Juni 10, 2016
Mannfruktfluer har en parringsdrift, og oppgangen og fallet er kontrollert av dopaminnivåer i ett område av hjernen, et team av neurologer fra Harvard Medical School har funnet.
Oppdagelsen gir innsikt i naturen av motivasjon på tvers av arter, sa forskerne.
"Ingen av oss er virkelig interessert i fluer eller deres seksuelle oppførsel," sa Dragana Rogulja, assisterende professor i nevrobiologi ved Harvard Medical School og medforfatter av studien. "Vi prøver å forstå hvordan dyr tar og utfører beslutninger om å utføre eller ikke utføre en oppførsel."
Rapportert juni 9 i Neuron, avslører funnene mer om hvordan en endring i et dyrs indre tilstand kan presse det til å slutte å gjøre noe det tidligere var motivert til å gjøre, som hvordan en person har en tendens til å slutte å spise når hjernen deres indikerer at magen er full, selv om appetittvekkende mat forblir på Bordet.
"Hjernen vår blir stadig trukket i mange forskjellige retninger," sa Michael Crickmore, HMS assisterende professor i nevrologi i FM Kirby Neurobiology Center ved Boston Children's Hospital og medforfatter av studien. “Av alle ting du muligens kan gjøre, hvordan velger du den oppførselen som er mest presserende og passende for forholdene i deg og i den ytre verden?
"Tidligere i karrieren min virket det som ønsketenking at vi skulle få en virkelig mekanistisk forståelse av hvordan dette fungerer," sa Crickmore. “Likevel ser vi allerede at skyene begynner å forsvinne. Vi finner noen grunnleggende prinsipper for hjernekretser som vi tror sannsynligvis vil bli bevart generelt. For meg er det veldig spennende. ”
For mye av en god ting
Studiens første forfatter, Stephen Zhang, en quan-predoktor i Rogulja-laboratoriet co-mentored av Crickmore, begynte med å observere at mannlige fruktfluer plassert i hetteglass med 25 kvinnelige fluer mistet interessen etter tre til fire parringer.
Hva endret seg? Eksperimenter antydet at fluene ikke ble slitne, og de lette heller ikke etter et nytt sett med hunner.
Zhang fant at reproduksjonsvæsken i fluens utløsningspærer - ”den delen evolusjonen bryr seg om” - ble tømt for hver kopulasjon. Men å fjerne reproduksjonsorganene til hannfluer påvirket ikke parringsdriften i det hele tatt.
Zhang lot deretter en gruppe menn parre seg normalt, men stoppet en annen gruppe midt i coitus, før de overførte reproduktiv væske til hunnene. Selv om den andre gruppens utløpspærer forble fulle, opplevde begge gruppene et fall i parringsdriften.
"Det fortalte oss at det sendes noe signal i begynnelsen av parringen som instruerer hjernen om å nedregulere parringsstasjonen, og som kan fungere som en fullmakt for mengden væske som er igjen," sa Rogulja.
Etter å ha gjort tusenvis av tester, fant teamet at denne downreguleringen var forårsaket av endringer i aktiviteten til bestemt dopamin-produserende neuroner.
Konvergenspunkt
Fruktfluer var et attraktivt modellsystem fordi deres små hjerner bare har ca 135,000 85 nevroner, sammenlignet med menneskets hjerne 3,000 milliarder. Forskerne valgte å studere parringsdrift delvis fordi det er en seksuelt dimorf oppførsel hos fluer, noe som betydde at teamet kunne begrense søket til de XNUMX nevronene som er forskjellige mellom menn og kvinner.
Av disse var Zhang i stand til å finne ut noen få dopaminproduserende nevroner hvis aktivitet tilsvarte fluenes parringsdrift. Teamet kunne nøyaktig forutsi hvor mange ganger en flue hadde parret seg basert på hvor opptatt eller svak disse nevronene var.
"Du kunne se hvilket stadium av metthet fluen var i," sa Rogulja.
Forskerne fant at dopamin virket på P1-neuroner, som er der severdighetene, lydene, luktene og smakene av en kvinnelig fluefly konvergerer. Aktivering av P1-neuroner var kjent for å utløse opphavsrett.
Teamet så at hvis en mannlig fly lot ut mye dopamin på P1, bestemte det seg for retten, men dopaminutgang på P1 var lav, ingen sensoriske innganger fra kvinnelige flyr kunne pique sin interesse.
Det så ut til at høye dopaminnivåer i en manns hjerne tillot sensorisk informasjon om en kvinne å aktivere P1-neuroner og sette i gang frieri. Etter noen paringer, dopamin nivåer falt, og den samme sensoriske informasjonen var ikke i stand til å aktivere P1.
"Vi tror vi får et glimt av en generell måte å slå ned motivasjonen," sa Crickmore. “Hvis du prøver å få en mann til å ikke være en kvinne, kan du blokkere muligheten for å motta sensoriske signaler fra hunnen, men da kan ikke mannen fortelle at det er en annen flue der i det hele tatt, eller kanskje forvirre den for en hann. Du kan blokkere motorfunksjoner for å forhindre frieri, men da kan hannen ha problemer med å utføre annen oppførsel. "
Rogulja la til: “Du vil heller endre måten all informasjonen blir forvandlet til målrettet motoreffekt. På den måten kan du ha parallelle prosesser i hjernen for ulik oppførsel. ”
Forskerne understreker at de var i stand til raskt å oversette funnene sine til en teori om hvordan motivasjon fungerer på et nevrologisk nivå fordi det allerede var så mye kjent om dopamins effekter på oppførsel og hva som foregår i P1.
"Det er ikke bare at Stephen har kartlagt et diagram som viser at dopaminerge nevroner snakker direkte med frieri-nevroner," sa Rogulja. "Det som er viktig er at vi avdekker et prinsipp som sannsynligvis vil bli bevart, og som hjelper oss å forstå hvordan atferd motiveres."
Utforsk videre: Fruktfluktforskning kan avsløre hva som skjer i kvinnelige hjerner under frieri og parring
Mer informasjon: Dopaminergisk Circuitry Underliggende parringsdrev. Neuron, dx.doi.org/10.1016/j.neuron.2016.05.020
Journal referanse: Neuron
Levert av: Harvard Medical School
Les mer på: http://phys.org/news/2016-06-fruit-sex-hints-animals-behaviors.html#jCp