d_kishkinev (d_kishkinev) wrote,
d_kishkinev
d_kishkinev

Categories:

На нашей научной грядке большое волнение. Part II или магнитное ухо.

Продолжение. Начало вот здесь.

Второй удар, которые еще больше смешал карты тем, кто верил в две магниторецепторные системы у птиц (магнитный компас в глазу и клювный орган на основе намагниченных частичек с пока непонятной функцией), был нанесен группой американского профессора Дэвида Дикмана. Он и его постдок опубликовали две статьи, одна в Current Biology, другая в Science (здесь и здесь), о том, что они предполагают наличие еще ТРЕТЬЕЙ магниточуствительной системы, связанной с внутренним ухом птиц, а точнее с лагеной.

Для неанатомов - у позвоночных во внутреннем ухе есть органы слуха и равновесия. Улитка является органом слуха, который интерпретирует звуковые волны разных частот. В преддверии и полукружных канал есть сенсоры равновесия. Три полукружных канала, расположенных в трех ортогональных плоскостях, интерпретируют ускорение тела. В преддверии есть еще т.н. отолитные органы - utricle, saccule (есть у всех позвоночных) и lagena (есть у рыб, амфибий, рептилий, птиц, и однопроходных - примитивные млекопитающие, типа ехидны и утконоса, нет у иных млекопитающих). Это скопления клеток с т.н. волосковыми клетками, над которыми расположены камешки-отолиты. Отолиты нужны как груз, для определения вектора гравитации. Для определения расположения тела и головы в пространстве, мозг сравнивает инфу ото всех отолитных органов, плюс зрительную информацию и сигналы из механорецепторов в мышцах шеи. В итоге мы понимаем, как расположена ось нашего тела относительно вектора гравитации, и как наклонена голова.

Почему Дикман и ко обратили внимание на лагену? Во-первых, Дэвид всю жизнь связан с вестибулярной системой и работал на NASA. Ну а каждый кулик свое болото хвалит. Во-вторых, его заинтересовала одна работа японцев из Университета Хиросимы, опубликованная в 2001 г, где японцы посмотрели на отолиты разных отолитных органов и обнаружили, что только среди отолитов лагены много железа, а отолиты иных органов почти без железа. Зачем в лагене намагниченные отолиты? Наверное для магнитной ориентации, предположили японцы и вдохновили Дикмана.

Дикман и ко. в вышеупомянутой статье в Curr Biol брали голубей, фиксировали им тело и голову в стереотаксическом аппарате и в полной темноте (sic! чтобы исключить светозависимую систему магнитного компаса в глазах) вращали магнитный вектор в разных плоскостях. После этого анализировали нейронную активность по всему переднему мозгу. Как маркер активности использовали c-fos (известный ген ранней активности, экспрессируется во многих нейронах, когда нейрон активно генерирует сигналы). Для контроля брали самостоятельно пасущихся голубей (о проблеме контроля ниже).

В итоге обнаружилось, что почти у всех изученных особей четыре мозговых участка показывают  повышенную активность нейронов, по сравнению с контролем. Повышенная активность была в следующих участках:

- вестибулярные ядра (первые станции мозга, куда приходит сигнал из органов равновесия),

- часть таламуса (это основная шина мозга, через которую проходит сенсорная информация от органов чувств, кроме обонятельной, в кору головного мозга),

- гиппокамп (это интегратор всего и вся между разными участками коры и иных областей мозга, играет очень важную роль в декларативной памяти и пространственной ориентации)

- дорсальный гиперпалиум (это поверхностная область переднего мозга у птиц, аналог зрительной коры у млекопитающих). 

Потом у голубей удалили лагену и снова поместили в тот же магнитный стимул. У этих птиц в вестибулярных ядрах, таламусе и гиппокампе была явна пониженная нейронная активность. У контрольных птиц после подобной sham операции нейронная активность не была понижена.

В результате были сделаны выводы, что 1) в лагене есть магниторецепторы и работают они через намагниченные отолиты, 2) указанные 3-4 (с гиперпалиумом непонятно) указанные области мозга обрабатывают эту магнитную информацию. 

Вторая работа тех же авторов вышла буквально неделю назад в Science. Там электрофизиология, т.е. запись нейронной активности в нейронах вестибулярных ядер. Голуби были также фиксированы. Им предъявлили вращающейся в разных плоскостях магнитный вектор. Результат - многие нейроны вестибулярных ядер отвечали очень четким образом на вращающейся вектор так что максимум активности приходился на определенное положение вектора и активность падала симметрично и синусоидально при уходе вектора из данного положения влево или вправо. 

Главные притензии к вышеупомянутым работам следующие: 

1) слабый контроль. В качестве контроля в первой статье использовали свободно пасущихся голубей, тогда как  экспериментальные особи были фиксированы и, естественно, были намного более стрессованными и из-за хэндлинга и из-за нахождения в фиксированном положении.

2) в мозге всё друг с другом связано. Чем выше от рецепторов в ассоциативные области, тем сложнее определить причинно-следственные связи того, почему при той или иной манипуляции со стимулом или областью мозга нейронная активность изменилась. Если птицы какими-то магниторецепторами вне вестибулярной системы воспринимают магнитный вектор, то эта информация вполне может быть передана в вестибулярную систему, т.к. этот сигнал должен быть сравнен с расположением горизонта, т.е. с гравитационным вектором. Так что реакция клеток вестибулярных ядер на вращение магнитного вектора может быть объяснена по разному. Например, что магниторецепторы сидят во внутреннем ухе (как это думает Дикман), а может быть иная интерпретация, что активность клеток в ядрах вестибудярных ядер вызвана сравнением вектора гравитации с магнитной информацией, воспринятой где-то вне внутреннего уха. Где во вне - непонятно. Может быть в клювном органе, о существовании которого, правда, успомнились и об этом смотри мой первый пост. Может быть в сетчатке, но вроде Дикман делал эксперименты в полной темноте. А может где-то еще, где мы еще даже и не искали. 

Что со всем этим делать дальше? Как проверить предположения?

Ну, во-первых, нужно в другой лабе попробовать повторить данные результаты, т.к. еще, в 1980-е гг., были открытия электрофизиологов, нашедших магнитозависимую активность при записи из тройничного нерва. Потом оказалось, что это был артефакт. Когда работаешь с магнитным стимулом и еще делаешь электрофизиологические записи очень легко получить артефакты, т.к. сама природа стимула имеет электрическую природу.

Можно еще попробовать сделать электрофизиологические записи прямо из вестибулярного нерва при подачи магнитного стимула. Если и там будет ответ и артефакты будут исключены, то тут нужно будет говорить о ТРЕТЬЕЙ подозреваемой магниточувствительной системе, функции и физиологию которой еще только предстоит изучить в деталях. 

Вот так сейчас всё у нас запутано. Суслика (магниторецепторов) как-бы никто еще не видит, но все верят, что он с**ка, где-то есть, но где, в какой норе, никто еще не знает.
Tags: science
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 6 comments