Akut følesans hjælper kolibrier med at svæve nær en blomst uden at støde ind i den, viser undersøgelse

Zebrafinker, som også er undersøgt af forskerne, har den samme generelle organisation med lidt mindre følsomhed i nogle områder end kolibrier, hvilket tyder på, at disse områder hjælper med højt specialiseret kolibri-flyvedynamik. Værket tilføjer viden om, hvordan dyr opfatter og navigerer i deres verdener og kan hjælpe med at identificere måder at behandle dem mere humant på.

Mennesker producerer et taktilt kort over kroppen, der skrider frem fra tæerne i midten af ​​hjernen, ned til benene, ryggen og et meget større område, der repræsenterer berøring af ansigt og hænder. Disse områder, der bruges til berørings- og berøringsopgaver, er forstørret i den menneskelige hjerne.

"Hos pattedyr ved vi, at berøring behandles på tværs af den ydre overflade af forhjernen i cortex," sagde Duncan Leitch, tilsvarende forfatter og professor i integrativ biologi ved UCLA.

"Men fugle har en hjerne uden en lagdelt cortexstruktur, så det var et vidt åbent spørgsmål, hvordan berøring er repræsenteret i deres hjerner. Vi viste præcis, hvor forskellige former for berøring aktiverer specifikke neuroner i disse regioner, og hvordan berøring er organiseret i deres forhjerner. ."

Tidligere undersøgelser, hvor fugle blev injiceret med farvestof, viste, at deres hjerner har én region i forhjernen til at behandle berøring med ansigt og hoved, og én til berøring andre steder på kroppen. Hos ugler er berøringscentre, der typisk svarer til ansigtsberøring, udelukkende afsat til kløer. Men da kolibrier lever meget anderledes end ugler, virkede det ikke sandsynligt, at dette ville holde stik for dem.

Leitch og medforfattere ved Royal Veterinary College og University of British Columbia var i stand til at observere neuroner, der affyrede i realtid, ved at placere elektroder på kolibrier og finker og røre dem forsigtigt med vatpinde eller luftpuster. En computer forstærkede signalerne fra elektroderne og konverterede dem til lyd for lettere analyse.

Eksperimenterne bekræftede, at berøring for hoved og krop er kortlagt i forskellige områder af forhjernen og viste for første gang, at lufttryk aktiverer specifikke klynger af neuroner i disse regioner. Undersøgelse af vingerne viste et netværk af nerveceller, der sandsynligvis sendte et signal til hjernen, når de blev aktiveret af luftpust på fjerene.

Forskerne fandt særligt store klynger af hjerneceller, der reagerede på stimulering af vingernes kanter, som de mener hjælper fuglene med at justere flugten på en nuanceret måde. De opdagede også, at fødderne er akut følsomme over for berøring, og denne berøring havde en stor repræsentation i hjernen, formentlig for at hjælpe med at sidde.

Forskerne spekulerer på, at disse områder kan være endnu større hos papegøjer og andre fugle, der bruger deres fødder til at gribe og flytte genstande.

I deres undersøgelse identificerede forskerne modtagelige felter på fuglene, hvor en berøring ville få en neuron til at skyde. Hos kolibrier var nogle af disse marker - især på næb, ansigt og hoved - meget små, hvilket betyder, at de kunne mærke den letteste berøring. Zebrafinker havde de samme, men større modtagelige felter, hvilket tyder på, at disse områder hos finker ikke er helt så følsomme og sandsynligvis af større relevans for kolibrier, der er afhængige af konstant, stabil præcisionsflyvning.

"Kolibrier reagerede ofte på de mindste tærskler, vi kunne give dem," sagde Leitch.

At lære mere om, hvordan forskellige dyr kortlægger berøring på tværs af deres krop, kan føre til fremskridt inden for teknologier, der bruger sensorer til at bevæge sig rundt eller udføre en opgave, såsom protetiske lemmer eller autonome enheder. Men forbedringer af dyrevelfærden er måske et mere umiddelbart resultat af forskningen.

"Hvis vi kan forstå, hvordan dyr opfatter deres følesans, kan vi udvikle praksis, der er mindre forstyrrende for dem," sagde Leitch.

Flere oplysninger: Variationer i berøringsrepræsentation i kolibri- og zebrafinkens forhjerne, Aktuel biologi (2024). DOI:10.1016/j.cub.2024.04.081. www.cell.com/current-biology/f … 0960-9822(24)00595-5

Journaloplysninger: Nuværende biologi

Leveret af University of California, Los Angeles