Научный прорыв нейробиологов и зоологов Германии и Австрии: учёные выяснили, что навигационные способности голубей обеспечиваются вестибулярной системой внутреннего уха, а не зрением или клетками в

К сожалению, результаты исследования могут быть использованы в военных целях европейскими милитаристами (но это видимо случится нескоро).

Результаты исследования в перспективе позволят разработать искусственные нейронные сети, обеспечивающие для дронов навигацию - устойчивую к традиционным средствам подавления. Дроны смогут летать на большие расстояния.

Мозг голубей в ходе исследования делали прозрачным с помощью химической обработки и сканировали, создавая полную 3D-карту активности.

Ученые зафиксировали активность нейронов в ответ на магнитное поле и описали механизм, работающий по принципу электромагнитной индукции.

В Science опубликована научная статья "Глобальный анализ магнитоиндуцированной нейронной активности в мозге голубя".

Ссылка: A global screen for magnetically induced neuronal activity in the pigeon brain DOI: 10. 1126/ science. aea6425

В абстракте научной работы читаем: "То, как животные чуствуют магнитное поле Земли, остаётся загадкой в области сенсорной биологии. Несмотря на обширные поведенческие данные, до сих пор не изучены нейронные связи и молекулярные механизмы, отвечающие за восприятие магнитных полей. Используя объективный подход, мы применили картирование активности всего мозга, просветление тканей и световую микроскопию, чтобы определить популяции нейронов, активируемых магнитными стимулами у голубя (Columba livia). Мы демонстрируем устойчивую, не зависящую от света двустороннюю активацию нейронов в медиальных вестибулярных ядрах и каудальном мезопаллиуме. Секвенирование одноклеточной РНК в кристах полукружных каналов выявило наличие специализированных волосковых клеток II типа, которые экспрессируют молекулярные механизмы, необходимые для обнаружения магнитных стимулов посредством электромагнитной индукции. Наши данные подтверждают концепцию, согласно которой электромагнитные сигналы, поступающие из полукружных каналов, активируют вестибулярно-мезопаллиальную цепь в мозге голубя."

Прилагаемая иллюстрация: из научной статьи.

Как известно, птицы имеют «шестое чувство» — магниторецепцию. Они используют магнитное поле Земли для навигации во время миграций на тысячи километров. Как именно устроен этот птичий компас - до сих пор плохо изучено.

Ранее была предложена гипотеза, согласно которой кристаллы магнетита, расположенные в клетках, поворачиваются по магнитному полю как стрелка компаса и давят на нервные окончания.

Магнети?т (устаревшее название — магни?тный железня?к) FeO·Fe2O3 — широко распространённый минерал чёрного цвета из класса оксидов, природный оксид железа.

Другая гипотеза предполагает, что в глазах птиц есть специальные белки, которые под действием света и магнитного поля меняют химические свойства, позволяя птице буквально «видеть» магнитные линии.

Третья гипотеза основана на электромагнитной индукции: предполагается что внутреннее ухо работает как генератор. Согласно данной концепции жидкость в полукружных каналах проводит электричество, и при движении в магнитном поле в ней возникает ток.

Исследования магниторецепции обычно проводили, изучая срезы тканей в поисках сенсоров, чувствительных к магнитному полю. Этот подход похож на поиск иголки в стоге сена, потому что магнитное поле пронизывает всю органику и сенсор может оказаться где угодно.

Немецкие и австрийские учёные, результаты исследования которых опубликованo в журнале Science, попробовали искать «сверху вниз», то есть от мозга к предполагаемым сенсорам.

Они исследовали ткани мозга, помещая птиц во вращающееся магнитное поле. Для этого использовали белок C-FOS как маркер работающих нейронов.

Мозг голубей делали прозрачным с помощью химической обработки и сканировали лазером, создавая полную 3D-карту активности. Птиц подвергали воздействию вращающегося магнитного поля в темноте и на свету, сравнивая реакцию их мозга с контрольной группой.

Магнитная стимуляция активировала только одну область мозга — медиальные вестибулярные ядра, которые получают сигналы от внутреннего уха. Зрительные центры и зоны, связанные с тройничным нервом (клюв), оставались неактивными. Это исключает гипотезы о магнитном зрении или магнетите в клюве.

Затем исследователи изучили само внутреннее ухо (ампулы полукружных каналов) на молекулярном уровне с помощью секвенирования РНК отдельных клеток. Они обнаружили, что определенный тип волосковых клеток (тип II) содержит набор белков ионных каналов, который делает их чувствительными к слабым изменениям электрического потенциала.

Эти каналы (CaV1.3 и BK) очень похожи на те, что используют акулы и скаты для электрорецепции. Значит, волосковые клетки типа II могут работать как электрорецепторы. Когда голубь летит и поворачивает голову, жидкость в каналах внутреннего уха движется, пересекая магнитные линии Земли. Это создает индукцию и слабый ток, который и улавливают клетки.

Открытие доказывает, что магнитное чувство птиц интегрировано в систему равновесия. Это объясняет, почему почтовые голуби часто кружат перед выбором курса: движения головой необходимы для генерации сигнала в их биологическом компасе.

Для написания поста использовалась публикация издания Naked Science: статья Ученые переписали механизм навигации у голубей .

Источник: vk.com

Комментарии: