Мозги рыбы: Размер мозга рыбы зависит от места ее обитания — Naked Science

Нейрогенезом рыб можно управлять

Ученые из Технологического университета Джорджии (Georgia Institute of Technology) заставили нервную систему эмбриона развиваться по непривычному шаблону. В итоге у рыбы образовался мозг, характерный для ее видового сородича. Исследование проведено на животных, которые по эволюционным меркам произошли от общего предка совсем недавно — 500 тысяч лет назад. Благодаря своей «молодости» эти виды сохраняют генетическую однородность, но имеют различное анатомическое строение.

Мозг по потребностям

В процессе эволюции мозг развивался только у тех живых организмов, которым он нужен для передвижения, поиска пищи, обороны. Те, кому центральная нервная система не нужна, довольствуются диффузной — отдельными клетками, разбросанными по всему организму.

Так, у растений не появилась нервная система просто потому, что в ней нет необходимости. Отдельные клетки, реагирующие на химические, физические и электромагнитные раздражители, разбросаны по всему организму. Поэтому растения все-таки реагируют на изменение условий, но скорость растительных «рефлексов» на порядок ниже, чем у малоподвижных животных такого же размера. У растений нет необходимости быстро реагировать на внешние сигналы. Они получают минеральные вещества из почвы, а органические синтезируют самостоятельно. В холодные периоды года растения сводят к минимуму потребности в энергии и «засыпают».

У некоторых животных тоже нет центральной нервной системы. Так, у паразитических червей в процессе эволюции она появилась, но после исчезла. Упрощение нервной системы стало следствием образа жизни. В условиях, когда животному тепло, уютно и сытно – например, в печени хозяина, ему нет необходимости над чем-то «задумываться» и что-то «делать». Благоприятные условия существования в эволюционной перспективе ведут к утрате слишком энергоемкого органа — мозга.

Головной мозг сильно отличается в зависимости от того, кому он принадлежит. В соответствии с «принадлежностью» мозг может сильно изменяться по форме, размеру, степени развитости тех или иных частей. Но это не означает, что, например, мозги рыбы и человека имеют кардинальные различия в структуре и функциях. Они схожи между собой ровно настолько, насколько похожи, например, мобильные телефоны разных производителей и моделей. То есть принципы работы и функции одинаковы; основные отличия – в дизайне и функциональном наполнении модели.

Нейрогенез — сборка мозга

Нервная система начинает развиваться еще в эмбриональном периоде. На плодном этапе, когда у эмбриона уже сформированы зачатки всех органов, нервная система «дозревает». В этот период мозг заполняется нервными клетками — нейронами. От того, насколько удачно пройдет нейрогенез, будут зависеть адаптивные и умственные способности животного.

У каждого вида нейрогенез продолжается определенное время. В этот период предшественники нейронов амебовидными движениями передвигаются по будущему мозгу и закрепляются в его отделах. Некоторые части нервной системы в зависимости от нужд животного могут развиваться интенсивнее. Как правило, во взрослом организме новые нейроны появляются только при острой необходимости — в случае, когда организм восстанавливает износившийся или поврежденный участок нервной системы. Поэтому нейрогенез, протекающий в период развития эмбриона, имеет огромное значение для формирования поведенческих, приспособительных и рефлекторных навыков животных.

Основываясь на этих знаниях, ученые предполагают, что мозг различных видов животных может иметь значительные анатомические и функциональные особенности из-за того, что нейрогенез у одних заканчивается раньше, чем у других. Продолжительность развития мозга и приоритетное развитие тех или иных отделов регулируется работой генов.

Мальки с чужими мозгами

Доктор Джей Тодд Стрильман (J.Todd Streelman, Ph.D), студент биологического факультета Джонатан Сильвестер (Jonathan Sylvester) и другие исследователи из Технологического университета Джорджии изучили развитие мозга на примере цихлид. Эти рыбы относятся к одному из наиболее распространенных семейств среди позвоночных, общая численность видов которых достигает 1900. Многие представители цихлид содержатся в аквариумах, некоторые относятся к промысловым рыбам.

Для эксперимента ученые отобрали шесть видов цихлид, обитающих в озере Малави (Lake Malawi Stock): по три вида, обитающих в песках и на камнях. Среди отобранных животных были те, которые питаются планктоном. Эти виды цихлид (Copadichromis borleyi, Mchenga conophorus, Aulonocara jacobfreibergi) поднимают донную муть и фильтруют ее, вылавливая плавающие организмы. Другие виды (

Labeotropheus fuelliborni, Maylandia zebra, Cynotilapia afra) обитают вблизи камней, откладывают икру в пещерках и соскребают пищу с твердой поверхности.

У рыб, выбранных для эксперимента, мозг имеет некоторые структурный отличия. Они появились как средство, которое обеспечивает нормальное существование в экологической нише. Так, мозг цихлид, роющихся в донном песке, имеет прямо противоположное соотношение теленцефалона и таламуса в переднем мозге по сравнению с мозгом рыб, которые обитают на камнях. Таким способом мозг настраивается на то, чтобы рыба могла вычленять из водной мути планктон и ловить его. Цихлиды, обитающие у камней, воспринимают визуальную информацию в 3D-формате и различают камни и растущие на них водоросли.

«Геномы этих цихлид практически идентичны. Проводя аналогии, можно сказать, что генетические различия у них такие же, как у разных представителей одного вида — например,

Homo sapiens. В то же время по строению мозга этих животных можно отнести к разным таксономическим группам», — говорит профессор Дж. Стрильман.

Сотни видов цихлид произошли от одного общего предка. Расхождние видов, по подсчетам ученых, произошло около 500 тысяч лет назад. Этот небольшой эволюционный срок позволяет наблюдать полиморфизмы в развитии мозга при практически одинаковом наборе генов. У приматов морфологическое разнообразие идентичных геномов не проявляется, так как расхождение видов произошло достаточно давно (около 150 млн лет назад). Поэтому каждому геному соответствует «свой мозг». У цихлид же, напротив, животные с похожим геномом имеют различную анатомию мозга. То есть у недавно образовавшихся видов есть гены, экспрессия которых может привести к различным морфологическим результатам.

Проведенное исследование показало, что предпочтительное развитие тех или иных структур мозга зависит от экспрессии генов и происходит на эмбриональной стадии.

Ученые попытались с помощью химических веществ изменить шаблон, по которому в работу включаются гены, и таким образом «переделать» мозг пещерной цихлиды в модель мозга песчаных рыб. Для этого исследователи в течение 3-5 часов действовали хлоридом лития на эмбрионы цихлид, которые уже находились в стадии, когда расставляются приоритеты в развитии отделов мозга.

Дальнейшее развитие эмбрионы проходили в воде. Ученые несколько раз вылавливали мальков и изучали анатомические особенности мозга. Как и предполагалось, хлорид лития увеличивает экспрессию гена wnt1, который входит в группу тех, что отвечают за развитие таламуса и теленцефалона.

Именно этот ген определяет поведенческие и анатомические особенности песчаных цихлид. Под действием хлорида лития произошло перераспределение предшественников нейронов, из-за чего развился таламус. То есть ученые вырастили пещерную цихлиду с мозгом той, что роется в песке.

«Нейрогенез имеет важное значение в развитии любого животного и эволюции. Мы узнали, что анатомия мозга определяется физиологическими реакциями на эмбриональном уровне. В следующих исследованиях мы постараемся найти связь между нейрогенезом и поведением», — говорит профессор Стрильман.

Проведенное исследование помогает понять, как эволюционно происходило расхождение видов — дивергенция. Более того, становится ясно, что в видообразовании задействованы в том числе и механизмы раннего нейрогенеза.

Источник: oceanology.ru

	Ваше имя *
	Контактный e-mail (не будет показан)
	Комментарий *
	Дважды два равно? впишите ответ цифрой!
Нажимая кнопку «Оставить комментарий», я подтверждаю свою дееспособность и даю согласие на обработку моих персональных данных в соответствии с информацией о конфиденциальности данных.

Поля, отмеченные знаком *, обязательны для заполнения.

Все новости

Древнейший мозг: чем думали животные 300 миллионов лет назад

Палеонтологи обнаружили древнейший образец мозга позвоночного животного. Рыба, которой он принадлежал, жила за сотни миллионов лет до появления динозавров. Открытие может пролить новый свет на эволюцию нервной системы, которой мы обязаны своим разумом

Палеонтологи отчитались в журнале Nature о замечательной находке. Череп рыбы возрастом 319 млн лет, найденный около века назад, скрывал хорошо сохранившийся окаменевший мозг и нервы. Это, возможно, древнейший образец мозга позвоночного животного и огромный подарок биологам — мягкие ткани в окаменелостях сохраняются редко. Изучение находки уже показало, что эволюция мозга рыб проходила сложнее, чем представлялось большинству экспертов. Ученые намерены обследовать другие музейные экспонаты в поисках окаменевших мозгов.

Непустая голова

Небольшой окаменевший череп, извлеченный из угольной шахты в Англии, был впервые описан учеными в 1925 году. Палеонтологи определили, что древние кости принадлежали лучеперой рыбе. В этой группе рыб около 30 000 ныне живущих видов, и это примерно половина всех видов позвоночных. Столько же приходится на остальных рыб, рептилий, амфибий, млекопитающих и птиц, вместе взятых. Этот поразительный эволюционный успех давно интересует ученых.

Вид, которому дали название Coccocephalus wildi, существовал 319 млн лет назад. Судя по размеру черепа, рыба достигала 15-20 см в длину. Строение челюстей и зубов выдает в ней хищника. Вероятно, это создание питалось мелкими ракообразными, насекомыми и моллюсками.

Окаменелый череп Coccocephalus wildi — лучеперой рыбы, жившей 319 млн лет назад. (Фото Jeremy Marble·University of Michigan News)

За почти сотню лет хранения музейный экспонат несколько раз изучался разными научными группами. Но авторы недавнего исследования первыми подвергли его компьютерной томографии. Они не рассчитывали найти мозг, а хотели всего лишь изучить строение черепа.

К удивлению палеонтологов, оказалось, что в голове ископаемой рыбы что-то есть. И это не аморфный минеральный нарост, а объект характерной анатомической формы с длинными выростами, очень похожими на черепные нервы. После более тщательного сканирования сомнений не осталось: это окаменевший мозг. Ученые даже выделили его основные части.

Материал по теме

Мозг наизнанку

Кое-что в находке удивило ученых. Мозг современных лучеперых рыб на стадии эмбриона растет особым образом: передний слой клеток выворачивается наизнанку, как носок.  У остальных позвоночных стенки мозга просто выпячиваются. Неизвестно, когда лучеперые приобрели эту особенность и как она повлияла на их эволюционный успех. Многие эксперты склоняются к мысли, что «выворачивание» мозга освоили уже предки лучеперых. Но вид Coccocephalus wildi, судя по строению взрослого мозга, еще не владел этим навыком.

«Эта на первый взгляд не впечатляющая и маленькая окаменелость не только демонстрирует нам самый ранний пример окаменелого мозга позвоночного, но и показывает, что многое из того, что мы думали об эволюции мозга [на основе изучения] только ныне существующих видов, нуждается в переосмыслении», — говорит ведущий автор статьи Родриго Фигероа из  США.

Томографический снимок черепа Coccocephalus wildi, показывающий окаменелый мозг и связанные с ним структуры (Figueroa·Nature)

Требуется Горгона 

Земля не набита битком костями древних животных, потому что окаменение — редкий процесс. Нужны очень специфические физико-химические условия, чтобы кости не разложились, а законсервировались на сотни миллионов лет. А уж окаменение мягких тканей еще несколько десятилетий назад считалось нонсенсом. Да, в вечной мерзлоте находили мамонтят, а в мезозойском янтаре — насекомых. Но за этими и немногими другими исключениями палеозоология была наукой о костях, зубах, раковинах и панцирях. Крохи информации о мозге приходилось выуживать из строения черепа.

Сегодня же большая часть палеонтологических научных работ посвящена как раз мягким тканям. Их отпечатки запечатлеваются на горных породах, химические следы — на тех самых костях и панцирях, а иногда попадаются и настоящие окаменелые образцы. С недавним открытием ученым повезло: похоже, рыба была быстро погребена в отложениях без доступа кислорода. Мозг не успел разложиться и пропитался каким-то минералом, навеки окаменев. Пока исследователи даже не знают, что это за минерал: никто не станет сверлить единственный в мире экземпляр Coccocephalus wildi, чтобы добраться до мозга. Допустимо только просвечивание и прочие неразрушающие методы.

В целом механизмы превращения живого организма в окаменелость понятны еще далеко не полностью, и их изучает специальная наука — тафономия. Но уже ясно, что мягкие ткани иногда окаменевают, хотя и гораздо реже, чем хотелось бы палеонтологам. Вполне возможно, что в музейных коллекциях пылится еще не один экземпляр черепа с сохранившимся мозгом. Теперь Фигероа и его группа будут целенаправленно искать их. Палеонтологи вообще часто делают открытия в музеях: чтобы досконально изучить каждую попавшую туда окаменелость, просто не хватает специалистов. Да и технологии все время совершенствуются: понятно, что в 1925 году компьютерной томографии еще не было. Кто знает, о чем это же ископаемое сможет рассказать палеонтологам в 2125 году?

Материал по теме

Нервная работа

Нервная система — одно из самых впечатляющих изобретений эволюции. Ее можно поставить в один ряд с кислородным дыханием, многоклеточностью и теплокровностью. Специальная система для обработки информации перевела взаимодействие живых существ с окружающим миром на качественно новый уровень. У них появилась способность учиться на собственном опыте, хотя бы в форме условных рефлексов. Даже червь с его жалкими сотнями нейронов в конце концов запоминает, в какой стороне норы его бьют током. А 100 млрд нейронов под черепом позволяют изобрести каменное рубило или космический корабль.

Нервные клетки у разных видов устроены настолько похоже, что по нервному импульсу невозможно определить, человеку он принадлежит или медузе. Другой пример: биохимические механизмы памяти у человека такие же, как у моллюска морской заяц, на котором они впервые и были исследованы. Возможно, нейроны и принципы их взаимодействия унаследованы нами от предка всех настоящих многоклеточных (это подцарство царства животных).

Материал по теме

Центры принятия решений

Когда появилась центральная нервная система — более сложный вопрос. Многие специалисты считают, что это изобретение билатериев, или двустороннесимметричных. К этой группе относится 99% описанных видов животных, от червей до человека разумного. Столь непохожих существ объединяет несколько фундаментальных признаков. Левая половина тела является зеркальным отражением правой, а вдоль тела тянется пищеварительный тракт и нервный шнур, или пара шнуров. У позвоночных этот шнур называется спинным мозгом и заканчивается утолщением — мозгом головным. Считается, что все билатерии происходят от общего предка, жившего примерно 560 млн лет назад. Однако в 2017 году ученые обнаружили нервные шнуры у ныне живущих существ нескольких биологических типов, никак не относящихся к билатериям. Похоже, что эволюция делала это изобретение несколько раз.  Это вообще характерно для крупных эволюционных прорывов: например, млекопитающие и птицы стали теплокровными независимо друг от друга.

Но все это данные сравнительной анатомии и физиологии. А что говорит палеонтология по поводу нервов возрастом 500+ млн лет? Увы, таких красноречивых образцов, как окаменевший мозг, с тех времен не сохранилось. Есть лишь темные следы на нескольких панцирях, по форме, расположению и химическому составу похожие на остатки нервной системы. Но скептики подчеркивают, что эти следы могут иметь и другое происхождение. Возможно, будущие находки и более тонкие методы исследования прольют больше света на древнейшее прошлое «бортового компьютера» живых существ.

Мозги рыб: анатомия, функциональность и эволюционные отношения

Allis EP (1897) Черепные мышцы и черепные и первые спинномозговые нервы в Amia calva , том 12. Ginn & Company, стр. 487

Google Scholar

Бенсон-Амрам С., Данцер Б., Стрикер Г., Суонсон Э.М., Холекамп К.Е. (2016) Размер мозга предсказывает способность хищных млекопитающих решать проблемы. Proc Natl Acad Sci U S A 113(9):2532–2537

КАС пабмед ПабМед Центральный Google Scholar

Bone Q (1977) Маутнеровские нейроны пластиножаберных. J Mar Biol Assoc UK 57:253–259

Google Scholar

Bone Q, Marshal NB, Blaxter LHS (1982) Биология рыб. Чепмен и Холл, Лондон

Google Scholar

Брандштеттер Р., Котршал К. (1990) Характер роста головного мозга у 4 видов европейских карповых рыб (Cyprinidae, Teleostei) – плотвы ( Rutilus-rutilus ), леща ( Abramis-brama ), сазана ( Cyprinus-carpio ) и чехонь ( Pelecus-cultratus ). Brain Behav Evol 35:195–211

CAS пабмед Google Scholar

Buechel SD, Boussard A, Kotrschal A, van der Bijl W, Kolm N (2018) Размер мозга влияет на производительность в тесте на обратное обучение. Proc R Soc B 285: 20172031

ПабМед Google Scholar

Бернс Дж.Г., Сараванан А., Родд Ф.Х. (2009) Среда выращивания влияет на размер мозга гуппи: у выращенных в лаборатории гуппи мозг меньше, чем у гуппи, выловленных в дикой природе. Этология 115:122–133

Google Scholar

Читтка Л., Нивен Дж. (2009) Чем больше мозг, тем лучше? Курр Биол 19: R995–R1008

CAS пабмед Google Scholar

Corral-López A, Eckerström-Liedholm S, Der Bijl WV, Kotrschal A, Kolm N (2015) Нет связи между размером мозга и сексуальным поведением самцов гуппи. Карр Зул 61: 265–273

Google Scholar

Коррал-Лопес А., Блох Н., Котршал А., ван дер Бийл В., Бюхель С., Манк Дж. Э., Колм Н. (2017) Размер женского мозга влияет на оценку мужской привлекательности при выборе партнера. Sci Adv 3: e1601990

PubMed ПабМед Центральный Google Scholar

Коррал-Лопес А., Гарате-Олайзола М., Бюхель С.Д., Колм Н., Котршал А. (2017) О роли размера тела, размера мозга и размера глаз в остроте зрения. Behav Ecol Sociobiol 71:179

PubMed ПабМед Центральный Google Scholar

Коррал-Лопес А., Котршал А., Колм Н. (2018) Отбор по относительному размеру мозга влияет на контекстно-зависимые предпочтения самцов, но не на дискриминацию размеров самок у гуппи. J Эксперт Биол. https://doi.org/10.1242/jeb.175240

Коста С.С., Андраде Р., Карнейро Л.А., Гонсалвес Э. Дж., Котршал К., Оливейра Р.Ф. (2011) Половые различия в дорсолатеральном конечном мозге коррелируют с размером домашнего ареала рыб морской собачки. Brain Behav Evol 77: 55–64

PubMed Google Scholar

Дэвис Р., Норткатт Р. (1983) Нейробиология рыб, том 2, Высшие области мозга и функции. University of Michigan Press, Анн-Арбор, MI

Google Scholar

Дугаткин Л.А., Годин Дж.Г.Дж. (1992) Осмотр хищников, стайка и поиск пищи под угрозой хищников у тринидадской гуппи, Poecilia-reticulata . Environ Biol Fish 34:265–276

Google Scholar

Эндлер Дж.А. (1980) Естественный отбор по цвету у Poecilia-reticulata . Эволюция 34:76–91

PubMed Google Scholar

Finger TE (1980) Необонятельный сенсорный путь к конечному мозгу костистых рыб. Наука 210:671–673

CAS пабмед Google Scholar

Fischer S, Bessert-Nettelbeck M, Kotrschal A, Taborsky B (2015) Размер группы выращивания определяет социальную компетентность и структуру мозга у совместно размножающихся цихлид. Am Nat 186:123

PubMed Google Scholar

Галамбор К.К., Маккей Дж.К., Кэрролл С.П., Резник Д.Н. (2007) Адаптивная и неадаптивная фенотипическая пластичность и потенциал современной адаптации в новых условиях. Функция Ecol 21:394–407

Google Scholar

Гонда А., Герцег Г., Мерила Дж. (2011) Популяционные различия в размере мозга девятииглых колюшек ( Pungitius pungitius ) – локальная адаптация или вариации, вызванные окружающей средой? БМС Эвол Биол 11:75

ПабМед ПабМед Центральный Google Scholar

Гонсалес-Войер А. , Винберг С., Колм Н. (2009) Социальные рыбы и матери-одиночки: эволюция мозга африканских цихлид. Proc R Soc B Biol Sci 276:161–167

Google Scholar

Harvey PH, Pagel MD (1991) Сравнительный метод в эволюционной биологии. Издательство Оксфордского университета, Оксфорд

Google Scholar

Herculano-Houzel S (2009) Человеческий мозг в цифрах: мозг приматов в линейном масштабе. Front Hum Neurosci 3:31

PubMed ПабМед Центральный Google Scholar

Herrick CJ (1902) Заметка о значении размера нервных волокон у рыб. J Comp Neurol 12(4):329–334

Google Scholar

Herrick CJ (1906) О центрах вкуса и осязания в продолговатом мозге рыб. J Comp Neurol Psychol 16 (6): 403–439

Google Scholar

Houde AE ​​(1987) Выбор партнера на основе естественных вариаций цветового рисунка в популяции гуппи. Эволюция 41:1–10

PubMed Google Scholar

Johns GC, Avise JC (1998) Сравнительный обзор генетических расстояний у позвоночных от митохондриального гена цитохрома b. Мол Биол Эвол 15:1481–1490

CAS пабмед Google Scholar

Kanwal JS, Finger TE (1992) Центральное представление и проекции вкусовых систем. В: Hara TJ (ed) Хеморецепция рыб. Спрингер, стр. 79–102

Google Scholar

Кихслингер Р.Л., Невитт Г.А. (2006) Условия раннего выращивания влияют на рост мозжечка у молоди лосося. J Exp Biol 209: 504–509

PubMed Google Scholar

Котршал А., Таборский Б. (2010) Защита ресурсов или взорванный лек? – вопрос перспективы. Этология 116:1189–1198

Google Scholar

Kotrschal K, Adam H, Brandstätter R, Junger H, Zaunreiter M, Goldschmid A (1990) Ограничения по размеру личинок определяют направленные онтогенетические сдвиги в зрительной системе костистых рыб. J Zool Syst Evol Res 28:166–182

Google Scholar

Kotrschal K, van Staaden MJ, Huber R (1998) Мозги рыб: эволюция и отношения с окружающей средой. Rev Fish Biol Fish 8: 373–408

Google Scholar

Kotrschal A, Heckel G, Bonfils D, Taborsky B (2012a) Среда, специфичная для стадии жизни цихлид: последствия для индуцируемых материнских эффектов. Эвол Экол 26:123–137

Google Scholar

Kotrschal A, Rogell B, Maklakov AA, Kolm N (2012b) Половая пластичность в морфологии мозга зависит от социального окружения гуппи, Poecilia reticulata . Behav Ecol Sociobiol 66:1485–1492

Google Scholar

Kotrschal A, Rogell B, Bundsen A, Svensson B, Zajitschek S, Brännström I, Immler S, Maklakov AA, Kolm N (2013) Искусственный отбор относительного размера мозга у гуппи показывает затраты и преимущества развития более крупного мозг. Curr Biol 23:168–171

CAS пабмед ПабМед Центральный Google Scholar

Котршал А., Коррал-Лопес А., Амкофф М., Колм Н. (2014a) Больший размер мозга дает преимущество в задаче обучения пространственному поиску партнера у самцов гуппи. Behav Ecol 26: 527–532

PubMed ПабМед Центральный Google Scholar

Kotrschal A, Lievens EJ, Dahlbom J, Bundsen A, Semenova S, Sundvik M, Maklakov AA, Winberg S, Panula P, Kolm N (2014b) Искусственный отбор по относительному размеру мозга выявил положительную генетическую корреляцию между размером мозга и инициативная личность у гуппи. Эволюция 68:1139–1149

ПабМед ПабМед Центральный Google Scholar

Kotrschal A, Buechel S, Zala S, Corral Lopez A, Penn DJ, Kolm N (2015a) Размер мозга влияет на выживание самок, но не самцов в условиях угрозы нападения хищников. Ecol Lett 18:646–652

PubMed ПабМед Центральный Google Scholar

Котршал А., Коррал-Лопес А., Сидат С., Колм Н. (2015b) Влияние эволюции размера мозга на склонность к кормлению, эффективность пищеварения и рост молоди. Эволюция 69:3013–3020

ПабМед ПабМед Центральный Google Scholar

Котршал А., Коррал-Лопес А., Зайчек С., Иммлер С., Маклаков А.А., Колм Н. (2015c) Положительная генетическая корреляция между размером мозга и половыми признаками у самцов гуппи, искусственно отобранных по размеру мозга. J Evol Biol 28:841–850

CAS пабмед ПабМед Центральный Google Scholar

Kotrschal A, Kolm N, Penn DJ (2016) Отбор по размеру мозга ухудшает врожденные, но не адаптивные иммунные реакции. Proc R Soc B 283: 20152857

ПабМед Google Scholar

Котршал А. , Зенг Х.Л., ван дер Бийл В., Оман-Мэги К., Котршал К., Пелкманс К., Колм Н. (2017) Эволюция объемов областей мозга во время искусственного отбора относительного размера мозга. Эволюция 71:2942–2951

PubMed Google Scholar

Котршал А., Коррал-Лопес А., Колм Н. (2019) Большой мозг, короткая жизнь: отбор по размеру мозга влияет на внутреннюю продолжительность жизни. Биол Летт 15:201

ПабМед ПабМед Центральный Google Scholar

Kruska DC (1988) Мозг гигантской акулы (Cetorhinus maximus). Brain Behav Evol 32(6):353–363

CAS пабмед Google Scholar

Кузава К.В., Чугани Х.Т., Гроссман Л.И., Липович Л., Музик О., Хоф П.Р., Уайлдман Д.Э., Шервуд К.С., Леонард В.Р., Ланге Н. (2014) Метаболические издержки и эволюционные последствия развития человеческого мозга. Proc Natl Acad Sci U S A 111:13010–13015

КАС пабмед ПабМед Центральный Google Scholar

Лема С. К., Ходжес М.Дж., Маркетти М.П., ​​Невитт Г.А. (2005) Зоны пролиферации в конечном мозге лосося и доказательства влияния окружающей среды на скорость пролиферации. Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol 141:327–335

PubMed Google Scholar

Lisney TJ, Bennett MB, Collin SP (2007) Объемный анализ сенсорных областей мозга указывает на онтогенетические сдвиги относительной важности сенсорных систем у пластиножаберных. Raffles Bull Zool 14: 7–15

Google Scholar

Маклин Э.Л., Хэйр Б., Нанн К.Л., Аддесси Э., Амичи Ф., Андерсон Р.К., Аурели Ф., Бейкер Дж.М., Баня А.Е., Барнард А.М., Бугерт Н.Дж., Брэннон Э.М., Брей Э.И., Брей Дж., Брент Л.Дж.Н., Буркарт JM, Call J, Cantlon JF, Cheke LG, Clayton NS, Delgado MM, DiVincenti LJ, Fujita K, Herrmann E, Hiramatsu C, Jacobs LF, Jordan KE, Laude JR, Leimgruber KL, Messer EJE, de A. Moura AC, Ostojiƒá L, Picard A, Platt ML, Plotnik JM, Range F, Reader SM, Reddy RB, Sandel AA, Santos LR, Schumann K, Seed AM, Sewall KB, Shaw RC, Slocombe KE, Su Y, Takimoto A, Tan J , Тао Р. , ван Шайк С.П., Вираньи З., Висалберги Э., Уэйд Дж. К., Ватанабэ А., Уиднесс Дж., Янг Дж. К., Зенталл Т. Р., Чжао И. (2014) Эволюция самоконтроля. Proc Natl Acad Sci USA 111:E2140–E2148

КАС пабмед ПабМед Центральный Google Scholar

Малер Л., Сас Э., Джонстон С., Эллис В. (1991) Атлас мозга электрической рыбы Apteronotus leptorhynchus . J Chem Neuroanat 4:1–38

CAS пабмед Google Scholar

Мархунова Л., Котршал А., Кверкова К., Колм Н., Немец П. (2019) Искусственный отбор по размеру мозга приводит к соответствующим изменениям в общем количестве нейронов. Эволюция 73(9):2003–2012

PubMed ПабМед Центральный Google Scholar

Миллс С.М. (1932) Двойная иннервация меланофоров рыб. J Exp Zool A Ecol Genet Physiol 64:231–244

Google Scholar

Накане Ю. , Икегами К., Ииго М., Оно Х., Такеда К., Такахаши Д., Уэсака М., Кимидзима М., Хашимото Р., Араи Н. (2013) Сосудистый мешок рыбы является датчиком сезонных изменений продолжительности дня . Нат Коммуна 4:2018

Google Scholar

Nieuwenhuys R (1982) Обзор организации мозга актиноптеригийских рыб. Ам Зоол 22: 287–310

Google Scholar

Nieuwenhuys R, ten Donkelaar HJ, Nicholson C (1998) Центральная нервная система позвоночных. Springer, Гейдельберг

Google Scholar

Northcutt RG (1978) Организация мозга хрящевых рыб. В: Ходжсон Э.С., Мэтьюсон Р.Ф. (ред.) Сенсорная биология акул, скатов и скатов. Управление военно-морских исследований, Вашингтон, округ Колумбия, стр. 117–193

Google Scholar

Northcutt RG, Davis R (1983) Нейробиология рыб: ствол головного мозга и органы чувств. University of Michigan Press, Анн-Арбор, MI

Google Scholar

Окуяма Т., Ёкои С., Абэ Х., Исоэ Й., Суэхиро Й., Имада Х., Танака М., Кавасаки Т., Юба С., Танигути Й. (2014) Нейронный механизм, лежащий в основе предпочтения спаривания знакомых особей у рыб медака. Наука 343:91–94

CAS пабмед Google Scholar

Эстлунд-Нильссон С., Майер И., Хантингфорд Ф.А. (2007) Биология трехиглой колюшки. CRC Press, Бока-Ратон, Флорида

Google Scholar

Park PJ, Chase I, Bell MA (2012)Фенотипическая пластичность трехиглой колюшки Gasterosteus aculeatus телэнцефалон в ответ на опыт содержания в неволе. Карр Зул 58: 189–210

Google Scholar

Пыльца А.А., Добберфуль А.П., Скейс Дж., Игулу М.М., Ренн С.П., Шамуэй К.А., Хофманн Х.А. (2007) Сложность окружающей среды и социальная организация формируют мозг цихлид озера Танганьикан. Эволюция поведения мозга 70: ​​21–39

ПабМед Google Scholar

Поппер А.Н., Фэй Р.Р. (1993) Обнаружение и обработка звука рыбой: критический обзор и основные вопросы исследования (часть 1 из 2). Brain Behav Evol 41:14–25

CAS пабмед Google Scholar

Портавелла М., Варгас Дж., Торрес Б., Салас С. (2002)Влияние телэнцефальных мантийных поражений на пространственное, временное и эмоциональное обучение золотых рыбок. Мозг Рес Бык 57:397–399

КАС пабмед Google Scholar

Пуэльес Л., Харрисон М., Паксинос Г., Уотсон С. (2013) Онтология развития мозга млекопитающих, основанная на просомерной модели. Trends Neurosci 36:570–578

CAS пабмед Google Scholar

Родригес Ф., Дуран Э., Гомес А., Окана Ф., Альварес Э., Хименес-Мойя Ф. , Броглио С., Салас С. (2005) Когнитивные и эмоциональные функции мозжечка костистых рыб. Брэйн Рес Булл 66: 365–370

ПабМед Google Scholar

Салас С., Броглио С., Дуран Э., Гомес А., Оканья Ф.М., Хименес-Мойя Ф., Родригес Ф. (2006) Нейропсихология обучения и памяти у костистых рыб. Рыбки данио 3:157–171

PubMed Google Scholar

Шелларт Н.А. (1991) Взаимосвязь между слуховой, зрительной и боковой системами костистых рыб; мини-обзор моделирования сенсорных возможностей. Нэт Джей Зул 42: 459–477

Google Scholar

Shettleworth SJ (2010) Познание, эволюция и поведение, 2-е изд. Издательство Оксфордского университета, Оксфорд

Google Scholar

Sibbing F (1991) Захват пищевых продуктов и обработка полости рта. В: Нельсон Дж., Уинфилд И. Дж. (ред.) Карповые рыбы. Спрингер, стр. 377–412

Google Scholar

Sørensen C, Øverli Ø, Summers CH, Nilsson GE (2007) Социальная регуляция нейрогенеза у костистых рыб. Brain Behav Evol 70: 239–246

PubMed Google Scholar

Стридер Г.Ф. (2005) Принципы эволюции мозга. Sinauer Associates, Сандерленд

Google Scholar

Szabó I (1973) Система проводящих нейронов медиального пучка переднего мозга как возможный субстрат для самостимуляции гипоталамуса. Physiol Behav 10: 315–328

ПабМед Google Scholar

Тинберген Н. (1951) Изучение инстинктов. Издательство Оксфордского университета, Нью-Йорк

Google Scholar

Цубои М., Гонсалес-Войер А., Колм Н. (2014a) Фенотипическая интеграция размера мозга и морфологии головы у цихлид озера Танганьика. BMC Evol Biol 14:39

PubMed ПабМед Центральный Google Scholar

Цубои М., Хасби А., Котршал А., Хейворд А., Бюхель С., Зидар Дж., Ловле Х., Колм Н. (2014b) Сравнительная поддержка гипотезы о дорогих тканях: большой мозг коррелирует с меньшим кишечником и большими родительскими вложениями в Цихлиды озера Танганьика. Эволюция 69:190–200

PubMed ПабМед Центральный Google Scholar

Tsuboi M, Shoji J, Sogabe A, Ahnesjö I, Kolm N (2016) Внутривидовая поддержка гипотезы о дорогой ткани: отрицательная связь между размером мозга и накоплением висцерального жира у самок тихоокеанской морской иглы. Экол Эвол 6:647–655

ПабМед ПабМед Центральный Google Scholar

Цубои М., Лим АКО, Оой Б.Л., Йип М.Ю., Чонг В.К., Анешё И., Колм Н. (2017) Эволюция размера мозга у игл и морских коньков: роль экологии питания, истории жизни и полового отбора. J Evol Biol 30:150–160

CAS пабмед Google Scholar

van der Bijl W, Thyselius M, Kotrschal A, Kolm N (2015) Размер мозга влияет на поведенческую реакцию на хищников у самок гуппи ( Poecilia reticulata ). Proc R Soc B Biol Sci 282:20151132

Google Scholar

ван Стааден М.Дж., Хубер Р., Кауфманн Л.С., Лием К.Ф. (1995) Эволюция мозга цихлид Великих африканских озер: размер мозга и тела, общие закономерности и эволюционные тенденции. Зоология 98:165–178

Google Scholar

Vanegas H, Ito H (1983) Морфологические аспекты костной зрительной системы: обзор. Мозг Res Rev 6: 117–137

Google Scholar

Verzijden MN, Ten Cate C, Servedio MR, Kozak GM, Boughman JW, Svensson EI (2012) Влияние обучения на половой отбор и видообразование. Trends Ecol Evol 27:511–519

PubMed Google Scholar

Von Kupffer C (1891) Развитие черепных нервов позвоночных. J Comp Neurol 1:246–264

Google Scholar

Voneida TJ, Fish SE (1984) Изменения центральной нервной системы, связанные со снижением зрительного восприятия у слепых от природы рыб ( Astyanax hubbsi ). Ам Зоол 24: 775–782

Google Scholar

Wagner H-J (2003) Объемный анализ областей мозга указывает на изменение сенсорной ориентации во время развития у глубоководного макруруса Coryphaenoides armatus . Мар Биол 142:791–797

Google Scholar

Уэбб Дж., Норткатт Р. (1997) Морфология и распределение ямочных органов и невромастов каналов у некостных костистых рыб. Brain Behav Evol 50:139–151

CAS пабмед Google Scholar

Weiger T, Lametschwandtner A, Kotrschal K, Krautgartner WD (1988) Васкуляризация телэнцефалического сосудистого сплетения ганоидной рыбы [ Acipenser ruthenus (Л. )]. Дев Дин 182: 33–41

CAS Google Scholar

West-Eberhard M (2003) Пластичность развития и эволюция. Издательство Оксфордского университета, Оксфорд

Google Scholar

Wullimann MF (1994) Продольный тор костной кости. Eur J Morphol 32: 235–242

CAS пабмед Google Scholar

Young JZ (1931) Воспоминания: о вегетативной нервной системе костистых рыб Uranoscopus scaber . J Cell Sci 2: 491–536

Google Scholar

Young J (1980) Нервный контроль движений кишечника у Lophius. J Mar Biol Assoc UK 60:19–30

Google Scholar

Заунрайтер М., Котршал К., Гольдшмид А., Адам Х. (1985) Экоморфология оптической системы 5 видов морских собачек (Teleostei). Фортшр Зоол 30: 731–734

Google Scholar

Zupanc GKH (2001) Нейрогенез взрослых и регенерация нейронов в центральной нервной системе костистых рыб. Brain Behav Evol 58: 250–275

CAS пабмед Google Scholar

Насколько велик рыбий мозг? Факты о памяти и интеллекте!

Большинство людей думают, что рыбы действительно глупые и безмозглые животные, но это не совсем так. Хорошо, так что да, они не такие умные, как некоторые другие существа на этой планете, в основном люди и другие млекопитающие. Тем не менее, они также не так глупы, как думает большинство людей, по крайней мере, по большей части.

Дело в том, что есть довольно умные рыбы, и есть основания полагать, что рыбы не лишены мозга. Итак, насколько велик рыбий мозг и что он может делать? Вот на эти вопросы мы и собираемся ответить сегодня, так что давайте приступим к делу.

Размер мозга рыбы

Изображение предоставлено: FoxPix1, Shutterstock

Итак, у большинства рыб мозг физически меньше, чем у людей, отчасти потому, что они, как правило, сравнительно малы. Да, есть довольно большие рыбы, но по сравнению с людьми большинство из них меньше.

Итак, вполне логично, что мозг рыбы в среднем сравнительно меньше, чем мозг человека. В то же время, даже если принять во внимание разницу в размерах между рыбой и человеком, мозг у рыб действительно меньше.

Однако это не значит, что они тупые, вовсе нет. Когда дело доходит до веса и размера мозга по сравнению с другими позвоночными, у рыб мозг действительно меньше, примерно в пятнадцатую часть сравнительного размера птицы или мелкого млекопитающего. При этом у акул и других подобных рыб соотношение мозга к телу примерно такое же, как у многих птиц и мелких млекопитающих.

Вопрос «насколько велик мозг рыбы?» действительно относительно невозможно ответить. Рыбы бывают разных размеров, и они могут сильно различаться от очень маленьких сардин до массивных тунцов и акул.

Следовательно, у рыбы не бывает мозга среднего размера. При этом мозг рыб довольно мал, но это не значит, что они безмозглые. Действительно, есть некоторые рыбы, которые, как известно, обладают хорошей памятью, когнитивными способностями, способностью конструировать вещи и другими подобными навыками.

Значит, где-то в рыбьем мозгу должен быть какой-то разум. Они не так умны, как люди, но есть рыбы, которые довольно развиты с точки зрения умственных способностей.

Давайте теперь рассмотрим несколько примеров, иллюстрирующих, что рыбы действительно обладают определенным уровнем интеллекта.

 

Память рыб

Действительно, есть рыбы, которые проявляют некоторые признаки умственной жизни, особенно в отношении кратковременной и долговременной памяти. Например, показано, что карп намного устает от рыбака и его приманки после того, как его поймали. Карп, пойманный один раз и выпущенный на свободу, вряд ли снова попадется на ту же уловку, демонстрируя некоторый уровень памяти.

Некоторые исследования показывают , что рыбы могут хранить определенные фрагменты информации в течение месяцев или даже лет, обычно связанные либо с их пищей, либо с тем, что их съели сами. Например, золотые рыбки могут помнить цвет трубочек для кормления в течение 1 года после того, как их видели в последний раз. Кроме того, некоторые сомы могут помнить крики о еде от людей в течение 5 лет после того, как они слышали их в последний раз, а также могут помнить голос этого конкретного человека.

Показано, что лосось может вспоминать огни, которые сигнализируют о времени кормления, до 8 месяцев после того, как они в последний раз видели свет. Существует также тот факт, что некоторые рыбы могут формировать когнитивные карты и изучать сложные пространственные отношения, вспоминая их спустя месяцы или даже годы.

Суть в том, что у рыб есть определенный уровень памяти, что свидетельствует о том, что они умнее, чем мы думали вначале.

Изображение: andreibucataru.ro, Shutterstock

Рыба и использование инструментов

Еще одним признаком разумной жизни является то, что животные используют инструменты для выполнения определенной работы. Требуется определенный уровень когнитивных способностей, чтобы распознавать определенные вещи, когда дело доходит до использования инструментов:

• Для манипулирования объектом требуется инструмент
• Распознавание инструмента
• Связь между инструментом и объектом, для которого инструмент будет использоваться
• Признание проблемы и решения

Как видите, для использования инструментов требуется немало умственных способностей. При этом примеров использования инструментов рыбой не так уж и много. Однако это, скорее всего, связано с тем, что у рыб есть только рты, но нет пальцев и поэтому они не могут брать инструменты. Тем не менее, есть еще несколько примеров использования инструментов для выполнения определенных работ.

Например, известно, что некоторые рыбы держат во рту устриц, моллюсков, морских ежей и других животных в панцире и разбивают их о камни, чтобы добраться до мясистых внутренностей. Кроме того, некоторые рыбы стреляют струями воды в насекомых, сидящих на растениях или на поверхности воды, чтобы обездвижить их.

Были даже эксперименты, в которых некоторые виды трески научились дергать за веревочку, чтобы раздавать еду. Так что нет, рыба не гениальна, когда дело доходит до такого рода вещей, но, тем не менее, есть случаи использования инструментов.

Социальное сотрудничество

Еще один аспект рыб, показывающий, что они обладают определенным уровнем интеллекта, — это тот факт, что они могут работать в команде для выполнения различных задач. Умение работать в команде означает способность осознавать свое место в команде, а также тот факт, что команда может выполнять работу лучше, чем отдельные люди.

Это также означает, что рыбы знают, чем занимаются их товарищи по команде. В любом случае, есть различные виды рыб, которые, как показано, работают в группах, главным образом для того, чтобы ловить пищу, плавая по специально скоординированным схемам для достижения определенной цели.

Также показано, что рыбы, похоже, в определенной степени способны распознавать отдельных рыб. Некоторые виды могут изучать поведение других рыб и действительно могут узнавать конкретную рыбу по ее поведению, отношению и другим вещам. Некоторые виды рыб, по-видимому, также могут учиться у лидера, например, запоминать определенный маршрут, пройденный лидером.

Они могут узнать, где таятся опасности, где много еды и других подобных вещей от своих собратьев-рыб. Хотя это не означает, что рыба может заниматься вычислениями и геометрией, это показывает, что у них есть определенный уровень интеллекта.