КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 14-14-00284

НазваниеМоторные и зрительные асимметрии у позвоночных животных: эволюция и роль в жизни вида.

РуководительМалашичев Егор Борисович, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет", г Санкт-Петербург

Период выполнения при поддержке РНФ 2014 г. - 2016 г.  , продлен на 2017 - 2018. Карточка проекта продления (ссылка)

Конкурс№1 - Конкурс 2014 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни, 04-101 - Зоология

Ключевые словамлекопитающие, сумчатые, наблюдения в природе, латерализация функций конечностей, зрительные образы, рыбы, амфибии, эволюция функций, поведение, ключевые стимулы, С-старт, моторные асимметрии, поведенческие эксперименты, бипедализм, рукость

Код ГРНТИ34.39.23


СтатусУспешно завершен


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Проект предусматривает развитие ранее начатых исследований эволюционных и функциональных аспектов латерализации поведения и асимметрии головного мозга у позвоночных животных от рыб до млекопитающих. Особенный акцент в данном исследовании будут поставлен на изучении моторных и зрительных асимметрий у млекопитающих с латеральным расположением глаз, разного филогенетического положения, разными типами локомоции и социальной организации. Социальные аспекты латерализации планируется исследовать экспериментально и в природных условиях на модельных видах рыб и млекопитающих. Моторные асимметрии будут исследованы на рыбах, амфибиях, черепахах и млекопитающих. Проект подобного масштаба для исследования асимметрии моторных и зрительных реакций у позвоночных животных предлагается впервые, он позволит пролить свет на различные аспекты эволюции и функционирования асимметричного мозга позвоночных, включая человека.

Ожидаемые результаты
Проект позволит проверить ряд гипотез о роли способов локомоции (синхронная или асинхронная), позы (квадрупедальная или бипедальная) и бипедализма, на степень выраженности моторных асимметрий у амфибий, черепах и млекопитающих. Впервые будут подробно охарактеризованы моторные асимметрии у однопроходных и сумчатых. Будут обобщены все имеющиеся данные по моторным асимметриям у сумчатых на индивидуальном и групповом уровнях. Проведено сравнение таковых с плацентарными млекопитающими, прежде всего с приматами. Сделаны предположения о вероятной эволюции выраженной «рукости» у млекопитающих. Древность и универсальность паттерна моторных и зрительных асимметрий проверены на видах, характеризующихся своим базальным филогенетическим положением (базальные виды лучепёрых рыб и хвостатые амфибии). Проведён сравнительный анализ латерализаций при социальных контактах у млекопитающих (материнско-детские взаимоотношения и взаимоотношения друг с другом или другими особями своего вида) на примере китообразных, копытных, сумчатых, приматов. Проверена гипотеза о том, что социально-значимые образы действительно анализируются одним полушарием (правым) через систему ключевых стимулов на примере латерализованных ответов на предъявляемые стимулы у рыб. Все результаты и обобщения новые для мировой науки и соответствуют высоким международным стандартам. Результаты исследования важны для понимания эволюции и функционирования асимметрии мозга у позвоночных животных, эволюции человека и роли зрительных асимметрий в жизни вида и социальных взаимодействиях между особями в природе. Предполагаемый импакт от работы выходит за рамки зоологического исследования и может быть интересен для психологов, социологов, физиологов, изучающих различные аспекты жизни и эволюции человека. Планируется опубликовать результаты исследований в серии не менее чем из 14-ти статей в журналах, входящих в WoS/Scopus и импакт-фактором от 1 до 10, и по-крайней мере в виде двух монографий.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2014 году
Определена зависимость между позой (квадрупедальная или бипедальная) и выраженностью моторной асимметрии у сумчатых млекопитающих. Проверена гипотеза о связи бипедализма и выраженностью асимметрии у сумчатых. Обобщены все имеющиеся на данный момент данные по моторным асимметриям у сумчатых на индивидуальном и групповом уровнях: манипуляции с пищей, груминге, других типах поведения. Проведено сравнение с плацентарными, прежде всего с приматами. Охарактеризован паттерн моторной и зрительной асимметрии на индивидуальном и групповом уровнях у базального представителя лучепёрых рыб - сенегальского многопёра - Polypterus senegalus. Проведён анализ нескольких типов моторных и зрительных асимметрий у этого ключевого с филогенетической точки зрения вида: вращение в кольцевом зеркальном коридоре, реакция на пищу, реакция на зеркало. Определены степень и направление асимметрии на индивидуальном и групповом уровнях у одного вида рукокрылых - нильских крыланов (Rosettus egiptiacus): питание фруктами задними конечностями в положении виса, грумминг, подвешивание "вверх-ногами" на одной задней конечности, заворачивание в крылья и перехлёст крыльев в положении виса. Все результаты и обобщения новые для мировой науки.

 

Публикации

1. Бирина У.А., Малашичев Е.Б. Асимметрия в положении "голова-под-крылом" во время отдыха у водоплавающих и околоводных птиц. Русский орнитологический журнал, Том 23, Экспресс-выпуск 1031, стр. 2389-2393. (год публикации - 2014)

2. Загривная М.В., Малашичев Е.Б. Генетика шизофрении и асимметрия головного мозга: в поисках молекулярных маркёров. Трансляционная медицина, №3, июнь, 44-56 (год публикации - 2014)


Аннотация результатов, полученных в 2015 году
Полностью охарактеризован паттерн поведенческой (перцептивной и моторной) асимметрии у представителя хвостатых амфибий - Ambystoma mexicanum, включая онтогенез асимметрии при пищедобывательном поведении. Описаны моторные асимметрии (рефлексы переворотов) у морских черепах двух видов, Chelonia mydas и Lepidochelis ilivacaea. На примере черепах влияние способа локомоции (синхронная или асинхронная) на проявление моторных асимметрий (при синхронной локомоции, степень латерализации переворотов уменьшается), проведено сравнение с бесхвостыми амфибиями. Показано, что феномен един для обеих групп позвоночных. Завершён цикл исследований моторных и зрительных асимметрий у косаток (с обобщениями по китообразным вообще). В частности, показана роль зрительного анализатора в латерализации пищедобывательных прыжков, но не демонстрационных прыжков у косаток. Проведён сравнительный анализ латерализаций при социальных контактах детёнышей у разных млекопитающих (материнско-детские взаимоотношения и взаимоотношения друг с другом или другими особями своего вида). Для всех исследованных видов показана ведущая роль системы левый глаз-правое полушарие для контроля положения социально-значимого объекта, каковым является мать для детёныша. Работа в данном направлении продолжается. Наиболее ярким достижением проекта является публикация статьи, обобщающей исследование рукости у квадро- и бипедальных сумчатых. Данной статьёй завершается цикл публикаций по диким и содержащимся в неволе сумчатым. Статья опубликована в журнале Current Biology (импакт-фактор 9.571), и вызвала огромный интерес, как у научной общественности, так и широкой аудитории неспециалистов. Данная работа показывает параллельное приматам, и независимое от плацентарных млекопитающих, появление в эволюции настоящей рукости у бипедальных сумчатых (кенгуру), которые в большинстве своих мануальных действий пользуются левой передней (верхней) конечностью. Иными словами, независимо от приматов возникший бипедализм сумчатых приводит к не менее выраженной, чем у приматов и человека рукости. Некоторые направления исследования получили освещение в российских и международных СМИ. Ссылка про исследование на моржах - http://spbu.ru/smi/o-nas-pishut/24125-rossiya-morzhi-mozg-issledovanie.html Ссылки на СМИ про кенгуру: http://tass.ru/nauka/2055468, http://spbvedomosti.ru/news/obshchestvo/kogda_ruki_sumkami_ne_nbsp_zanyaty/, http://www.nature.com/nature/journal/v522/n7557/full/522395b.html, http://news.sciencemag.org/biology/2015/06/are-kangaroos-left-handed, http://www.smithsonianmag.com/science-nature/kangaroos-are-lefties-and-can-teach-us-about-human-handedness-180955630/?no-ist, http://www.bbc.com/news/science-environment-33169547. Ю.Смирнова «Ученые СПбГУ «лишили» человека уникальности», журнал «Санкт-Петербургский университет, №6 за 2015 год, стр. 6-7. http://journal.spbu.ru/wp-content/uploads/jfiles/SPbGU_06_2015_spread.pdf; http://www.rg.ru/2015/06/19/reg-szfo/kenguru-anons.html; http://www.abc.net.au/science/articles/2015/06/19/4256727.htm?fb_action_ids=1747484332145480&fb_action_types=og.likes&fb_ref=.VYxYmBAALuI.like&fb_source=other_multiline&action_object_map=[1186258414733564]&action_type_map=[%22og.likes%22]&action_ref_map=[%22.VYxYmBAALuI.like%22]; Всего по рукости у кенгуру в мировой прессе и интернет-изданиях опубликовано в 2015 году (на русском, английском, немецком, французском, испанском, китайском, японском и других языках) более 260 журнальных и газетных заметок и интервью, подготовлены радио и телесюжеты.

 

Публикации

1. A. Demchuk, M. Ivanov, T. Ivanova, N. Polyakova, E. Mas-Marti and D. Lajus Feeding patterns in seagrass beds of three-spined stickleback Gasterosteus aculeatus juveniles at different growth stages Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom, Volume 95 / Issue 08 / December 2015, pp 1635-1643 (год публикации - 2015) https://doi.org/10.1017/S0025315415000569

2. Andrey Giljov, Karina Karenina, Janeane Ingram, Yegor Malashichev Parallel Emergence of True Handedness in the Evolution of Marsupials and Placentals Current Biology, Vol 25, pp. 1878–1884. (год публикации - 2015) https://doi.org/10.1016/j.cub.2015.05.043

3. Andrey Giljov, Karina Karenina, Margaret Hawkins and Yegor Malashichev First record of limb preferences in monotremes (Zaglossus spp.) Australian Journal of Zoology, published on-line (год публикации - 2015) https://doi.org/10.1071/ZO15043

4. Dmitry Lajus, Anastasia Yurtseva, Gavin Birch, David J. Booth Fluctuating asymmetry as a pollution monitor: The Australian estuarine smooth toadfish Tetractenos glaber (Teleostei: Tetraodontidae) Marine Pollution Bulletin, published on-line (год публикации - 2015) https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2015.09.038

5. Karina Karenina, Andrey Giljov, Tatiana Ivkovich, Yegor Malashichev Evidence for the perceptual origin of right-sided feeding biases in cetaceans Animal Cognition, published on-line (год публикации - 2015) https://doi.org/10.1007/s10071-015-0899-4

6. Malashichev Y. Asymmetry of righting reflexes in sea turtles and its behavioral correlates. Physiology and Behavior, неизвестны (год публикации - 2016)

7. Valentin A. Nepomnyashchikh, Eugeny I. Izvekov, Elena A. Kuternitskaya, and Yegor Malashichev Motor and visual behavioural asymmetries in a basal ray-finned fish, Polypterus senegalus, Cuvier, 1829 (Actinopterygii: Polypteriformes). Zoological Journal of the Linnean Society, London, - (год публикации - 2016)

8. Гилёв А. Н., Каренина К. А., Ивкович Т. В., Малашичев Е. Б. Асимметрия в использовании грудных плавников у косаток Orcinus orca (Linneus, 1758) Авачинского залива (Восточная Камчатка). Биология моря/Russian Journal of Marine Biology, том 42, № 2 (год публикации - 2016)

9. К.А.Каренина, А.Н.Гилёв Асимметрия социального поведения: левый глаз - правое полушарие Природа, № 12, стр. 10-17 (год публикации - 2015)

10. У. А. Бирина, Е. Б. Малашичев Латерализация положения головы во время отдыха у кряквы (Anas platyrhynchos) из двух разных северных зимующих группировок. Вестник Санкт-Петербургского госудраственного университета, Сер. 3. 2015. Вып. 3, стр. 46-52 (год публикации - 2015)

11. A. S. Trulioff, Y. B. Malashichev and A. S. Ermakov Artificial Inversion of the Left–Right Visceral Asymmetry in Vertebrates: Conceptual Approaches and Experimental Solutions Russian Journal of Developmental Biology, Vol. 46, No. 6, pp. 307–325 (год публикации - 2015) https://doi.org/10.1134/S1062360415060090

12. А.Н. Гилёв, К.А. Каренина, Е.Б. Малашичев Асимметрия использования конечностей у млекопитающих Москва, Товарищество научных изданий КМК, - (год публикации - 2016)


Аннотация результатов, полученных в 2016 году
Исследована латерализация в различных типах социальных взаимодействий млекопитающих. Сбор материала проводился в природе путём наблюдения и видеосъёмки поведения животных из замаскированных укрытий или с использованием маскировочных костюмов. Предпочтения в использовании зрительных полей определяли по взаиморасположению особей в пространстве во время социальных взаимодействий. У самцов сайгака (Saiga tatarica tatarica) было обнаружено предпочтение держать противника в поле зрения левого глаза во время игровых турниров. Сходная латерализация была выявлена в поведении тихоокеанских моржей (Odobenus rosmarus divirgens). При перемещении пары самцов в воде самцы-подростки предпочитали располагаться так, чтобы взрослый самец находился в поле зрения их левого глаза. Во время агонистических контактов на лежбище самцы также предпочитали держать друг друга с поле зрения левого глаза. У моржей также была исследована латерализация в пространственных отношениях матери и детёныша. Ситуации, в которых мать выбирала положение относительно детёныша, и ситуации, в которых детёныш сам определял положение относительно матери, рассматривались раздельно. Анализ наблюдений за индивидуально идентифицированными парами мать – детёныш показал, что перед заныриванием для питания молоком в преобладающем числе случаев детёныш держал мать в поле зрения левого глаза. В то же время, на суше при перемещении по лежбищу детёныши не проявляли значимого предпочтения в выборе положения относительно матери, что, вероятно, обусловлено неоднородностью среды. При спокойном перемещении в воде в большинстве пар мать держала детёныша преимущественно в поле зрения левого глаза. Удерживая детёныша передними ластами (оба члена пары располагались вертикально в воде) матери преимущественно располагали детёныша в поле зрения своего левого глаза. В этом типе поведения латерализованное взаиморасположение матери и детёныша аналогично исследованному ранее у приматов. Сходная выраженность латерализации у матерей при участии конечностей и без такового подтверждает гипотезу о том, что происхождение материнско-детской латерализации связано с сенсорным восприятием особями друг друга. Исследована латерализация в социальном поведении усатых китов (Mysticeti). Проведён анализ аэрофотоснимков самок южного гладкого кита (Eubalaena australis) с детёнышами в районе полуострова Вальдез (Аргентина). Анализ данных по 195 парам с детёнышами в возрасте от одного до трёх месяцев показал, что детёныши преимущественно располагались с правой стороны от своих матерей. Различное положение детёныша относительно продольной оси тела самки (у головы, сбоку, в эшелонной позиции) не влияло латерализацию. Впервые исследована латерализация в поведении детёнышей двух видов парнокопытных – аргали (Ovis ammon) и дзерена (Procapra gutturosa). Анализ материала по поведению аргали показал, что при перемещении детёныши преимущественно держали матерей в поле зрения левого глаза. У детёнышей дзерена предпочтение держать мать в поле зрения левого глаза было выявлено при приближении к матери для питания молоком, тогда как при перемещении пары в тесной группе с другими особями зрительная латерализация отсутствовала. Проведена обобщённая оценка латерализации материнско-детских отношений у млекопитающих. Мета-анализ результатов по девяти видам млекопитающих из пяти отрядов (Artiodactyla, Carnivora, Cetacea, Diprotodontia, Perissodactyla) подтвердил согласованность латерализации у детёнышей, а именно универсальное предпочтение воспринимать зрительную информацию, исходящую от матери, левым глазом (правым полушарием). Кроме того, латерализация в поведении детёнышей исследованных видов согласуется с таковой у детей при выборе положения в пространстве относительно взрослого человека (Forrester et al. 2014). Согласованность латерализации в поведении детёнышей и взрослых особей подтверждает то, что эти явления являются отражением более общего феномена – межполушарной асимметрии в восприятии социальной информации. У детёнышей сумчатых млекопитающих была исследована моторная асимметрия. Предпочтения в использовании передних конечностей определены у детёнышей на стадии постоянного нахождения в сумке матери у рыже-серых валлаби в природе и серых кенгуру в условиях полу-вольного содержания. Детёныши обоих видов преимущественно использовали левую переднюю конечность при манипулировании растительной пищей. Также исследованы детёныши серого кенгуру на стадии «young-at-foot», когда детёныш перемещается самостоятельно, но постоянно находится радом с матерью. У детёнышей этой возрастной категории было обнаружено предпочтение в использовании левой передней конечности при открывании материнской сумки для питания молоком. Была обнаружена положительная корреляция между латерализацией в манипулятивной активности детёнышей и их матерей.

 

Публикации

1. Гилёв А.Н., Каренина К.А., Инграм Дж., Малашичев Е.Б. Early expression of manual lateralization in bipedal marsupials Journal of Comparative Psychology, - (год публикации - 2017)

2. Гилёв А.Н., Каренина К.А., Кочнев А. Prey or play: interactions between walruses and seabirds Acta Ethologica, - (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1007/s10211-016-0248-x

3. Извеков Е.И., Павлова В.В., Непомнящих В.А., Малашичев Е.Б. Pattern of lateralized behaviors in a caudate amphibian, Ambystoma mexicanum Russian Journal of Herpetology, - (год публикации - 2017)

4. Каренина К.А., Гилёв А.Н., Инграм Дж., Ровентри В.Дж., Малашичев Е.Б. Lateralisation of mother-infant interactions in a diverse range of mammal species Nature Ecology and Evolution, - (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1038/s41559-016-0030

5. Трулёв А.С., Ермаков А.С., Малашичев Е.Б. Primary cilia as a possible link between left-right asymmetry and neurodevelopmental diseases Genes, volume 7 (год публикации - 2016)

6. Гилёв А.Н., Каренина К.А., Малашичев Е.Б. Manual Laterality in Marsupials Springer Verlag, - (год публикации - 2017)

7. - Морские черепахи — поворот направо, поворот налево? Сайт СпбГУ, Опубликовано: 11 Февраля 2016 (год публикации - )

8. - Питерский ученый выяснил, что у морских черепах нет правых и левых лап Чердак, 13.02.2016 в 10:44 (год публикации - )

9. - Так природа захотела. Живому свойственна… асимметрия. Поиск (газета), 17.06.2016, № 25(2016) (год публикации - )


Возможность практического использования результатов
не указано