Как читать мысли медузы

Этот децентрализованный план тела кажется весьма успешной эволюционной стратегией, поскольку медузы существовали во всем животном мире на протяжении сотен миллионов лет. Но как децентрализованная нервная система медузы координирует и управляет поведением?

После разработки генетических инструментов для работы с Clytia, исследователи сначала изучили нейронные цепи, лежащие в основе пищевого поведения животного. Когда Clytia ловит креветку щупальцем, она складывает свое тело, чтобы поднести щупальце ко рту, и одновременно наклоняет рот к щупальцу. Команда хотела ответить: как мозг медузы, очевидно неструктурированный и радиально-симметричный, координирует это направленное складывание тела медузы?

Изучая светящиеся цепные реакции, происходящие в нейронах животных во время еды, команда определила, что подсеть нейронов, производящая определенный нейропептид (молекулу, продуцируемую нейронами), отвечает за пространственно локализованное внутреннее складывание тела. Кроме того, хотя сеть нейронов медуз изначально казалась рассредоточенной и неструктурированной, исследователи обнаружили удивительную степень организации, которая стала видимой только с их флуоресцентной системой.

«Наши эксперименты показали, что кажущаяся диффузной сеть нейронов, которая лежит в основе круглого зонтика медузы, на самом деле подразделяется на участки активных нейронов, организованных в клинья, как кусочки пиццы», – объясняет Андерсон. «Когда медуза схватывает креветку щупальцем, нейроны в« ломтике пиццы », ближайшем к этому щупальцу, сначала активируются, что, в свою очередь, заставляет эту часть зонтика складываться внутрь, в результате чего креветка оказывается во рту. Важно отметить, что этот уровень нейронной организации совершенно незаметен, если вы посмотрите на анатомию медузы даже в микроскоп. Вы должны уметь визуализировать активные нейроны, чтобы увидеть это – это то, что мы можем делать с нашей новой системой ».

Вайсбурд подчеркивает, что это только верхушка понимания всего репертуара поведения медуз. «В будущей работе мы хотели бы использовать эту медузу в качестве управляемой платформы, чтобы точно понять, как поведение создается целыми нейронными системами», – говорит он. «В контексте передачи пищи понимание того, как щупальца, зонтик и рот координируются друг с другом, позволяет нам подойти к более общим проблемам функции модульности в нервных системах и того, как такие модули координируются друг с другом. Конечная цель – не только понять нервную систему медузы, но и использовать ее в качестве трамплина для понимания более сложных систем в будущем ».

Новая модельная система проста для использования исследователями в любом месте. Родословные медуз можно поддерживать в искусственной морской воде в лабораторных условиях и отправлять сотрудникам, которые заинтересованы в ответах на вопросы с помощью маленьких животных.

Документ озаглавлен «Генетически поддающаяся обработке модель медузы для систем и эволюционной нейробиологии». Помимо Вайсборда и Андерсона, дополнительными соавторами являются Цуёси Момосе из Сорбонского университета во Франции, аспирант Адитья Наир, бывший научный сотрудник Энн Кеннеди (ныне доцент Северо-Западного университета) и бывший техник-исследователь Бриджетт Хант. Финансирование было предоставлено Центром эволюционных наук Калифорнийского технологического института, Центром Уитмена Морской биологической лаборатории, Фондом исследований в области наук о жизни и Медицинским институтом Говарда Хьюза.