Слонам знадобилося дуже багато нейронів для керування хоботом та вухами

Німецькі дослідники виявили, що ядро лицьового нерва слонів містить винятково багато нейронів у порівнянні з багатьма іншими ссавцями – в середньому від 54 000 до 63 000, залежно від виду. Автори пов'язують це з керуванням хоботом та вухами. Результати дослідження чотирьох саваних та чотирьох азіатських слонів опубліковані в Science Advances.

Сучасні методи дослідження дозволяють все краще розуміти як влаштована людина та тварини. Так, минулого року вченим із тринадцяти лабораторій вдалося скласти атлас нейронів первинної моторної кори ссавців на основі даних людини, мармозетки та миші, а раніше команда японських нейробіологів змогла розмітити смакову кору людини.

Незважаючи на велику кількість досліджень, за допомогою яких вчені намагаються розкрити особливості будови та функцій мозку різних тварин, багато ще досі залишається невідомим. Мозок слонів залишався однією з таких загадок через складність добування зразків для досліджень.

Тепер зоологи та нейробіологи з Німеччини під керівництвом Олени Кауфман (Lena V. Kaufmann) з Берлінського університету імені Гумбольдта накопичили достатньо матеріалу, щоб нарешті вивчити мозок саванного (Loxodonta africana) та азіатського слона (Elephas maximus) на чотирьох особинах кожного виду. Вони сфокусувалися на нейронах ядра лицьового нерва, які керують м'язами обличчя.

Для підрахунку нейронів в ядрі лицевого нерва слонів автори використовували два методи: методику оптичного фраціонування та методику підрахунку всіх нейронів у кожному десятому зрізі. Обидва методи показали схожі результати: у середньому 62961-63202 нейронів у саванного слона і 52146-54103 у азіатського.

Далі автори перевірили, чи справді велика кількість лицьових нейронів пов'язана лише з великою вагою мозку слонів у 4,7 кілограмів. Для цього вони провели аллометричний аналіз, який показує зв'язок між двома величинами (у даному випадку між кількістю нейронів у ядрі лицевого нерва) у вигляді рівняння статечного закону. Це дозволяє виразити симетрію масштабу, що важливо при порівнянні ссавців із різними розмірами. За допомогою цього методу автори побудували логарифмічний графік, на якому порівняли кількість лицьових нейронів слонів та інших видів ссавців. Таких нейронів у слонів виявилося в рази більше, ніж очікувалося у приматів у зведеній шкалі — різниця була у три 95 відсоткові довірчі інтервали.

Наступним етапом стало зіставлення суб'ядер, які відповідають за рух м'язів обличчя, двох видів слонів та інших ссавців. Автори припустили, що дорсальні та латеральні суб'ядра у слонів можуть відповідати за дорсальні та вентральні м'язи хобота на підставі кількох причин, серед яких була топографія областей ядра, що відповідають за різні м'язи обличчя у ссавців, а також великий розмір та довгаста форма дорсального та латерального суб'ярда. Їх припущення підтверджувалося і порівнянням кількості аксонів у гілках лицевого нерва та відповідних суб'ядрах.

Залишалося питанням і те, чому у саваних слонів більше лицьових нейронів, ніж у азіатських. Одна з причин – розмір вух. На управління великими вухами у саваних слонів йде близько 11965 нейронів, а в азіатських - 7498. Крім того, хобот саваних слонів має два відростки, що дозволяє слонам захоплювати їм об'єкти, а у азіатських слонів таких відростків немає, тому вони можуть взяти об'єкт тільки повністю обхопивши його хоботом.