На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)

Свежие комментарии

  • Владимир
    Риск снижается, но все равно в итоге приводит к 100 % смертности.Инфаркт миокарда ...

Ученые нашли «компас» в голове птиц

В новом исследовании, опубликованном в European Journal of Neuroscience, ученые из Канады и США определили, как активность нейронов Кластера N – предполагаемого нейронного субстрата геомагнтиного компаса ночных перелетных птиц – зависит от миграционной активности белогорлого воробья.

alt

Credit: public domain


Внутренний геомагнитный компас у перелетных птиц описали впервые почти 60 лет назад.

Сейчас предполагают, что он представляет собой набор магнитных сенсоров, через которые птицы воспринимают наклон магнитных полей Земли к ее поверхности. Эта информация обрабатывается где-то в их мозге и используется для определения положения полюсов и экватора. Однако пока что немногое известно об этой нейросенсорной и перцептивной обработке.

alt

Геомагнитное поле Земли. Магнитное поле Земли не совпадает с географическими полюсами. Угол между магнитным и географическим полюсами меняется и может быть измерен как магнитное склонение (declination). Наклон показан зелеными стрелками. mN — магнитный север, mS — магнитный юг. Credit: Mouritrsen H.


В качестве некоего центрального звена, контролирующего этот компас, называют специализированный пул нейронов – Кластер N (Cluster N), который активируется только в сезон миграции и проявляет большую активность именно в ночной период. В ночное время мигрируют не все птицы. К числу таковых относятся, например, воробьи. Биологи поясняют, что такое поведение обусловлено тем, что 1) хищники в ночное время активно не атакуют, 2) атмосфера в ночное время обычно менее турбулентная и 3) воздух ночью более холодный.

Кластер N, помимо прочего, получает входную информацию от сетчатки – потенциального места преобразования информации о геомагнитном наклоне в нейронный сигнал. Поражение Кластера нарушает ориентацию по геомагнитному компасу.

Однако не совсем ясно, как происходит контроль активации нейронов Кластера N. Регулируется ли активность Кластера N факультативно от ночи к ночи (задействуется ли он только во время активной ночной миграции) или более облигатно каким-нибудь основным циркадным ритмом (следовательно, работает каждую ночь в течение сезона миграции)?  

Исследователи из Университета Западного Онтарио (Канада) в своей новой работе предложили ответ на этот вопрос. Они изучили, как увеличивается активность Кластера N во время миграции белогорлого воробья (Z. albicollis) – одного из североамериканских видов ночных перелетных птиц. Также они исследовали, связана ли зарегистрированная ночью степень активации кластера с интенсивностью так называемого ночного мигрирующего беспокойства (nighttime migratory restlessness). 

Для этих целей исследователи измеряли активацию генов раннего ответа (immediate early genes, IEGs) в Кластере N. Эти гены характерны тем, что быстро активируются в ответ на широкий спектр клеточных стимулов.

Всех птиц, за которыми осуществлялось наблюдение, отловили в их среде обитания в период осенней миграции на юг. Животных поделили на 3 группы, соответствующие трем условиям для наблюдения: 1) в дневное время, 2) во время ночного мигрирующего беспокойства (активного движения птиц в ночное время), и 3) во время ночного отдыха. Ночным временем считалось время спустя 2 часа после захода солнца. Рассаженные по вольерам птицы не могли видеть закат Солнца, поляризацию неба или звезды над головой, но могли определять время заката, поскольку воздействие температуры и света для них не перекрывали.

После наблюдения в ту же ночь птиц умерщвляли и брали образцы их головного мозга для дальнейших исследований экспрессии генов. Иммуногистохимическими методами исследователи помечали белки генов раннего ответа ZENK в нейронах Кластера N, а затем считали количество этих клеток, находящихся в активном состоянии.

Исследователи пришли к выводу, что активность Кластера N все же находится под факультативным поведенческим контролем. Количество меченых ZENK клеток в группе ночных мигрирующих беспокойных птиц было наибольшим среди других наблюдаемых групп. Примечательно также и то, что иммунореактивность ZENK оказалась одинаковой у дневной группы птиц и у ночной группы спокойных. 

alt

Микрофотографии иммунореактивности GluR-1 и ZENK для каждой экспериментальной группы. GluR-1 – маркировка рецептора глутамата 1 в мозгах, случайно выбранных из групп для мечения дорсального ядра гиперпаллиума (DNH) – структуры, полезной для обнаружения Кластера N). Квадраты указывают на расположение полей зрения, где исследователи собрали изображения с большим увеличением для количественной оценки иммунореактивности ZENK. Credit: Brodbeck M. I. R., University of Western Ontario.


Кроме того, у активных ночью птиц исследователи обнаружили прямую зависимость между интенсивностью двигательной активности и количеством активированных меченых нейронов. Авторы работы полагают, что это можно объяснить большей активацией некоей поведенческой/физиологической переменной, которая увеличивает как время, проведенное в активном состоянии ночью, так и деятельность Кластера N и, таким образом, создает мотивацию к миграции. В качестве такой переменной исследователи предлагают уровень отложения жира, который нужно использовать в длительных перелетах, и погоду, которая была бы благоприятной или неблагоприятной для миграционного перелета.

Этой работой исследователи впервые демонстрируют, что активация генов раннего ответа в Кластере N коррелирует с интенсивностью миграционного поведения, проявляемого среди отобранных особей. Также авторы отмечают, что потребуется дальнейшая работа, чтобы определить, как именно погодные сигналы и отложение жира может влиять на миграционную активность и активность Кластера N.


Текст: Анна Удоратина

Neuronal activation in the geomagnetic responsive region Cluster N covaries with nocturnal migratory restlessness in white-throated sparrows (Zonotrichia albicollis) by Brodbeck M. I. R. et al., European Journal of Neuroscience. Published April 2023.

DOI: https://doi.org/10.1111/ejn.15995

Adblock test (Why?)

Ссылка на первоисточник

Картина дня

наверх