Картирование мозга пещерной рыбы показало изменения, связанные с эволюцией поведения

Ученые впервые выявили крупномасштабные различия между популяциями поверхностных и пещерных рыб A. mexicanus, а также между различными популяциями пещерных рыб. Исследователи изучили 18 областей мозга животных и измерили изменения в нейронной активности.

«Пещерные рыбы претерпели многочисленные изменения в социальном поведении, в обработке сенсорных данных и в поведении при поиске пищи, — сказал автор исследования. — Несмотря на давнее внимание к описанию различий в поведении и морфологии между популяциями пещерных рыб, мало что известно об анатомии мозга и нервных цепях, связанных с этими поведенческими изменениями».

Чтобы сравнить анатомию мозга у независимо эволюционировавших популяций A. mexicanus, ученые выполнили конфокальную визуализацию. Они определили эволюционно обусловленные изменения функции мозга у 684 личинок. Исследователи количественно определили объем определенных нейроанатомических областей и конкретных популяций нейронов, которые связаны со сном и питанием. Они сопоставили паттерны нейронной активности со стандартным мозгом, чтобы создать карту различий активности мозга при бодрствовании, кормлении и во время сна.

Результаты исследования показывают, что охота вызвала широкие изменения в активности мозга всех четырех популяций A. mexicanus и, вероятно, активирует области мозга, связанные с сенсорной обработкой, насыщением и мотивацией. Связанная со сном активность различалась в ростральной зоне гипоталамуса. Изменения в связанных с кормлением схемах, выявленные в ходе исследования, произошли на ранней стадии развития. Это позволяет предположить, что эволюционные изменения уникальны среди различных популяций пещерных рыб.

Анализ объема области мозга и нейронных цепей, связанных с регуляцией поведения, выявил конвергенцию заднего мозга и расширение гипоталамуса, а также изменения в системах нейротрансмиттеров, включая повышенное количество катехоламинов и нейронов гипокретина / орексина в популяциях пещерных рыб.