Tie patys neuronai yra atsakingi už pažinimą, seksą ir brawling • Aleksandras Markovas • Mokslinės naujienos apie "Elementai" • Neurobiologija, etologija, genetika

Tie patys neuronai yra atsakingi už pažinimą, seksą ir kovą

Pav. 1. Esr1 neuronų silpnoji šviesos stimuliacija+ išprovokuoja genetiškai modifikuotą vyrą (juodą, su šviesos vadovu galvoje), bandydamas mate su kitu vyru. Rėmelis iš filmo, pridedamo prie aptariamo straipsnio Gamta. Žiūrėti viską

Šiuolaikiniai genetinės inžinerijos metodai ir optogenetika atskleidė pelių hipotalamyje veikiančių neuronų grupę, kurios veikla priklauso nuo ramybės ir agresyvumo gyvūnų. Silpnas neuronų sužadinimas Esr1+ stimuliuoja tiriamąjį elgesį (pažinimą, šnibždėjimą) ir bando mate, tuo tarpu stipresnis tų pačių neuronų sužadinimas sukelia agresiją. Taigi, ta pati grupė neuronų paleidžia skirtingas socialinio elgesio programas.

Yra žinoma, kad tam tikrų hipotalamino dalių elektrinė stimuliacija sukelia agresiją. Tai parodė daugybė eksperimentų su katėmis ir graužikais. Praeityje agresijos centras pelių smegenyse buvo tikslesnis: pasirodė ventromedialinio hipotalamino ventrolateralinis segmentas (ventromedialinis hipotalamus, ventrolateralinis pogrupis; VMHvl); žr .: Lin ir kt., 2011 m. Pelės hipotalamio agresijos funkcinis nustatymas.

Naujas tyrimas, atliktas Amerikos neurologų mokslininkų, kurio rezultatai paskelbti naujausiame žurnalo numeryje Gamta, atskleidė naujus netikėtus faktus apie VMHvl vaidmenį reguliuojant socialinį elgesį.

Autoriai sutelkė dėmesį į vieną iš VMHlv neuronų grupių, ty neuronų, kurių aktyvumas yra estrogeno receptoriaus genas Esr1. Tokie neuronai sudaro apie 40% visų VMHlv nervų ląstelių. Kaip parodė preliminarūs eksperimentai, būtent šie neuronai (jų simbolis – Esr1+), ypač susijaudinęs su agresyviu elgesiu pelėms.

Geriau suprasti neuronų Esr1 darbą+, mokslininkai sukūrė genetiškai modifikuotas pelių, kuriuose Cre rekombinazė yra ekspresuojama kartu su estrogeno receptoriumi (žr. "Cre recombinase"). Šios pelės buvo implantuotos su galvu su šviesos kreiptuvu ir dirbtiniai virusai buvo įvedami į hipotalamius, kurių genomas yra inaktyvuotas genas chr2 (žr. Channelrhodopsin). Šis genas sukelia šviesą sužadinančius neuronus, bet tik po to, kai Cre recombinase verčia jį į aktyvią būseną (žr. Cre-Lox rekombinaciją). Taigi, mes turime pelių, kuriuose esr1 neuronai yra selektyviai sužadinami šviesos veiksmu.+.

Tokiu būdu paruošta pelė buvo uždėta, o ten ten leidžiama dar viena pele ir stebima neuronų Esr1 šviesos stimuliacija+ turės įtakos eksperimento gyvūno elgesiui bendraujant su svetimu. Paaiškėjo, kad vyrų aktyvacija yra Esr1+ veda į neatidėliotiną nepažįstamo asmens (tiek vyro, tiek moteriško) išpuolį, o moterys tik pradėjo intensyviai susitikti su svečiu, atsargiai jį snifuodamos. Kadangi autoriai pirmiausia domėjosi agresija, dar buvo atlikti eksperimentai su vyrais.

Pirmiausia reikėjo patikrinti, ar kiti VMHvl neuronai, kurie neišreiškia estrogenų receptorių, veikia agresyvų elgesį (Esr1) Norėdami tai padaryti, į ventromedialinį genetiškai modifikuotų vyrų pogumburį įleistas kitas virusas, kuriame genas chr2 iš pradžių buvo aktyvioje būsenoje, o "Cre recombinase" buvo išjungta. Taigi pasirodė vyrų, kuriuose esr1 neuronai buvo sužadinami iš šviesos. (kur nėra Cre rekombinazės) ir Esr1 neuronai+ neatsižvelgė į šviesą. Eksperimentai su šiais vyrais parodė, kad Esr1 sužadinimas nesukelia agresijos. Tuo pat metu vyriškos lyties "laukinio tipo" (kurie neturi Kre rekombinazės geno) po viruso įvedimo, hipotalamio aprėptis sukėlė agresiją.

Taigi, norint priversti vyrą nedelsiant užpulti svetimą, būtina ir pakanka sužadinti Esr1 neuronus+ (bet ne Esr1).

Optogenetiniai metodai leidžia ne tik sužadinti atrinktus neuronus, bet ir slopinti jų aktyvumą – taip pat ir šviesos pagalba. Norėdami tai padaryti, vietoj kanalo rodopsinas (chr2) naudoja virusus su įterptuoju halorhodopsin genu (žr. Halorhodopsin) – baltymą, kuris, veikdamas šviesa, siurbiasi Cl jonus į neurono citoplazmą, taip atimant neuroną gebėjimą susijaudinti (sukelti veiksmų potencialą). Naudodami šią techniką, autoriai parodė, kad neuronų Esr1 aktyvumo slopinimas+ iš karto atleidžia vyrus nuo bet kokio agresyvumo. Jei sulėtės Esr1+ kol puola kitą pelę, užpuolimas nedelsiant sustoja. Jei iš anksto apšviesite neuronus, išpuolis vis tiek nebus pradėtas: vyrukas nebus atakuoti nepažįstamą asmenį net tokioje situacijoje, kai įpratęs įveikti įprastą vyrą. Toks vyras su neįgaliu "agresijos centru" atsitraukia be kovos priešais užsienį, kuris įsiveržė į jo teisinę teritoriją.

Eksperimentų metu tyrėjai pastebėjo, kad neuronų Esr1 stimuliacija+ kartais veda ne agresyviai, o tik į energingesnį "pažįstamą": eksperimentinis vyrukas pradeda smarkiai nulaužti svetimą ar bando lipti jį, tarsi poruotis, net jei užsienietis taip pat yra vyras.

Norėdami susidoroti su šiais keistais padariniais, buvo atlikti eksperimentai, kuriuose autoriai pirmą kartą naudojo skirtingas viruso dozes su genu chr2antra, lengvas skirtingų stiprybių stimuliavimas. Taigi tyrėjai reguliuoja neuronų Esr1 sužadinimo intensyvumą+.

Eksperimentai parodė, kad vyrų agresyvų elgesį sukelia tik stiprus suaktyvėjimas. Esr1+. Šių neuronų silpnoji stimuliacija nedaro įtakos vyrų bendravimui su patelėmis ir nesukelia agresijos kitų vyrų atžvilgiu, tačiau reakcija į nepažįstamiems vyrams iš esmės pasikeičia: išsiveržimo intensyvumas auga, o bandymai lipti svetimą tampa vis dažnesni (1 pav.). Šiuo atveju tai yra normalu, ty be dirbtinio stimuliavimo neuronų Esr1+Vyrai niekada nesistengia pakilti kitam vyrui.

Kaip paaiškėjo, jūs netgi galite reguliuoti vyro elgesį bendraujant su svetimšaliu, keičiantis neuronų Esr1 šviesos stimuliavimo jėgą+. Pavyzdžiui, pirmiausia galite įjungti šviesą silpniau, o eksperimentinis vyrukas pradės intensyviai apiplauti svetimą ir bandyti lipti ant nugaros, o tada galite padidinti šviesą, o švelni pažanga iš karto pasidaro agresyvi ataka (2 pav.).

Pav. 2 Priklausomai nuo neuronų Esr1 stimuliacijos intensyvumo+ Vyrai ar bando lipti kitą vyrą (montavimasžali stulpeliai ant diagramos) arba ataka (atakaraudoni barai) arba parodyti mišrią reakciją (mišrigeltonos spalvos barai). Išilgai horizontalios ašies ant diagramos – šviesos stimuliacijos neuronų Esr1 galia+, vertikaliai – skirtingų elgesio rūšių dažnumas. Numeriai juostų bazėje rodo eksperimentinių vyrų skaičių. Vaizdas iš straipsnio diskusijoje Gamta

Papildomi eksperimentai patvirtino, kad tie patys Esr1 neuronai+ pradėti pelėsių vyrų įvairaus tipo socialinį elgesį. Šių neuronų silpnas sužadinimas (arba jų nedidelio sužadinimo) provokuoja intensyvų nepažįstamo asmens iešmą ir bando lipti ant jo, tarsi poruotis. Stiprus stimuliavimas tų pačių neuronų (ar daugiau iš jų) sukelia agresyvios elgesio programą. Matyt, tarp VMHvl neuronų, priešingai nei anksčiau išreikštos prielaidos, nėra neuronų, kurie specializuojasi tik taikiai arba tik agresyviai bendraujant su pašaliniais asmenimis. Tokia pati nervų ląstelių grupė, priklausomai nuo sužadinimo stiprumo, suteikia ir elgesį.

Pasirodo, iš meilės tikrai tik vienas žingsnis nuo kovos – bent jau neurobiologiniu lygmeniu.

Tai, kad tirti neuronų populiacija išreiškia estrogenų receptorius (ir todėl yra jautrus šiems lyties hormonams), greičiausiai nėra atsitiktinis. Gerai žinoma, kad žinduolių socialinis ir seksualinis elgesys taip pat priklauso nuo steroidinių lytinių hormonų lygio. Kaip tiksliai estrogenas veikia Esr1 neuronų aktyvumą+ VMHvl ir kaip tai paveikia elgesį, parodys tolesnius tyrimus.

Šaltinis: Hyosang Lee, Dong-Wook Kim, Ryan Remedios, Todas E. Anthony, Angela Chang, Linda Madisen, Hongkui Zeng ir David J. Anderson. Scenarijuojanti Esr1 + neuronų montavimo ir ataka ventromedialiniame hipotalamyje // Gamta. 2014. V. 509. P. 627-632.

Aleksandras Markovas


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: