Ученые из Университета штата Джорджия перепрограммировали нейронную цепь одного вида и соединили ее с другими видами, чтобы проверить гипотезу об эволюции нейронных цепей и поведения.
Нейроны связаны друг с другом, образуя сети, лежащие в основе поведения. доктора Акира Сакураи и Пол Кац из Института неврологии штата Джорджия изучают мозг морских слизней, в частности голожаберных моллюсков, которые имеют большие нейроны, образующие простые цепи и обеспечивающие простое поведение. В этом исследовании они изучали, как мозг этих морских существ формирует плавательное поведение. Они обнаружили, что, несмотря на то, что мозг двух видов - гигантского голожаберного моллюска и голожаберного моллюска с капюшоном - имел одинаковые нейроны и поведение было одинаковым, проводка была разной.
Исследователи заблокировали некоторые связи в гигантском голожабернике с помощью кураре, парализующего яда, который коренные жители Южной Америки использовали для ударных дротиков. Это помешало мозгу гигантского голожаберного моллюска производить импульсы, которые обычно заставляют животное плавать. Затем они вставили электроды в нейроны, чтобы создать искусственные связи между клетками мозга, основанные на связях голожаберного моллюска с капюшоном. Мозг смог производить ритмичную, чередующуюся деятельность, которая лежала в основе плавательного поведения, показывая, что эти два вида осуществляют свое плавательное поведение, используя очень разные мозговые механизмы..
Выводы опубликованы в журнале Current Biology.
«Поведение, которое является гомологичным и похожим по форме, естественным образом предполагается, что оно вызвано схожими нейронными механизмами», - сказал Кац, соавтор исследования и профессор-регент в Институте неврологии в штате Джорджия. «Это и предыдущие исследования показывают, что связность нейронных цепей двух разных видов морских слизней существенно отличается друг от друга, несмотря на наличие гомологичных нейронов и поведения. Таким образом, эволюция микросхем может сыграть роль в эволюции поведения».
Результаты исследования важны по нескольким причинам. Во-первых, они показывают, что в ходе эволюции поведение может сохраняться, но лежащая в его основе нейронная основа поведения может измениться.
Кроме того, другая работа этих исследователей и лаборатории Каца подтвердила вывод о том, что нейроны консервативны, но различаются по функциям у разных видов. Это имеет значение для экстраполяции результатов на виды в целом и означает, что следует проявлять осторожность, предполагая, что нейронные механизмы сохраняются, даже если присутствуют области мозга и поведение.
Сакураи - первый автор исследования и научный сотрудник Института неврологии штата Джорджия.
Исследование финансировалось Национальным научным фондом.
Исследователи также недавно опубликовали результаты аналогичной работы в Journal of Neurophysiology. Они сообщили, что нервная связь между одними и теми же нейронами у двух разных видов морских слизней различается независимо от поведения и эволюционной истории организма.