Химические сигналы тревоги, обнаруживаемые молодыми пресноводными рыбами, обитающими в Центральной Америке, приводят к заметному увеличению активности в определенных областях их мозга. Это согласно новому исследованию двух ученых Concordia.
Статья была опубликована в Proceedings of the Zoological Society Грантом Брауном, профессором биологии на факультете искусств и наук, и его бывшим студентом Бреденом Дональдсоном, магистром наук 18 лет. к сигналам тревоги высокого риска в течение двух недель имеют мозг, который в среднем на 16 процентов больше по сравнению с группой низкого риска. Они отмечают, что рост особенно заметен в определенных областях мозга: в группе высокого риска обонятельные луковицы были в среднем на 20% больше , зрительные луковицы на 21% больше, а гипоталамус — на 18%.
Исследователи также обнаружили, что когда сигналы тревоги были удалены, мозг группы высокого риска вернулся к размеру, сравнимому с мозгом группы низкого риска, через 11 дней.
«Основываясь на наших предыдущих исследованиях, мы знаем, что мы будем наблюдать изменения в поведении молоди рыб после 14 дней воздействия сигналов высокого риска. Следующим шагом было увидеть, что происходит в мозгу», — объясняет Дональдсон, который сейчас работает над докторской диссертацией. в Университете Виктории. «Мы хотели увидеть, существует ли основная нейропластическая реакция, которая коррелирует с этими поведенческими изменениями . Мы обнаружили, что она была».
Высокая стоимость нейрогенеза
Исследователи случайным образом распределили 86-дневных цихлид в одну из двух экспериментальных групп. Каждая группа состояла из пяти аквариумов, содержащих косяки по 28 рыб. Одна группа подверглась воздействию раствора, изготовленного из обработанной кожи цихлид, подвергнутых эвтаназии. Это считалось группой высокого риска.
Как и многие другие виды водных жертв, цихлиды-осужденные выделяют химический сигнал, когда их кожа или внутренние органы повреждены. Это служит надежным и честным предупреждением о наличии угрозы хищничества. Поврежденная кожа была обработана для создания экстракта сигнала тревоги, который вызывает антихищное поведение. Группа высокого риска подвергалась воздействию этого экстракта три раза в день в течение 14 дней, имитируя близлежащие события хищничества. Исследователи ввели такое же количество — 10 миллилитров — дистиллированной воды в группу с низким уровнем риска, чтобы контролировать нарушение окружающей среды. В конце 14-дневного периода из каждого из 10 резервуаров извлекали половину рыбы для анализа.
Остальных рыб держали в своих аквариумах и не подвергали никаким дальнейшим воздействиям в течение следующих 11 дней, пока их тоже не изъяли для анализа.
Результаты показали, что мозг рыбы увеличивается, когда она неоднократно подвергается воздействию сигналов хищников, но возвращается, когда эти сигналы удаляются. Исследователи не могут определить, является ли реверсия результатом замедления роста мозга или это результат того, что остальная часть тела рыбы наверстывает упущенное, когда у нее есть дополнительная энергия.
«Мы предсказали этот реверс, потому что нейрогенез — производство нейронов в мозге, которые вызывают его рост — энергетически очень затратен», — говорит Браун. Если животному не нужно производить дополнительные нейроны в качестве механизма выживания, оно будет использовать эту энергию, чтобы расти в размерах, силе и половой зрелости. Это, утверждает Браун, предполагает обратимую нейропластичность. Исследование дополняет работу Брендана Джойса, доктора философии. студент лаборатории Брауна, который продемонстрировал сходные изменения морфологии мозга у взрослых краснобрюхих елцов и молоди атлантического лосося.
«Двадцать лет назад биологи-эволюционисты смотрели на поведенческие решения и говорили: «Животное сделает то или это». Но более вероятно, что «животное может делать то или это», в зависимости от сигналов окружающей среды, которые оно получает», — добавляет Браун. «Изменения в окружающей среде, доступность пищи , спаривание, хищничество — все это влияет и формирует то, как животное распределяет свою энергию. И в этом заключается идея пластичности».
