Реакция побега, направленная на то, чтобы избежать предполагаемой угрозы, является фундаментальным поведением, наблюдаемым во всем царстве животных, и лабораторные исследования выявили специальные нейронные цепи, которые контролируют это поведение. Однако понять, как эти нейронные цепи работают в сложных природных условиях, было непросто.
Новое исследование, проведенное учеными из Калифорнийского университета в Санта-Крузе и NOAA Fisheries, позволило решить эту проблему, используя продуманный экспериментальный план для записи и анализа реакций бегства у рыб коралловых рифов. Результаты, опубликованные 12 ноября в Proceedings of the National Academy of Sciences, показывают, как последовательность четко определенных правил принятия решений порождает поведение уклонения у широкого круга видов рыб коралловых рифов.
Мы применили подход, используемый в лабораторных исследованиях, к сложной естественной среде и обнаружили, что, по-видимому, применяются одни и те же поведенческие механизмы. эта фундаментальная цель: не быть убитым», - сказал первый автор Эндрю Хейн, помощник научного сотрудника Института морских наук Калифорнийского университета в Санта-Круз и эколог-исследователь в лаборатории рыболовства NOAA в Санта-Круз.
Исследуемые коралловые рифовые рыбы питаются водорослями на мелководных рифовых отмелях, где они уязвимы для таких хищников, как мурены и рифовые акулы. Чтобы имитировать угрозу, исследователи использовали широко используемый визуальный стимул, называемый стимулом вырисовывания, черной точкой, которая медленно, а затем быстро увеличивается в размерах, создавая иллюзию быстро приближающегося объекта. Водонепроницаемый планшетный компьютер, развернутый на коралловом рифе в Муреа, Французская Полинезия, воспроизвел надвигающийся стимул, а видеокамеры записали реакцию рыб, которые заплыли в область перед планшетом.
Затем исследователи использовали технологию компьютерного зрения для анализа видео. Автоматизированное отслеживание и метод, известный как «распределение лучей», первоначально разработанный разработчиками видеоигр, позволили им реконструировать то, что видела каждая рыба, решая, бежать от угрозы или нет. Они обнаружили, что рыбы инициировали маневры побега в ответ на воспринимаемый размер и скорость расширения стимула угрозы, используя правило принятия решения, которое соответствовало динамике известных нейронных цепей, чувствительных к ткацкому станку.
«Та самая поведенческая схема, которую нейробиологи выявили в лабораторных исследованиях, по-видимому, работает в более сложной природной среде», - сказал Хайн. «Но мы также обнаружили кое-что новое: чувствительность к надвигающемуся раздражителю настраивается вверх или вниз в зависимости от местонахождения других рыб. ловите рыбу между ним и угрозой."
Третьим фактором, повлиявшим на реакцию на побег, было местонахождение безопасного места для укрытия, предлагаемого коралловым холмом рядом с экспериментальной зоной. Первоначальная реакция на раздражитель - быстро отвернуться от угрозы, но почти сразу же рыба начала поворачиваться к укрытию и поплыла прямо к нему.
"Когда вы смотрите на пути, по которым они идут, это похоже на спагетти - все они разные, - но анализ показывает, что все они генерируются одним и тем же простым набором поведенческих правил", - сказал Хайн.