V možganih rib se zaznava stikalo, ki določa zmago ali izgubi v boju • Alexander Markov • Znanost Novice o "Elementih" • Neurobiologija, ihtiologija

Stikalo je zaznano v možganih rib, ki se lotijo ​​zmage ali izgube v boju

Sl. 1. Tipično zaporedje dogodkov v konfliktu med dvema moškima zebrafisa: 1 – demonstracije, 2 – krožna, 3 – ugrizi, 4 – določitev zmagovalca in poraženega. Slika iz obravnavanega članka vZnanost

Odnosi s sorodniki so za vretenčarje nič manj temeljnega vidika življenja kot dihanje ali prebava. Zato ni presenetljivo, da obstajajo specializirani oddelki v možganih, ki urejajo nekatere vidike socialnega vedenja. Japonski nevroznanstveniki so odkrili dva nevronska vezja v možganih ribjega ribiškega modela, od katerih je ena aktivna za zmagovalce v boju, druga pa za osvoboditev. Transgene ribe z blokirano "zmagovalno potjo" ponavadi izgubljajo spopade, tudi če niso telesno slabše od svojih nasprotnikov. Nasprotno, ribe z invalidi "pot pobegnjenih" ne želijo odreči in zato pogosto zmagajo. Ugotovljena je bila tretja pot, ki zagotavlja normalno obnašanje poraženca: če blokirate to pot, ribe, pretepljene v boju, še naprej neutrudno ravnajo in povzročajo nove zmagovalne napade. Sesalci imajo analoge teh poti.

Agresija je pomemben vidik družbenega vedenja, ki pomaga oblikovati odnose med posamezniki in učinkovito razširjati omejene vire. Prehode med živalmi iste vrste redko končajo s smrtjo: navadno je omejeno na vzpostavitev socialne hierarhije. Rezultat tega je, da zmagovalec uživa vse prednosti osvajenega družbenega statusa, pri čemer mora zguba utišati svoje trditve in biti malo zadovoljna. Toda vsi ostanejo živi in ​​se jim ni treba boriti proti smrti, kar je vedno tvegano, tudi za najmočnejše.

Nevroznanstveniki aktivno iščejo in preučujejo dele možganov in nevronske poti, ki zagotavljajo kompleksno družbeno (vključno agresivno) vedenje. Zamisel o iskanju specializiranih sistemov v možganih, ki so odgovorni za določene vidike socialnega vedenja, se lahko zdi čudno osebi, ki je bila poučena, da je "družbena oblika gibanja snovi" boljša od "biološkega". Pravzaprav je družabno življenje mnogih živali nič manj osnovno in biološko kot dihanje in prebava. Zato v živčnem sistemu, skupaj s centri apetita,spanje ali kolcanje na isti način so centri različnih družbeno usmerjenih vidikov fiziologije in vedenja (glej: nevronske mreže, odgovorne za socialno vedenje, se zelo počasi razvijajo, Elementi, 14.06.2012). Druga stvar je, da dešifriranje njihove naprave ni lahka naloga.

Japonski nevroznanstveniki so naredili pomemben korak v smeri dešifriranja nevronskih tokokrogov, ki uravnavajo agresivno vedenje vretenčarjev. Znanstveniki so delali s klasičnim modelnim objektom, ki ga trenutno uporabljajo številni nevrobiološki laboratoriji, zebrafiji. Moški teh rib ugotovijo, kdo je glavni, s pomočjo bori, ki se navadno razvijajo po standardnem scenariju (glej sliko 1, pa tudi video o tipičnem zaporedju moškega zebrafish borbe). Konflikt se začne z "agonističnimi demonstracijami": širjenje plavuti in ogrožanje gibanj. Ribe, ki se vrtijo kot ples; postopoma se perejo in se med seboj grizejo. Konča se z dejstvom, da eden od nasprotnikov priznava, da je bil premagan in pobegne. Če se zgodi v zaprtem akvariju in ni nikjer pobegniti, se poraženi skriva na dnu in leži tam tiho, da ne pride do jeza zmagovalca (glej video Navaden trik po divjem boju 10 minut po boju).

Za cebric značilnim "zmagovalec učinek" (zmagovalec učinek): zmaga v boju dramatično povečuje možnosti za zmago v naslednjem konfliktu, in poraz povečuje verjetnost novih lezij ne glede na moč tekmecev (RF Oliveira et al, 2011. Boj cebric :. Karakterizacija Agresivno vedenje in zmagovalec-izgubo učinki). "Učinek zmagovalca" se jasno kaže v eni uri po boju, a gladi čez dan.

Danio's možgani so podrobno preučevali in najpomembneje je, da so za ta namen razvili močne raziskovalne tehnike, ki omogočajo spremljanje dela posameznih skupin nevronov in jih manipulirajo na različne načine, vključno z gensko spremenjenimi. Vse to je omogočilo raziskovalcem, da najdejo nevralne poti, ki uravnavajo vedenje živali med konfliktom in so odgovorne za "zmagovalni učinek".

Sl. 2 Neuralne poti zmage in poraz v možganih zebrafisa. Zgoraj – razporeditev možganov: Telencephalon – telencephalon, Habenula – vrvici, optični tectum – optična tectum, homologni uslug collicula sesalcev, dHbL, dHbM – bočna in medialno hrbtna povodca, d / iIPN, vIPN – dorsally-notranje in ventralni oddelki interpeduncular jedro, mediano Raphe – sredinsko jedro šiva, DT – hrbtna regija sredinskega bora. Spodaj spodaj – dejavnost dveh poti v poražencih (potisna aktivnost, dHbL – d / iIPN pot je potisnjena), neizkušene ribe (Naive) in zmagovalci (zmagovalci, aktivnost dHbM poti – vIPN je potisnjena). Slika od povzetka do obravnavanega članka v Znanost

Avtorji so se osredotočili na strukturo, imenovano povodec (habenula, Hb) in je del epitalamusa, ki pa je del diencephalon. Pri sesalcih povodec združuje informacije o vseh vrstah neprijetnih dražljajev (prihajajo iz limbičnega sistema in bazalne ganglije) in popravijo vedenje v skladu s temi podatki. Na primer, obstajajo znaki povezave med aktivnostjo nevrona povodca ter razdražljivostjo in agresivnostjo, ki se včasih kažejo pri ljudeh, ki skušajo prenehati s kajenjem. Aksoni nevrona povodca gredo v interpeduncularno jedro (IPN). Znano je, da je ta živčna pot vključena v reakcije na zastrašujoče dražljaje, kar velja tudi za ribe in sesalce. V ribah IPN nevroni pošiljajo signale srednjemu boku, ki se imenuje dorsal tegmental area (DT). Ta oddelek deloma ustreza osrednji sivi snovi (periaqueductal sivi) sesalcev, ki v naši državi med drugim nadzoruje izbiro med reakcijami boja, letenja in izginjanja.

To so bili posredni dokazi, zaradi katerih so avtorji začeli iskati nevronske poti zmage in poraz od povodca. Za začetek so preverili uporabo kalcijevega kartiranja (glejte: Kalcijevo slikanje), katera področja srednjega možgana so vznemirjena zaradi električne stimulacije povodca. Izkazalo se je, da je v ribah, ki niso sodelovale v boju ("naivni") in pri tistih, ki so pred kratkim zmagali ("zmagovalci"), s takšno stimulacijo vznemirjeni dorzalni del IPN (DIPN) in DT. Vendar pa so v ribah, ki so pred kratkim izgubile boj ("poraženci"), vzbujene druge strukture: ventralni del IPN (vIPN) in središčno jedro šiva (Median raphe nucleus, MR).

V življenjski registraciji aktivnosti nevronov v ribah z mikroelektrodami, vstavljenimi v glavo, je potrjeno, da sta dve vzporedni živcni poti, ki povezujeta povrsino z IPN, in zmagovalci imajo živcne impulze lažje slediti prvi poti, poraženci pa drugi. "Zmagovalna pot" gre od bočnega dela hrbtne povodnice (dHbL) do hrbtnega dela in notranjih delov IPN (d / iIPN), nato pa do DT (okrajšava za to pot: dHbL – d / iIPN – DT). Pot premagane se začne v medialnem delu hrbtne povodnice (dHbM), gre v ventralni IPN (vIPN) in nato v MR (skrajšano dHbM – VIPN – MR) (Slika 2).

Potem so avtorji nadaljevali z eksperimentalnim preverjanjem vpliva zaznanih živčnih poti na agresivno obnašanje rib. Za to sta bili izdelani dve transgenski liniji, pri čemer je bil eden od njih gen tetanusnega nevrotoksina (glej: Thetanotoksin) izražen izključno v dHbL, v drugem – v dHbM. V prvem primeru je bila "pot zmagovalca" izpraznjena, v drugem pa "pot premaganih".

Transgene moške so se izzvale, da so se borile z navadnimi moškimi s podobnim genotipom (bili so bratje testiranih rib, vendar brez izražanja nevrotoksina v možganih) in šteje število zmag in porazov. Izkazalo se je, da ribe z invalidi "zmagovalna pot" pogosto izgubljajo bori (zmagali so le 25% napadov) in ribe z invalidi "pot poraženca", nasprotno, v večini primerov zmagajo (70% zmage). Dodatni testi so pokazali, da te razlike niso povezane z močjo, vzdržljivostjo ali motoričnimi aktivnostmi samcev, ki so bili približno enaki pri vseh testiranih ribah. Preizkusi agresivnosti (vključno s štetjem števila napadov na lastno refleksijo v ogledalo), na stopnjo tesnobe in sposobnosti razvijanja pogojenih refleksov tudi niso razkrili razlik med skupinami.Še več, tudi potek borbe (njeno trajanje, pogostost in število ugrizov) pri transgenih in navadnih moških ni bil bistveno drugačen. Edina razlika je bila, da so moški z invalidi "pot zmagovalca" sčasoma popustili (bežijo in skrivajo), čeprav so prvič osvojili "na točke" (število ugrizov) in ribe z invalidi "pot poraženega" niso popustile.

Poleg tega se je izkazalo, da moški, ki so genetsko prilagojeni za poraz (z dHbL potjo onemogočeno – d / iIPN) nimajo "zmagovalnega učinka". Tisti 25% transgenih moških, ki so kljub temu zmagali v prvem boju, so se v drugem konfliktu običajno izgubili z neizkušenim običajnim moškim (pogostost zmage je 30%, kar je skoraj enako kot pri prvem boju). Za primerjavo so njihovi bratje in sestre z delovno "zmagovalno potjo", ki so zmagali v prvem boju, osvojili drugi boj z verjetnostjo 90%.

Če je tako, bi bilo logično domnevati, da moški z invalidi "pot osvobojenih" ne bodo pokazali "učinek premaganega". Z drugimi besedami, po porazu bodo še vedno zmagali naslednji boj z veliko verjetnostjo. Vendar to ni bilo potrjeno. "Učinek premaganega" je izražen pri moških s potjo dHbM, ki je onemogočena – vIPN ni nič slabši od običajnih samcev: prvi poraz dramatično poveča verjetnost izgube naslednjega bojevanja.Razloge za to asimetrijo pri delu dveh živčnih poti še ni treba razjasniti.

Avtorji nakazujejo, da je nasprotni učinek odkritih poti posledica dejstva, da se eden od njih konča z DT in drugi v MR. Prvi od teh delov možganov naj bi (po analogiji s sesalci) vpleten v izbiro med bojem in letenjem. Druga regulira stopnjo anksioznosti in odpornosti na negativne dražljaje, neuspehe v svojem delu pa vodijo do depresivnih stanj (jedrni šivi so pomemben del možganovega serotoninskega sistema). Signali, ki prihajajo iz IPN, so GABA-erergični, to je zaviralni. Na splošno se zdi, da dejavnost "zmagovalne poti" naredi ribe neustrezne (izbira boje, ne let), in dejavnost "načina premaganega" ustvarja v njej občutek negotovosti in hrepenenja.

Očitno te dve poti delujejo na principu binarnega stikala, ki določa ribe za zmago ali izgubo. V takem primeru bi bil primeren sistem vzajemnega zaviranja (glej: kolektivno odločitev, izvidne čebele prepričujejo svoje nasprotnike, da utišajo, Elementy, 12.01.2012). Med dHbL in dHbM ni neposrednih povezav, zato je glavna vloga v domnevnem vzajemnem zaviranju najverjetnejšaigrajte zavorno povezavo med d / iIPN in vIPN.

Avtorji so odkrili tudi tretjo nevronsko pot, ki vpliva na vedenje premaganih. Od ventralnega povodca (vHb) do MR. Poražene ribe z invalidi vHb – pot MR se ne obnašajo, kot bi jih bilo treba premagati. Namesto da bi tiho ležali na dnu in se ne ukoreninili, še naprej plavajo okoli akvarija, ki izzove nove napade zmagovalca (glej video Nenormalno vedenje transgenih zgubicev zebrafish 10 minut po boju). To je v skladu z rezultati, ki so jih avtorji predhodno pridobili in ki kažejo, da dejavnost vHb odraža negativna pričakovanja in da ta del možganov omogoča, da se ribe naučijo izogniti težavam.

Tako so avtorji pokazali, da različni vidiki vedenja v času in po njegoju urejajo trije deli povodca: dHbL postavi neustrašnost in vas osvoji, dHbM vas spodbuja, da se predate, in vHb zagotavlja skromno (in zato najvarnejše) vedenje poraženega. Nadaljnje študije bodo pokazale, do kolikšne mere se ti zaključki uporabljajo za druge razrede vretenčarjev.

Vir: Ming-Yi Chou, Ryunosuke Amo, Masae Kinoshita, Bor-Vei Cherng, Hideaki Shimazaki, Masakazu Agetsuma, Toshiyuki Shiraki, Tazu Aoki, Mikako Takahoko, Masako Yamazaki, Shin-ichi Higashijima, Hitoshi Okamoto. Reševanje socialnih konfliktov urejajo dve hrbtni habenularni podregiji v zebrafishu // Znanost. 2016. V. 352. str. 87-90.

Glej tudi o študijah družbeno usmerjenih nevronskih sistemov:
1) Isti nevroni so odgovorni za spoznavanje, spol in preganjanje, "Elementi", 02.06.2014.
2) Za zadovoljstvo s komunikacijo je potrebno usklajeno delo oksitocina in serotonina v jedru akumbanov, "Elementi", 16. 9. 2013.
3) Nevronske mreže, odgovorne za socialno vedenje, se zelo počasi razvijajo, "Elementi", 14.06.2012.
4) Neuroni, odgovorni za razlike med vedenjem moških in žensk, so bili ugotovljeni, "Elements", 12.8.2010.
5) Tomografija ljubezni, "Elementi", 11.1.2010.
6) "Vaša zmaga je moja nesreča, tvoja nesreča je moja zmaga", Elements, 24. februar 2009.
7) Odkril je možganski oddelek, odgovoren za čustveno komponento moralnih in etičnih vrednotenj, Elements, 28.03.2007.

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: :???: :?: :!: