Новое исследование проливает свет на происхождение социального поведения

Новое исследование, проведенное биологами из Корнельского университета, пролило свет на удивительную связь между зрительной системой плодовых мушек и их социальным взаимодействием. Традиционно считалось, что плодовые мушки в первую очередь полагаются на химические рецепторы для определения потенциальных товарищей. Однако последние исследования показывают, что зрительная система мух играет важную роль и в их социальном поведении.
Последствия этого открытия выходят далеко за пределы мира плодовых мушек. Понимая механизмы, лежащие в основе социального поведения этих крошечных насекомых, ученые надеются разобраться в истоках разнообразного социального поведения у людей, в том числе связанного с такими заболеваниями, как биполярное расстройство и аутизм.



Исследование, опубликованное в журнале Current Biology, показало, что манипуляции с визуальной системой самцов плодовых мушек могут отменить химические сигналы, которые они излучают, чтобы сообщить о своем поле и социальном статусе. При увеличении зрительного усиления в мозге самцы мух необъяснимо тянутся к другим самцам, демонстрируя поведение ухаживания, которое обычно свойственно самкам.

Старший автор работы Нилай Япичи, доцент кафедры нейробиологии и поведения Корнельского университета, объясняет: "Удивительно, но увеличение зрительного усиления в мозге каким-то образом отменяет хемосенсорное торможение, привлекая мух-самцов к другим самцам". Этот вывод опровергает давнее мнение о том, что зрение у плодовых мушек используется исключительно для обнаружения и отслеживания движения.

Исследователи обнаружили, что изменение сигнализации рецепторов GABARAP/GABAA в нейронах зрительной обратной связи самцов плодовых мушек напрямую влияет на их социальные запреты. Когда ген GABARAP подавлялся в зрительной системе, самцы демонстрировали повышенное поведение ухаживания по отношению к другим самцам.


Интересно, что гены, сходные с теми, что обнаружены в человеческом мозге, контролируют зрительные нейроны у плодовых мушек. Эта взаимосвязь открывает новые возможности для изучения того, как эти белки регулируют социальное поведение у млекопитающих, включая человека. Снижение уровня ГАМК в мозге человека было связано с социальным отторжением, наблюдаемым при таких заболеваниях, как аутизм и шизофрения.

Ведущий автор исследования Юта Мабучи (Yuta Mabuchi), Ph.D. '23, подчеркивает важность этих результатов, заявляя: "Наши результаты открывают перспективный путь для изучения того, как эти белки регулируют социальное поведение в мозге млекопитающих и их потенциальный вклад в психические заболевания человека".

Это новаторское исследование не только углубляет наше понимание сложного социального поведения, демонстрируемого плодовыми мушками, но и создает ценную основу для изучения механизмов, лежащих в основе социального поведения у человека. Разгадав тайны зрительной системы плодовой мушки, ученые стали на шаг ближе к пониманию сложностей таких заболеваний, как биполярное расстройство и аутизм.


Непредсказуемое поведение мышей в экспериментах по обучению: Окно в их сложный разум



В новаторском исследовании, проведенном учеными Массачусетского технологического института, мыши вновь оказались интересными объектами для нейробиологических экспериментов. Исследование было направлено на то, чтобы понять, как мыши обучаются за счет вознаграждения, и расшифровать их поведение во время экспериментов по обучению. Полученные результаты не только пролили свет на тонкости познания мышей, но и стали ценным инструментом для будущих исследований.

Задача, поставленная перед мышами, на первый взгляд проста: повернуть колесо влево или вправо, чтобы получить вознаграждение, и адаптироваться при изменении направления движения. Нейротипичные люди быстро понимают оптимальную стратегию - придерживаться направления, которое работает до тех пор, пока не перестанет работать, а затем немедленно переключиться. Однако люди, страдающие шизофренией, с трудом справляются с этой задачей. Удивительно, но мыши продемонстрировали способность к обучению стратегии "выиграл - остался, проиграл - переключился", но отказались полностью ей следовать.

Исследователей озадачил тот факт, что мыши, несмотря на способность формировать основанную на умозаключениях модель окружающей среды, не придерживались оптимальной стратегии. Даже когда награда постоянно находилась на одной стороне, мыши время от времени пробовали другую сторону. По словам Мриганки Сур, профессора Ньютона из Института обучения и памяти Пиковера и факультета мозга и когнитивных наук Массачусетского технологического института, "удивительно то, что они не придерживаются этой стратегии. Даже в одном блоке игры, где вы знаете, что награда на 100 процентов на одной стороне, время от времени они пробуют другую сторону".

Одним из объяснений того, что мыши отклоняются от оптимальной стратегии, является их неспособность запомнить ее. Однако возможен и другой вариант: мыши просто проверяют, не изменились ли правила. В естественных условиях стабильность и предсказуемость встречаются редко, поэтому мыши могут быть склонны отклоняться от оптимального режима, чтобы не упустить потенциальное вознаграждение. Нхат Ле, аспирант из лаборатории Сур, предполагает, что "мыши умнее, чем мы им приписываем".

Независимо от причин, лежащих в основе смешанных стратегий мышей, исследователям крайне важно признать и понять такое поведение. Мехрдад Джазаери, доцент кафедры мозга и когнитивных наук Массачусетского технологического института и Института исследований мозга Макговерна, подчеркивает важность признания смещения стратегий мышей. Он говорит: "Это исследование подчеркивает тот факт, что, в отличие от общепринятого мнения, мыши, выполняющие лабораторные задания, не обязательно придерживаются стационарной стратегии, и предлагает вычислительно строгий подход для обнаружения и количественной оценки таких нестационарных стратегий".

В исследовании также представлен математический инструмент, позволяющий исследователям обнаруживать и количественно оценивать нестационарность поведения мышей. Учет смены стратегий поведения мышей позволяет исследователям лучше интерпретировать алгоритмы и механизмы, лежащие в основе анализа нейронной активности.

Это исследование не только дает ценные сведения о процессах принятия решений мышами, но и опровергает предвзятые представления об их когнитивных способностях. Пока ученые продолжают разгадывать тайны мозга, изучение поведения мышей в экспериментах по обучению оказывается бесценным инструментом.
https://earth-chronicles.ru/news/2023-12-12-176022