10 Червня, 2016.
Мухи фруктових мух мають спарювання, а його підйом і падіння контролюється рівнем дофаміну в одній області мозку, виявила команда нейробіологів Гарвардської медичної школи.
Це відкриття забезпечує розуміння природи мотивації для різних видів, зазначили дослідники.
"Нікого з нас насправді не цікавлять мухи або їх сексуальна поведінка", - сказала Драгана Рогуля, доцент кафедри нейробіології в Гарвардській медичній школі та співавтор дослідження. "Ми намагаємося зрозуміти, як тварини приймають і виконують рішення щодо виконання чи не поведінки".
Повідомлено у червні 9 у Нейрон, результати виявляють більше про те, як зміна внутрішнього стану тварини може змусити його перестати робити те, що раніше було мотивовано робити, наприклад, як людина схильна перестати їсти, коли її мозок вказує, що шлунок переповнений, навіть якщо апетитна їжа залишається стіл.
"Наш мозок постійно тягнеться в різних напрямках", - сказав Майкл Крикмор, асистент кафедри неврології HMS у Центрі нейробіології Ф. М. Кірбі в Бостонській дитячій лікарні та співавтор дослідження. “З усіх речей, які ви могли б робити, як ви обираєте ту поведінку, яка є найбільш актуальною та відповідною до умов у вас і у зовнішньому світі?
"Раніше в моїй кар'єрі здавалося, що ми бажаємо досягти реального механістичного розуміння того, як це працює", - сказав Крикмор. “Проте ми вже бачимо, як хмари починають розсіюватися. Ми знаходимо деякі основоположні принципи роботи мозку, які, на нашу думку, можуть бути в цілому збереженими. Для мене це справді захоплююче ".
Занадто багато хорошого
Перший автор дослідження, Стівен Чжан, докторант Квану в лабораторії Рогуля, за участю Крикмора, розпочав із спостереження, що плодові мухи-самці, поміщені у флакони з 25 жіночими мухами, втрачають інтерес після трьох-чотирьох спарень.
Що змінилося? Експерименти показали, що мухи не втомлюються і не шукають нового набору самок.
Чжан виявив, що репродуктивна рідина в цибулинах еякуляції мух - "частина, про яку еволюція дбає" - з кожним копуляцією виснажується. Але видалення репродуктивних органів самки мух зовсім не вплинуло на їх парувальний потяг.
Потім Чжан дозволив одній групі самців нормально спаровуватися, але зупинив другу групу в середині коїтусу, перш ніж вони передали репродуктивну рідину самкам. Незважаючи на те, що цибулини еякуляції другої групи залишалися повноцінними, обидві групи зазнали падіння спарювального потягу.
"Це повідомило нам, що на початку спарювання надійшов якийсь сигнал, який вказує мозку знизити регулювання приводу спарювання, і який може служити проксі-сервером кількості рідини, що залишилася", - сказала Рогуля.
Провівши тисячі тестів, команда виявила, що це зниження норми спричинене змінами в активності конкретних дофамін продукують нейрони.
Точка зближення
Плодові мухи були привабливою модельною системою, оскільки їх крихітний мозок має лише близько 135,000 85 нейронів, порівняно з 3,000 мільярдами людського мозку. Дослідники вирішили вивчити шлюбний порив частково, оскільки це сексуально диморфна поведінка у мух, що означало, що команда могла звузити свої пошуки до XNUMX нейронів, які відрізняються між чоловіками та жінками.
З них Чжан зміг визначити лише кілька нейронів, що продукують дофамін, активність яких відповідала парінню мух. Команда могла точно передбачити, скільки разів муха спарилася, виходячи з того, наскільки зайняті чи невтішні ці нейрони.
"Ви бачили, на якій стадії ситості перебуває муха", - сказала Рогуля.
Дослідники виявили, що дофамін діє на нейрони P1, де сходяться приціли, звуки, запахи та смаки жіночої мухи. Відомо, що активація нейронів P1 викликає залицяння.
Команда побачила, що якщо муха самця випустила багато дофаміну на P1, вона вирішила подати суд, але якщо вихід допаміну на P1 був низьким, сенсорних входів у жінки немає летить може викликати її інтерес.
Виявилося, що високий рівень дофаміну в мозку самця дозволяв сенсорній інформації про самку активувати нейрони Р1 і ініціювати поведінку залицяння. Після кількох парувань, рівні дофаміну впав, і та сама сенсорна інформація не змогла активувати P1.
"Ми думаємо, що ми бачимо загальний спосіб зменшити мотивацію", - сказав Крикмор. "Якщо ви намагаєтеся змусити самця не залицятися до жінки, ви можете заблокувати можливість приймати сенсорні сигнали від самки, але тоді самець може не змогти сказати, що там є ще одна муха, або може заплутати це за самець. Ви можете заблокувати рухові функції, щоб запобігти залицянням, але тоді у чоловіка можуть виникнути проблеми з виконанням інших способів поведінки ".
Рогуля додав: "Ви волієте змінити спосіб, як вся ця інформація трансформується у цілеспрямований вихід двигуна. Таким чином ви можете мати паралельні процеси в мозку для різної поведінки ".
Дослідники підкреслюють, що їм вдалося швидко перевести свої висновки в теорію того, як працює мотивація на неврологічному рівні, оскільки вже було так багато відомо про вплив дофаміну на поведінку та про те, що відбувається в P1.
"Справа не тільки в тому, що Стівен склав схему, яка показує, що дофамінергічні нейрони розмовляють безпосередньо з нейронними командами залицянь", - сказала Рогуля. "Важливо те, що ми розкриваємо принцип, який, ймовірно, буде збережений і який допоможе нам зрозуміти, як мотивовано поведінку".
Досліджуйте далі: Дослідження фруктових мух можуть виявити, що відбувається у жіночих мізків під час залицяння та спаровування
Більш детальна інформація: Допамінергічна схема, що лежить в основі спарювального приводу. Нейрон, dx.doi.org/10.1016/j.neuron.2016.05.020
Довідка з посиланням: Нейрон
Забезпечується: Гарвардська медична школа
Докладніше на: http://phys.org/news/2016-06-fruit-sex-hints-animals-behaviors.html#jCp
;