У млекопитающих и птиц похожие типы нейронных клеток, связанных с интеллектом

Типы нейронных клеток в мозге птиц, связанные с целенаправленными поведением и познанием, подобны клеткам в области мозга млекопитающих, называемой неокортексом, говорится в новом исследовании, проведенном профессором Университета Чикаго Клифтоном Рагсдейлом.

Исследование, опубликованное в журнале Current Biology, показывает, что некоторые нейроны в мозге птиц образуют одну и ту же схему и имеют такую ​​же молекулярную сигнатуру, что и клетки, которые обеспечивают связь между различными областями неокортекса у млекопитающих.

Профессор Рагсдейл и его соавторы обнаружили, что аллигаторы также разделяют эти типы клеток, предполагая, что в то время как мозг млекопитающих, птиц и рептилий имеет очень разные анатомические структуры, они работают с использованием одного и того же общего набора типов клеток головного мозга.

«Птицы более умны, чем вы думаете, и они делают умные вещи. Итак, вопрос в том, какие схемы мозга они используют? Результаты нашего исследования показывают, что они используют одни и те же типы клеток с теми же типами соединений, которые мы видим в неокортексе, но с совершенно другим видом организации», — сказал профессор Рагсдейл.

Как неокортекс млекопитающих, так и структура в мозге птицы, называемая дорзальным желудочковым гребнем (DVR), развиваются из эмбриональной области, называемой telencephalon.

Однако эти два региона созревают в совершенно разных формах. Неокортекс состоит из шести различных слоев, в то время как DVR содержит большие кластеры нейронов, называемых ядрами.

Из-за этой различной анатомии многие ученые предположили, что DVR птицы не соответствует коре млекопитающих, но вместо этого аналогична другой структуре мозга млекопитающих, называемой миндалевидной.

В 2012 году исследователи подтвердили гипотезу, согласно которой DVR выполняет аналогичную функцию с неокортексом, но с резко отличающейся анатомией. В этом исследовании они сопоставляли генетические маркеры «входных» и «выходных» нейронов неокортекса млекопитающих с генами, выраженными в нескольких ядрах DVR птиц.

В новом исследовании они обнаружили, что другие популяции нейронов в DVR птиц разделяют молекулярные сигнатуры с неоконтикальными интрателенцефалическими (IT) нейронами.

Эти ИТ-нейроны образуют критическое звено в схеме неокортекса. Они помогают обмениваться информацией между различными неокортикальными слоями и кортикальными областями с одной стороны мозга в другую.

Затем ученые продолжили свою работу от птиц до рептилий и идентифицировали ИТ-нейроны в аналогичном месте в аллигаторном DVR.

«Структура птичьего DVR не похожа на неокортекс млекопитающих, и это исторически было огромной проблемой в сравнительной нейробиологии», — сказал первый автор исследования Стивен Бриско, аспирант Чикагского университета.

«Анатомисты обсуждали, как сравнивать DVR и неокортексы на протяжении более века, и наша идентификация IT-нейронов в DVR птицы помогает объяснить, как подобные мозговые структуры могут вызывать подобное поведение».

Исследование предполагает возможность того, что птицы и приматы эволюционировали независимо, развивая значительно разные структуры мозга, но начиная с одних и тех же общих наборов типов клеток.

«Типы входных ячеек, типы выходных ячеек и типы внутриклеточных клеток сохраняются», — сказал профессор Рагсдейл. «Они не просто найдены у млекопитающих, которые мы знали, но и у рептилий, таких как аллигаторы».

«Мы начинаем понимать, где и как в эволюции мы получили эту фантастическую структуру, неокортекс».