Функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям (Роспечать)

Работу боковой линии рыб описали на нейронном уровне

Thierry Marysael / Flickr

Австралийские исследователи в статье для The Journal of Neuroscience впервые описали нейронную сеть, которая обрабатывает информацию от боковой линии у рыб. Оказалось, что входящие в нее клетки не локализованы в конкретных областях мозга, а равномерно распределены по нему. При этом большая часть нейронов реагировала на поток от головы к хвосту. 

Один из важнейших органов чувств рыб и водных амфибий — боковая линия. Она представляет собой ряд рецепторов, расположенных от головы до хвоста и отслеживающих движение потоков воды. Благодаря информации, поступающей от боковой линии, водные животные ориентируются в пространстве, охотятся и взаимодействуют с сородичами.

До сих пор у специалистов имелись лишь базовые представления о том, как сигналы от боковой линии обрабатываются в головном мозге. Теперь команда австралийских исследователей во главе с Итаном Скоттом (Ethan K. Scott) из Квислендского университета представила первое описание нейронной сети, которая задействована в этом процессе.

Ученые провели ряд экспериментов с мальками данио-рерио (Danio rerio). Эта рыбка из семейства карповых (Cyprinidae) — излюбленный модельный организм в экспериментальной биологии. Подопытных данио обездвижили и поместили в микрофлюидную установку, с помощью которой создавался управляемый поток воды ко всей боковой линии. Мальки были генетически модифицированы таким образом, чтобы их нейроны светились в ответ на повышение концентрации ионов кальция. Это позволило отследить ответ отдельных нервных клеток на движение воды и выявить связи между ними.


Регулируя поток воды в установке и регистрируя реакцию на эти изменения, исследователи выявили несколько типов нейронов, ответственных за обработку сигналов от боковой линии. Например, нервные клетки, расположенные в ганглиях боковой линии, реагировали почти исключительно на направление потока от головы к хвосту или наоборот. 

В головном мозге шла более тонкая обработка информации. Ученые обнаружили здесь нейроны, кодировавшие наличие, направление, начало, объем и, возможно, скорость потока. Они были распределены по всему мозгу, включая области, которые ранее не связывали с обработкой сигналов от боковой лини. Большая часть обнаруженных нейронов реагировала на поток от головы к хвосту. Информация о нем особенно важна для плывущей рыбы, поэтому неудивительно, что она обрабатывается столь подробно.  

Авторы отмечают, что при принятии решений рыбы комбинируют данные, полученные от боковой линии, с информацией от других органов чувств. Понять, как именно это происходит, помогут новые исследования.

Недавно биологи создали экспериментальную модель, в которой поместили данио-рерио внутрь виртуальной реальности. Она позволила отследить поведение рыб и активность их нейронов в условиях симуляции. Первые опыты с ней привели к открытию группы нервных клеток, которые возбуждаются при несовпадении зрительных стимулов с движениями хозяина. 

Сергей Коленов

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.