Впервые ученые разобрали цепи мозга, которые управляют родительским поведением у мышей.
Команда под руководством исследователя Медицинского института Говарда Хьюза Кэтрин Дюлак обнаружила, что в эту схему интегрировано более 20 различных частей мозга. Отдельные наборы клеток в центре родительского контроля вызывают мотивационные, поведенческие и гормональные изменения, связанные с воспитанием молодых животных, сообщает команда Дюлака 11 апреля 2018 года в журнале Nature.
«Никто никогда не анализировал управление каким-либо сложным социальным поведением так подробно, на таком уровне понимания», - говорит Дюлак, нейробиолог из Гарвардского университета.
Пока неизвестно, разделяют ли люди и другие животные родительские мозговые цепи, обнаруженные у мышей. Но Дюлак отмечает, что нейроны, которые, как было обнаружено, контролируют другие основные виды поведения у мышей, существуют и у других позвоночных. По ее словам, выяснение того, как мозг контролирует воспитание детей, может однажды помочь исследователям разработать способы помочь матерям сблизиться со своими младенцами в случаях послеродовой депрессии.
Дюлак интересовался цепями мозга, которые контролируют воспитание детей, не только из-за множества различных действий, которые они должны координировать, но и из-за ключевого различия между мужчинами и женщинами.
Самки мышей проявляют материнское поведение независимо от того, есть у них собственные детеныши или нет. Мыши-самцы не разделяют этот родительский инстинкт, если только они недавно не спарились. Их обычное поведение по отношению к молодым мышам - агрессия, но через три недели после спаривания - примерно в то время, когда должно родиться потенциальное потомство - все меняется. «Самцы теряют свою агрессию по отношению к щенкам, и их поведение выглядит точно так же, как у самок», - говорит Дюлак.
Эти мыши строят гнезда, ютятся возле детенышей, ухаживают за ними и держат их рядом. Они становятся менее заинтересованы во взаимодействии со взрослыми животными и гораздо больше интересуются общением со щенками. Уровень гормонов тоже меняется. «То, что мы объединяем в один термин, родительская забота, на самом деле означает, что многое меняется», - говорит Дюлак. «В мозгу модифицируется множество нейронных цепей».
Несколько лет назад Дюлак и ее команда обнаружили группу нейронов в части мозга, известной как медиальная преоптическая область, которая координирует эти широко распространенные изменения. Для текущего исследования команда проследила связи между этими родительскими контрольными клетками, каждая из которых производит сигнальную молекулу под названием галанин. Их карты показали, что родительский центр получает сигналы от 20 различных областей мозга и передает информацию столько же. По словам Дулака, каждый отдельный нейрон, продуцирующий галанин, проецируется только в одну из этих областей мозга, что позволяет предположить, что подмножества клеток контролируют разные функции.
Чтобы разгадать эти роли, команда вместе с первым автором Йоханнесом Колем, научным сотрудником лаборатории Дюлака, использовала световые инструменты для управления активностью различных наборов клеток. Один набор проецируется из родительского центра в область премоторной области среднего мозга, называемую периакведуктальным серым цветом. «Эти нейроны предназначены для моторного контроля воспитания», - говорит Дюлак. Когда ученые активировали эти нейроны, мыши стали чаще ухаживать за детенышами - даже за девственными самцами, у которых обычно нет такого инстинкта. Отключение одних и тех же нейронов уменьшило уход за щенками как у самцов, так и у самок.
Другой набор галаниновых нейронов посылает сигналы в вентральную область покрышки, ключевой компонент центра вознаграждения мозга. Активация этих нейронов резко повысила мотивацию животных к взаимодействию со щенками. Когда команда включила эти клетки, самцы и самки мышей взобрались на пластиковые барьеры, размещенные в их клетке, чтобы добраться до детенышей на другой стороне. Однако активация этих клеток не повлияла на родительское поведение животных. Наиболее ярко это проявилось в экспериментах с девственными самцами мышей, которые перелезали через барьер только для того, чтобы атаковать детенышей.
Команда также показала, что нейроны галанина, проецирующиеся в миндалевидное тело, миндалевидную область, известную своей ролью в эмоциональной обработке, заставляют родителей сосредоточиться на своих щенках. Команда Дюлака обнаружила, что родители оставались сосредоточенными, игнорируя социальные сигналы от других взрослых..
И клетки, передающие сигналы гормонорегулирующей области гипоталамуса мозга, по-видимому, модулируют связанные с воспитанием гормоны окситоцин, вазопрессин и гормон стресса кортикотропин-рилизинг-гормон.
Команда не обнаружила существенных различий в работе родительских схем между мужчинами и женщинами. Они продолжат исследовать, что активирует родительский режим самцов после спаривания.
Интересно, Дюлак говорит, что схема воспитания, обнаруженная ее командой, имеет организационное сходство с нейронами в спинном мозге, которые контролируют движение мышц. Оба включают скоординированные, но разные пулы клеток, которые контролируют дискретные функции. По ее словам, еще неизвестно, разделяют ли схемы, лежащие в основе других видов социального поведения, эту логику.