Бабочки монархи известны своей ежегодной дальней миграцией, в ходе которой они перемещаются на несколько тысяч километров с севера США в место их зимовки в центральной части Мексики. Во время миграции заметные оранжево-черно-белые бабочки используют информацию о солнце в качестве основного ориентира для ориентации.
Но как информация о солнце обрабатывается в мозгу бабочки? В предыдущих исследованиях уже были описаны ячейки, обрабатывающие солнечный азимут. «Однако мы не знали, что эти клетки кодируют солнце во время полета», - говорит Джером Битц из Биоцентра Вюрцбургского университета Юлиуса-Максимилиана (JMU) в Баварии, Германия.
До сих пор предполагалось, что солнечный компас работает всегда - независимо от того, сидят ли насекомые, ходят или летают. Группа исследователей под руководством Джерома Битца и Бэзила эль-Джунди из JMU показывает в научном журнале Current Biology, что это не так и что компас устанавливается в начале полета: «Удивительно, но нервные клетки меняют свою стратегию кодирования во время полета, так что нейронная сеть представляет направление движения бабочек относительно солнца подобно компасу. Это происходит только тогда, когда животные могут контролировать собственное направление полета."
Бабочки в авиасимуляторе
Как удалось закрыть этот пробел в знаниях? Группа под руководством Битца и Эль-Джунди впервые измерила нейронную активность активно летающих бабочек-монархов и изучила влияние ориентации животных на обработку солнечной информации. Ранее такие измерения проводились только на задержанных бабочках.
Исследователи JMU воспользовались технической уловкой: «Мы привязали бабочек к свободно вращающемуся стержню в центре авиасимулятора, который позволяет бабочкам активно выбирать направление полета. зеленое световое пятно. Пока привязанная бабочка летала, мы следили за активностью мозга с помощью сверхтонких микроэлектродов».
Эксперименты доказывают: активное движение бабочек необходимо для обработки информации о солнце в качестве информации компаса в мозгу бабочки во время миграции.
«Наши результаты подчеркивают важность выполнения нейронных записей у активно движущихся животных, чтобы понять, как мозг решает сложные задачи ориентации», - говорит Битц, который является первым автором публикации в журнале Current Biology. К проекту были привлечены другие исследователи из Биоцентра, а также из университетов Лунда (Швеция), Билефельда и Техаса. Работа финансировалась Немецким исследовательским фондом (DFG).
Мозг размером с рисовое зерно с удивительными способностями
Битц восхищается предметами своего исследования: «Наша публикация однозначно демонстрирует, что даже мозг размером с рисовое зерно является очень сложным органом, который позволяет насекомым совершать такие удивительные действия. С помощью своего мозга бабочки-монархи управляют огромная миграция с использованием эффективного внутреннего компаса. Нам, людям, трудно представить такую дальнюю миграцию без использования современных навигационных устройств, и это одна из основных причин, по которой я восхищаюсь этими загадочными бабочками."
Далее Джером Битц и Бэзил эль Джунди планируют исследовать, как работает солнечный компас бабочек, когда бабочки имеют доступ к естественному небу, а не просто используют световое пятно в качестве ориентира для ориентации. Для этого нейронные записи необходимо проводить на тренажерах под открытым небом.