Стая перелетных гусей скользит по летнему небу, образуя легко узнаваемую букву «V». Громоподобное стадо бизонов мчится по равнинам, словно грозная группа... а огромная стая сардин завораживающе плывет в унисон.
Десятилетиями экологи и специалисты по поведению животных изучали эти типы группового поведения у различных видов. Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Диего теперь изучают их корни с точки зрения мозга. Как группы животных развивают скоординированные движения? Как так много индивидуальных мозгов могут обмениваться информацией, чтобы производить единое, согласованное поведение?
В статье, опубликованной в журнале Current Biology, говорится, что ученые-постдокторанты Дэвид Зада и Лизанна Шульце в лаборатории доцента Мэтью Ловетта-Баррона в Школе биологических наук изучали стаи крошечных прозрачных стеклянных рыбок (Danionella cerebrum), чтобы найти интригующие ответы на эти вопросы.
«Коллективное социальное поведение, такое как косяки рыб и стаи птиц, является замечательным проявлением поведенческой сложности в естественном мире, но мало что известно о том, как это поведение возникает из взаимодействующих мозгов многих особей», — сказал Ловетт-Баррон. «Мы вообще мало что знаем о том, как нейронные процессы у отдельных животных порождают кооперативное поведение».
Среди новых открытий, сделанных исследователями, было то, что стеклянные рыбы полагаются на свое зрение, чтобы плавать группами. В то время как некоторые виды рыб, как известно, используют свое чувство течения воды, чтобы плавать вместе, стеклянные рыбы используют только зрение, как показали исследователи в ходе серии экспериментов.
Используя инструменты машинного обучения для отслеживания перемещений рыб разного возраста, они также обнаружили, что способность следовать за скоординированными групповыми движениями развивается по мере взросления особей.
Подобно тому, как новорожденные люди развивают сложные социальные навыки по мере роста, стеклянные рыбки совершенствуют свою способность двигаться в скоординированных социальных группах по мере взросления. Рыбы, выращенные в нормальной социальной среде, избегали других рыб в возрасте двух недель, затем приобретали способность объединяться с другими через четыре недели и, наконец, достигали полной социальной согласованности в стаях через шесть недель.
Поскольку стеклянные рыбы очень прозрачны, исследователи смогли запечатлеть изображения их мозговой активности с помощью оптических микроскопов. Они записали тысячи нейронов в мозге стеклянных рыб, погруженных в панорамную среду виртуальной реальности, где рыбы наблюдали за движущимися рыбоподобными фигурами, которые имитируют опыт стайности.
Исследователи идентифицировали активные контуры, регистрируя изображения GCaMP, флуоресцентного белка, в нейронах. GCaMP светится ярче в присутствии кальция, который поступает в клетки, когда нейроны активны. Эти записи активности показали, что мозг стеклянной рыбы реагирует на вид своих социальных партнеров и что зрелость важна для социального зрения.
В то время как стеклянные рыбы всех возрастов могли воспринимать движение виртуальных социальных партнеров, только старые рыбы могли различать движение рыбоподобных и нерыбоподобных форм. Исследователи полагают, что развитие этой визуальной способности позволяет стеклянным рыбам выстраивать свои тела в соответствии со своими социальными партнерами, чтобы правильно плавать в стаях.
Продолжая эту идею, исследователи изучали рыб, выращенных в изоляции. Эти рыбы демонстрировали глубоко нарушенное стайное поведение и незрелую визуальную обработку социальных стимулов по сравнению со своими сородичами, выращенными в группах.
«В природе мы видим, что большие группы животных могут двигаться как сплоченное целое, и наша лаборатория работает над тем, чтобы понять, как мозг отдельных особей способен обращать внимание на действия своих социальных партнеров, чтобы производить это поведение на уровне группы», — сказал Ловетт-Баррон. «В этом исследовании мы обнаружили, что эти социальные способности появляются постепенно в ходе развития, по мере созревания нервной системы».
Стеклянные рыбы, длина которых во взрослом состоянии составляет всего 10–12 миллиметров, лишь недавно стали модельной системой для биологических исследований. Близкородственная им рыба-данио-рерио широко изучается, но с возрастом теряет свой небольшой размер и прозрачность. Стеклянные рыбы, с другой стороны, остаются маленькими и почти прозрачными на протяжении всей своей жизни, что дает биологам новые возможности для наблюдения за мозгом в действии.
Потепление океана приводит к неожиданным изменениям в размерах моллюсков
Ожидается, что потепление океанов приведет к уменьшению размеров моллюсков, но глобальный анализ показывает гораздо более сложное будущее для всех морей мира. Результаты исследования были опубликованы в журнале Proceedings of the…
На Марсе была сложная водная система с озерами и гидротермальными источниками
Космический аппарат «Персеверанс» (Perseverance) Американского космического агентства провел углубленный анализ конкретного скального обнажения на краю кратера Езеро на Марсе. Он обнаружил, что несколько миллиардов лет назад в этом районе происходили…
Защита Юпитера от Солнца оказалась более странной, чем ожидали ученые
Космический аппарат Juno выявил неожиданно сложную систему плазменных волн и ударных структур, которая помогает Юпитеру замедлять солнечный ветер. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communications. Каждая намагниченная планета, включая…
Погибший в Пермском крае, пострадавшие в Ульяновске и 592 БПЛА. Последствия атак ВСУ на российские регионы
Средства противовоздушной обороны в течение ночи сбили 592 украинских беспилотника над российскими регионами, сообщили в Минобороны РФ. Подростки 17 и 14 лет пострадали при атаке беспилотников на Ульяновск. В Пермском…
Поражены место хранения двигателей для "Фламинго" и логистика ВСУ. Удары ВС РФ по объектам на Украине
Вооруженные силы России в ночь на пятницу продолжили нанесение ударов по предприятиям военно-промышленного комплекса и логистическим центрам, а также морским судам, задействованным в интересах ВСУ, сообщили в Минобороны РФ. ТАСС…
Пострадал машинист. Главное о ЧП с пассажирским поездом на границе Ульяновской и Самарской областей
Пассажирский поезд, по предварительным данным, получил повреждения на железной дороге на границе Ульяновской и Самарской областей, сообщил губернатор Самарской области Вячеслав Федорищев в канале в "Максе". По предварительной информации, травмы…
Урсула впервые обидела Зеленского сильнее, чем Трамп
Украинская делегация в Нью-Йорке оказалась в ситуации, когда рушится примерно все. Даже самые надежн...
Ученые выяснили, как можно обнаружить микробы на спутнике Сатурна Энцеладе
Энцелад — шестой по величине спутник Сатурна, диаметр которого примерно равен ширине штата Аризона. ...
Финляндия ограничила доступ к полученным из России документам до 9999 года. А они таки оптимисты!
Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.
Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций
(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном
цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с
точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии
предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей
сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".