Способность учиться и говорить на языке в значительной степени зависит от звуков и языка, которые мы слышим в раннем младенчестве. Хотя это может показаться самоочевидным, мы до сих пор не понимаем, что именно происходит неврологически, когда развивающийся младенец учится говорить. В исследовании, опубликованном в eLife, исследователи из Университета Нагои разработали новую неврологическую модель плодовых мушек, которая может пролить свет на этот процесс, и сделали несколько ключевых открытий о спаривании насекомых..
«Высшие виды млекопитающих, такие как люди, учатся вокализовать, слушая звуки своего вида», - говорит ведущий автор Сяодун Ли.«Большая часть исследований того, как это происходит, была проведена на певчих птицах, у которых гораздо более простые нейронные цепи, чем у людей. Однако даже у певчих птиц наше понимание того, как слуховые входные сигналы преобразуются в вокализованные выходные данные, все еще находится в зачаточном состоянии».
Чтобы обойти эту неразрешимую проблему сложности, исследовательская группа сосредоточилась на Drosophila melanogaster. Эта скромная плодовая мушка обычно используется в исследованиях в качестве модельного организма, потому что ее биология намного проще, чем у человека, но удивительно похожа в фундаментальных отношениях. Однако, поскольку плодовые мушки не могут издавать звуки, команда изучила другой способ общения, часто формируемый слуховым опытом: ухаживание..
«В рамках своего ритуала ухаживания самцы дрозофилы пульсируют крыльями», - объясняет Ли. «Каждый вид плодовой мухи привлекает уникальный рисунок пульсации крыльев. Привлекательность определенного импульса - это эволюционная черта, которая способствует копуляции, препятствуя спариванию между видами. Важно то, что мы обнаружили, что это влечение является приобретенным поведением у плодовых мушек, вопреки преобладающему мнению, что это происходит врожденно».
После выхода из куколки во взрослом возрасте плодовые мушки проводят много времени среди своих сверстников, прежде чем становятся достаточно взрослыми для спаривания. Исследователи предположили, что воздействие этих «песен» пульса крыльев в это время может научить их предпочитать собственный пульс своего вида.
Чтобы проверить эту идею, ученые подрезали крылья молодым мухам и поместили их в изолированные камеры. Мух либо оставляли в покое для созревания, либо подвергали воздействию звука, имитирующего биение крыльев их вида. Затем самцов и самок соединили и проиграли еще один импульс, на этот раз от другого вида. Если бы сексуальные предпочтения были чисто врожденными, рассуждала команда, то раннее знакомство с брачной песней их собственного вида не повлияло бы на «свидание», которое в конечном итоге началось.
Результат? Когда мухи впервые услышали песни своего вида, последующее спаривание происходило обычным образом. Однако без предварительной слуховой подготовки ритуал ухаживания становился заметно менее придворным: нетренированные самки совокуплялись в ответ на песню другого вида, в то время как нетренированные самцы начинали преследовать друг друга (поведение в мире насекомых, известное как «привязывание»).
Несмотря на то, что это интригующее открытие само по себе, исследователи пошли еще дальше, ища нейроны, ответственные за это усвоенное поведение. Экспериментально манипулируя уровнями нейротрансмиттера ГАМК и его рецептора в мозге, команда определила, что женские нейроны pC1 играют решающую роль в процессе обучения ухаживанию. Открытие того, что нейроны плодовых мушек могут превращать звук в сексуальные предпочтения, позволяет изучить, как обучение может формировать коммуникативное поведение.
«Известно, что кластер нейронов pC1 участвует в оценке сексуальных сигналов, но мы обнаружили, что этот кластер может формироваться в ответ на слуховые переживания во время развития», - говорит ведущий исследователь Адзуса Камикоучи.«Это открытие открывает совершенно новую область исследований. Оно позволяет нам использовать удобную и упрощенную модель мух для изучения того, как слуховое обучение транслируется на неврологическом уровне в сенсомоторное поведение, которое во многом напоминает феномен языка».