Слонам потребовалось очень много нейронов для управления хоботом и ушами

Немецкие исследователи обнаружили, что ядро лицевого нерва слонов содержит исключительно много нейронов по сравнению со многими другими млекопитающими — в среднем от 54000 до 63000, в зависимости от вида. Авторы связывают это с управлением хоботом и ушами. Результаты исследования четырех саванных и четырех азиатских слонов опубликованы в Science Advances.

Современные методы исследования позволяют все лучше понимать как устроен человек и животные. Так, в прошлом году ученым из тринадцати лабораторий удалось составить атлас нейронов первичной моторной коры млекопитающих на основе данных человека, мармозетки и мыши, а ранее команда японских нейробиологов смогла разметить вкусовую кора человека.

Несмотря на большое количество исследований, с помощью которых ученые пытаются раскрыть особенности строения и функций мозга различных животных, многое до сих пор остается неизвестно. Мозг слонов оставался одной из таких загадок из-за сложности добывания образцов для исследований.

Теперь зоологи и нейробиологи из Германии под руководством Лены Кауфман (Lena V. Kaufmann) из Берлинского университета имени Гумбольдта накопили достаточно материала, чтобы наконец изучить мозг саванного (Loxodonta africana) и азиатского слона (Elephas maximus) на четырех особях каждого вида. Они сфокусировались на нейронах ядра лицевого нерва, управляющих мышцами лица.

Для подсчета нейронов в ядре лицевого нерва слонов авторы использовали два метода: методику оптического фрационирования и методику подсчета всех нейронов в каждом десятом срезе. Оба метода показали схожие результаты: в среднем 62961-63202 нейронов у саванного слона и 52146-54103 у азиатского.

Далее авторы проверили, действительно ли большое количество лицевых нейронов связано только лишь с большим весом мозга слонов в 4,7 килограмм. Для этого они провели аллометрический анализ, который показывает связь между двумя величинами (в данном случае между количеством нейронов ядре лицевого нерва) в виде уравнения степенного закона. Это позволяет выразить симметрию масштаба, что важно при сравнении млекопитающих с разными размерами. С помощью этого метода авторы построили логарифмический график, на котором сравнили количество лицевых нейронов слонов и других видов млекопитающих. Таких нейронов у слонов оказалось в разы больше, чем ожидалось у приматов в переведенной шкале — разница была в три 95 процентных доверительных интервала.

Следующим этапом стало сопоставление субъядер, отвечающих за движение мышц лица, двух видов слонов и других млекопитающих. Авторы предположили, что дорсальное и латеральное субъядра у слонов могут отвечать за дорсальные и вентральные мышцы хобота на основании нескольких причин, среди которых была топография областей ядра, отвечающих за разные мышца лица у млекопитающих, а также большой размер и продолговатая форма дорсального и латерального субъядра. Их предположения подтверждалось и сравнением количества аксонов в ветвях лицевого нерва и соответствующих субъядрах.

Оставалось вопросом также и то, почему у саванных слонов больше лицевых нейронов, чем у азиатских. Одна из причин — размер ушей. На управление большими ушами у саванных слонов уходит около 11965 нейронов, а у азиатских — 7498. Кроме того, хобот саванных слонов имеет два отростка, что позволяет слонам захватывать им объекты, а у азиатских слонов таких отростков нет, поэтому они могут взять объект только полностью обхватив его хоботом.

Ранее мы рассказывали про то, что Международный союз охраны природы в прошлом году разделил африканских слонов на саванных и лесных, а также про подсчет слонов нейросетью по спутниковым снимкам.