В мозгу рыб обнаружили центр социального поведения

Ученые показали малькам аквариумных рыбок Danio rerio точки на экране, движущиеся так же, как сами животные. Это привело к активации нейронов в определенной части таламуса рыб, которые играют ключевую роль в узнавании сородичей и стремлении к компании.

Многие животные живут среди себе подобных, то есть представителей того же вида. Некоторых из них можно назвать эусоциальными, так как они заняты совместной целенаправленной деятельностью и по отдельности не выживают, некоторых — стадными, поскольку они сбиваются в огромные полчища или косяки для совместной кормежки. Множество млекопитающих и птиц живут в группе постоянно взаимодействующих особей — это и стаи волков, и прайды львов, и птичьи базары.

Словно какая-то физическая сила заставляет животных тянуться друг к другу — и оставаться в компании «своих». Авторы нового исследования, опубликованного в лидирующем научном журнале Nature, решили обратиться к биологическим основам этого «общественного притяжения» и исследовать часть мозга рыб, которая делает возможной их социальность.

Чтобы образовать группу, животным сперва необходимо распознать сородичей. Как правило, это происходит интуитивно и чрезвычайно быстро. В то же время обнаружить соответствующий центр в мозгу оказалось отнюдь не просто.

«Изучение социальных взаимодействий неизбежно встречает определенные трудности. Для нас, наблюдателей, подобные действия и реакции всегда перемешаны — и на уровне поведения животных, и на уровне организации нервных клеток, — пояснил Йоханн Ларш (Johannes Larsch), один из авторов из Института биологического интеллекта имени Макса Планка (Германия). — Все дело в том, что взаимодействующие индивиды меняют поведение друг друга. Они оказываются одновременно и источниками, и приемниками социального сигнала. Было особенно сложно исследовать роль, которую в этом играют зрительная система и связанные с ней участки мозга».

Ученые стремились выяснить нейрофизиологические основы распознавания сородичей на примере рыб, а точнее — стандартной «рабочей лошадки» экспериментальной биологии, Danio rerio. Мальков этой аквариумной рыбки помещали в своего рода «виртуальную реальность», то есть емкость с экраном, на котором возникали точки.

Эти точки совершали резкие дергающиеся движения — такие же, которые характерны для самого малька-наблюдателя. Тот в итоге часами без устали плыл к двигающемуся пятну — с его точки зрения, неотличимому от сородича. Выходит, эта простая и автоматическая реакция «прошита» в небольшом мозгу рыб.

Что же происходит при этом в голове у малька Danio rerio? Оценка активности мозга показала, что при взгляде рыбки на движения точки активируется специфическая группа нейронов таламуса. Это область, ответственная за регуляцию различных физиологических процессов, отработку сигналов от органов чувств и координацию работы прочих отделов мозга.

Точно такая же активация особых таламических нейронов происходит при наблюдении мальком движения сородичей. Выходит, перед нами нечто, что можно условно назвать центром социального поведения мозга рыб. При этом выделенная группа нервных клеток служит посредником, соединяющим зрительную систему рыбки с другими частями мозга, которые тоже активируются при контакте с представителями того же вида.

После этого биологи выключили эти нейроны, наблюдали потерю «общественного рефлекса» и тем самым подтвердили свою правоту.

«До этого мы знали, что эти другие области мозга принимают участие в социальных взаимодействиях. Однако не были известны подробности о зрительных стимулах, которые приводят их в действие. Наша работа восполнила этот пробел и позволила выявить цепочки нейронов, в данном случае передающих сигнал», — подытожил доктор Ларш.