Долгие зевки млекопитающих и птиц связали с увеличением объема мозга и числа нейронов

Ученые подтвердили, что чем выше продолжительность зевоты у 55 видов млекопитающих, тем больше размер их мозга, общее количество нейронов и количество нейронов в коре. Такие же корреляции между продолжительностью зевоты и измерениями мозга исследователи обнаружили и у 46 видов птиц. Но по сравнению с млекопитающими, даже при сопоставимых размерах мозга и тела, птичий зевок был значительно короче. Эту разницу ученые объяснили более высокой температурой тела и крови птиц, а также, вероятно, меньшим производством тепла мозгом птиц, которые обеспечивают меньшую потребность в охлаждении, чем у млекопитающих. По мнению авторов, эти результаты подтверждают гипотезу охлаждения мозга зевотой. Статья опубликована в журнале Communications Biology.

Единого мнения относительно функции зевания нет до сих пор: существует несколько гипотез, но наиболее убедительным считается предположение о том, что зевота охлаждает мозг. Одновременное вдыхание холодного воздуха и растяжение мышц вокруг рта увеличивают приток более холодной крови к мозгу. И эта идея получила эмпирическое подтверждение. Например, известно, что зевание запускается во время повышения температуры мозга, поверхности черепа, тела и сопровождается соответствующим понижением температуры, а на частоту зевоты у крыс и людей влияют изменения температуры окружающей среды.

Температура мозга частично определяется производством тепла в результате нейронной активности, и, соответственно, животные с большим мозгом и большим количеством нейронов будут зевать дольше, чтобы достичь сравнимого охлаждающего эффекта. И это подтверждают результаты исследований, в ходе которых ученые обнаружили, что у 24 видов млекопитающих продолжительность зевоты связана с размером головного мозга и количеством нейронов, а недавно аналогичную взаимосвязь наблюдали внутри одного вида — одной породы домашних собак. Однако эти исследования ограничены наблюдением только за млекопитающими.

Йорг Массен (Jorg Massen) из Утрехтского университета и его коллеги в свое исследование включили не только 55 видов млекопитающих, но и 46 видов птиц, и в общей сложности ученые проанализировали 1291 зевок от 697 особей. Для всех животных масса тела, масса мозга и количество нейронов в коре или паллиуме были извлечены из литературы. А для исследования связи между продолжительностью зевка и показателями мозга ученые использовали байесовские многоуровневые филогенетические модели.

Оказалось, что независимо от размера тела, как у млекопитающих, так и у птиц, отмечалась положительная связь между продолжительностью зевка и размером мозга, общим количеством нейронов и количеством нейронов в коре и паллиуме, соответственно.

Однако средний птичий зевок был значительно короче, чем у млекопитающих, и даже при сопоставимой массе мозга и тела млекопитающие в среднем зевали дольше. Это согласуется с предположением о том, что животные зевают, чтобы охладить мозг. Во-первых, температура тела и, следовательно, температура крови у птиц примерно на 2 градуса по Цельсию выше, чем у млекопитающих. В результате теплообмен между кровью и атмосферой у птиц происходит быстрее, поэтому птицам не нужно зевать также долго, как млекопитающим, чтобы достичь того же охлаждающего эффекта. Во-вторых, плотность нейронов у птиц настолько же высока, как и у приматов. Исходя из этого, авторы предполагают, что по сравнению с нейронами млекопитающих нейроны птиц меньше и имеют меньше дендритов, и, соответственно, потребляют меньше энергии. А значит, мозг птиц выделяет меньше тепла, чем мозг млекопитающих, и тем самым меньше нуждается в охлаждении.

Единственным в рамках данного исследования исключением из этого правила стал голый землекоп. Этот зверек при относительно небольшой массе мозга и количестве нейронов зевал в течение 4,12 секунды, что почти так же долго, как ягуар (4,13 секунды), мозг которого примерно в 300 раз больше. Но зверек этот уникален среди млекопитающих: его температура тела изменяется в зависимости от температуры внешней среды, и он не имеет таких способов выведения влаги, как через потовые железы или слюноотделение во время теплового стресса. Но, как оговаривают авторы, объясняется ли этим его непропорционально долгое зевание — это предмет дальнейших исследований.

Авторы резюмируют, что результаты их исследования поддерживают гипотезу о том, что зевота охлаждает мозг, сохраняя оптимальную температуру для его эффективной работы, и показывают, что этот сложный рефлекс высоко консервативен во всех таксонах и, вероятно, может быть прослежен до, по крайней мере, общего предка млекопитающих и птиц.

Несмотря на то, что исследования зевоты у различных видов продолжаются уже десятилетия. Спорные точки зрения существуют не только о функции зевоты, но и о связи заразительной зевоты с социальным поведением. Например, собаки зевают одинаково часто в ответ на действия дружественных особей и тех, кто относится к ним враждебно, и заражение зевотой у них не имеет отношения к эмпатии. А орангутаны могут заражать друг друга зевотой, точно так же, как люди, шимпанзе и бонобо. Но заразительность зевоты у орангутанов никак не зависит от того, наблюдает ли животное за знакомой ему особью или незнакомой.

Екатерина Рощина