Ядро лицевого нерва слонов содержит исключительно много нейронов по сравнению со многими другими млекопитающими
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 кору 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.