Новое исследование показывает, что у горных синиц существует генетический компонент пространственной памяти.
Впервые ученые показали, что в основе удивительных пространственных воспоминаний горных синиц лежит генетический компонент. Эти энергичные птицы весом около 30 грам каждую осень прячут тысячи продуктов питания и полагаются на эти скрытые запасы, чтобы пережить суровые зимы в горах Запада.
Чтобы найти эти тайники, синицы используют узкоспециализированные способности пространственной памяти. Хотя генетическая основа пространственной памяти была найдена у людей и других млекопитающих, прямых доказательств этой связи никогда ранее не было обнаружено у птиц.
Эти результаты были только что опубликованы в журнале Current Biology. Исследование является результатом сотрудничества ученых из Корнелльской лаборатории орнитологии, Университета Колорадо в Боулдере, Университета Невады, Рино и Университета Оклахомы.
“Мы все используем пространственную память для мысленной навигации в окружающей среде”, - говорит ведущий автор Кэрри Бранч из Корнелльской лаборатории орнитологии. “Без памяти нет обучения, и организму пришлось бы начинать с нуля для каждой новой задачи. Так что для этих птиц это действительно вопрос жизни и смерти - помнить, где они прятали свою еду. Мы смогли показать, что естественный отбор формирует их способность точно запоминать местоположение”.
Если естественный отбор (выживание наиболее приспособленных видов) формирует память синицы, должны быть соблюдены определенные критерии. В этой черте должны быть различия: некоторые синицы действительно лучше других находят свои запасы. Также должно быть преимущество в приспособленности: птицы, которые лучше справляются с задачей пространственной памяти, с большей вероятностью выживут и произведут потомство. Важно отметить, что эта вариация признака должна иметь генетическую основу.
“Окружающая среда по-прежнему имеет большое значение с точки зрения формирования поведения, но наша работа здесь предполагает, что гены могут создавать структуры мозга, а затем опыт и обучение могут основываться на этиз структурах”, - объясняет Бранч.
Как вы измерили память синицы?
Старший автор Владимир Правосудов и его команда из Университета Невады в Рино разработали массивы “умных” фидеров для измерения памяти популяции диких горных синиц в горах Сьерра-Невада в Калифорнии. Каждый фидер оснащен датчиками радиочастотной идентификации.
42 птицы были снабжены метками для ног размером с рисовое зернышко, которое подавало идентифицирующий сигнал. Каждая птица была приучена к одной из восьми кормушек. Датчик кормушки считывает идентификационную метку птицы, и если это подходящая кормушка для этой синицы, механизм открывает дверцу, и птица получает корм. Затем ученые проследили, сколько попыток потребовалось, прежде чем птицы точно направились к правильной кормушке.
“Это эффективная система для проверки пространственного обучения и памяти у диких синиц в их естественной среде обитания”, - сказал Правосудов. ”Ранее мы показали, что даже очень небольшие различия в производительности связаны с различиями в выживаемости".
Чтобы понять связь между пространственной памятью и генетической архитектурой мозга, соавторы Георгий Семенов и Скотт Тейлор из Университета Колорадо в Боулдере секвенировали геномы горных синиц.
“Мы использовали два метода, чтобы связать генетическую изменчивость с пространственной памятью у синиц”, - сказал Семенов. “В рамках традиционного общегеномного подхода мы сравнили генетические данные также разных синиц, от тех, кто хорошо справился с задачей пространственного обучения и запоминания, до тех, кто справился плохо. Мы провели такое же сравнение с новым алгоритмом машинного обучения. Оба метода показали сотни различий, связанных с пространственной памятью. Многие вариации в геномах обнаружились в областях, которые, как известно, связаны с обучением, памятью и развитием нейронов в мозге”.
Авторы говорят, что остается много вопросов о влиянии самой пространственной памяти, в том числе о том, какую роль она может сыграть в выборе самкой партнера.
Оригинальное исследование: Открытый доступ.
“Генетическая основа пространственных когнитивных вариаций у синицы, добывающей пищу” Кэрри Бранч и др. Современная биология
