Ментальність "приїжджай на мене брата", роз'яснена з використанням мозку для плодової мухи

Брат з розпростертими руками і грудьми навіть не повинен сказати: «Прийди на мене, брат». Його загроза ясна. Як показали дослідження, опубліковані в четвер Нейрон те ж саме можна сказати і про чоловічих фруктових мух, коли вони досить розлючені.

Коли ці повсюдні помилки хочуть охороняти свої ресурси або територію, вони дивляться на своїх суперників, прокачують свої крила і заряджають, все в той час швидко змінюючи напрямок таким чином, щоб вони могли виглядати більше, ніж вони є. Якщо суперник не хоче домагатися боротьби, він злітає. Дослідження показує, що поведінка фруктових мух «приходьте на мене, брат» насправді керується дуже невеликим набором нейронів, що діє незалежно від інших агресивних форм поведінки.

Доктор філософії Брайан Дуйстермарс (Brian Duistermars), нейробіологічний посткод у Caltech і перший автор дослідження, визнає, що поведінка льоту виглядає дуже знайомо.

"Це дивно нагадує хлопців, які збираються боротися в барі", - розповідає Дуйстермарс Обернено. "Вони замерзають і дивляться один на одного". Тоді вони заряджають свої цілі, піднімають крила і навіть відстежують їх навколо області, перш ніж знову знизити свої крила.

У дослідженні Caltech і Howard Hughes Medical Institute дослідники визначили невеликий кластер з приблизно трьох нейронів, який, коли він активований, робить фруктову мушку (Drosophila melanogaster) більше схильні до загрозливої ​​поведінки. Це само по собі є знаменним знахідкою, але вони зробили крок далі і з'ясували, як змінити ці нейрони і активувати їх в ізоляції, як з конкурентами, так і без будь-яких інших мух. Іншими словами, вони отримали фруктові мухи, щоб заробити на приманці і погрожували порожній кімнаті.

Перш ніж дослідники могли маніпулювати мозком мух, вони повинні були отримати гарне уявлення про те, як діяли мухи. Таким чином, вони поклали чоловічих мух, які були виховані в ізоляції, в камеру з їжею, один з основних тригерів загрозливої ​​поведінки. Ці сольні мухи відомі тим, що вони набагато агресивніші, ніж мухи, підняті в групах. Спостерігаючи за 400 з цих конфронтацій, вони виявили, як виглядала загрозлива поведінка.

"Це як хлопець, що випинає з грудей і божевільно просочує тебе і викидає руки", говорить Дуістермарс.

Далі вони досліджували, що відбувається на клітинному рівні. По-перше, вони з'ясували, які нейрони активуються, коли мухи проявляють загрозливу поведінку. З такими знаннями в руці вони генетично модифікували мух так, що ці нейрони могли бути активовані або світлом, або теплом.

Коли мухи з тепловими активованими нейронами піддавалися більш високій температурі, іонні канали в їх загрозі поведінки нейронів відкривалися, і вони раптом стали супер агресивними. "Ми ставимо мух в гарячу кімнату, і ми дозволяємо нейронів включити і запустити ці експерименти, як я сиджу там і поту," говорить Duistermars.

Ті гарячі, агрові мухи охоче погрожували своїм сусідам, незважаючи на те, що вони звикли до інших мух. Така поведінка відображається у другій і третій зустрічах у відео вище. В іншому етапі експерименту дослідники пропустили фіктивний об'єкт за допомогою термоактивуваної мушки, яка, коли речі стали дійсно дикими: муха погрожував неживому об'єкту, як показано в четвертому зіткненні.

"Це був один з найбільш захоплюючих висновків", - каже Дуістермарс, - коли я вперше побачив, що муха загрожує об'єкту.

Те ж саме відбувалося з активованими світлом мухами, коли вони піддавалися правильній довжині хвилі світла. Їх нейрони активувалися, мухи загрожували манекену, як показано в зустрічі п'ять.

Дуйстермари обережно вказують на те, що світло і аеродинаміка не активували поведінку так, як настрій дозволяє поведінку.

"Це майже як внутрішній стан", - пояснює він. "Коли ми гніваємося, ми накидаємося на речі, які не змусили нас розсердитися". Точно так само, коли мухи прагнуть бути загрозливими, вони прийдуть за будь-яким поруч - чи дійсно це була загроза.

Хоча ще не існує кластеру активованих нейронів, що втягуються в боротьбу з незнайомими людьми з людиною, Duistermars вказує на те, що такі поведінки поширені серед усіх тварин, що відтворюються статевим шляхом. Таким чином, він оптимістичний, що він та інші люди, що знаходяться на його полі, можуть одного разу розблокувати зв'язок боротьби з мозку.

"Той факт, що мухи мають невеликий набір нейронів, які в основному регулюють весь цей поведінковий репертуар, свідчить про те, що інші тварини теж роблять теж".