Isti nevroni so odgovorni za spoznavanje, seks in brakanje • Alexander Markov • Znanstvene novice o "Elementih" • Neurobiologija, etologija, genetika

Isti nevroni so odgovorni za dating, spol in boj

Sl. 1. Slaba lučja stimulacija Esr1 nevronov+ povzroča gensko spremenjen moški (črna, s svetlobnim vodnikom v glavi), da bi se poskušal pariti z drugim moškim. Okvir iz filma, ki je priložen obravnavanemu članku Narava. Pazi polno

Sodobne metode genetskega inženirstva in optogenetike so razkrile skupino nevronov v hipotalamusu miši, na aktivnost katerih so odvisni tako mirni kot agresivni odzivi živali do njihovih sorodnikov. Slaba vzbujanje nevronov Esr1+ spodbuja raziskovalno vedenje (spoznavanje, njuhanje) in poskuša pariti, medtem ko močnejša vzbujanje istih nevronov povzroči agresijo. Tako ista skupina nevronov sproža različne programe socialnega vedenja.

Znano je, da električna stimulacija nekaterih delov hipotalamusa povzroči agresijo. To je bilo prikazano v številnih poskusih na mačkah in glodalcih. V zadnjem času je bilo bolj natančno locirano središče agresije v možganih v miših: izkazalo se je, da je to ventrolateralni segment ventromedialnega hipotalamusa (ventromedialni hipotalamus, ventrolaterno podpolje, VMHvl); glej: Lin et al., 2011. Funkcionalna identifikacija agresije miši v mišji hipotalamus.

Nova študija ameriških nevroznanstvenikov, katerih rezultati so objavljeni v zadnji številki revije Narava, razkrila nova nepričakovana dejstva v zvezi z vlogo VMHvl pri urejanju socialnega vedenja.

Avtorji so se osredotočili na eno od skupin nevronov VMHlv, in sicer nevronov, v katerih je aktiven estrogenski receptorski gen Esr1. Takšni nevroni predstavljajo približno 40% vseh živčnih celic VMHlv. Kot kažejo predhodni poskusi, so ti nevroni (njihov simbol – Esr1+), še posebej navdušeni pri miših z agresivnim vedenjem.

Da bi bolje razumeli delo nevronov Esr1+, so znanstveniki ustvarili gensko spremenjene miši, v katerih se Cre rekombinaza izraža skupaj z estrogenskim receptorjem (glej Cre rekombinazo). Te miši smo implantirali v glavi s svetlobnim vodnikom in v hipotalamus uvedli umetne viruse, katerih genom vsebuje inaktiviran gen chr2 (glejte Channelrhodopsin). Ta gen povzroča vznemirjenost nevronov s svetlobo, vendar šele po tem, ko Cre rekombinaza prevede v aktivno stanje (glej Cre-Lox Recombination). Tako imamo miši, v katerih se vzbujanje svetlobe selektivno vzburja s pomočjo nevronov Esr1.+.

Tako pripravljena miša je bila v kletkah, nato pa je bila tam dovoljena še ena miška in gledano kot lahka stimulacija nevronov Esr1+ vpliva na vedenje poskusne živali pri komuniciranju s tujcem. Izkazalo se je, da pri moških aktivira Esr1+ vodi k takojšnjemu napadu tujca (moškega ali ženske), medtem ko so se ženske začele intenzivno srečevati s gostom, ki ga je skrbno nihal. Ker so bili avtorji v prvi vrsti zanima agresija, so se na moških izvajali nadaljnji poskusi.

Za začetek je bilo treba preveriti, ali drugi VMHvl nevroni, ki ne izražajo estrogenskega receptorja, vplivajo na agresivno vedenje (Esr1). Da bi to naredili, je bil drugi virus vbrizgan v ventromedialno hipotalamus gensko spremenjenih samcev, v katerem je bil gen chr2 je bil prvotno v aktivnem stanju in Cre recombinase je onemogočil. Tako so se mučniki izkazali, v katerih so bili vzbujani sevrski esr1 iz svetlobe. (kjer ni rekombinaze Cre) in Esr1 nevronov+ ni reagirala na svetlobo. Eksperimenti s temi moškimi so pokazali, da je vzbujanje Esr1 ne povzroča agresije. Hkrati so pri samcih "divjega tipa" (ki nimajo gena Cre rekombinaze) po uvedbi virusa pokritost hipotalamusa povzročila agresijo.

Tako, da bi prisilili moškega, da takoj napada tujca, je potrebno in dovolj vzbuditi nevrone Esr1+ (vendar ne Esr1).

Optogenetske metode ne omogočajo samo vzbujanja izbranih nevronov, ampak tudi zaviranja njihove aktivnosti – tudi s pomočjo svetlobe. Če želite to narediti, namesto kanala rhodopsin (chr2) uporabite viruse z vstavljenim halorhodopsin genom (glej Halorhodopsin) – beljakovine, ki pod vplivom svetlobe potisne ione ions v citoplazmo nevronov, s čimer se nevronu onemogoči sposobnost vzburjanja (ustvarjanje akcijskih potencialov). Z uporabo te tehnike so avtorji pokazali, da je zaviranje aktivnosti nevronov Esr1+ takoj odvzame moške kakršne koli agresivnosti. Če upočasniš Esr1+ Pri napadu na drugo miško napad takoj ustavi. Če vnaprej osvetlite nevroni, napad ne bo začel: moški ne bo napadal tujca niti v situaciji, ko bi napadel normalni moški. Takšen moški z invalidnim "središčem agresije" se umakne brez boja pred zunaj, ki osvaja svoje pravno ozemlje.

Med poskusi so raziskovalci opazili, da stimulacija nevronov Esr1+ včasih ne vodi do agresije, temveč le do bolj energičnega "spoznavanja": eksperimentalni moški začenja nenaklonjenega tujca ali ga poskuša vzpenjati, kot da bi bil parjen, četudi je tujec tudi moški.

Za reševanje teh čudnih učinkov so bili opravljeni poskusi, v katerih so avtorji uporabili, prvič, različne odmerke virusa z genom chr2drugič, lahka stimulacija različnih jakosti. Tako so raziskovalci uravnavali intenziteto vzbujanja nevronov Esr1+.

Poskusi so pokazali, da agresivno obnašanje samcev povzroča samo močna vzburjenja+. Šibka stimulacija teh nevronov ne vpliva na obveščanje moških z ženskami in ne povzroča agresije proti drugim moškim, vendar se reakcija na moške neznane radikalno spreminja: močna nihanja rastejo in poskuša vzpenjati tujca (slika 1). V tem primeru je normalno, to je brez umetne stimulacije nevronov Esr1+moški nikoli ne poskušajo plezati drugega moškega.

Kot se je izkazalo, lahko celo regulirate vedenje moškega v procesu komuniciranja s tujcem, spreminjate moč svetlobne stimulacije nevronov Esr1+. Na primer, lahko najprej vklopite svetlobo bolj šibko, nato pa eksperimentalni moški začne intenzivno nihati tujca in ga poskušati vzpenjati na hrbet, nato pa lahko povečate svetlobo in blagi napredki se takoj spremenijo v agresivni napad (slika 2).

Sl. 2 Glede na intenziteto stimulacije nevronov Esr1+ moški bodisi poskušajo plezati drugega moškega (vgradnjozelene stolpce na diagramu) ali napad (napadrdeče palice) ali pa dokaže mešano reakcijo (mešanorumene palice). Ob horizontalni osi na diagramu – moč svetlobne stimulacije nevronov Esr1+, na navpičnem – pogostost različnih vrst vedenja. Številke na dnu palic prikazujejo število eksperimentalnih moških. Slika iz članka v razpravi Narava

Dodatni eksperimenti so potrdili, da so isti nevroni Esr1+ sprožiti različne vrste socialnega vedenja pri moških miših. Šibko vzbujanje teh nevronov (ali vzbujanje majhnega števila) povzroča intenzivno njuhanje tujca in se poskuša vzpenjati nanj, kot da bi se parjenje. Močnejša stimulacija istih nevronov (ali več njih) sproži program agresivnega vedenja. Očitno je, med nevroni VMHvl, v nasprotju s prej navedenimi predpostavkami, neuroni niso specializirani samo v miroljubni ali samo v agresivni interakciji z zunanjimi sodelavci. Ista skupina živčnih celic, odvisno od moči vzbujanja, zagotavlja obe vednosti.

Izkaže se, da je resnično le en korak od ljubezni do boja – vsaj na nevrobiološki ravni.

Dejstvo, da študirana populacija nevronov izraža estrogenske receptorje (in zato je občutljiva na te spolne hormone), najverjetneje ni naključna. Dobro je znano, da je socialno in spolno vedenje sesalcev odvisno tudi od stopnje spolnih hormonov steroidov. Kako natančno estrogen vpliva na aktivnost Esr1 nevronov+ VMHvl in kako to vpliva na vedenje bo pokazalo nadaljnje raziskave.

Vir: Hyosang Lee, Dong-Wook Kim, Ryan Remedios, Todd E. Anthony, Angela Chang, Linda Madisen, Hongkui Zeng in David J. Anderson. Prilagodljiv nadzor nad montažo in napadom Esr1 + nevronov v ventromedialnem hipotalamusu // Narava. 2014. V. 509. str. 627-632.

Alexander Markov


Like this post? Please share to your friends:
Dodaj odgovor

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