ЛЕНТА

Ветер повернул стрелку внутреннего компаса дрозофил

Tatsuo Okubo, Paola Patella, Isabel D’Alessandro & Rachel Wilson / Neuron, 2020

Нейробиологи выяснили, что внутренний компас дрозофил учитывает направление ветра: когда воздушный поток перемещается, условная стрелка компаса сдвигается, как будто муха повернулась в противоположную сторону. Направление ветра по смещению двух антенн насекомого вычисляют нейроны типа R, а затем передают информацию клеткам компаса — там она интегрируется со зрительными сигналами. Статья опубликована в журнале Neuron.

Чтобы вернуться домой по кратчайшей прямой, необходимо иметь внутренний компас. У насекомых, например, роль компаса выполняет центральный комплекс мозга, а у дрозофил внутри этой структуры есть кольцо нейронов E-PG — его активность кодирует угловое положение мухи.

Чтобы внутренний компас работал эффективно, его необходимо сверять с внешними ориентирами. Очевидным примером такой опорной точки является солнце, но оно может быть скрыто за облаками и не позволяет ориентироваться ночью. Поэтому животные при навигации обычно используют несколько ориентиров, в том числе ветер. Если направление ветра постоянное, то он может помочь не сбиться с курса — нужно лишь поддерживать определенный угол к воздушным потокам.

Нейробиологи из Гарвардской медицинской школы под руководством Рэйчел Уилсон (Rachel Wilson) проверяли, сверяют ли дрозофилы свой компас с направлением ветра. Для начала с помощью кальциевой визуализации записывали активность нейронов компаса у зафиксированных мух, которых обдували то слева, то справа.

До включения потока воздуха точка активности нейронов E-PG «бегала» по кольцу, а когда дрозофилу обдувал ветер, возбуждение концентрировалось в определенной точке кольца, как стрелка компаса. Когда направление потока воздуха менялось, точка активности перескакивала в другую область, а при выключении ветра снова начинала двигаться. Секторы кольца нейронов E-PG, которые соответствовали определенному направлению ветра, были постоянными у отдельных особей, но отличались у разных мух.

Положение точки активности кольца E-PG (помечено цветом) при отсутствии ветра, ветре слева или справа

Tatsuo Okubo, Paola Patella, Isabel D’Alessandro & Rachel Wilson / Neuron, 2020

Поделиться

Затем исследователи обдували дрозофил воздухом через 12 трубок, расположенных с разных сторон. Оказалось, что зависимость направления стрелки компаса — точки возбуждения нейронов E-PG — от направления ветра описывается линейной моделью: изменение направление потока воздуха на десять градусов приводит к перемещению точки возбуждения на кольце нейронов на те же десять градусов.

Выключая различные клетки мозга дрозофил, ученые выяснили, что сигналы о направлении ветра приходят на нейроны E-PG от двух подгрупп нейронов R (другие типы R-нейронов передают компасу информацию о зрительных ориентирах), чьи аксоны проходят по кругу и иннервируют все кольцо E-PG. Поток воздуха с определенной стороны вызывал активацию R-нейронов противоположной стороны мозга и торможение нейронов ближайшей стороны. Исследователи предположили, что R-клетки регулируют положение стрелки компаса за счет разных синаптических весов: синапсы разных R-нейронов сильно влияют на одни клетки кольца и слабее — на другие.

Модель передачи информации от нейронов R к нейронам E-PG: кольцо развернуто в серую линию, черные круги слева — нейроны R, чувствительные к разному направлению ветра, черные точки на пересечении — синаптический вес. Желтым выделены активные нейроны

Tatsuo Okubo, Paola Patella, Isabel D’Alessandro & Rachel Wilson / Neuron, 2020

Поделиться

Сигнал на R-нейроны, в свою очередь, приходит от антенн — в зависимости от направления и силы ветра те отклоняются в разные стороны, и каждый из R-нейронов реагирует на смещение обеих антенн определенным образом, затем информация интегрируется на E-PG нейронах (в том числе и со зрительными ориентирами), и мозг получает представление о положении тела мухи в пространстве.

Смещение антенн в зависимости от направления ветра

Tatsuo Okubo, Paola Patella, Isabel D’Alessandro & Rachel Wilson / Neuron, 2020

Поделиться

Смещение левой (горизонтальная ось) и правой (вертикальная ось) антенн в зависимости от направления ветра (отмечено цветом)

Tatsuo Okubo, Paola Patella, Isabel D’Alessandro & Rachel Wilson / Neuron, 2020

Поделиться

Исследователи отметили, что ориентацию по ветру насекомые могут использовать только во время ходьбы, а при полете вычислять направление воздушного потока можно лишь по косвенным (например, зрительным) признакам. Тем не менее интеграция информации от нескольких сенсорных модальностей в одном компасе позволяет ориентироваться в пространстве в условиях, когда отдельные ориентиры недоступны.

У дрозофил есть и более привычный нам магнитный компас. Эти насекомые умеют ориентироваться по магнитному полю, а исследователи из Китая обнаружили у них магниточувствительный белок.

Алиса Бахарева

источник

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Кнопка «Наверх»
Do NOT follow this link or you will be banned from the site!
Установите приложение MEGANEWS на Google Play
УСТАНОВИТЬ
Закрыть
Закрыть

Обнаружен Adblock

Поддержите нас, пожалуйста, отключив блокировку рекламы.