Зонотрихии отключили чувствительные к магнитному полю нейроны на время отдыха в период миграции

Нейроны птиц, реагирующие на магнитное поле, активны только во время миграции по ночам. Теперь исследователи из Канады и США выяснили, что если птица ночью никуда не летит, то и активность этих нейронов будет снижена — как днем. Для этого они наблюдали за группами белошейных зонотрихий во время сезона миграции, а затем заглянули в их мозг. Работа опубликована в European Journal of Neuroscience.

Птицы не смогли бы мигрировать на большие и малые расстояния и возвращаться обратно, если бы не могли ориентироваться и не обладали бы инструментами навигации. В зрительном мозге ночных мигрирующих птиц есть кластер N — область с нейронами, которые играют роль компаса, обрабатывая информацию, поступающую с магниторецепторов сетчатки глаза. Это позволяет птицам ориентироваться по магнитному полю во время миграций.

Активен этот кластер только по ночам — когда ночные мигрирующие птицы совершают свои перелеты. Но неизвестно, зависит ли активность кластера только от циркадных ритмов — тогда нейроны должны быть «включены» каждую ночь, независимо от того, мигрирует ли птица, — или он активируется непосредственно во время миграции или подготовки к ней. Мадлен Бродбек (Madeleine I. R. Brodbeck) из Университета Западного Онтарио с коллегами исследовали, как меняется активность нейронов кластера у белошвейных зонотрихий Zonotrichia albicollis.

За двумя когортами зонотрихий наблюдали в течение двух осенних сезонов миграции. В октябре 2017 года ученые отловили 18 птиц, а в октябре 2019 года — 19. Птиц размещали в вольерах на крыше исследовательского центра, а перед наблюдениями садили их в одиночные клетки в тех же вольерах.

Случайным образом исследователи выбирали птиц, которых отнесли к дневной группе, — за ними наблюдали днем. За поведением остальных зонотрихий начинали наблюдать спустя два часа после захода солнца. Поскольку птицы были заперты в клетках и не могли лететь (но хотели), они часто мамали крыльями и прыгали — и таких птиц отнесли к группе миграционного беспокойства. Но часть зонотрихий сидела неподвижно в течение 45 минут или только двигала головой, их отнесли к группе ночного отдыха — понятно, что лететь они никуда не собирались, по крайней мере в ночь наблюдений.

После окончания наблюдений птиц из всех групп отлавливали и умерщвляли, чтобы исследовать их мозг в ту же ночь. В полученных образцах мозга авторы измеряли экспрессию генов раннего ответа ZENK — она указывает на активацию клеток — в кластере N. Для этого они пометили белки ZENK с помощью иммуногистохимии, а потом подсчитали меченые клетки.

У птиц в группе ночного миграционного иммуногистохимия в кластере N было значительно больше клеток, экспрессирующих ZENK, по сравнению с группами птиц, которые отдыхали — не важно, днем или ночью (p  = 0,021 и p  = 0,031). А то, насколько активно и беспокойно вела себя птица ночью, коррелировало с количеством клеток, меченых ZENK.

Авторы пришли к выводу, что активность кластера N регулируется факультативно и зависит от мотивации к миграции и от ночной активности, а не просто включается с наступлением ночи в периоды миграции.

Ранее наличие внутреннего компаса заподозрили у мертвых голов — бражников, которые тоже мигрируют осенью.