Исследователи обнаружили, что бабочки рода Heliconius, известные своей способностью питаться как нектаром, так и пыльцой, демонстрируют уникальную мозаичную эволюцию мозга. В частности, у этих бабочек наблюдается расширение специализированных нейронных структур, связанных с улучшением способностей к обучению и памяти. Эти структуры, известные как грибовидные тела, играют ключевую роль в долговременной зрительной памяти и пространственном обучении.
Анализ мозговых цепей и клеток Кеньона
В рамках исследования ученые провели анализ мозговых цепей и выявили, что определенные клетки, называемые клетками Кеньона, демонстрируют различную скорость роста. Эти изменения в структуре мозга способствуют ориентации бабочек в сложных маршрутах питания. Полученные результаты свидетельствуют о том, как адаптация структуры мозга поддерживает когнитивные инновации и предлагают новое понимание нейронной эволюции.
Поведенческие инновации и структура мозга
Вид тропической бабочки характеризуется необычно расширенными структурами мозга, что свидетельствует о захватывающем мозаичном паттерне нейронных изменений. Исследование, опубликованное в журнале Current Biology, фокусируется на нейронных основах поведенческих инноваций у рода Heliconius — единственного рода бабочек, питающихся как нектаром, так и пыльцой.
Познавательные способности и грибовидные тела
Эти бабочки демонстрируют замечательную способность к обучению и запоминанию пространственной информации об источниках пищи. Эти навыки связаны с расширением структуры мозга, называемой грибовидными телами, которые отвечают за обучение и память. Ведущий автор исследования, доктор Макс Фарнворт, подчеркнул интерес к пониманию того, как увеличение мозга может поддерживать улучшенное познание и поведенческую точность.
Мозаичная эволюция мозга
Для ответа на этот вопрос авторы исследования углубились в изменения нейронных цепей, поддерживающих обучение и память у бабочек Heliconius. Нейронные цепи, подобно электрическим, состоят из клеток, соединенных в сеть. Изменения в этой сети, называемые мозаичной эволюцией мозга, приводят к неравномерному расширению различных частей мозга.
Клеточные изменения и поведенческие характеристики
Доктор Фарнворт отметил, что мозаичные паттерны нейронных изменений связаны с конкретными поведенческими характеристиками. Например, Heliconius превосходит своих ближайших родственников в долговременной зрительной памяти и обучении шаблонам. Эти способности необходимы для питания пыльцой, которая встречается довольно редко.
Планирование и память у бабочек
Руководитель проекта, доктор Стивен Монтгомери, подчеркнул, что бабочки Heliconius выбирают фиксированные маршруты между цветочными ресурсами, что требует сложных процессов планирования и памяти. Эти процессы выполняются совокупностями нейронов внутри грибовидных тел.
Генетические и клеточные механизмы
Исследование способствует пониманию генетических и клеточных механизмов, лежащих в основе нейронных изменений. Изучение нейронных цепей у насекомых может выявить механизмы, общие для всех организмов, включая человека.
Будущие исследования
Команда планирует расширить исследование, включив нейронные цепи за пределами центров обучения и памяти мозга. Они также стремятся повысить разрешение картографирования мозга для визуализации соединений нейронов на более детальном уровне.
Заключение
Доктор Фарнворт отметил высокую степень консервации в анатомии и эволюции мозга, несмотря на заметные изменения. Это демонстрирует уровень биоразнообразия в мозге и сенсорных системах животных, а также способы обработки и использования информации из окружающей среды.
Литература.
“Mosaic evolution of a learning and memory circuit in Heliconiini butterflies” by Max Farnworth et al. Current Biology
