Новости и мнения

Голубь GPS опознан

Популяция нейронов в мозгу голубя кодирует направление, интенсивность и полярность магнитного поля Земли.

Голуби, морские черепахи, лангусты и родинки не нуждаются в Google Maps или MapQuest, чтобы найти дорогу домой – у них есть встроенный GPS. Эти животные и другие полагаются на магнитное поле Земли для ориентации и навигации. Но как их мозг обрабатывает магнитную информацию, неясно.

Теперь исследователи определили нейронный источник магнитного чувства у голубей – одиночные клетки, которые кодируют три ключевых фактора позиционирования: направление магнитного поля, его интенсивность и его полярность (север или юг). Исследование, опубликованное сегодня (26 апреля) в Science , является первым шагом к пониманию того, как животные, включая людей, вычисляют карты в своих головах и могут когда-нибудь помочь клиницистам лечить людей, страдающих пространственной дезориентацией.

«Авторы проделали прекрасную работу», записав нейронную активность, сказал Вольфганг Вильчко из Университета Гёте во Франкфурте, первый ученый, продемонстрировавший магнитную ориентацию у птиц в конце 1960-х годов, который не принимал участия в исследовании. «Это очень стимулирующая бумага».

В прошлом году Дж. Дэвид Дикман и Ле-Цин Ву из Медицинского колледжа Бейлора в Техасе обнаружили, что четыре голубые области мозга становятся активными, когда голуби реагируют на изменения магнитного поля: вестибулярный отдел ствола мозга, дорсальный таламус, зрительные области в коре и гиппокампе, как известно, место пространственной памяти. Наблюдения за поведением предполагают, что зрительная, вестибулярная и слуховая системы птиц все вовлечены в магниторецепцию, «поэтому можно ожидать, что именно эти части мозга будут активированы», сказал Вильчко. «Если бы я построил магнитный компас, я бы использовал эти системы».

Затем Дикман и Ву углубились в мозг, чтобы записать ответы отдельных нейронов в этих регионах. Используя семи бодрствующих голубей, они записали 329 нейронов в вестибулярной области ствола мозга, одновременно подвергая птиц искусственному магнитному полю, созданному открытым металлическим кубом, завернутым в провода и соединенным с генератором. Птицы также были в темноте, так что не было никакой вероятности, что зрительная система активировала магнитное чувство, как предлагалось в прошлом.

Когда Дикман и Ву изменяли направление магнитного поля, его интенсивность или полярность, они регистрировали значительные отклики от 53 из протестированных нейронов. Различные нейроны реагировали на магнитные поля со специфических направлений, чаще вызывая более интенсивное поле. «Впервые мы смогли количественно оценить [магниторецептивные] клетки мозга», – сказал Дикман. «Каждая ячейка настроена на различное направление магнитного поля в пространстве – каждая имеет максимальное и минимальное направление, которое ей нравится». Ячейки также реагировали на напряженность поля от 20 микротесл (мкТл) до 70–120 мкТл, диапазон это охватывает геомагнитное поле Земли от 25 до 65 мкТл.

Но даже с клетками, лежащими в основе магниторецепции у голубей, возникает еще один вопрос: какая часть тела получает магнитные сигналы и передает их нейронам? «Мы пойдем за рецептором дальше», – сказал Дикман.

Ученые предложили сетчатку, нос и внутреннее ухо в качестве рецептора у птиц. Из исследований абляции, в которых он повредил внутреннее ухо, Дикман считает, что это место магниторецептора, но Вильчко сказал, что поведенческие исследования указывают на зрительную систему. Визуальный центр мозга очень близок к вестибулярному центру, где команда Дикмана идентифицировала магниторецептивные нейроны, поэтому возможно, что оба вовлечены, сказал Вильчко. «Я действительно с нетерпением жду того, что происходит в этой области», – сказал он.

Л. Ву и Дж. Д. Дикман. «Нейронные корреляты магнитного смысла», Science , doi: 10.1126 / science.1216567, 2012.

Обсуждение

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *