Палеонтологи Санкт-Петербургского государственного университета создали самую подробную 3D-модель мозга и сосудов головы анкилозавра (вид – Bissektipelta archibaldi). Для этого учёные при помощи КТ сделали виртуальный "слепок" его черепной коробки. Ведущим исследователем был аспирант СПбГУ Иван Кузьмин, который рассказал, как много новых сведений об анкилозаврах удалось узнать благодаря обычному медицинскому томографу.

В пресс-службе СПбГУ рассказали Metro, что в ходе исследования палеонтологи изучили три фрагмента ископаемых черепов анкилозавра Bissektipelta archibaldi, найденных во время серии международных экспедиций URBAC в конце 1990-х – начале 2000-х годов на местонахождении Джаракудук в пустыне Кызылкум в Узбекистане.

Известно, что анкилозавры появились на Земле в середине юрского периода, примерно 160 миллионов лет назад – и просуществовали вплоть до конца эпохи динозавров, завершившейся 65 миллионов лет назад. Эти растительноядные животные внешне напоминали современных черепах или броненосцев, были покрыты мощной броней, а иногда даже обладали костяной булавой на хвосте.

– Сразу хочу сказать, что изучали мы не мозг динозавра напрямую, а лишь трёхмерные отливки полости, в которой он лежал, – рассказал Metro ведущий исследователь проекта Иван Кузьмин. – Полость в черепе, в которой лежит мозг животного, называется мозговой полостью. Форма или отливка мозговой полости называется эндокаст или эндокран. Соответственно, мы сделали трёхмерные модели эндокастов мозговой полости.

Учёный подчеркнул, что мозг взрослых динозавров занимал не весь объём полости, а примерно половину. Сделанные эндокасты позволяют в общих чертах судить о том, как был устроен мозг динозавра – они дают около 50 процентов информации о внешнем строении органа.

– Исследовать форму мозговой полости и сделать это с помощью современной техники оказалось делом несложным – даже школьник справится. Кстати, в работе действительно участвовал школьник, который в составе научного коллектива сделал одну из двух компьютерных моделей, которые мы представили в исследовании. Это Иван Петров, старшеклассник и воспитанник Эколого-биологического центра "Крестовский остров". Он является соавтором вышедшей научной статьи!

Кузьмин пояснил, что для создания трёхмерной модели содержимого черепа динозавра нужны, помимо непосредственно черепа, компьютерный томограф и компьютер с соответствующим программным обеспечением.

В Подмосковье нашли динозавра, жившего 164 млн лет назад

– Томограф – чудесный инструмент для учёного, но он не выдаёт готовую модель мозга. Её мы создаем сами в специальных программах. Принцип очень простой – результатам томографии являются несколько сотен картинок-томограмм, которые виртуально "режут" образец на тонкие срезы. Представьте, что череп динозавра – это булка хлеба; томограф нарезает её на ломтики так, что вы можете рассмотреть каждый из них по отдельности и узнать, как выглядит булка изнутри. При этом с самим черепом физически ничего не происходит. Это очень важно, ведь раньше, чтобы добраться до внутренних полостей черепов динозавров, учёные иногда распиливали уникальные находки циркулярной пилой!

После создания сотен виртуальных срезов учёным нужно было создать уже саму 3D–модель. Для этого в специальной программе на каждом срезе выделялись интересующие структуры – полость мозга, каналы нервов и сосудов.

– Это достаточно долго (может занять до нескольких месяцев), но в целом – ничего сложного: слушай музыку да обводи, – признался Кузьмин. – Самое сложное – это понимать, что ты обводишь, то есть "читать" томограмму. Вот тут-то и вступают в дело опытные учёные – чтобы понимать, что там у динозавра творилось в районе мозга, нужно потратить годы и прочитать очень много научной литературы по анатомии животных и человека.

Учёный пояснил, что в исследовании были задействованы фрагменты трёх черепов от трёх особей животных. Каждый такой фрагмент состоит из десятка костей и называется "мозговая" или "черепная" коробка.

– Мозговая коробка есть у каждого животного в черепе, именно она защищает мозг. Кроме неё, в черепе существует ещё немало структур – органы чувств, носовые полости, челюсти и полость рта. Просто у человека мозг и мозговая полость занимают очень большой объём головы. У динозавров, как и многих других животных, мозг не занимал большую часть черепа. Поэтому фрагмента черепа размером с кулак достаточно, чтобы вместить мозг взрослого анкилозавра. Изучая эти мозговые коробки, мы и создали наши трёхмерные реконструкции мозговой полости.

Когда в руках учёных появились трёхмерные модели эндокаста анкилозавра Bissektipelta archibaldi, они смогли их изучить и сравнить с эндокастами других динозавров, а также с мозгом и сосудами современных животных. При этом были сделаны научные открытия.

– Оказалось, что у анкилозавров в целом, и Bissektipelta в частности, очень большие обонятельные луковицы. Это части переднего мозга, ответственные за обоняние животного. У нас они маленькие, при этом полушария мозга очень большие. А вот у анкилозавров обонятельные луковицы были лишь чуть меньше самих полушарий мозга. Видимо, нюх у этих животных был очень хороший. Это не новое открытие – палеонтологи давно предполагали, что бронированные и неповоротливые анкилозавры должны были во многом полагаться на обоняние. Наше исследование это подтверждает.

Как отметил учёный, уникальность открытия заключалась в реконструкции кровеносной системы в голове анкилозавров – это было сделано впервые в мире. Оказалось, что у мозга этого вида динозавров была своеобразная "панамка".

– Эти сосуды опутывали мозг динозавра сложной сетью и могли распределять кровь в разных направлениях, – продолжает учёный. – Анкилозавры, как и другие крупные динозавры, сталкивались с проблемой охлаждения организма, в частности – мозга. Недавно американские коллеги показали, что для охлаждения мозга анкилозавры могли использовать прохладную кровь, которая оттекала от их носовых полостей. Мы добавляем недостающий фрагмент в эту картину и показываем, как эта кровь могла течь вокруг мозга и регулировать его температуру. Кроме того, большие сети сосудов располагались в темени Bissektipelta прямо над мозгом. Они могли экранировать мозг от палящих лучей солнца, отводя излишки тепла. Такая панамка, чтобы не схватить солнечный удар.

Слепки внутреннего уха биссектипельты показали, что при жизни этот орган отвечал за равновесие и слух животного. По длине слуховой части внутреннего уха удалось рассчитать частотный спектр звуков, которые Bissektipelta могли слышать. Оказалось, что это достаточно низкие звуки – от 300 до 3000 герц. Кузьмин отметил, что современные крокодилы слышат примерно такие же звуки.

– Это частотный диапазон нашего голоса, так что динозавр мог бы слышать человека, – уточнил учёный.

По словам Кузьмина, в результате исследований петербургские учёные получили самую детальную модель мозговой полости и сосудов в голове анкилозавра. Многие представления о поведении и биологии этих животных, которые раньше были скорее умозаключениями, получили реальное подтверждение. Таким образом, симбиоз современных методов и детальных анатомических знаний "приоткрывает завесу в древние миры". Исследование мозга ископаемых животных заполняет пробел между окаменелостями на полках музеев и реальными животными, которые бродили по планете миллионы лет назад, ведь именно мозг во многом отвечает за поведение.

– Именно поэтому мы планируем продолжить это направление исследований, – отметил Кузьмин, рассказав также, что в ближайшей перспективе – изучение эндокастов гадрозавров (это группа растительноядных динозавров орнитопод, которых часто называют утконосыми).