Электрическая рыба гнатонем Петерса обладает рекордно большим мозжечком, который, как недавно показано, может управлять движениями «хобота» — особого придатка на голове рыбы, который представляет собой видоизмененную нижнюю губу и генерирует слабые электрические токи.
Гнатонем Петерса, или нильский слоник (Gnathonemus petersii) – электрическая рыба, которая обладает очень большим мозжечком: на его долю приходится 3% массы тела (для сравнения, у человека этот показатель составляет 2-2,5%). Важнейшую роль в жизнедеятельности рыбы играет специальный орган – «хобот», который представляет собой видоизмененную нижнюю губу. «Хобот» создает слабые электрические токи, благодаря которым гнатонем добывает пищу. Оказалось, что гигантский мозжечок гнатонема участвует в запуске движений «хобота», не ограничиваясь только координацией движений.
«Хобот» гнатонема иннервируется зоной мозжечка C1, которая имеет выраженную возбуждающую проекцию на соответствующее моторное ядро. Авторы работы дополнительно исследовали эту иннервацию на анатомическом уровне и подтвердили, что проекции C1 непосредственно управляют моторными нейронами, которые контролируют движения «хобота».
Далее они показали, что микростимуляция C1 запускает движения хобота, то есть мозжечок выполняет нестандартную функцию: он участвует в запуске движений, не ограничиваясь их координацией. Микростимуляция подавалась на мозжечок рыбы с зафиксированным положением головы, а движения хобота регистрировались с помощью видеографии. Ученые выяснили, что амплитуда и скорость движения хобота напрямую зависят от параметров микростимуляции. Направление движения определялось тем, какая именно зона в C1 подвергается стимуляции.
Еще одним свидетельством в пользу того, что C1 контролирует хобот, послужил тот факт, что повреждения в C1 приводят к двигательным нарушениям в хоботе, а именно его гемипарезу вплоть до полного паралича. Для оценки функционирования хобота ученые снимали его движения в процессе питания рыбы. Камера, в которой производили съемку, была устроена таким образом, что еда (черви) была расположена или на полу камеры, или в небольшой впадине. В последнем случае, чтобы достать добычу, рыбе требовалось приложить мышечное усилие хобота. После хирургически внесенных повреждений в C1 рыбы продолжали плавать, искать добычу и поднимать ее с пола, однако не могли достать ее из впадин, что свидетельствует о слабости мышц хобота. В особенно тяжелых случаях наступал полный паралич хобота.
Авторы работы заключают, что у гнатонема очень крупный мозжечок и он задействован в самых ранних этапах возникновения движения, то есть перечень его функций дополнительно расширен.
Результаты исследования опубликованы в Current Biology.
Текст: Елизавета Минина