Рыбы могут плавать стаей без мозга? Ну, не совсем, но новое исследование показывает, что удивительно простая спинальная схема достаточна для того, чтобы zebrafish плыли синхронно — без сложной обработки информации в мозге.
Исследование
Исследователи под руководством Лоуренса Пиктона и его коллег из Каролинского института в Швеции, а также сотрудников EPFL в Швейцарии, изучали zebrafish, чтобы понять, как эти рыбы координируют свои движения в группе. Исследование, опубликованное на сервере препринтов arXiv, использовало электрофизиологию, кальциевую визуализацию, оптогенетику и поведенческий анализ, чтобы выявить конкретную спинальную сенсомоторную схему.
Они обнаружили, что интраспинальные проприоцептивные нейроны обнаруживают изгибы собственного тела рыбы, а также чувствуют изгибы, вызванные движениями воды от соседей (вихревые следы). Эта информация об изгибах напрямую ингибирует локомоторную сеть, согласовывая цикл плавания рыбы с фазой плавания соседей — поведение, называемое фазовым согласованием вихрей.
Создав нейромеханическую модель и физического робота, команда показала, что этой единственной петли обратной связи достаточно для генерации фазового согласования вихрей и снижения энергетической стоимости плавания. Когда они нарушали эту схему у живых рыб, рыбы становились социально разобщенными, и стайное поведение разрушалось.
Почему это важно
Это открытие ставит под сомнение предположение, что сложное социальное поведение всегда требует высокоуровневой обработки в мозге. Оно показывает, что низкоуровневые механизмы — простые локальные петли обратной связи — могут управлять возникновением скоординированного группового поведения. Для человеческого познания это предполагает, что многие наши автоматические, быстрые реакции обрабатываются низкоуровневыми нейронными схемами, освобождая высшие отделы мозга для более сложного мышления. Понимание этих базовых схем может помочь в разработке роботов и ИИ, координирующихся без централизованного управления, а также дает подсказки об эволюции социального поведения.
Что вы можете сделать
Хотя у вас может не быть спинальной системы согласования вихрей, вы можете тренировать свою собственную координацию и время реакции. Такие виды деятельности, как танцы, видеоигры или игра на музыкальном инструменте, улучшают сенсомоторную синхронизацию — тот же вид согласования, который используют рыбы. Бросьте вызов своему мозгу с помощью игр на время реакции или ритмических упражнений, чтобы поддерживать остроту нейронных схем.
Источник: arXiv q-bio.NC
Любопытно узнать о своем мозге? Пройдите наш бесплатный адаптивный IQ-тест или попробуйте 306 уровней тренировки мозга.