Биологи установили, что мормиры контролируют изменение интенсивности электрических разрядов при помощи одного и того же участка мозга. Исследователи пришли к такому заключению, проанализировав активность в шести различных областях мозга у разных видов и сопоставив влияние гормонов, возрастные особенности и эволюционные отличия.
Слонорылы, также известные как мормиры, обитают в замутненных водах Африки и используют для ориентации в пространстве слабые электрические поля. В их хвосте располагаются особые клетки – электроциты, которые создают электрический заряд. Как правило, рыба посылает десятки и сотни подобных сигналов в секунду.
Рыбы используют электрические разряды для передачи информации о своей принадлежности к виду, поле, социальном положении и эмоциональном состоянии. При этом продолжительность этих разрядов не является фиксированной: у определенных видов самцы в период размножения увеличивают их за счет повышения уровня тестостерона, а у других – с возрастом. Важно отметить, что эти разряды воспринимаются одними и теми же рецепторами в коже, которые способны реагировать как на собственные сигналы, так и на сигналы других особей.
В исследовании, опубликованном в журнале Current Biology, биологи записывали суммарные электрические потенциалы в шести ядрах мозга слонорылов. Они сравнили три группы. В первой были рыбы с инъекцией тестостерона и с плацебо-контролем. Во вторую группу поместили два других вида — с коротким и длинным разрядами. В третьей были обычные особи одного вида и одна рыба с экстремально длинным разрядом (26 миллисекунд), которая, вероятно, приобрела его с возрастом.
Во всех трех ситуациях проявляло активность одно и то же «командное» ядро, расположенное в среднем мозге. Чтобы исключить восприятие собственных электрических импульсов, это ядро одновременно отправляет сигнал к электрическому органу и воспроизводит его для сенсорных центров. Благодаря этому активность сенсорных центров подавляется на период, равный длительности заряда, и рыба не ощущает собственного сигнала. В других ядрах значительных изменений в активности не зафиксировано.
Начало функционирования данного ядра приходилось на момент получения сигнала от рецепторов. Например, у рыб с продолжительным разрядом задержка составляла в среднем 3,4 миллисекунды, в то время как у вида с коротким зарядом – 1,2 миллисекунды. У особи с наиболее продолжительным разрядом задержка составляла 4,17 миллисекунды, что превышало показатели обычных сородичей более чем в два раза. Это было единственным случаем, когда выявленная разница оказалась статистически значимой.
По результатам исследований установлено, что продолжительность разряда напрямую влияла на момент активации «командного» ядра. При этом сам сигнал в этом ядре не только запаздывал, но и становился более вытянутым во времени. Предполагается, что увеличение длительности сигнала позволяло охватить более длительный ответ от рецепторов.
Нервная система слонорылов использует единый центр для управления электрическими импульсами. Аналогичный механизм может применяться в других ситуациях, требующих высокой точности во времени, – например, в эхолокации у летучих мышей.