Зачем учёные превратили золотую рыбку в киборга
Нейробиологи изучили, как ориентируются рыбы. Интерес в том, чтобы понять иное устройство мозга, отличное от млекопитающих.
Видимый результат — на снимке: в голову золотой рыбки вживлено относительно огромное устройство. Учёные провели подопытным операции на головном мозге, подсоединив электроды через крошечные отверстия в черепе. Электроды соединили мозг с записывающим устройством, которое могло отслеживать активность нейронов.
Таким образом учёные попытались узнать о базовых механизмах мозга, и о том, как такие механизмы связаны с эволюционными корнями ориентирования для прочих существ.
— Ронен Сегев, нейробиолог из Университета Бен-Гуриона в Негеве, Израиль.
Нейробиолог Ронен Сегев был частью группы учёных, которые оснастили 15 рыб кибернетическими головными уборами для исследования, опубликованного в журнале PLOS Biology.
Установить компьютер на золотую рыбку, чтобы изучить, как срабатывают нейроны в её крошечном мозге во время навигации, было непросто. Проводил операции Лир Коэн, нейробиолог и кандидат в докторантуру в университете Бен-Гуриона. Под микроскопом он ввёл в мозг электроды толщиной с человеческий волос.
Сложность заключалась также в том, чтобы провести имплантацию, не погубив подопытных прежде времени, ведь им необходима вода. А учёным было нужно, чтобы рыбы не дёргались. Лир Коэн с коллегами решили обе проблемы, закачивая рыбкам в рот воду и анестетики.
Как только электроды ввели в мозг, их подключили к устройству в водонепроницаемом корпусе. Чтобы компьютер не мешал рыбке плавать, исследователи прикрепили к нему облегчающий пластик.
После восстановления от вмешательства в ходе эксперимента каждую золотую рыбку наблюдали в аквариуме длиной 60 и шириной 15 сантиметров. Чем ближе рыба подплывала к стенкам, тем больше активировались навигационные клетки в её мозге.
Связка «мозг-компьютер» помогла узнать, что золотые рыбки используют систему навигации, которая отличается от аналога у млекопитающих. У людей навигационные ячейки специализируются на определении точного местоположения в окружающей среде и построении карты вокруг этого места. У млекопитающих специализированные нейроны создают указатели «я здесь» на их ментальных картах. Но исследователи не обнаружили таких клеток у рыб.
Вместо этого золотые рыбки полагаются на тип нейрона, который даёт знать, что они подплыли к границе или препятствию. Комбинируя информацию о том, как далеко она находится от различных барьеров, рыба способна ориентироваться в пространстве. По словам Ронена Сегева, у золотой рыбки клетки работают, передавая другое сообщение: «Я нахожусь в таком положении вдоль этой оси, а в этом положении — вдоль другой оси».
Лир Коэн подозревает, что различия в схемах навигации животных могут соответствовать различным проблемам, с которыми они сталкиваются в местах обитания. Например, по его словам, постоянно меняющиеся течения в водной среде могут означать, что для рыб легче определить расстояние до характерной черты, чем их точное местоположение.
Все эксперименты были одобрены университетским комитетом по защите животных. После плавательных испытаний исследователи подвергли рыб эвтаназии, чтобы дополнительно исследовать их мозг. Так команда учёных продолжила постигать отличия навигационных систем.
Видимый результат — на снимке: в голову золотой рыбки вживлено относительно огромное устройство. Учёные провели подопытным операции на головном мозге, подсоединив электроды через крошечные отверстия в черепе. Электроды соединили мозг с записывающим устройством, которое могло отслеживать активность нейронов.
Таким образом учёные попытались узнать о базовых механизмах мозга, и о том, как такие механизмы связаны с эволюционными корнями ориентирования для прочих существ.
Навигация — чрезвычайно важный аспект поведения, потому что мы ориентируемся, чтобы найти пищу, укрытие, спастись от хищников
— Ронен Сегев, нейробиолог из Университета Бен-Гуриона в Негеве, Израиль.
Нейробиолог Ронен Сегев был частью группы учёных, которые оснастили 15 рыб кибернетическими головными уборами для исследования, опубликованного в журнале PLOS Biology.
Установить компьютер на золотую рыбку, чтобы изучить, как срабатывают нейроны в её крошечном мозге во время навигации, было непросто. Проводил операции Лир Коэн, нейробиолог и кандидат в докторантуру в университете Бен-Гуриона. Под микроскопом он ввёл в мозг электроды толщиной с человеческий волос.
Сложность заключалась также в том, чтобы провести имплантацию, не погубив подопытных прежде времени, ведь им необходима вода. А учёным было нужно, чтобы рыбы не дёргались. Лир Коэн с коллегами решили обе проблемы, закачивая рыбкам в рот воду и анестетики.
Как только электроды ввели в мозг, их подключили к устройству в водонепроницаемом корпусе. Чтобы компьютер не мешал рыбке плавать, исследователи прикрепили к нему облегчающий пластик.
После восстановления от вмешательства в ходе эксперимента каждую золотую рыбку наблюдали в аквариуме длиной 60 и шириной 15 сантиметров. Чем ближе рыба подплывала к стенкам, тем больше активировались навигационные клетки в её мозге.
Связка «мозг-компьютер» помогла узнать, что золотые рыбки используют систему навигации, которая отличается от аналога у млекопитающих. У людей навигационные ячейки специализируются на определении точного местоположения в окружающей среде и построении карты вокруг этого места. У млекопитающих специализированные нейроны создают указатели «я здесь» на их ментальных картах. Но исследователи не обнаружили таких клеток у рыб.
Вместо этого золотые рыбки полагаются на тип нейрона, который даёт знать, что они подплыли к границе или препятствию. Комбинируя информацию о том, как далеко она находится от различных барьеров, рыба способна ориентироваться в пространстве. По словам Ронена Сегева, у золотой рыбки клетки работают, передавая другое сообщение: «Я нахожусь в таком положении вдоль этой оси, а в этом положении — вдоль другой оси».
Лир Коэн подозревает, что различия в схемах навигации животных могут соответствовать различным проблемам, с которыми они сталкиваются в местах обитания. Например, по его словам, постоянно меняющиеся течения в водной среде могут означать, что для рыб легче определить расстояние до характерной черты, чем их точное местоположение.
Все эксперименты были одобрены университетским комитетом по защите животных. После плавательных испытаний исследователи подвергли рыб эвтаназии, чтобы дополнительно исследовать их мозг. Так команда учёных продолжила постигать отличия навигационных систем.
- Дмитрий Ладыгин
- nytimes.com
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
3700-летний вирус, спрятанный в средневековых книгах, только что убил 500 тысяч животных
Сколько еще патогенов дремлет в библиотечных хранилищах Европы и России, точно не скажет ни один ученый...
«Этого не должно происходить»: что ученые нашли в облаках Венеры
Там возможны абсолютно другие, просто невероятные формы жизни. И эксперименты это доказали...
Молилась и убивала: какой диагноз ставят Салтычихе психиатры и психологи?
Ученые говорят: феномен жестокости самой страшной помещицы России разгадан, но......
Супервспышка-1947: тогда Земля избежала триллиона бомб. Но успокоилось ли Солнце?
Астрофизики говорят, что нам очень повезло со звездой. Но шансы на глобальную катастрофу все-таки есть...
Поделили Москву на «зоны влияния»: генетики рассказали, как живут крысиные «народы» столицы
Почему московские грызуны оказались «неуязвимыми мутантами» и зачем им реки для жизни?...
Карта 1587 года и Ноев ковчег: почему место совпало с раскопками на Арарате?
Длина «судна», кстати, тоже совпала, и это не может не настораживать...
«Выстрел» прямо в Землю: астрономы обнаружили черную дыру, выбрасывающую струю в сторону нашей планеты
Ученые рассказали, как это поможет разгадать важную космическую тайну...
Камчатка 1000 лет назад: археологи заглянули в исчезнувший мир из космоса
Предков этих людей изгнало мощное извержение вулкана, но через столетия они вернулись в родные земли...
Жизнь за пределами Земли: что рассказала ученым межзвездная комета 3I/ATLAS?
Объект настолько древний, что его возраст крайне сложно представить. И это не единственная загадка пришельца из глубокого космоса...
Нашли тайную комнату в гробнице Тутанхамона: почему там может быть Нефертити?
Если гипотеза подтвердится, это будет крупнейшее археологическое открытие современной эпохи...
Астрономы поймали сигнал из космоса: пришельцы или помеха?
И почему главная проблема в том, что мы мастерски сами себе мешаем за пределами Земли?...
928 разбросанных костей в Гёбекли-Тепе: спустя 30 лет раскопок тайна древнейшего храма наконец-то раскрыта
Однако археологи признаются: от открытия им проще не стало. Напротив, все еще больше запуталось...
Черная смерть — двигатель прогресса: как эпидемия чумы в корне поменяла ход истории в Европе
Неожиданно: книгопечатание, отмена крепостного права, раскол западного христианства — это лишь немногие последствия пандемии...
Тихий океан стал вести странно: молодая вода быстро стареет, а старая, наоборот, молодеет. В чем причина?
Особенно страдает северная часть океана. Но и есть хорошая новость...
Не хуже Тутанхамона: почему сокровища забытых цариц из Ассирии поразили ученых?
Особенно загадочной оказалось гробница II, причем ее тайна до конца не раскрыта и по сей день...
Таинственные пещерные иероглифы в Мексике раскрывают давно потерянную письменность
Оказалось, что разгадки лучше всего искать не в городах, а на склонах гор в глуши...