, как у птиц и млекопитающих.

В понимании эволюции высших позвоночных животных важную роль играют крокодилы: от птиц — других представителей клады архозавров (Archosauria) — они отделились около 250 миллионов лет назад, а первые представители современного отряда крокодилов появились уже 85 миллионов лет назад, и с тех пор их фенотип изменился не сильно. Мозг представителей отряда крокодилов может, таким образом, многое рассказать об эволюции нервной системы позвоночных, а фМРТ, как показали ученые, хорошо годится в качестве метода изучения.

В прошлом году ученым удалось описать анатомические особенности древнейшего общего родственника динозавров и птиц: это помогло в подробностях изучить разделение птиц и крокодилов в среднем триасе.

Елизавета Ивтушок

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.