Scienty

Исследования мозга голубей выявили, что их способность ориентироваться в пространстве определяется вестибулярным аппаратом внутреннего уха, а не зрением или клетками в клюве, что противоречит предыдущим представлениям. Специалисты зарегистрировали работу нейронов в ответ на магнитное поле и уточнили принцип действия, основанный на электромагнитной индукции.

Фото: img.freepik.com

У птиц есть «шестое чувство», известное как магниторецепция. Этот механизм позволяет им ориентироваться, используя магнитное поле Земли во время миграций, которые могут длиться тысячи километров. Принцип работы птичьего компаса до сих пор остается загадкой, однако существует три наиболее вероятные гипотезы.

Согласно первой, кристаллы магнетита, в клетках располагаются структуры, которые ориентируются по магнитному полю, подобно стрелке компаса, и оказывают давление на нервные окончания. Альтернативная гипотеза утверждает, что в глазах птиц присутствуют специфические белки, которые, под воздействием света и магнитного поля, изменяют свои химические свойства, позволяя птице, по сути, «видеть» магнитные линии.

Согласно третьей гипотезе, в основе работы внутреннего уха лежит электромагнитная индукция, которая позволяет рассматривать его как генератор. Жидкость, находящаяся в полукружных каналах, обладает способностью проводить электрический ток, и её движение в магнитном поле вызывает появление электрического тока.

Обычно при изучении магниторецепции исследователи анализировали ткани, чтобы найти сенсоры, реагирующие на магнитное поле. Такой метод напоминает поиски чего-то крайне редкого, поскольку магнитное поле воздействует на все органические вещества, и сенсор может располагаться в любом месте.

Авторы исследования, опубликованного в журнале Science, попытки установить связь «сверху вниз», начиная с мозга и двигаясь к предполагаемым сенсорным структурам, также предпринимались. В рамках этих исследований ткани мозга анализировались путем воздействия на птиц вращающегося магнитного поля. В качестве индикатора активности нейронов использовали белок C-FOS.

Для получения детальной трехмерной модели активности мозга голубей, его подвергали химической обработке, делавшей его прозрачным, после чего проводили лазерное сканирование. Чтобы оценить реакцию, птиц помещали в темноту и под свет, воздействуя на них вращающимся магнитным полем и сравнивая полученные результаты с контрольной группой.

Применение магнитной стимуляции привело к активации только одной области мозга – медиальных вестибулярных ядер, получающих информацию от внутреннего уха. Зрительные центры и участки, относящиеся к тройничному нерву (клюву), не проявили активности. Это позволяет исключить предположения о магнитном зрении или наличии магнетита в клюве.

В дальнейшем ученые провели исследование внутреннего уха (полукружных каналов) на клеточном уровне, используя секвенирование РНК отдельных клеток. В результате было установлено, что определенный тип волосковых клеток (тип II) обладает уникальным набором белков ионных каналов, обеспечивающих их восприимчивость к незначительным колебаниям электрического потенциала.

Каналы CaV1.3 и BK имеют значительное сходство с каналами, используемыми акулами и скатами для электрорецепции. Исходя из этого, можно предположить, что волосковые клетки второго типа способны функционировать как электрорецепторы. Во время полета и поворота головы голубя жидкость внутри каналов внутреннего уха перемещается, проходя через магнитные линии Земли. Это вызывает индукцию и генерирует слабый электрический ток, который воспринимают клетки.

Новое исследование подтверждает, что способность птиц ориентироваться по магнитному полю Земли является частью механизма поддержания баланса. Именно поэтому почтовые голуби нередко совершают круговые движения перед тем, как определить направление: такие маневры головой необходимы для создания сигнала в их встроенном компасе.