Neuron, 4 February 2016
Способность обнаруживать движение жизненно важна для всех организмов и всегда помогала человеку вовремя увидеть хищника или безопасно перейти дорогу. Эта способность формируется не только на уровне фоторецепторов глаз, но и на уровне специальных нейронов. До настоящего времени оставалось неизвестным то, каким образом нервные клетки обрабатывают информацию в процессе распознавания движения на уровне нейронных цепей. Группа ученых из Германии проводила исследования на мухах-дрозофилах и обнаружила четыре класса нервных клеток, которые отвечают за обнаружение движения по изменениям в освещенности.
Результаты своей работы исследователи представили в журнале Neuron. Область головного мозга дрозофилы, которая отвечает за распознавание движения, состоит из 50000 нервных клеток, но при этом достаточно просто устроена, чтобы ученые могли понять, как в ней работают нейронные сети. Ранее выяснилось, что распознавание движения в головном мозге мух-дрозофил и позвоночных животных происходит схожим образом. У дрозофил специальные нейроны Т4 и Т5 распознают изменения в освещенности при наличии двигательной активности объекта.
Считается, что увеличение освещенности отмечают Т4 нейроны, а на затемнение реагируют Т5 клетки. Ранее все математические модели детекции движения базировались только на наличии этих Т4 и Т5 клеток. Однако благодаря проведенному исследованию с помощью двухфотонной микроскопии и методов электрофизиологии удалось понять, как работает система определения движения. Стало понятно, что система устроена намного сложнее, а Т5 нейроны лишь принимают сигналы от четырех других классов нейронов: Tm1, Tm2, Tm4, и Tm9, которые, в свою очередь, активируются при снижении освещенности и фильтруют информацию о пространственном расположении наблюдаемого объекта. Таким образом, комбинация из сигналов от четырех классов Tm-нейронов, поступающая к Т5 клеткам, позволяет детектировать движения объектов и определять их пространственную направленность по снижению освещенности.
Serbe E., Meier M., Leonhardt A., Borst A. Comprehensive characterization of the major presynaptic elements to the Drosophila OFF motion detector / Neuron, February 4, 2016.
