Учёные пробудили в мышах "внутреннего убийцу"

Используя методы оптогенетики, американские учёные сумели точечно стимулировать нейроны миндалевидного тела мышей. Активация определённых групп клеток запускала у них охотничье поведение, направленное на первый попавшийся предмет. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Cell.

Развитие челюстного аппарата стало громадным прорывом в эволюции позвоночных, открыв совершенно новые возможности для питания, такие как активная охота. Это нововведение потребовало глубоких изменений не только скелетно-мышечной, но и нервной системы, стимулировав появление новых нейронных сетей, которые взяли на себя координацию реакций и движений тела во время преследования и поедания жертвы.

Йельские нейробиологи из команды Ивана де Араухо (Ivan de Araujo) предположили, что за такую координацию могут отвечать нейроны миндалевидного тела. Это крошечный парный орган лимбической системы мозга, который играет ключевую роль в формировании эмоций, прежде всего — агрессии и страха. Кроме того, в экспериментах на мышах, проведённых ещё в 2005 году, удалось показать, что клетки центрального ядра миндалины резко активируются, когда животное охотится.

В новой работе Араухо и его коллеги использовали генномодифицированную линию мышей, нейроны миндалевидного тела которых экспрессировали светочувствительные белки. Воздействуя на них лазерным излучением определённой длины волны, можно было искусственно вызывать активность этих нейронов. Такие методы оптогенетики получили огромное развитие в последние годы и позволяют целенаправленно и точно манипулировать работой отдельных групп нервных клеток или регистрировать их активность.

И действительно, стимуляция нейронов центрального ядра миндалевидного тела лазером заставляла подопытных мышей производить всю последовательность действий, необходимых для охоты. Животные вытягивали шею, высматривая добычу, преследовали её, вонзали зубы и пытались разорвать, причём наличие подходящей жертвы было необязательным. Они с равной кровожадностью атаковали и настоящих насекомых, и пластиковых, и просто палочки или любой попавшийся предмет. Но как только лазерная стимуляция прекращалась, мыши словно "приходили в себя" и сразу прекращали бессмысленные действия.

Точечной оптогенетической стимуляцией учёным удалось обнаружить две нейронные сети, вовлечённые в такое поведение. Одна из них связывает миндалину с клетками центрального серого вещества (Periaqueductal Gray Matter, PAG) и ответственна за охотничье поведение, поиск и преследование добычи. Вторая сеть, связывающая миндалевидное тело с ретикулярной формацией (Parvocellular Reticular Formation, PCRt), контролирует движения челюстей и нанесение укусов. Контролируя активность PAG, ученые могли добиться более или менее активного преследования, а меняя активность клеток PCRt — менять силу и частоту укусов.

Интересно, что при совместной активации и PCRt, и PAG подопытные животные "автоматически" переключались на охоту, преследуя любой попавшийся предмет, но не нападая на слишком крупные объекты, включая своих сородичей. Судя по всему, такая агрессия должна быть связана с работой других нейронных сетей при участии клеток миндалевидного тела.