Генетики смогли узнать, о чём рыбы думают

Чтобы понимать, как внешний мир воспринимается мозгом, учёным нужно заполучить возможность наблюдения непосредственно за активностью нейронов в реальном времени в процессе восприятия.

Японские исследователи эту задачу решили на примере модельного классического организма – рыбки данио. За счет своей прозрачности личинки и эмбрионы её лучше всего подходят для визуализации активности мозга. Кроме того они быстро размножаются и совершенно неприхотливы.

Перед учёными стояла серьёзная проблема в течение многих лет. Просто в объективе оптического обычного микроскопа неактивные и активные нейроны выглядят приблизительно одинаково. Поэтому исследователями был разработан ряд красителей и индикаторов. Когда активен какой-то тип нервных клеток, тогда они начинают светиться. К примеру, когда активируется нейрон, он "заполняется" ионами кальция, связывающими с определёнными красителями, при этом заставляя их пускать свечение определенного цвета.

Но использование красящих веществ имеет недостатки. И основной из них – это необходимость фиксирования животного, а это ограничивает резко круг выполняемых задач.

Для решения данной проблемы Дзюнити Накаи с коллегами из университета Сайтамы перешли к светящемуся генетическому маркеру, то есть зелёному флуоресцентному белку, и при этом связали его непосредственно с веществом, которое в присутствии определенного количества ионов кальция светится. После учёные внедрили код в геном данио, кодирующий данный маркер, привязав его непосредственно к белку, который характерен лишь для нервных клеток.

При активации нейронов в итоге исследователи видели их яркое свечение без применения каких-то дополнительных красителей. Сигнал настолько был явным, что никакой необходимости не было фиксировать мальков во время исследования мозговой их активности.

О чём же рыбы думают? Как учёные выяснили, в первую очередь, о еде. Непосредственно на охотничьем поведении данио инженеры и захотели испытать творение своё. С данной целью к личинкам подсадили одноклеточных организмов, то есть парамеций.

Применяя специально разработанный метод организации изображения, исследователи проследили определенную связь между поведением данио, движением парамеций, активацией группы нейронов в нужной области мозга рыбки. Она, по предположению учёных, ответственна у большинства животных именно за координацию движений глаз, а также реакции на объекты организма, которые находятся в их поле зрения.

Исследователи сообщают - активизация нервных клеток этой личинки происходила совместно с движениями одноклеточного: вспышки нейронной активности при этом наблюдались при быстрых движениях парамеций. Исследователи в результате в реальном времени наблюдали, что случается с мозгом существа, когда эта рыбка увидела добычу, "спланировала" свою атаку и схватила свою жертву.

Мозг данио похож на мозг млекопитающих, включая человека. Данное обстоятельство дает возможность предполагать большую значимость открытия генных инженеров их Японии для медицины. Исследователи сильно надеются, что метод их через определенное время поможет разобраться досконально также с реакциями мозга человека на разные раздражители.