Учёные из США проследили, как стайные рыбы Danionella cerebrum узнают об опасности, наблюдая за сородичами. В серии экспериментов с прозрачной стаей рыб фиксировалось, что нейроны данионелл реагировали на исчезновение движущихся объектов: активация происходила, когда сосед резко уходил или исчезал из поля зрения, что, по задумке исследователей, формирует цепную реакцию в остальных. Результаты опубликованы в Nature.

Авторы поясняют концепцию: в стаях угрозу могут распознавать не напрямую, а через поведение соседей. Так называемый эффект множества глаз позволяет одной рыбе мгновенно запускать паническую волну в остальной группе, передавая сигнал от одной особи к другой. До сих пор нейронные основы коллективного бегства оставались неясны.

Чтобы проследить механизм, учёные из Калифорнийского университета в Сан-Диего устроили эксперименты с квадратным аквариумом, где две смежные стены служили мониторами и показывали трёхмерное виртуальное пространство. Появлялась темная сфера, приближающаяся к рыбам как гипотетический хищник. При приближении угрозы одиночные рыбы ускорялись на 6,0 ± 4,6 мм/с за полсекунды, тогда как группа из четырёх особей увеличивала скорость до 17,3 ± 2,7 мм/с и расходилась в разные стороны, а спустя десять секунд возвращалась в стаю.

Дальнейшие эксперименты показали, что у рыб, заметивших угрозу не сразу, ускорение и рассеяние зависели от количества информированных сородичей рядом. Чем больше их было, тем раньше начинали реагировать, а те, кто опасности не видел, ускорялись только при наличии значительного числа предварительно увидевших угроз соседей. Таким образом, сигнал распространялся по цепочке рыба–рыба: чем больше уплывавших видели другие, тем быстрее реагировала сама.

Затем исследователи создали виртуальных рыбок, которые плавали в пространстве и исчезали, когда реальная рыба подплывала к экрану слишком близко. Реальные данионеллы тоже отходили на 40–84 мм от монитора, но только если виртуальные рыбы двигались естественно, чередуя рывки и скольжение; линейное движение и неподвижный хвост не вызывали реакции.

Нейроны рыб реагировали сильнее всего на приближающийся шар‑хищника и на объекты, которые двигались как живые рыбы и внезапно уходили. Обученная на активности нейронов модель показывала 72,6% точности в различении биологического и линейного движения, но не различала побег и исчезновение. Конкретные нейроны, отвечающие за исчезновение или побег, располагались преимущественно в оптическом тектуме и частично в дорсальном таламусе переднем и заднем мозге.

Вывод учёных: стаи данионелл рассеиваются после появления угроз благодаря тому, что особи видят соседей, которые внезапно уходят или исчезают. Этим управляет популяция нейронов в оптическом тектуме и таламусе, активируемая быстрым исчезновением объектов, движущихся как рыбы. Подобные механизмы визуальной коммуникации, вероятно, действуют и в других коллективных контекстах.

Как дополнительный контекст упоминается ранее обнаруженный факт: дикие рыбы способны распознавать дайверов по костюмам и выделять того, кто их угощает.