Подобно бойцу-чемпиону, обретающему уверенность после каждой победы, самец мыши, победивший в нескольких последовательных агрессивных схватках против других самцов мышей, станет еще более агрессивным в будущих схватках, атакуя быстрее и дольше и игнорируя сигналы подчинения от своего противника.
Это явление интересно людям, изучающим нейробиологию поведения, потому что агрессия – это врожденное, жестко запрограммированное поведение в мозгу. Это означает, что мыши не нужно учиться агрессивному поведению, прежде чем она им займется; агрессия инстинктивна по достижении взрослого возраста. Однако опыт (например, повторяющиеся успешные агрессивные встречи) может изменить это врожденное поведение.
Теперь группа исследователей из Калифорнийского технологического института обнаружила, что жестко запрограммированные нейронные цепи, управляющие агрессией у мышей, усиливаются после их побед в агрессивных столкновениях, и определила механизм обучения, действующий в гипоталамусе – области мозга, традиционно рассматриваемой как источник инстинктов. вместо обучения.
Исследование проводилось в лаборатории Дэвида Андерсона, профессора биологии Сеймура Бензера, кафедры лидерства в Институте неврологии Тяньцяо и Крисси Чен, исследователя Медицинского института Говарда Хьюза и директора Института неврологии имени Тяньцяо и Крисси Чен в Калифорнийском технологическом институте.
Статья с описанием исследования появится в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences 24 сентября.
Есть разница между врожденным поведением и усвоенным. Например, мышей можно научить, что выполнение определенных действий (например, нажатие на рычаг) может привести к положительному результату (например, получение еды). С другой стороны, врожденное поведение, такое как агрессия, инстинктивно относится к самцам мышей; мышам не нужно учиться делать выпады и атаковать, когда сталкиваются с другими мышами, которые они считают угрозой – они просто реагируют.
Предыдущие исследования показали, что самец мыши, выиграв несколько агрессивных столкновений с другими самцами, будет проявлять повышенную агрессию в будущих столкновениях. Другими словами, врожденное поведение изменяется с опытом. Этот эффект называется "тренировка агрессии."
Под руководством постдокторанта Стефаноса Стагкоуракиса команда Калифорнийского технологического института изучила конкретное соединение в мозге мыши, где группа синапсов передает сигналы из малоизученной области на стыке между миндалевидным телом (область мозга, известная своей ролью в связанном со страхом поведении. ) и гиппокамп (который играет роль в кратковременной памяти) к определенному подразделению гипоталамуса, называемому вентромедиальным гипоталамусом (VMH), который контролирует агрессивное поведение мышей. (Гипоталамус также содержит нейроны в других подразделениях, которые опосредуют другое социальное и гомеостатическое поведение, такое как спаривание, родительское поведение, кормление и терморегуляция, но они не изучались.)
Команда обнаружила, что после тренировки агрессии эти синапсы показывают признаки долгосрочной потенциации (ДП), что похоже на поворот ручки громкости вверх на сигнале. Вместо того, чтобы просто разговаривать с нейронами в гипоталамусе, эти синапсы кричат на них, заставляя их реагировать сильнее.
Используя Центр визуализации мозга Калифорнийского технологического института, команда изучила дендриты нейронов, выступы, отходящие от нейронов, которые получают сигналы от других нейронов, и, в частности, шипы дендритов, структуры, которые действуют как миниатюрные радиоантенны на нейроны гипоталамуса для обнаружения входных сигналов от других нейронов. области мозга. Они исследовали количество, размер и форму этих структур до и после тренировки агрессии. Они обнаружили, что тренировка агрессии вызвала рост многих дополнительных дендритных шипов на нейронах гипоталамуса. Ожидается, что такие структурные изменения сделают эти нейроны более чувствительными к входящим сигналам и, следовательно, более легко активируются.
Команда также экспериментально предотвратила формирование LTP в этих синапсах во время тренировки агрессии и обнаружила, что тренировка агрессии больше не приводит к увеличению агрессивного поведения у этих мышей.
Хотя все протестированные мыши-самцы были генетически идентичны, около 25 процентов никогда не проявляли агрессии и также не проявляли агрессии "невосприимчивый" к поведенческим изменениям, вызванным тренировкой агрессии. Авторы также обнаружили, что такая поведенческая неоднородность среди генетически идентичных мышей обусловлена естественными вариациями уровней тестостерона в сыворотке: у неагрессивных мышей в среднем уровень тестостерона был ниже, чем у их агрессивных братьев и сестер. Введение дополнительного тестостерона неагрессивным мышам вызывало как проявление агрессивного поведения, так и ДП в синапсах миндалины и гипоталамуса.
Эта работа выявляет изменения в очень специфической области мозга после тренировки агрессии, но адаптации, которые опосредуют поведенческий эффект тренировки агрессии, вероятно, происходят в нескольких частях мозга. В своей будущей работе команда изучит, как нейронная активность в различных областях мозга изменяется в зависимости от социального опыта, и попытается определить узлы мозга, имеющие большое значение в нейронном контуре агрессии. Команда также надеется изучить, как уровни тестостерона могут варьироваться у генетически идентичных мышей, поскольку гормон синтезируется генетически закодированными ферментами.
Статья называется "Зависимая от опыта пластичность врожденного социального поведения опосредуется гипоталамической ДП."