Климат Земли не расстилал красный коврик первой многоклеточной жизни. Кембрийскому взрыву предшествовал криогений, во время которого лёд, возможно, дважды сковывал всю планету целиком. Кембрий, напротив, превратил Землю в теплицу: атмосферная концентрация углекислого газа с тех пор никогда не была настолько высокой. Затем вновь похолодало, хотя до уровня морозильника температура больше не опускалась. 

Гора Шаста в Калифорнии, входящая в систему Каскадных гор — континентальной дуги (фото NASA Earth Observatory). Кое-какие данные о тогдашней температуре и атмосферном уровне углекислого газа сохранились, но трудно сказать, по каким причинам в то время происходили изменения. Геолог Райан Маккензи из Техасского университета в Остине (США) и его коллеги попытались разобраться в свидетельствах вулканической активности того периода, ибо это основной источник CO₂ в геологической летописи. Чтобы это сделать, пришлось поискать множество иголок в самых разных стогах сена.

В магматических породах, таких как гранит и его вулканический двойник риолит, можно найти крошечные кристаллы минерала под названием циркон. Циркон — лучший друг геолога во многих отношениях. В его ловушку попадают радиоактивный уран и свинец, и по их распаду можно в точности определить возраст кристалла. К тому же это удивительно прочный минерал, способный пережить эрозию, которая разрушает многие другие кристаллы. Самая старая часть Земли из когда-либо датированных — миниатюрная крупинка циркона возрастом 4,4 млрд лет, найденная в осадочной породе, которая сформировалась «всего лишь» около 3 млрд лет назад. 

Цирконы — это летопись характеристик магматических пород, в которых они сформировались. Иными словами, они могут рассказать исследователям о вулканах, которые произвели их на свет. Поскольку вулканы вдоль зон субдукции — наиболее распространённый источник тех видов магматических пород, которые включают в себя цирконы, последние способны указать на местоположение этих вулканов, даже если с тех пор попали в осадочные породы. 

Исследователи свели результаты анализа цирконов в осадочных породах всего мира в один набор данных. Возраст цирконов говорит о том, когда континентальные дуги вулканов были активны вдоль зон субдукции. А когда вулканы работают, они не только формируют новые вулканические породы, но и извергают CO₂ и, следовательно, влияют на климат. 

Таким образом удалось обнаружить низкую активность континентальных дуг во время ледниковых периодов криогения, пик активности в кембрийском периоде и последующее снижение. Иными словами, вулканическая активность повышалась во время тёплых периодов, когда рос уровень CO₂ в атмосфере, и снижалась в холодные периоды. 

В прошлом году аналогичная корреляция была описана для мелового периода. Утверждалось, что, поскольку тектоника плит привела к более активному формированию континентальных дуг, вулканическая деятельность могла освободить CO₂ из карбонатных пород вдоль границ континентов. Вопреки предыдущим гипотезам, новая идея гласит, что континентальные дуги — более важный источник атмосферного CO₂, чем подводный вулканизм срединно-океанических хребтов. 

Когда кембрийский период подошёл к концу, сложился суперконтинент Гондвана (позднее ставший южной половиной Пангеи). Поскольку моря, разделявшие части будущей Гондваны, оказались закрыты, субдукция остановилась, и континентальные дуги утихли. 

Исследователи указывают на Гималаи как пример такого явления, но в меньшем масштабе. Индийский субконтинент был соседом Австралии, когда образовалась Пангея. Когда же она распалась, Индия пошла на север, толкая перед собой океанскую кору и создавая тем самым вулканическую дугу на переднем крае своего движения. Однако к тому времени, когда Индия столкнулась с Евразией, уже не было никакой океанской коры, поэтому субдукция не состоялась — и вулканы, некогда возвышавшиеся по обе стороны исчезнувшего моря, остались без топлива. 

Одного этого было достаточно, чтобы снизить выделение углекислого газа в атмосферу. Кроме того, сжатие континентальных плит привело к образованию горной цепи внушительных размеров, которая быстро разрушалась, и силикатные породы, распадаясь, впитывали CO₂. Результатом стало значительное уменьшение CO₂ в атмосфере. 

Собирание Гондваны было лишь одним из многих столкновений, происходивших в то время. Континентальные арки, спавшие в криогении, воспламенились, когда континенты начали двигаться друг к другу, выбрасывая в воздух CO₂ и нагревая планету. Когда континенты столкнулись, вулканическая активность прекратилась, и эрозия, возможно, помогла охладить Землю. 

Таким образом, вполне вероятно, что континентальные дуги сыграли важную роль в изменении климата в течение этого времени, то есть климатические экстремумы были неизбежным следствием тектоники плит. И, соответственно, тектоника плит определила состояние биосферы. Многоклеточные организмы впервые появляются в палеонтологической летописи в период криогения и начинают бурно развиваться с потеплением. В кембрии, однако, на пике жары происходит несколько массовых вымираний. Когда мир немного остыл, жизнь снова начала процветать и разносторонне развиваться. 

Возможно, тектоника плит и изменения климата были не только злодеями. Некоторые исследователи полагают, что эти факторы ответственны также за появление скелетов из карбоната кальция — событие, сыгравшее ключевую роль в кембрийском взрыве. 

Результаты исследования опубликованы в журнале Geology.

Мы знаем, что левая и правая половины мозга работают по-разному. Но как это «по-разному» сказывается на эффективности? «По-разному» ведь не обязательно значит, что для мозга это лучше, что асимметричный мозг действует с бóльшим КПД. 

Уздечка мозга эмбриона D. rerio с двумя функциональными ядрами, правым и левым (фото авторов статьи)И тем не менее асимметрия мозга действительно имеет свои плюсы, по крайней мере для рыб. Стивен Уилсон (Stephen W. Wilson) из Университетского колледжа в Лондоне (Великобритания) и его коллеги исследовали активность нейронов в мозге Danio rerio — в той зоне, которая называется уздечкой. Эта область есть не только у рыб, и влияет она на множество поведенческих реакций (например, без неё не обходится формирование аддикций, эмоции страха и чувства удовлетворения).

Работает уздечка асимметрично: у D. rerio нейроны, отзывающиеся на зрительные стимулы, сгруппированы на левой половине уздечки, а нейроны, реагирующие на запах, — на правой. Когда зоологи меняли асимметрию уздечки на противоположную или же вообще лишали её асимметрии, то менялся и характер восприятия сигналов. Если асимметрию просто переворачивали наоборот, световые и запаховые сигналы начинали приходить в противоположные области, а если асимметрия попросту отсутствовала, восприятие света или запаха совершенно исчезало. 

То есть разные сигналы не просто распределяются между левой и правой половинами, чтобы их обработали те нейроны, которым выпало быть правыми или левыми. Эти зоны должны изначально отличаться друг от друга. Иными словами, между ними должна быть функционально-морфологическая асимметрия.

Исследователи пока не знают, как в этом смысле обстоят дела с несенсорными нейронными сетями, а также можно ли что-то похожее наблюдать у других видов, однако полагают, что в обоих случаях ответ утвердительный. Более того, по их мнению, некоторые психоневрологические расстройства и недостаточное развитие когнитивных способностей у человека могут происходить — хотя бы отчасти — как раз из-за нарушений в латерализации мозга при развитии, из-за того что ему не удалось стать достаточно асимметричным. 

Результаты исследований опубликованы в Current Biology.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Бывалые моряки знают, что средние широты Южного полушария — место самых сильных бурь на планете. По словам учёных, «Ревущие сороковые» и «Неистовые пятидесятые» — результат закономерностей в циркуляции атмосферы. 

Пятидесятые широты не любят мореходов. (Фото Gustav Morin / Ericsson 3 / Volvo Ocean Race.)Осцилляция продолжительностью от 20 до 30 дней вырисовывается в атмосферном цикле, который называется бароклинным кольцевым режимом (БКР). Эти структуры влияют на силу штормов Южного океана, в том числе на то, сколько тепла переносят бури, сколько выпадает дождя и снега.

Климатологи уже предсказывают погоду и изменение климата по хорошо известным типам тропической циркуляции атмосферы, которые перемещают тепло и влагу вокруг планеты предсказуемым образом. Одни циклы укладываются в 40–70 дней, другие длятся годами, как, например, Южная осцилляция (Эль-Ниньо — Ла-Нинья), которая занимает от двух до семи лет. Однако до последнего времени не удавалось обнаружить осцилляцию в средних широтах ни одного из полушарий. 

Дэвид Томпсон из Университета штата Колорадо (США) выделил новый цикл в спутниковых данных последних 30 лет. Сначала он и Джонатан Вудворт нашли 25–30-дневную осцилляцию в бурях Южного океана. Затем он вместе с Элизабетой Барнс показал, как возникает БКР. Разгадка заключается в дисбалансе температур между севером и югом. В низких широтах Южного полушария накапливается тепло, но бури не сразу доставляют его с берегов Южной Америки, Африки и Австралии в Антарктиду. Эта задержка приводит к возникновению петли обратной связи, приводимой в движение неравномерным нагревом атмосферы. БКР, по сути, представляет собой перемещение дисбаланса туда-сюда между югом и севером средних широт. 

«Данная периодичность, несомненно, может иметь большое значение для понимания и прогнозирования климатической вариативности Южного полушария в широком пространственном масштабе, — пишут авторы. — Например, открытие штормового цикла Южного океана может оказаться полезным для упреждения реакции Южного полушария на изменение климата». 

Результаты исследований опубликованы в журнале Science и приняты изданием Journal of Atmospheric Sciences.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Шерстистые мамонты могли умереть с голоду, когда изменения в климате отобрали у них любимое лакомство — цветковые растения. 

Плиоцен в Арктике (рисунок Mauricio Anton). Может быть, кому-то покажется странным, что, несмотря на огромные размеры и прохладный климат, в котором они жили, шерстистые мамонты питались степными травами. На самом деле это ещё не самое удивительное. Изучение содержимого желудка и ДНК из замёрзшей почвы Арктики показало, что мегафауна ледникового периода питалась форбом — травянистыми цветковыми растениями, не входящими в число злаковых. 

Разница не видна только на первый взгляд. Злаковые травы трудно переварить, и к тому же они бедны питательными веществами, тогда как форб богат белками.

Путём старательного анализа ДНК растений, обнаруженных в образцах вечной мерзлоты из 200 арктических локаций, Эске Виллерслев из Копенгагенского университета (Дания) и его коллеги восстановили 50 тыс. лет истории. Поначалу Крайний Север был покрыт богатым разнообразием форба. Более того, содержимое кишечника некоторых крупных животных, обитавших в этой области (мамонтов, шерстистых носорогов), показало, что питательные дикие цветы составляли важную часть рациона животных. 

Но так было недолго. «Примерно 20 тыс. лет, назад на пике ледникового периода, стало очень холодно и сухо, и разнообразие форба уменьшилось, — поясняет г-н Виллерслев. — Нет, он по-прежнему доминировал в экосистеме, но вот только его разнообразие оставляло желать лучшего». 

«Убийца» пришёл в конце ледникового периода, 12 тыс. лет назад. Травы и кустарники сменили форб, и одновременно исчезла мегафауна. Поскольку форб стимулируется вытаптыванием, его упадок, начавшийся 20 тыс. лет назад, вероятно, вызвал негативную обратную связь: снижение численности животных приводило к уменьшению растительного разнообразия, что, в свою очередь, становилось причиной снижения численности животных из-за недостатка пищи. 

Гипотеза способна также объяснить, почему северный олень оказался единственным крупным животным ледникового периода, сохранившимся до наших дней. Летом он поедает злаковые травы и осоку, а зимой пробавляется малопитательным лишайником. Исчезновение форба прошло для него незамеченным. 

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Если массовое вымирание крупных млекопитающих на Земле продолжится прежними темпами, то их освобождающиеся в экосистемах ниши займут крысы. При этом они вполне могут подрасти до размеров овец, уверен геолог британского университета Лестера Ян Заласевич.

 "С течением времени выжившие животные будут эволюционировать в новые формы, позволяющие им существовать и производить потомство, – рассказал ученый. – Например, в меловой период, времена динозавров, млекопитающие были очень маленькими, потому что все экологические ниши макрофауны занимали динозавры. Только после их вымирания крошечные млекопитающие стали превращаться в лошадей, бронтотериев, мастодонтов и носорогов".

Если у обычных крыс будет достаточно времени, они легко могут достичь по крайней мере размеров крупнейшего современного грызуна – капибары. Эти животные достигают веса в 80 кг, и это еще не предел для крыс будущего, ведь самые большие грызуны в истории – жившие три миллиона лет назад Josephoartegasia monesi – были крупнее быка и весили больше тонны. Как и капибара, жили джозефоартегасии в Южной Америке.

Некоторое представление о том, как и во что могут превратиться крысы в освободившихся экологических нишах, дают так называемые крысиные острова, куда крысы были завезены человеком и где они превратились в доминирующий вид. Каждый такой заселенный крысами остров по сути является эволюционной лабораторией, и со временем на каждом из островов могут появиться разные новые виды, происходящие от одного исходного.

"В настоящее время крысы населяют очень многие, если не большинство, островов мира. Однажды попав туда, они становятся чрезвычайно трудно искоренимы, и нередко доводят до вымирания других обитателей острова, – отметил Заласевич. – В результате освобождения новых экологических ниш у крыс появляется отличная возможность заполнить их в не таком уж и далеком геологическом будущем".

А поскольку одним из хорошо известных эволюционных ответов является гигантизм, крысы, если им представится такая возможность, вполне могут значительно увеличиться в размерах. Ведь даже предок крупнейшего живого существа Земли – синего кита – 50 млн лет назад был размером всего лишь с волка.

"Так что в будущем появятся тонкие крысы и толстые крысы, медленные и тяжелые крысы, быстрые и свирепые крысы, вероятно, даже водные крысы… Да и другие животные – кошки, кролики, козы – наверняка последуют их примеру", – приводит слова британского геолога пресс-релиз университета Лестера.

Источник: PaleoNews

Работу нервной цепи обычно описывают скоростью реакции: это один из краеугольных параметров любой «науки о мозге», будь то психология или нейробиология. С помощью скорости реакции удалось построить весьма эффективные модели, объясняющие различия в поведении индивидуума: в таких моделях скорость отклика зависит от накопления единичных раздражителей, информационных единиц. То есть мозг, грубо говоря, работает аккумулятором данных, и когда их количество превосходит некий порог, запускается отклик. Сидя на диване, мы можем думать, что нам нужно сделать то-то и то-то, и когда количество (или навязчивость) этих «то-то» достигает некоего уровня, мы с дивана встаём. А различия в скорости реакции можно объяснить тем, насколько быстро и специфично мозг собирает информацию для того или иного действия. 

Нейроны коры мозга, растущие в культуре (фото Dennis Kunkel Microscopy, Inc.). С другой стороны, нейробиологи заметили, что психологическая скорость реакции сопоставима с поведением отдельного нейрона. Активация нервной клетки тоже происходит после преодоления определённого порога раздражения, которое может приходить к ней от соседних клеток, и работу нервной цепи, казалось бы, тоже можно было охарактеризовать скоростью реакции. Но в нервной цепи может быть много, очень много нейронов; точных цифр пока никто не знает, однако, по примерным оценкам, в глазном движении могут участвовать приблизительно 100 тысяч нервных клеток. Вопрос в том, как этот огромный коллектив нейронов аккумулирует сигнал, чтобы потом выдать результат — в полном соответствии с теорией накопления? 

Если, допустим, система нейронов ждёт, чтобы каждый её член накопил достаточно входящих сигналов, то скорость реакции будет тем меньше, чем больше сеть. Если же активация нейронного ансамбля определяется только каким-то одним «пусковым» нейроном, то большая сеть будет отзываться быстрее, чем маленькая, так как в большой на «пусковой» нейрон будет приходить больше сигналов. 

Другой вопрос — координация нейронного ансамбля. Чем сильнее скоординирована система, тем больше она похожа на единый информационный накопитель. То есть в пределе много нейронов будут работать как один, накапливая раздражение и реагируя на него, подобно одной клетке. Но насколько глубокой должна быть координация нейронов в ансамбле, чтобы все они работали в унисон? 

Чтобы ответить на эти вопросы, исследователи из Университета Вандербильта (США) разработали виртуальную модель, в которой можно было сопоставить поведение разного количества информационных аккумуляторов и интенсивность впитывания ими входящих сигналов. Модель оказалась весьма ресурсоёмкой: Джеффри Шеллу (Jeffrey Schall) и его коллегам пришлось ограничиться сетью в 1 000 виртуальных нейронов, большего количества не выдерживал даже сверхмощный компьютер. 

Исследователей интересовало, в какой момент происходит запуск ответной реакции, что является тем последним камешком, который вызывает обвал. Происходит ли это, когда «камешек» падает на какой-то один нейрон, или же такие «камешки» должны упасть на всех участников цепи? Оказалось, что ни в первом, ни во втором случае скорость реакции никак не соотносится с тем, что можно наблюдать в настоящей нервной системе. Такой же отрицательный результат учёные получили, когда попытались сделать разные нейроны слишком по-разному накапливающими раздражение. 

Однако реальных значений скорости реакции всё же можно было добиться, более или менее уравняв все нейроны по способности накапливать информационные «камешки» и снабдив всю систему ограничительными правилами, которые регулировали бы работу нейронов так, чтобы они выступали в унисон. То есть входящее раздражение падает на нейронный ансамбль так, как будто его воспринимает не набор из ста, тысячи или миллиона нейронов, а как один нейрон. На практике это означает, что время реакции не зависит от размера нейронной цепи: в ней может быть 10 или 1 000 нейронов, но время отклика у них всё равно будет примерно одинаковым. И то же самое, очевидно, верно и для более масштабных цепей. 

При этом, конечно же, характеристики нейронов в 10-клеточной и в 1 000-клеточной цепи будут различаться, как и правила, которые ограничивают их общение друг с другом. Мы возьмём на себя смелость сравнить всё это с двумя системами — из 10 и из 1 000 сообщающихся сосудов. Как сделать так, чтобы одним и тем же количеством воды наполнить и ту и другую? Очевидно, уменьшив размер сосудов в той системе, где их больше. Разумеется, тут будет играть роль, во сколько кувшинов мы одновременно льём воду, какого размера перемычки между ними и т. д., но дальше мы фантазировать не будем. 

Так или иначе, исследователям удалось теоретически согласовать данные психологии и нейробиологии, и теперь стоит дождаться экспериментов, направленных на проверку именно этих теоретических данных. 

Результаты исследования опубликованы в журнале PNAS.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Одним из важнейших событий человеческой истории стал исход из Африки, произошедший около 65 тыс. лет назад. Очевидно, что имела место обратная миграция из Азии в Африку, но считалось, что «возвращенцы» не проникали далеко на юг. Новые данные, однако, говорят о том, что 3 тыс. лет назад носители западноевразийской ДНК дошли до самого крайнего юга Африки. 

Туземцы охотно позируют. (Фото Cape Town Routes Unlimited.) В какой-то степени это сенсация, ведь до сих пор казалось очевидным, что койсанские народы Южной Африки на протяжении нескольких тысяч лет находились в изоляции от остального человечества. Но выясняется, что и они не лишены генов, характерных для испанцев и итальянцев. А поскольку евразийцы несут следы неандертальской ДНК, возможно, что данный генетический материал присутствует и в африканских популяциях. И это вторая сенсация.

Койсанские народы Южной Африки ведут традиционный образ жизни, занимаясь охотой, собирательством, кочевым скотоводством и мало контактируя с соседями. Они говорят на языках, которые не только сильно отличаются от всех остальных, но и существенно разнятся между собой. Их генофонд уникален, и выдвинуто широко принимаемое предположение о том, что они отделились от других до исхода из Африки. Тем самым койсанские народы называют, возможно, самой древней популяцией человека разумного. 

Новая карта миграций выглядит так.Поэтому Дэвид Рейх из Гарвардского университета (США) и его коллеги совсем не ожидали увидеть в ДНК 32 представителей различных койсанских народов признаки, характерные для евразийцев. Больше всего они похожи на последовательности, которыми обладают современные обитатели Южной Европы, в частности сардинцы, итальянцы и баски. По-видимому, они проникли в койсанскую ДНК примерно 900–1800 лет назад, то есть задолго до появления европейцев на юге Африки. 

Археологические и лингвистические данные позволяют объяснить эту странность. Предполагается, что носители языков кхое (ветви койсанских языков) пришли на юг Африки с востока около 2 200 лет назад. Они были и остаются кочевыми скотоводами, и, по-видимому, именно они познакомили местных охотников и собирателей с животноводством. Неудивительно, что именно у носителей языков кхое доля евразийской ДНК самая большая — 14%, а у их родственников, живущих на востоке Африки, она и того больше — до 50%. 

В 2012 году Лука Пагани из Института Сенгера (Великобритания) и его коллеги обнаружили неафриканские гены в Эфиопии. Если объединить данные обоих исследований, получится, что евразийские гены проникли в восточноафриканский геном приблизительно 3 тыс. лет назад. Где-то тысячу лет спустя предки кхое отправились на юг и принесли некоторые из этих генов с собой. 

Если где-то ещё остались колониалисты, они должны почувствовать себя неуютно. Г-н Рейх не исключает того, что в мире нет ни одного народа, лишённого западноевразийских генов. Оставьте грёзы о расовой чистоте. И более того — о чистоте видовой: Африка уже не может считаться регионом, свободным от неандертальской ДНК. Кстати, г-н Рейх уже находил её следы в геноме йоруба. 

Осталось рассмотреть только вопрос об источнике миграции. Скорее всего, им стал Ближний Восток. Именно оттуда в Европу пришли предки нынешних обитателей Италии и Испании, гены которых найдены у африканцев. С тех пор многочисленные переселения народов почти стёрли следы древнего населения Леванта, и, по-видимому, ближе всего к нему именно южные европейцы.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Энтомологи впервые проследили за микрофлорой бабочки на всем протяжении ее жизненного пути, от гусеницы до взрослого насекомого. Результаты исследования помогут разработать новые типы инсектицидов.

Heliconius eratoОб этом говорится в статье американских ученых из Университета Колорадо, опубликованной в журнале PLOS ONE.

Существует несколько работ, посвященных бактериям, населяющим кишечник гусениц. Однако до настоящего времени никто не изучал, как трансформируется микрофлора гусеницы, когда та превращается в бабочку. Авторы статьи исправили это упущение, проследив за развитием красного почтальона - южноамериканской бабочки Heliconius erato.

Исследователи получили яйца Heliconius erato и затем вывели из них гусениц. По мере того, как они росли, каждые два дня ученые отбирали новую гусеницу и изучали содержимое ее кишечника. Та же процедура проделывалась с куколками и с выведшимися бабочками. Чтобы оценить состав микрофлоры, ученые выделяли из проб бактериальную ДНК.

Выяснилось, что микрофлора гусениц не отличается разнообразием - 10 разновидностей бактерий составляют 65% населения кишечника. Среди них наиболее распространен микроорганизм Enterococcus - известно, что он живет также в пищеварительном тракте других насекомых. Метаморфоз энтерококкам пережить удается, так что они встречаются и у взрослых бабочек.

Однако в целом на стадии куколки разнообразие микрофлоры падает в два раза, и восстанавливается оно лишь когда выведшиеся бабочки приступают к питанию. Анализ показал, что между микрофлорой гусеницы и бабочки нет почти ничего общего, что неудивительно - первые питаются листьями, а вторые - нектаром и пыльцой. В микрофлоре взрослых бабочек доминируют представители семейства Acetobacteraceae - такие бактерии есть у насекомых, чья диета богата сахарами (например, пчелы и плодовые мушки).

Ученые надеются, что их открытие поможет в разработке инсектицидов. «Люди начинают видеть в микробиоме мишень для инсектицидов, и мы должны понимать, какие бактерии живут в насекомых и как они работают», -- пояснил Тобин Хаммер, один из авторов статьи.

Источник: infox.ru

Когда мы говорим, что нейронные группы в мозге контактируют друг с другом, это не значит, что взаимодействие продолжается непрерывно на протяжении всей жизни. Какие-то операции участок мозга выполняет сам, какие-то — вместе с другими зонами, причём набор таких помощников может меняться от задачи к задаче. Понятно, что тут есть механизм, который в нужное время открывает канал связи между разными нейронными департаментами и закрывает его, когда группа нейронов должна подумать сама и не заваливать окружающих ненужной информацией. Но что это за механизм? 

Нейрон моторной коры (фото neurollero). На этот вопрос попробовали ответить исследователи из Стэнфордского университета (США). Лаборатория Кришны Шеноя (Krishna Shenoy) была одной из первых, где смогли оценить активность групп нейронов как единых функциональных единиц, и теперь её сотрудники попытались своими методами рассмотреть, что происходит в мозге, когда нам приходит в голову пошевелить рукой. Исследования, однако, проводились не на людях, а на обезьянах, специально обученных разделять намерение и движение. То есть, когда обезьяна собиралась двинуть рукой, она делала короткую паузу. Нейроны постоянно генерируют сигналы, и учёным нужно было как-то отличить сигналы, которые соответствовали подготовке к движению, от собственно команды к нему. Предполагалось, что это можно сделать с помощью специально обученных приматов.

В ходе опыта снимали показания трёх зон: мышц и каждой из двух зон моторной коры, контролировавшей движение руки. Каждая из этих моторных зон насчитывает более 20 млн нейронов, но отследить их все, понятно, сейчас невозможно, так что нейробиологи выбрали 100–200 «представителей» в каждой из областей. Измерения проводились на двух уровнях: отдельно оценивалась активность нейронов, как быстро или медленно они дают сигнал, и отдельно анализировался рисунок активности сразу многих нейронов. Суммируя данные, можно было сказать, как нейроны действуют коллективно и как их индивидуальная активность соотносится с командной работой. 

В журнале Nature Neuroscience г-н Шеной и его коллеги пишут, что во время подготовки к движению у множества нейронов в обеих зонах двигательной коры происходили сильные изменения в активности. Однако никакого движения не наблюдалось — потому что нейроны работали в некоторым смысле вразнобой: пока одни генерировали сигнал быстро, другие запаздывали и пускали импульс после первых. Но такой разнобой приводил к тому, что до мышцы доходил стабильный поток импульсов, постоянное неизменное сообщение. 

Но когда приходила пора дать сигнал к движению, активность снова менялась — и количественно, и качественно: импульсы от многих нервных клеток становились согласованными друг с другом. То, какой рисунок активности соответствует внутренним «размышлениям» моторной коры, а какой является непосредственным сигналом к действию, удалось понять, сопоставив данные коры с сигналами, которые приходили к мышце, и с активностью самой мышцы. 

Итак, моторная кора поддерживает в себе «двигательную» активность, но при этом не беспокоит мышцы без нужды, не заставляет их реагировать на всё, что происходит в самой коре. И всё это благодаря настройке совместной работы нейронов: когда нужно отправить сигнал за пределы нейронной зоны, импульсы клеток количественно и качественно согласовываются между собой. Стоит подчеркнуть, что в любом случае импульсы из участка коры выходят наружу, но они могут либо восприниматься мышцами как прямое обращение и команда к действию, либо нет. 

Конечно, тут можно сказать, что исследователи рассматривали не разные зоны мозга (как говорится в названии заметки), а общение участка коры с мышцей. Но авторы утверждают, что такой механизм переоформления сообщений может быть универсальным и работать не только для моторной коры и мышц, но и для любых других корковых центров.

У полученных результатов есть и практическое измерение: они, несомненно, могут пригодиться в разработке искусственных конечностей и вообще нейроэлектронных систем.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Длинноносый крохаль, или средний крохаль (лат. Mergus serrator)

Длинноносый крохаль, или средний крохаль (лат. Mergus serrator), фото википедия

Голос  Длинноносого крохаля, (среднего крохаля)