Щоб контролювати апетит, мізки не потрібні

Навіть істоти, які не мають головного мозку та центральної нервової системи, вміють відчувати голод та усвідомлювати, що їжі вже достатньо. Такого висновку дійшли дослідники з Кільського університету в Німеччині, вивчаючи гідру – безхребетний водяний мікроорганізм завдовжки кілька міліметрів.

Про це пише Ars Technika у неділю, 15 червня 2024-го.

Гідра — це майже лавкрафтівський мікроорганізм: рот, оточений щупальцями, на одному кінці видовженого тіла, і ногою на іншому його кінці. У гідри немає мозку або центральної нервової системи. Проте вона може відчувати голод і ситість.

Німецькі дослідники виявили, що у гідри є декілька нервових локацій. Ці мікроорганізми мають ентодермальну (у травному тракті) та ектодермальну (у зовнішньому шарі тварини) нейронні популяції. Обидві допомагають їм реагувати на харчові подразники. Ектодермальні нейрони контролюють фізіологічні функції, наприклад, рух до їжі. Ентодермальні нейрони пов’язані з харчовою поведінкою: відкриванням рота та викиданням всього, що не перетравлюється.

Як гідри розуміють, що ситі?

Дослідники зосередилися на тому, що викликає найсильніше відчуття ситості у тварин. Їх годували креветкою Artemia salina, яка є їхньою звичайною здобиччю, і піддавали впливу антиоксиданту глутатіону. Попередні дослідження показали, що глутатіон запускає харчову поведінку гідр, змушуючи їх скручувати свої щупальця до рота, ніби вони ковтають здобич.

Одній групі гідр давали стільки креветок, скільки вони могли з’їсти, а потім давали глутатіон. Інша отримувала лише глутатіон і ніякої їжі. Голод оцінювали за тим, як швидко і як часто вони відкривали рот.

Виявилося, що перша група, яка вже наситилася креветками, майже не реагувала на глутатіон через вісім годин після годування. Їхні роти ледь відкривалися — і, якщо так, повільно, — тому що вони були недостатньо голодні, щоб навіть такий тригер годування, як глутатіон, змусив їх відчути, що їм потрібна добавка. 

Лише через 14 годин після годування гідра, яка їла креветку, відкрила рот достатньо широко та швидко – вона зголодніла. 

Гідри, які отримували лише глутатіон, почали проявляти ознаки голоду через 4 години. Вони не тільки відкрили рота. Голодні тварини також кудись кудибалися у воді та рухалися до світла – типова поведінка пошуку їжі. 

Насичені тварини припиняли сальто і чіплялися за стінку свого акваріума, доки знову не відчували голоду.

Чим думає гідра

Зрозумівши, як гідри змінюють поведінку, німецькі вчені дослідили активність нейронів, що стоїть за цією поведінкою. Вивчали ектодермальну популяцію (N3), і ентодермальну (N4), які “відповідають” за голод та насичення. 

Гідра має нейрони N3 по всьому тілу, особливо в нозі. Сигнали від цих нейронів повідомляють тварині, що вона достатньо поїла і відчуває насичення. Частота цих сигналів зменшувалася в міру того, як тварини ставали голоднішими та починали виявляти голод поведінкою. 

Друга група, яка отримувала лише глутатіон без їжі, не змінювали частоту сигналів N3. Ці гідри поводилися так само, як тварини, які тривалий час обходилися без їжі. Лише коли їм давали справжню їжу, частота сигналу N3 зросла.

Дослідники виявили, що нейрони N4 ли ше опосередковано спілкуються з популяцією N3 у присутності їжі. Проте ці нейрони впливають на харчову поведінку, регулюючи, наскільки широко гідри відкривають рот і як довго вони тримають його відкритим. 

Нижчу частоту сигналів N4 спостерігали у гідр, які голодували або отримували лише глутатіон. Більш висока частота сигналів N4 була пов'язана з тим, що тварини тримали рот на замку.

Що безмізка тварина розповіла про еволюцію мозку людини

Отже, що нейрональна активність крихітної безмозкої істоти може розповісти про еволюцію нашого власного складного мозку?

Дослідники вважають, що проста нервова система гідри може бути паралельною набагато складнішій центральній і кишковій нервовій системі, яку мають люди. 

Хоча N3 і N4 працюють незалежно, між ними все ще існує деяка взаємодія. Команда також припускає, що те, як N4 регулює харчову поведінку гідри, схоже на те, як регулюється травний тракт ссавців.

Здається, у певному сенсі люди насправді думають інтуїцією.