Птицы — удивительные существа, которые могут летать в воздухе, как будто
это самое естественное дело в мире. Но полет — это не просто
размахивать крыльями. Это целый комплекс навыков, которые требуют от
птиц высокого уровня координации, баланса, ориентации и реакции на
окружающую среду. Как птицы справляются с этими задачами? Какие мозговые
механизмы позволяют им летать? И как эти механизмы появились в ходе
эволюции?
На эти вопросы пытаются ответить эволюционные биологи из медицинского
центра Джонса Хопкинса, которые провели уникальное исследование,
сочетающее современные технологии анализа изображения мозга и сравнения с
ископаемыми данными. Их результаты были опубликованы в журнале Proceedings of the Royal Society B.
Исследователи использовали ПЭТ-сканирование, для измерения активности мозга у голубей до и после полета. Они обнаружили, что одна область мозга — мозжечок — значительно увеличивала свою активность во время полета. Мозжечок — это часть мозга, которая отвечает за движение и моторный контроль. Он помогает птицам синхронизировать свои крылья, поддерживать равновесие и регулировать скорость.
Цифровая реконструкция эндокастов дятла Melanerpes aurifrons (вверху) и троодонтидного динозавра Zanabazar junior (внизу). Синяя область — это мозжечок
Кроме того, ученые заметили повышенную активность в оптических потоках — сети нервных клеток, которые соединяют глаза с мозжечком. По этим путям обрабатывается информацию о движении объектов в поле зрения. Они помогают птицам ориентироваться в пространстве, избегать столкновений и находить пищу.
Эти результаты подтверждают гипотезу, что мозжечок и оптические потоки
играют важную роль в полете птиц. Но как эти мозговые структуры
эволюционировали? Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи сравнили
размеры мозжечка и черепных коробок у разных видов птиц и динозавров,
используя ископаемые данные.
Оказалось, что мозжечок увеличивался по мере того, как птицы становились
более способными к полету. У самых древних птиц, таких как
Археоптерикс, мозжечок был маленьким и похож на мозжечок нелетающих
динозавров. У более современных птиц, таких как голуби, мозжечок был
большим и занимал большую часть черепной коробки. У самых продвинутых
птиц мозжечок был еще больше и имел сложную структуру.
Исследователи предполагают, что увеличение мозжечка было адаптивным
ответом на потребность в более сложном моторном контроле для полета. Они
также считают, что увеличение мозжечка способствовало развитию других
когнитивных функций, таких как обучение, память и социальное поведение.
Это исследование демонстрирует, как современные технологии и ископаемые
данные могут совмещаться, чтобы раскрыть тайны эволюции мозга. Оно также
показывает, как полет стал одним из самых важных факторов, формирующих
мозг птиц и их первобытных предков.