Известный своей ролью в облегчении депрессии, нейрохимический серотонин может также помочь мозгу выполнять мгновенные, подходящие действия в чрезвычайных ситуациях, согласно новому исследованию Корнелла, опубликованному 1 февраля в журнале Science.
Исследователи изучили модели активности мозга у мышей. Если мышь испытывала угрозу, серотониновые нейроны дорсального шва возбуждались во время движения. Но в спокойной, позитивной обстановке эти серотониновые нейроны срабатывали во время пауз в активном поведении.
«Это переключение нас очень удивило», - сказала старший автор Мелисса Уорден, доцент и научный сотрудник кафедры нейробиологии и поведения Мириам М. Солпитер. «Это был наш первый намек на то, что в экстренных ситуациях в мозгу может происходить что-то действительно странное».
В чрезвычайных ситуациях «сражайся или беги» поведенческий выбор животного отличается от решений, которые животное может принять в менее критических ситуациях. Например, если мышь сидит посреди открытого поля и ястреб шпионит за ней в поисках еды, мышь может увидеть, как ястреб начинает пикировать, и инстинкт выживания мыши говорит ей бежать. «Реакция побега уместна», - сказал Уорден.
«Но если ястреб летит над головой и не видел мышь, но мышь видела ястреба, мыши следует замереть на месте, чтобы ее не обнаружили», - сказала она. «В этой ситуации лучше замереть на месте, чем пытаться бежать, потому что шансы выжить выше."
В опасных ситуациях стимуляция серотониновых нейронов вызывает попытки побега. В менее опасных средах стимуляция этих нейронов вызывает паузу.
Таким образом, стимуляция серотониновых нейронов, вероятно, способствует реакции, соответствующей контексту. «Это может заставить животных реагировать на окружающую среду, делать то, что уместно в свете текущей ситуации», - сказал Уорден.
Как глобальный командный центр, серотонин посылает сигналы по всему мозгу, сказала она. Полное понимание того, как эта система вызывает различное поведение в разных средах, может пролить свет на роль других систем в мозге.
Надзиратель сказал: «Учитывая широкое распространение серотониновых нейронов по всему мозгу, это открытие повышает вероятность того, что «аварийный мозг» работает принципиально иначе».
Соавторы Changwoo Seo и Akash Guru оба являются докторантами в области нейробиологии и поведения. В дополнение к Уордену, Сео и Гуру исследование «Интенсивная угроза переключает серотониновые нейроны дорсального шва в парадоксальный рабочий режим» было проведено в соавторстве с научным сотрудником с докторской степенью Брианной Дж. Слизер; докторант И-Юн Хо, M. Eng '13; аспирант Брендан Ито; Кристина Боада '15, Мишель Джин '17, Николас А. Крупа '18, Дурга Куллаканда '19 и Синтия X. Шен '20; и Элиас Ван, 16 лет, докторант Стэнфордского университета.
Исследование финансировалось премией директора «Новый новатор» от Национального института здравоохранения, Нью-Йоркского фонда стволовых клеток, Фонда Альфреда П. Слоана, Фонда Уайтхолла, Фонда исследований мозга и поведения, семьи Монг. Фонд и Корнелл. Уорден - исследователь нейробиологии Робертсона из Нью-Йоркского фонда стволовых клеток.