Новости и мнения

Нейронная схема родительского поведения, картированная у мышей

Это первый раз, когда были разработаны точные клетки мозга и их связи, управляющие сложным поведением.

В отличие от людей или мышей, воспитание детей включает в себя набор поведений, включая уход, кормление и защиту молодняка, но нейронные системы, которые направляют эти действия, остаются плохо изученными. Исследователи достигли некоторого прогресса, деконструировав некоторые нейронные схемы, ответственные за это сложное поведение, которое, по словам авторов, является первой такой картой такого рода. Вчера (11 апреля) в Nature сообщают, что нейроны, которые управляют воспитанием в мозге мышей, организованы в отдельные пулы, берущие начало в гипоталамусе, причем каждое отделение связывается с любым из 20 других участков мозга и направляет определенную родительскую деятельность.

«Это очень амбициозное исследование», – говорит Роберт Бриджес , невролог из Университета Тафтса, который не участвовал в работе. План эксперимента «позволил им задавать вопросы о конкретных областях мозга, которые другие [исследователи] не смогли решить, поэтому он действительно перешел на другой уровень анализа, чем обычно», – говорит он. В этом исследовании использовалась оптогенетика и другие сложные методы маркировки, чтобы понять, как инстинкт, в данном случае, воспитание детей, внедряется в мозг.

Еще в 2014 году Кэтрин Дюлак , молекулярный биолог из Гарвардского университета и Медицинского института Говарда Хьюза, и ее коллеги обнаружили, что нейроны, продуцирующие галанин, нейропептид, в медиальной преоптической области (MPOA) гипоталамуса, области, участвующей в терморегуляции и сексуальное поведение, занимаются воспитанием детей. В этом исследовании они первоначально обнаружили, что галанин был высокообогащен в клетках MPOA у мышей, которые были родителями, но не у девственных мышей. Когда они удалили ген, который кодировал эти специфические нейроны в мозге мышей, матери реже готовили своих щенков. Активация этого же гена у девственных самцов, которые обычно смертельно враждебны к щенкам, заставляла их ухаживать за щенками.

В последнем исследовании Дюлак решил определить, с какими областями мозга общались эти родительские нейроны, и поведенческие последствия их болтовни. Она и ее коллеги использовали вирусное отслеживание нейронов, при котором вирусы используются для заражения клеток головного мозга и экспрессии флуоресцентных белков в функционально связанных нейронах. Дюлак и ее команда смогли идентифицировать более 20 областей в мозге мышей, которые посылают входные данные в продуцирующие галанин нейроны, участвующие в воспитании детей. «Мы немного ошеломлены количеством задействованных областей мозга», – говорит Дюлак. «Но мозг сложен; это просто показывает, что любой тип поведения включает в себя множество сигналов от мозга ».

Исследователи также заразили нейроны галанина флуоресцентно меченными вирусами, чтобы следовать проекциям нейронов на синаптические мишени по всему мозгу. «Различные пулы галанинов посылали данные в разные области проекции», – говорит Дюлак. «Это позволило нам, в свою очередь, специально модифицировать их и идентифицировать их специфические функции». Запретив различные группы нейронов с помощью оптогенетики, команда Дюлака обнаружила, что каждый кластер нейронов вовлечен в разные аспекты родительского поведения.

Пегги Мейсон , нейробиолог из Чикагского университета, которая не участвовала в исследовании, говорит, что нейронная архитектура, на которую опиралось исследование Дюлака, уже была признана, «но она никогда не была объяснена в такой детали родительского поведения».

См. « Матери запрограммированы так же, чтобы реагировать на крики младенцев в разных культурах »

Дюлак и его коллеги также исследовали, получает ли каждый функциональный пучок галаниновых нейронов входные сигналы от определенной области мозга или объединяет входные данные со всего мозга. Они использовали другой вирус, который может заразить только нейроны, проецируемые в определенную область, чтобы отследить, куда они попали. Они обнаружили, что ряд ресурсов из регионов, связанных с вознаграждением и мотивацией, были активированы в мозге родителей, но не у не родителей.

«Эволюционное вознаграждение за воспитание детей занимает слишком много времени, чтобы его можно было использовать для усиления поведения, – говорит Мейсон, – поэтому вознаграждение является внутренним».

J. Kohl et al., «Архитектура функциональной схемы, лежащая в основе родительского поведения», Nature , doi: 10.1038 / s41586-018-0027-0, 2018 .

Уточнение (12 апреля): Мы добавили связь Дюлака с Медицинским институтом Говарда Хьюза.

Обсуждение

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *