Чи можуть риби зграювати без мозку? Не зовсім, але нове дослідження показує, що напрочуд простий спінальний ланцюг достатній, щоб даніо-реріо плавали синхронно — без складної обробки в мозку.
Дослідження
Дослідники під керівництвом Лоуренса Піктона та колег з Каролінського інституту в Швеції, разом із співробітниками EPFL у Швейцарії, вивчали даніо-реріо, щоб зрозуміти, як ці риби координують свої рухи в групі. Опубліковане на препринт-сервері arXiv дослідження використовувало електрофізіологію, кальцієву візуалізацію, оптогенетику та аналіз поведінки, щоб визначити специфічний спінальний сенсомоторний ланцюг.
Вони виявили, що інтраспінальні пропріоцептивні нейрони виявляють власне згинання тіла риби, а також відчувають згинання, спричинене водяними хвилями (вихровими слідами) від сусідів. Ця інформація про кривизну безпосередньо пригнічує локомоторну мережу, синхронізуючи цикл плавання риби з фазою плавання сусідів — це називається фазовим узгодженням вихорів.
Створивши нейромеханічну модель та фізичного робота, команда показала, що цього єдиного контуру зворотного зв'язку достатньо для генерації фазового узгодження вихорів і зменшення енергетичних витрат на плавання. Коли вони порушили ланцюг у живих риб, риби стали соціально роз'єднаними, і зграйна поведінка розпалася.
Чому це важливо
Це відкриття ставить під сумнів припущення, що складна соціальна поведінка завжди вимагає високорівневої обробки в мозку. Воно показує, що низькорівневі механізми — прості локальні контури зворотного зв'язку — можуть забезпечувати виникнення скоординованої групової поведінки. Для людського пізнання це свідчить, що багато наших автоматичних, швидких реакцій обробляються нижчими нейронними ланцюгами, звільняючи вищі відділи мозку для складнішого мислення. Розуміння цих базових ланцюгів може допомогти в розробці роботів та ШІ, які координуються без централізованого контролю, а також дає підказки про еволюцію соціальної поведінки.
Що ви можете зробити
Хоча у вас немає спінальної системи узгодження вихорів, ви можете тренувати власну координацію та час реакції. Такі види діяльності, як танці, відеоігри або гра на музичних інструментах, покращують сенсомоторну синхронізацію — той самий тип синхронізації, який використовують риби. Тренуйте свій мозок іграми на час реакції або ритмічними вправами, щоб підтримувати свої нейронні ланцюги у формі.
Джерело: arXiv q-bio.NC
Цікавитесь власним мозком? Пройдіть наш безкоштовний адаптивний IQ-тест або спробуйте 306 рівнів тренування мозку.