Новый метод визуализации помог изучить то, как мозг дельфинов обрабатывает звук

Новый метод визуализации помог изучить то, как мозг дельфинов обрабатывает звук

У большинства животных достаточно просто определить, какие области мозга отвечают за те или иные двигательные и чувствительные функции. Однако, у дельфинов это не так очевидно. Прежде всего, потому что электрофизиологические эксперименты не проводятся на живых дельфинах. Но теперь у исследователей есть новый инструмент, известный как диффузионная тензорная визуализация или ДТВ, который может беспрецедентно точно изобразить, как связанны между собой отделы мозга

Эта методика основана на стандартом МРТ.  Идея заключается в том, что вода диффундирует быстрее вдоль волокон проводящих путей белого вещества, поскольку мембраны аксонов выступают препятствием для ее диффузии в других направлениях, что и показывает их связь. В своей статье ученые описали, как они использовали ДТВ, чтобы изучить мозг дельфина, препарированный сохранившихся 15 лет назад. Они обнаружили, что дельфины, по-видимому, развили несколько новых областей слуховой коре, чтобы обрабатывать эхолокационные (сонарные) сигналы.

Новый метод визуализации помог изучить то, как мозг дельфинов обрабатывает звук

Если взглянуть на мозг дельфина, это не так уж удивительно. По сравнению с человеческим мозгом, кора дельфинов кора имеет значительно большую площадь поверхности, которая помещается в ненамного большем объеме. Это значит, что кора дельфинов значительно тоньше нашей. Но если она оптимизирована для приема ультразвуковых сигналов, то как? 

Новый метод визуализации помог изучить то, как мозг дельфинов обрабатывает звук

С одной стороны, чем больше коры – тем больше выходных нейронов. Эти пирамидальные клетки, расположенные в нижних слоях, которые проецируют миелиновых аксоны для связи с другими отделами мозга. Это как тесто. Если у вас есть килограмм теста, вы можете сделать плотный пирог или тонкую корку. Разница в том, сколько мы сможете положить начинки, а начинка здесь это выходные нейроны.

Новый метод визуализации помог изучить то, как мозг дельфинов обрабатывает звук

Более толстая кора означает, что пирамидальные нейроны имеет длинные верхушечные дендриты. Эти дендриты проходят от глубоких слоев до поверхности, накапливая информацию со всей толщины. Длинные дендриты хорошо подходят для мыслительного процесса, но им требуется больше времени для интегрирования. Для обработки ультразвуковых сигналов требуется более быстрая реакция.
После того как сенсорная информация поступает в мозговой ствол и двигается в таламус, он двигается по ближайшей доступной коре. В процессе эволюции это привело к тому, что латеральная борозда сложилась вокруг слуховых окончаний. Идет много споров, где на самом деле находится слуховая кора.

Новый метод визуализации помог изучить то, как мозг дельфинов обрабатывает звук

Это одна из причин использования ДТВ. Сканирование мертвого мозга занимает гораздо больше времени, чем живого, так как он содержит намного меньше воды и может быть поврежденным. Тем не менее, исследователи смогли продемонстрировать, что слуховые проекции дельфинов размещаются над и под латеральной бороздой. Область, которую они нашли, примыкает к зрительной области. У большинства млекопитающих зона зрения находится в задней части мозга, а у дельфинов она размещена ближе к центру и поверхности, так как боковые части их мозга увеличены в размерах.
Ученые назвали эту зону областью suprasylvian (от англ. Sylvian fissure - латеральная борозда). Они также сообщили о слуховых связях в пределах верхней височной области, более традиционной для слуха наземных животных.
Чтобы действительно понять природу обработки звуков и эволюцию мозга, ученым необходимо внимательно изучить несколько других видов. Например, у слонов мозг имеет тонкую широкую кору, как у дельфинов, но в то же время сохраняет сложные структуры гиппокампа (область, связанная с обонянием), в отличие от дельфина. С другой стороны ламантины, которые во многом схожи с дельфинами в плане адаптации к морской жизни, имеют довольно толстую кору мозга. Совместив подобные исследования, ученые, возможно, смогут разгадать тайны природы и применить их с пользой для человечества.

Система Orphus
comments powered by Disqus
 
Top