Исследователи изучили нейронную организацию креветок-богомолов, которые являются одними из главных хищных животных коралловых рифов и других мелководных теплых водоемов.
Исследовательская группа обнаружила область мозга креветок-богомолов, которую они назвали почковидным («почковидным») телом. Открытие проливает новый свет на то, как ракообразные могут обрабатывать и интегрировать визуальную информацию с другими сенсорными данными.
Креветки-богомолы обладают самой сложной зрительной системой среди всех живых существ. Они уникальны тем, что у них есть пара глаз, которые движутся независимо друг от друга, каждый со стереоскопическим зрением и группой фоторецепторов, которые могут различать до 12 различных длин волн, а также свет с линейной и круговой поляризацией.
Для сравнения, люди могут воспринимать только три длины волны – красную, зеленую и синюю.
Следовательно, у креветок-богомолов гораздо больше спектральной информации, поступающей в их мозг, чем у людей.
Креветки-богомолы, по-видимому, способны обрабатывать все различные каналы информации с участием почковидного тела, области мозга животного, находящейся в глазных стеблях, которые поддерживают его два выступающих глаза.
Исследователи Ханне Тоен и Джастин Маршалл из Квинслендского института мозга при Квинслендском университете в Брисбене, Австралия, объединились с Николасом Штраусфельдом из Университета Аризоны, а также учеными из Лундского университета в Швеции и Вашингтонского университета в США.S. чтобы лучше понять, как почковидные тела соединяются с другими частями мозга креветок-богомолов, и собрать ключи к их функциональным ролям.
Используя различные методы визуализации, команда проследила связи, создаваемые нейронами в почковидном теле, и обнаружила, что оно содержит ряд различных взаимодействующих частей.
Одна конкретная субъединица связана с глубоким зрительным центром, называемым долькой, который структурно сопоставим с упрощенной зрительной корой.
«Такое расположение может позволить креветкам-богомолам хранить визуальную информацию достаточно высокого уровня», – сказал Штраусфельд, старший автор статьи, опубликованной в Journal of Comparative Neurology.
«Креветки-богомолы, скорее всего, используют эти части почковидного тела для обработки различных типов поступающей информации о цвете и организации ее таким образом, чтобы она имела смысл для остальной части мозга», – сказал ведущий автор Тон. "Это позволит им очень быстро интерпретировать большой объем визуальной информации."
Одним из важнейших результатов исследования было то, что нейронные связи связывают почковидные тела с центрами, называемыми грибовидными телами, знаковыми структурами мозга членистоногих, которые необходимы для обонятельного обучения и памяти.
«Тот факт, что теперь мы смогли продемонстрировать, что почковидное тело также связано с телом гриба и предоставляет ему информацию, предполагает, что обонятельная обработка может происходить в контексте уже установленных зрительных воспоминаний», – сказал Штраусфельд, профессор регентства нейробиология и директор Центра насекомых Университета Аризоны.
Однако открытие почковидного тела не ограничивается креветками-богомолами.
Он был обнаружен и у других видов, включая береговых крабов, креветок и раков.
В 2016 году группа ученых из Аргентины обнаружила, что у крабов то, что сейчас известно как почковидные тела, действуют как вторичные центры обучения и памяти. По словам Штраусфельда, это предполагает, что формирование и хранение воспоминаний происходит по крайней мере в двух разных и дискретных участках мозга креветки-богомола и, вероятно, других представителей малакостраков, самого большого класса ракообразных.
Помимо креветок-богомолов, к малакостракам относятся крабы, омары, раки, креветки, криль и другие менее знакомые виды, которые вместе составляют около 40000 живых видов и большое разнообразие форм тела.
Исследователи говорят, что почковидные тела у насекомых не были идентифицированы и могут быть уникальными атрибутами ракообразных. В качестве альтернативы они могут быть гомологичны структуре, обнаруженной в мозгу насекомых, называемой боковым рогом, который находится между оптическими долями и грибовидными телами.
Штраусфельд отметил, что исследования плодовых мух, проведенные другими группами, показали, что боковой рог играет решающую роль в присвоении значений усвоенной обонятельной информации.
«Сейчас идет охота, чтобы определить, есть ли у насекомых гомологичный центр», – сказал он. "Если мы ищем гомологов у других членистоногих, почковидное тело было бы очевидным кандидатом."
Исследование частично финансировалось Азиатским управлением аэрокосмических исследований и разработок (12?4063), Австралийский исследовательский совет (FL140100197) и Национальный научный фонд (11754798).