Почему исследователи превратили эту золотую рыбку в киборга

С одной стороны, этот головной убор выглядит как киберрыба. С другой стороны, это недалеко от модного заявления. кто-то на Кентукки Дерби может сделать.

Но ученые не просто прикрепили это устройство для смеха: им любопытны основные механизмы мозга, которые позволяют рыбам ориентироваться в своем мире, и как эти механизмы связаны с эволюционными корнями навигации для всех существ с мозговыми схемами.

«Навигация — чрезвычайно важный аспект поведения, потому что мы перемещаемся, чтобы найти пищу, найти убежище, спастись от хищников», — сказал Ронен Сегев, нейробиолог из Университета Бен-Гуриона в Негеве в Израиле, который был частью команды, которая подогнала 15 человек. рыба с кибернетическим головным убором для исследования опубликовано во вторник в журнале PLOS Biology.

Поместить компьютер на золотую рыбку, чтобы изучить, как активируются нейроны в ее мозгу во время навигации, было непросто.

Это требует осторожности, потому что мозг золотой рыбки, который немного похож на небольшой пучок чечевицы, имеет длину всего полдюйма. «Под микроскопом мы обнажили мозг и поместили внутрь электроды», — сказал Леар Коэн, нейробиолог и докторант Бен-Гуриона, который проводил операции по прикреплению устройств. Каждый из этих электродов был диаметром с прядь человеческого волоса.

Также было сложно найти способ провести процедуру на суше, не причинив вреда испытуемому. «Рыбе нужна вода, и вам нужно, чтобы она не двигалась», — сказал он. Он и его коллеги решили обе проблемы, накачав рыбе воду и анестетики.

Как только электроды оказались в мозгу, они были подключены к небольшому записывающему устройству, которое могло отслеживать активность нейронов и которое было запечатано в водонепроницаемом корпусе, закрепленном на лбу рыбы. Чтобы компьютер не утяжелял рыбу и не мешал ей плавать, исследователи прикрепили к устройству плавучий пенопласт.

Оправившись от операции, рыбка продемонстрировала свой головной убор в ходе эксперимента. Золотая рыбка плавала в аквариуме длиной два фута и шириной шесть дюймов. Чем ближе рыба подплывала к краям аквариума, тем больше активизировались навигационные клетки в ее мозгу.

Мозговой компьютер рыбы помог выявить, что золотые рыбки используют систему навигации, которая слегка отличается от что ученые обнаружили у млекопитающих. У людей (и других представителей нашего класса) навигационные клетки специализируются на определении нашего точного местоположения в окружающей среде и построении карты вокруг этого места. У млекопитающих есть специальные нейроны, которые создают на их ментальных картах эти метки «вы здесь»; исследователи не нашли эти клетки у рыб.

Вместо этого золотые рыбки полагаются на тип нейрона, который срабатывает, чтобы сообщить животному, что оно приближается к границе или препятствию. Комбинируя информацию о том, насколько далеко она находится от различных преград, рыба способна ориентироваться в пространстве.

Навигационная система млекопитающих, по словам доктора Сегева, представляет собой клетки, которые позволяют животному определять: «Я здесь, я здесь, я здесь». По его словам, у золотых рыбок клетки работают, чтобы передать другое сообщение: «Я нахожусь в этом положении по этой оси, а это положение — по другой оси».

Г-н Коэн подозревает, что различия в навигационных схемах животных могут соответствовать различным проблемам, с которыми они сталкиваются при перемещении по своим местам обитания. Например, по его словам, постоянно меняющиеся течения в водном доме могут означать, что рыбам «легче определить расстояние до характерной черты в окружающей среде, чем знать точное положение».

Все эксперименты были одобрены университетским комитетом по защите животных, и исследователи усыпили рыб после их плавательных испытаний, чтобы они могли дополнительно изучить их мозг. Команда надеется продолжить изучение того, как и почему навигационные системы рыб отличаются от наших.

Аделаида Сибо, биолог из Оксфордского университета, которая не участвовала в исследовании, сказала, что считает проект «довольно удивительным», а также важным.

«Мы изменяем среду многих животных, и если вы понимаете, как животное ориентируется, вы будете знать, способны ли они справиться с изменениями, происходящими в мире в данный момент», — сказал доктор Сибо; для рыб это может включать воду, которая становится более мутной из-за загрязнения.