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 2017 г. - 2018 г. 

Конкурс Конкурс на продление сроков выполнения проектов, поддержанных грантами Российского научного фонда по приоритетному направлению деятельности Российского научного фонда «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
Предлагаемый проект является масштабным исследованием различных аспектов латерализации, прежде всего в социальных взаимодействиях и при использовании конечностей у млекопитающих, также включающий тестирование различных гипотез о проявлениях и эволюции поведенческих асимметрий у позвоночных животных, от рыб до млекопитающих. Проект отличает исследование видов, в основном, природе, а не только в лаборатории, привлечение экспериментальных методов вкупе с наблюдениями естественного поведения. В исследованиях используются самые современные технологии слежения за дикими животными и программного отслеживания траекторий их перемещения. Оценивается роль системы левый глаз - правое полушарие в социальных взаимодействиях, при установлении иерархических отношений, при реакциях на различные зрительные стимулы. Оценивается роль бипедальной локомоции в проявлении асимметрии в использовании конечностей у квадропедальных сумчатых и плацентарных млекопитающих.

Ожидаемые результаты
Впервые будет исследована социальная латерализация у диких непарнокопытных. Так как лошадь (непарнокопытное в одомашненной форме) является модельным объектом для изучения латерализованного поведения, наши результаты по сравнению диких и одомашненных лошадиных внесут значительный вклад в понимание приложимости результатов многих предыдущих работ. Мы впервые определим роль латерализации в разнообразных типах поведения, связанных с установлением иерархии. Оценка влияния среды обитания на выраженность асимметрии в социальном поведении (социальной латерализации) у млекопитающих как на внутри-, так и на межвидовом уровнях будет проведена впервые. Результаты этого исследования позволят понять роль социальной латерализации в жизни видов с различной экологией. В совокупности с результатами проекта 2014 полученные данные составят масштабное, разностороннее и не имеющее мировых аналогов исследование социальной латерализации у млекопитающих. Исследования такого масштаба ранее не проводились на животных в природе, что выгодно отличает уровень запланированных результатов. Более того, мы впервые определим, связана ли латерализация с выгодами для социальной координации особей у. Это позволит протестировать важнейшую современную теорию о причинах существования односторонних популяционных трендов в поведенческих проявлениях животных – теорию латерализации как эволюционно стабильной стратегии (Vallortigara, Rogers, 2005; Ghirlanda et al., 2009; MacNeilage et al., 2009). Наши результаты позволят значительно расширить понимание биологического значения асимметрии для жизни вида в природе. В рамках проекта 2017 появится возможность также протестировать другую гипотезу о преимущественной роли социального фактора в эволюции поведенческих латерализаций у позвоночных животных (Rogers and Vallortigara, 2005). Наши предыдущие исследования на базальных видах костных рыб позволяют предположить, что наиболее древними зрительными асимметриями являются асимметрии, связанные с пищедобывательным поведением, а не с латерализацией при взаимодействии особей друг с другом в стаях. Использование экспериментальных методик, с привлечением также данных палеонтологии, позволит более детально обсудить эти предложенные две альтернативные точки зрения и прийти к наиболее обоснованному заключению. Исследование поведения трёхиглой колюшки в экспериментальных условиях и в природе, позволит не только понять механизм латерализованного ответа на зрительные (ключевые) стимулы, но и понять реальный потенциал их использования в жизненных ситуациях. Кроме того, наши исследования позволят скоррелировать поведение и морфологию структур мозга колюшек, что делается впервые. Такое детальное исследование латерализованных зрительных асимметрий у разных видов рыб также является пионерским. Исследование связи между способом локомоции, позными положениями (квадропедальность против бипедальности) и выраженностью моторной асимметрии позволит проверить и расширить понимание эволюции асимметрии двигательных реакций от квадропедальных к бипедальным млекопитающим. В рамках проекта 2014 нам удалось определить важные закономерности в проявлении латерализованного использования конечностей у сумчатых. Результаты запланированного проекта 2017 позволят вывести наше понимание роли бипедальной локомоции и бипедального положения тела в проявлении латерализации на новый уровень, а именно определить степень приложимости теории на плацентарных и исследовать взаимосвязь между положением тела и рукостью на внутривидовом уровне. Все запланированные результаты будут получены впервые.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2017 году
В рамках проекта собран значительный объём материала по латерализованному социальному поведению различных видов млекопитающих. Полевая работа в степных, пустынных и горных биотопах в Монголии, а также в лесном биотопе в Орловской области России позволила получить данные по проявлению зрительной латерализации во взаимоотношениях матери и детёныша в различных экологических условиях и у видов, ранее не изученных в этом аспекте. Ведущая роль правого полушария в восприятии социальной информации впервые обнаружена у диких непарнокопытных. На основе новых данных по лошадям Пржевальского (Equus ferus przewalskii) и более ранним результатам проекта сделан вывод о том, что латерализованное восприятии социальной информации является устойчивой характеристикой лошадиных (Equidae), не связанной с доместикацией. Сравнение латерализации в материнско-детских пространственных взаимоотношениях при перемещении животных по разным типам ландшафтов у аргали (Ovis ammon) показало, что выраженная неоднородность субстрата препятствует проявлению латерализации в выборе детёнышем положения относительно матери. Сходные результаты, полученные на экологически и филогенетически далёком виде млекопитающего – Тихоокеанском морже (Odobenus rosmarus divergens), указывают на универсальность выявленного влияния характеристик ландшафта на социальную латерализацию. Новые данные по сибирскому козерогу и зубру показали, что неоднородность среды также оказывает влияние на проявление социальной латерализации на межвидовом уровне. Кроме того, у моржей показано снижение выраженности латерализации в материнско-детских взаимоотношениях, когда пара мать–детёныш находится в окружении большого числа других активно перемещающихся особей. В целом, наши результаты демонстрируют, что характеристики ландшафта и насыщенность социальной обстановки являются важными факторами, которые необходимо учитывать при исследовании социальной латерализации. В рамках дальнейшего изучения связи между типом локомоции (бипедальная/квадропедальная) и проявлением моторной латерализации исследованы несколько видов квадропедальных млекопитающих и млекопитающих, использующих бипедальные стойки. Использование правой или левой передней конечности у бурых медведей (Ursus arctos) регистрировали в различных типах манипулятивных действий при питании. В исследованной выборке из Финляндии не было обнаружено значимого одностороннего тренда в использовании передних конечностей. У другого квадропедального вида, исследованного на основе уже имевшихся материалов, – домашней лошади (Equus caballus) (в одичавшем состоянии), также не выявлено латерализации на популяционном уровне ни в одном из исследованных типов действий. В ходе экспериментальной работы на крапчатых сумчатых куницах были исследованы предпочтения в использовании передних конечностей при питании в квадропедальном и бипедальном положении тела, для чего пища размещалась на разной высоте. Результаты показали отсутствие латерализации вне зависимости от положения тела. В то же время исследование новой пары видов - енот-полоскун и обыкновенная носуха, показали, что у вида, часто использующего вертикальные стойки (енот), как и у ранее исследованных сурикат имеется не только выраженная латерализация в использовании передних конечностей в различных типах действий, но она возрастает при переходе в вертикальное положение. Этим виды с факультативным бипедализмом отличаются от облигатных квадрупедальных видов, таких как жёлтые мангусты и носухи. В совокупности с ранее полученными результатами по всем млекопитающим с разными типами локомоции и в разной степени использующие вертикальное положение тела, новые данные подтверждают, что для квадропедальных видов (в отличие от бипедальных) не характерны односторонние тренды в использовании передних конечностей и даже вынужденный переход в бипедальное положение не вызывает усиления латерализации. Информационные интернет ресурсы, посвящённые проекту: https://natureecoevocommunity.nature.com/users/25003-karina-karenina/posts/14334-lateralized-perception-of-mother-in-infants-of-various-mammals

 

Публикации

1. Гилёв А.Н., де Сильва Ш., и Каренина К.А. Context-dependent lateralization of trunk movements in wild Asian elephants Biological Communications, v. 62, n. 2, p. 82–92. (год публикации - 2017) https://doi.org/10.21638/11701/spbu03.2017.204

2. Гилёв А.Н., Каренина К.А., Малашичев Е.Б. Facing each other: mammal mothers and infants prefer the position favouring right hemisphere processing Biology Letters, - (год публикации - 2018)

3. Каренина К.А., Гилёв А.Н., де Сильва Ш., Малашичев Е.Б. Social lateralization in wild Asian elephants: visual preferences of mothers and offspring Behavioral Ecology and Sociobiology, - (год публикации - 2018)

4. Каренина К.А., Гилёв А.Н., Малашичев Е.Б. Lateralization of mother-infant interactions in wild horses Behavioural Processes, - (год публикации - 2018)

5. Огневая Е.М., Лайус Д.Л., Извеков Е.И., Непомнящих В.А., Малашичев Е.Б. Ontogenesis of the lateralized response to living food and growth in the Mexican axolotl, Ambystoma mexicanum, in presence of mirrors. Symmetry, - (год публикации - 2018)

6. Извеков Е.И., Малашичев Е.Б. Индивидуальная и групповая асимметрия оборонительной реакции аксолотля А mbystoma mexicanum VI Всероссийская конференция по поведению животных . Материалы научной конференции . Москва: Товарищество научных изданий КМК., с. 60 (год публикации - 2017)

7. Каренина К. А., Гилёв А. Н., Малашичев Е. Б. Латерализаия материнско-детских взаимоотношений в различных группах млекопитающих Материалы III Международной конференции «СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЭВОЛЮЦИИ» к 130-летию со дня рождения Н. И. Вавилова и 110-летию со дня основания Государственного Дарвиновского музея 16–20 октября 2017 года М. 2017 ГДМ - 620 с., с. 408-410 (год публикации - 2017)

8. - Kangguru Liar Ternyata Kidal Russia Beyond, Discover Russia Jun 24, 2015 Gleb Fedorov (год публикации - )

9. - Мама слева — значит, все в порядке Газета.ru, Павел Котляр 10.01.2017, 10:24 (год публикации - )

10. - Study finds infant mammals prefer to stay on the right side of mum, literally University of Tasmania web site, Published 10 Jan 2017 (год публикации - )

11. - Свежий взгляд на поведение зубров Орловское полесье. Национальный парк. Вэб сайт., Автор: Администратор Опубликовано: 06.06.2017 16:05 Просмотров: 397 (год публикации - )

12. - Шизофрения и асимметрия Понедельник, Юлия Шуляк, 6 мая 2015 (год публикации - )

13. - Женихи улитки-урода предпочли друг друга Eccoss, 21.05.2017 (год публикации - )

14. - Зоологи из Санкт-Петербургского университета исследуют "рукость" у крапчатых сумчатых куниц в Московском зоопарке Московский зоопарк, веб-сайт, Андрей Гилёв и Карина Каренина, 2017 (год публикации - )

15. - Behind the paper: Lateralized perception of mother in infants of various mammals Natureecoevocommunity blog, Karina Karenina, 09/01/2017 (год публикации - )

16. - Мамы слева Санкт-Петербургские ведомости, 07.02.2017 Александра Шеромова Рубрика Общество (год публикации - )

17. - Left or right? 9 out of 10 kangaroos prefer their left hands, Russian scientists say Russia Beyond, Science & Tech Jun 19, 2015 Gleb Fedorov, RBTH (год публикации - )

18. - Mums' left bias in cradling kids holds true for roos too Scimex: Breaking science news for Australia and New Zealand, Publicly released: Tue 10 Jan 2017 at 0300 AEDT | 0500 NZDT (год публикации - )


Аннотация результатов, полученных в 2018 году
Собран значительный объём материала по социальной латерализации у млекопитающих. Для оценки влияния латерализованного восприятия на социальную координацию особей в группе собран материал по пяти видам копытных млекопитающих в ходе экспедиции в Намибию и проанализированные данные по двум видам копытных, полученные в ходе полевой работы в России и Монголии. Обработаны материалы аэровидеосъёмки и наземных наблюдений, исследованы различия в пространственно-временной согласованности действий особей при использовании системы левый глаз – правое полушарие и системы правый глаз – левое полушарие у млекопитающих. Обнаружено, что использование левого или правого поля зрения может влиять на длительность и согласованность пространственных взаимодействий животных. Выраженность такого влияния варьирует между исследованными видами. Исследована роль латерализации в иерархических отношениях сайгаков и одичавших лошадей. Зрительные предпочтения у обоих видов были исследованы как в агонистических взаимоотношениях самцов, так во взаимодействиях гаремных самцов с самками. Направленность латерализации у обоих исследованных видов значительно варьировала в зависимости от типа взаимодействия. Были обнаружены как левосторонние, так и правосторонние предпочтения, что указывает на участие обоих полушарий мозга в контроле социальных реакций. Новые данные были сопоставлены с латерализацией в других типах социального поведения млекопитающих, исследованных нами и другими авторами ранее. Можно заключить, что доминирование левого или правого полушария в контроле конкретной социальной реакции зависит от сложной совокупности эмоциональных и мотивационных факторов, а не определяется простым делением реакций на те, что включают с себя приближение, и те, что включают в себя избегание и позитивные и негативные. Выведены общие закономерности влияния среды обитания на выраженность асимметрии в социальном поведении у млекопитающих на внутривидовом уровне (и на суше, и в водной среде) и на межвидовом уровне (горные виды, лесные виды и виды, обитающие в открытых пространствах). Результаты исследования латерализации в материнско-детских взаимоотношениях в условиях разной степени неоднородности среды у наземных и морских млекопитающих в природе позволяют заключить, что, как на суше, так и воде, высокая неоднородность ландшафта (например, скалы) и насыщенное социальное окружение (наличие большого числа перемещающихся особей вокруг пары) значительно снижают выраженность латерализации во взаимном расположении членов пары мать – детёныш. Эти и другие наиболее значимые результаты и выводы по проявлению латерализации в материнско-детских взаимоотношениях у млекопитающих представлены в развёрнутом виде в монографии, а также главы в коллективной монографии. Исследованы латеральные предпочтения в использовании передних конечностей при манипулировании различными пищевыми объектами у бурого медведя. Новые данные позволили оценить выраженность моторной латерализации у взрослых особей разного пола и у детёнышей. Значимого одностороннего тренда не было обнаружено ни у самцов, ни у самок, ни у детёнышей. Анализ данных по медвежатам в возрасте менее одного года показал, что в этой возрастной группе индивидуальные предпочтения выражены сильнее, чем у взрослых особей. Результаты по медведям другим квадропедальным млекопитающим полученные в ходе проекта подтверждают теорию о том, что квадропедальный тип локомоции определяет отсутствие выраженного одностороннего тренда (популяционной латерализации) в использовании животным передних конечностей. У видов млекопитающих с таким способом локомоции даже переход в бипедальное положение тела не способствует проявлению популяционного тренда. Бипедальная локомоция, наоборот, является предпосылкой к проявлению выраженного предпочтения одной передней конечности при манипуляциях у млекопитающих. Избранные публикации в СМИ: 1. https://chrdk.ru/news/gipoteza-o-predpochtenii-derzhat-detenyshei-sleva-podtverdilas-na-morzhakh 2. https://rg.ru/2018/01/12/reg-szfo/biologi-obiasnili-pochemu-liudi-i-zveri-derzhat-detej-sleva-ot-sebia.html 3. https://www.the-scientist.com/?articles.view/articleNo/51287/title/Like-Humans--Walruses-and-Bats-Cuddle-Infants-on-their-Left-Sides/ 4. http://www.telegraph.co.uk/news/2018/01/10/carry-babies-left-improve-bonding-study-suggests/ 5. https://www.thetimes.co.uk/article/humans-and-animals-prefer-to-tend-their-young-on-the-left-pgc0rcx0t 6. http://www.huffingtonpost.co.uk/entry/do-you-hold-your-baby-on-the-left-this-might-be-why_uk_5a55ed7ce4b03417e8739753 7. https://www.theguardian.com/science/2018/jan/10/mammals-prefer-to-cradle-babies-on-the-left-study-demonstrates 8. http://www.hani.co.kr/arti/animalpeople/ecology_evolution/828494.html 9. http://spbu.ru/press-center/press-relizy/uchenye-spbgu-zhivotnye-kak-i-lyudi-predpochitayut-derzhat-detenyshey 10. http://rscf.ru/ru/node/2804 11. http://www.interfax-russia.ru/kaleidoscope.asp?id=899946 12. https://naukatv.ru/news/22436 13. http://www.prochukotku.ru/20180112/4985.html 14. http://миамир.рф/nauka/31570 15. https://spbu.ru/press-center/press-relizy/zerkalo-obmana-uchenye-spbgu-vyyasnili-chto-aksolotli-huzhe-rastut-v 16. http://рнф.рф/ru/node/3357 17. https://moika78.ru/news/2018-09-20/45495-chto-sluchaeytsya-s-aksolotlyami-kogda-oni-smotryat-drug-drugu-v-glaza 18. http://sanktpeterburg.bezformata.ru/listnews/aksolotlyami-kogda-oni-smotryat/69756626/ 19. https://mirtesen.sputnik.ru/blog/43725003215/CHto-sluchayetsya-s-aksolotlyami,-kogda-oni-smotryat-drug-drugu- 20. http://миамир.рф/nauka/40995

 

Публикации

1. Гилёв А.Н., Каренина К.А. Половозрастной состав групп сайгаков вблизи артезианского водоёма в заказнике «Степной» Астраханской области осенью 2018 года Saiga News, том 24 (год публикации - 2019)

2. Гилёв А.Н., Малашичев Е.Б., Каренина К.А. What do wild saiga antelopes tell us about the relative roles of two brain hemispheres in social interactions? Animal Cognition, - (год публикации - 2019)

3. Каренина К.А., Гилёв А.Н. Chapter 5 - Mother and offspring lateralized social behavior across mammalian species Progress in Brain Research - Elsevier. Volume 238 Cerebral Lateralization and Cognition: Evolutionary and Developmental Investigations of Behavioral Biases, Volume 238, Pages 115-141 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1016/bs.pbr.2018.06.003

4. Малашичев Е.Б. Distinct molecular mechanisms for development of brain asymmetries? Biological Communications, Том:63 Выпуск:2 Стр.:103-105 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.21638/spbu03.2018.201

5. Огневая Е., Лайус Д. Извеков Е., Непомнящих В., Малашичев Е. Mirrors inhibit growth and stimulate lateralized response to prey in larvae of the Mexican axolotl Ambystoma mexicanum Biological Communications, Том:63 Выпуск:2 Стр.:133-139 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.21638/spbu03.2018.206

6. Малашичев Е.Б, Робинс Э. Lateralized motor responses in anuran amphibians - an overview of methods and perspectives of studies Biological Communications, vol 63, issue 4, pp. xxx-xxx (год публикации - 2018)

7. Каренина К.А., Гилёв А.Н., Малашичев Е.Б. Асимметрия мозга и материнско–детские взаимоотношения Издательство «Лань», Санкт-Петербург, - (год публикации - 2019)

8. Малашичев Е.Б., Галкина Е.В., Галкин Д.А. Проявление моторной асимметрии хищных млекопитающих в бипедальном и квадропедальном положении. Восьмая международная конференция по когнитивной науке: Тезисы докладов. Светлогорск, 18–21 октября 2018 г. / Отв. ред. А.К. Крылов, В.Д. Соловьев. — М.: Изд-во «Институт психологии РАН», 674-676 (год публикации - 2018)

9. - Гипотеза о предпочтении держать детенышей слева подтвердилась на моржах Чердак, - (год публикации - )

10. - Биологи объяснили, почему люди и звери держат детей слева от себя Российская газета, - (год публикации - )

11. - Carry babies on left to improve bonding, study suggests The Telegraph, - (год публикации - )

12. - Humans and animals prefer to tend their young on the left The Times, - (год публикации - )

13. - Why Women Tend To Carry Babies On Their Left Side Huffpost, - (год публикации - )

14. - Mammals prefer to cradle babies on the left, study demonstrates The Guardian, - (год публикации - )

15. - 포유동물도 자기 새끼는 왼쪽으로 안는다 원문보기: http://www.hani.co.kr/arti/animalpeople/ecology_evolution/828494.html#csidxbed36d88910014b9c01f9250e6e1e47 Hani (South Korea), - (год публикации - )

16. - Ученые СПбГУ: животные, как и люди, предпочитают держать детенышей слева Официальный сайт СПбГУ, Результаты исследования, поддержанного Российским научным фондом, опубликованы в журнале британского Королевского научного общества Biology Letters. (год публикации - )

17. - Ученые нашли объективную основу привычки матерей укачивать младенцев на левой руке Интерфакс Россия, Результаты исследования, поддержанного Российским научным фондом, опубликованы в журнале британского Королевского научного общества Biology Letters. (год публикации - )

18. - Зеркало обмана: ученые СПбГУ выяснили, что аксолотли хуже растут в условиях конкуренции Официальный сайт СПбГУ, Исследование поддержано текущим грантом РНФ № 14-14-00284. (год публикации - )


Возможность практического использования результатов
Наши исследования в части выяснения взаимодействия матерей и детей дает возможность больше узнать о том, как работает мозг млекопитающего, а также как проявляется одно из фундаментальных его свойств — асимметрия (латерализация), в особенности - в социальных контактах и взаимодействиях. В будущем эти данные могут помочь, к примеру, в изучении причин детского аутизма и послеродовой депрессии у матерей, так как работа правого полушария напрямую связана с социальным и игровым поведением человека.