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
Так рано еще никогда не было: полярный вихрь начал разрушаться уже в ноябре. Чем это грозит России?
Ученые давно замечали тревожную тенденцию, но такого поворота не ждали даже они...
Возможно, целлофановые пчелы — спасение человечества: они миллионы лет делают то, что нужно нам как воздух
Поразительно, но удивительный продукт ученые нашли почти полвека назад, но почему-то до последнего времени не обращали на него внимания...
Ненужный рай: 1500-километровое путешествие показало, почему древние люди обходили стороной Зеленую Аравию
Выяснилось, что питьевая вода еще не делает местность пригодной для жилья. Племенам из древности требовалось еще кое-что необходимое...
Ученые использовали «психомантеум», чтобы вызвать призраков. А потом началось странное
Исследователи сами не до конца понимают, что зафиксировали приборы во время эксперимента...
Древние майя настолько любили красный цвет, что в итоге эта страсть, возможно, стала одной из причин гибели цивилизации
Ученые нашли доказательства, как яркая краска способствовала краху великой империи...
Авиация в США наконец-то уходит… с дискет: почему так поздно и как с этим обстоят дела в России?
Американцы потратили на выход из 90-х чудовищные суммы, но далеко не факт, что все заработает в срок и как надо...
Загадочный астероид неожиданно ускорился: у астрофизиков заканчиваются объяснения и гипотезы
Пожалуй, это самый интересный космический детектив за последнее время, и пока он далек до финала...
Настоящий Ковчег Завета, возможно, спрятан в Эфиопии: почему его может видеть только один человек?
Этой истории 3000 лет, но она до сих пор далека от своего завершения...
Новый российский метеорит: почему небесный камень, найденный 20 лет назад на Алтае, оставался никому не известным
Кому сейчас принадлежит космический артефакт и почему юристы называют такие находки ничейными?...
В России создана революционная упаковка: молоко будет свежим целый месяц
Разбираемся: не испортился ли вкус продукта и когда ожидать чудо-пачки в продаже...
Усиленно боролись за чистоту, но просчитались: как роковая ошибка властей поставила под угрозу целый средневековый город
Норвежский Тронхейм был самым чистым в Европе, однако руководству города этого показалось мало. Хотели как лучше, а получилось как всегда...
Наша Вселенная скреплена невидимым галактическим клеем: и без него нас бы не было
По словам ученых, «склеивание» произошло уже в первые секунды существования мироздания...
Парадокс Древнего Перу: жили мирно, но при этом приносили массовые и жестокие человеческие жертвы. Почему?
Ученый рассказал, какую роль в истории сыграл Эль-Ниньо и почему ритуальные убийства совершали «без гнева и конфликта»...
Новый рецепт апокалипсиса: даже небольшая ядерная боеголовка на орбите гарантировано выведет из игры 99% аппаратов за считаные дни
Однако самое опасное, по словам ученых, начнется позже. Почему космос будет фактически закрыт?...