211service.com
Zaglądanie do mózgu ptaka
Czy zastanawiałeś się kiedyś, co dzieje się w umyśle ptaka, gdy trzepocze po niebie? Naukowcy są teraz o krok bliżej odkrycia. Badanie opublikowane dzisiaj w Aktualna biologia używał małego urządzenia do rejestrowania aktywności mózgu gołębi pocztowych podczas lotów treningowych; Łącząc urządzenie z GPS, naukowcy mogli określić, w jaki sposób mózgi ptaków reagowały na różne punkty orientacyjne podczas ich podróży. Po raz pierwszy taka technologia została zastosowana u ptaków latających swobodnie i otwiera nowe spojrzenie na to, jak zwierzęta reagują na otoczenie poza laboratorium.
Skrzynka mózgu : Niewielkie urządzenie neurologiczne przymocowane do głowy gołębia zapewnia wgląd w aktywność jego mózgu, gdy leci do domu.
Gołębie pocztowe, które są wytrenowane, by wracać do swojego gołębnika, mogą wrócić do domu, nawet po wypuszczeniu z nieznanych miejsc, setki mil dalej. Ale sposób, w jaki radzą sobie z tym wyczynem, od dziesięcioleci intrygował naukowców. Wcześniejsze badania polegały po prostu na obserwowaniu, dokąd zmierzają ptaki, ale ostatnie badania z użyciem GPS dały bardziej szczegółowy obraz. Kiedy gołębie są daleko, wydają się używać kombinacji wskazówek, aby określić położenie domu: położenie słońca, pole magnetyczne planety, a nawet zapachy w powietrzu. Ale gdy są bliżej domu, ptaki wydają się polegać na znanych punktach orientacyjnych i drogach, aby kierować swoją drogą.
W nowym badaniu 26 ptaków zostało znieczulonych, a elektrody umieszczono na powierzchni ich mózgów przez małe otwory w czaszce. Małe urządzenie do elektroencefalografii (EEG) zostało przymocowane do głowy każdego ptaka i przymocowane do elektrod. Ptaki otrzymały również plecaki z monitorem GPS, który rejestrował ich pozycję w czasie. Aleksiej Wysocki , neurobiolog behawioralny z Uniwersytetu w Zurychu, który kierował badaniami, mówi, że jego zespół postanowił wypuścić ptaki z morza, około 30 kilometrów od ich strychu, aby musiały przemierzyć stosunkowo mało charakterystyczne środowisko przed przejściem przez znajomy ląd.
EEG mierzy aktywność elektryczną neuronów w mózgu, ujawniając różne wzorce w zależności od stanu świadomości zwierzęcia. Kiedy naukowcy przeanalizowali dane EEG z serii lotów, byli w stanie zidentyfikować co najmniej trzy pasma częstotliwości fal mózgowych, które wydawały się być ważne w zachowaniu podczas lotu. Następnie mogli wykreślić, jak te pasma częstotliwości zmieniały się w różnych pozycjach podczas podróży.
Vyssotski mówi, że fale mózgowe o niższej częstotliwości wydawały się najsilniejsze, gdy coś przyciągnęło uwagę ptaków: kiedy przelatywały przez punkty orientacyjne lub inne interesujące miejsca. Częstotliwości te były słabe, gdy ptaki rozpoczynały swoją podróż nad wodą, ale gwałtownie się wzmocniły, gdy przelatywały nad lądem. Naukowcy byli nawet w stanie skorelować aktywność mózgu z określonymi punktami orientacyjnymi. Na przykład jedna uderzająca cecha wizualna na lewo od ptaków – duża kopalnia odkrywkowa – spowodowała, że niektóre ptaki na chwilę zboczyły z kursu. Gdy to zrobili, naukowcy zauważyli skok aktywności w prawej półkuli mózgu – zgodnie z faktem, że ptaki przetwarzają informacje wizualne z każdego oka na przeciwnej półkuli. W innym przypadku gołębie zajęły się dwoma pozornie nieciekawymi miejscami na lądzie, co intrygowało badaczy, dopóki nie odwiedzili tych miejsc i zdali sobie sprawę, że zainteresowanie nie miało charakteru nawigacyjnego: były to miejsca, w których przesiadywały stada zdziczałych gołębi.
Pasma wyższych częstotliwości są jeszcze bardziej intrygujące, mówi Wyssotski, ponieważ mogą odzwierciedlać pewien proces poznawczy. Częstotliwości te były najbardziej aktywne na początku podróży, kiedy ptaki orientowały się. Mówi, że aktywność może być skorelowana z procesem odnajdywania drogi, ale potrzebne będą dalsze badania, aby to potwierdzić.
Badanie jest całkowicie nowatorskim podejściem, mówi Biuro Dory , naukowiec z Uniwersytetu Oksfordzkiego, który wcześniej korzystał z GPS, aby zrozumieć, w jaki sposób gołębie pocztowe wykorzystują punkty orientacyjne podczas przelotu nad znajomymi miejscami. Mówi, że dane potwierdzają rosnącą liczbę dowodów na to, że gołębie polegają na wizualnych sygnałach w krajobrazie, aby się poruszać. Wykorzystanie sygnatur EEG do wskazania obszarów zainteresowania ptaków, jak mówi, otwiera całkowicie nowe okno obserwacyjne na to, jak ptaki w locie postrzegają, zapamiętują, interpretują i wykorzystują swoje środowisko wzrokowe. Mówi, że jednym ważnym pytaniem jest rola znajomości w aktywności mózgu. W tym badaniu ptaki nie zostały wypuszczone wystarczająco daleko od domu, aby naukowcy mogli zobaczyć, jak ich mózgi reagują na zupełnie nieznane cechy.
György Buzsáki , neurobiolog i ekspert EEG z Rutgers University, mówi, że dane EEG są dość uderzające i zaskakujące, zwłaszcza duże zmiany między nawigacją nad morzem a lądem. Dodaje, że bardzo niewiele wiadomo na temat wzorców EEG u ptaków, więc wciąż jest wiele do zrobienia w zakresie interpretacji sygnałów. Przyszłe urządzenia, które dokonują pomiarów w wyższej rozdzielczości – być może nawet wykrywając zmiany w pojedynczych neuronach – mogą pomóc wyjaśnić, co dzieje się w mózgach ptaków.
Urządzenie używane przez tych badaczy, które nazywają neurologerem, zostało użyte w innym opublikowanym badaniu, w którym analizowano wzorce snu u leniwców i stwierdzono, że zwierzęta nie śpią tak długo, jak sugeruje ich reputacja. Niels Rattenborg , naukowiec z Instytutu Ornitologii im. Maxa Plancka, który kierował badaniami nad leniwcami, obecnie używa urządzenia do badania wzorców snu ptaków żyjących na wolności. Ogromna większość tego, co wiemy o funkcjonowaniu mózgu, pochodzi od zwierząt zamkniętych w warunkach laboratoryjnych, wyjaśnia Rattenborg. Jak mówi, neurolog pozwala przenieść laboratorium w teren, dając naukowcom szansę zbadania, w jaki sposób zwierzęta wykorzystują swoje mózgi na własnym terenie.