Społeczny mózg pomaga zwierzętom wspólnie uciekać przed zagrożeniem

Zachowania społeczne występują u przedstawicieli niemal całego świata zwierząt, a życie w grupie przynosi korzyści różnym gatunkom. Duże stada ptaków i ławice ryb koordynują swoje działania, wymieniając między sobą informacje. Jest to szczególnie ważne, gdy grupie zagraża drapieżnik. Informacja o niebezpieczeństwie musi szybko przepływać między członkami grupy, aby umożliwić im skuteczną ucieczkę. Dotąd jednak nie było wiadomo, w jaki sposób taka informacja jest przekazywana między poszczególnymi osobnikami.

W pracy opublikowanej w czasopiśmie „Nature” naukowcy z University of California San Diego opisali neuronalny mechanizm wykrywania działań innych osobników. Jest on związany z obwodem wzrokowym śródmózgowia, występującym u ryb, ptaków i naczelnych. Badacze odkryli ten obwód, rejestrując aktywność mózgu ryb obserwujących zachowania ucieczkowe innych osobników.

Naukowcy prowadzili badanie na rybkach Danionella cerebrum, których przezroczyste ciało ma około 12 mm długości. Dzięki tej właściwości badacze mogą nieinwazyjnie rejestrować aktywność ich mózgu za pomocą mikroskopów optycznych.

Wcześniejsze badania wykazały, że ryby te wykorzystują wzrok do tworzenia ławic i wchodzą w interakcje, naśladując ruchy sąsiadujących osobników. W nowym badaniu naukowcy sprawdzili, jak ławice reagują na zagrożenie, jakim jest szybko zbliżający się obiekt, imitujący atak drapieżnika.

„Każda ryba w grupie obserwuje ruchy swoich sąsiadów i reaguje na nie. Zdolność do zwracania uwagi na siebie nawzajem pomaga rybom również wykrywać zagrożenie” – powiedział Matthew Lovett-Barron z University of California San Diego, cytowany w prasowym komunikacie.

Naukowcy chcieli sprawdzić, czy ryby uciekną przed zagrożeniem również wtedy, gdy będą jedynie obserwować uciekających sąsiadów, same nie doświadczając bezpośrednio niebezpieczeństwa.

Wykorzystując oprogramowanie do tworzenia gier komputerowych, zaprojektowali wirtualne ławice. Cyfrowe ryby miały realistyczny wygląd, pozycję ciała i sposób poruszania się, dzięki czemu prawdziwe osobniki chętnie pływały wraz z nimi przed ekranem. Kiedy wirtualne ryby nagle zaczynały uciekać, te prawdziwe również uciekały od ekranu, jak gdyby rzeczywiście pojawiło się zagrożenie.

Następnie naukowcy wykorzystali mikroskopię optyczną do rejestrowania aktywności tysięcy neuronów w mózgach ryb obserwujących zachowanie wirtualnych partnerów. Neurony wzrokowe śródmózgowia silnie reagowały na ruchy innych osobników, a szczególnie mocno aktywowały się, gdy ryby obserwowały wirtualnych partnerów uciekających przed zagrożeniem.

Reakcja ta pojawiała się jednak tylko wtedy, gdy wirtualne ryby poruszały się w charakterystyczny dla Danionella sposób, czyli wykonując krótkie, gwałtowne ruchy przeplatane fazami płynięcia. Pozostawały obojętne wobec wirtualnych ławic poruszających się płynnie, ale nietypowo dla ich gatunku. Zdaniem badaczy oznacza to, że mózg rybki Danionella cerebrum jest dostrojony do rozpoznawania przedstawicieli własnego gatunku na podstawie charakterystycznego sposobu poruszania się.

Danionella cerebrum występują naturalnie w mętnych wodach. W takich warunkach nie widzą na dużą odległość. Zdolność mózgu ryb do wykrywania zachowania najbliższych sąsiadów może więc być skutecznym sposobem wnioskowania o zagrożeniu wyłącznie na podstawie informacji społecznych. (PAP)

ekr/ zan/