Чудесное средство волшебника Гудвина смогло наделить Трусливого Льва смелостью. Теперь ученые добились такого же эффекта в действительности, только не со львом, а пока что с мышами. Зато, если Гудвин, как позднее выяснилось, использовал плацебо, то в нынешнем эксперименте действительно производилось воздействие на мозг мыши. Оптогенетика – метод контроля нервных клеток с помощью лазера – помогла превратить самых робких мышей в альфа-самцов, способных регулярно побеждать в конкурентной борьбе. Для этого оказалось достаточным активировать у них определенную цепочку нейронов в передней части лобных долей мозга.
У многих социальных животных существует иерархия, выделяющая доминирующих и один или несколько уровней подчиненных особей. В этологии принято обозначать уровни такой иерархии греческими буквами. Теперь нейробиологи обнаружили цепь нейронов в мозге мышей, активация которой превращала самых робких и забитых грызунов в смелых и доминантных. Профессор Хайлань Ху (Hailan Hu) из Университета Чжэцзян в Ханчжоу, руководивший этой работой, говорит: «Мы стимулируем участок мозга и заставляем мышей продвигаться по социальной лестнице».
Предыдущие исследования показали, что дорсомедиальная префронтальная кора мозга активируется при социальных взаимодействиях, в частности, во время принятия решений о том, проявлять твердость или покорность по отношению к другим особям. Теперь же удалось выявить конкретную нейронную цепь, связанную с доминированием.
В исследовании, опубликованном журналом Science были использованы генетически модифицированные мыши, целевая группа нейронов которых была чувствительной к свету. При помощи оптического волокна, проведенного в мозг, ученые могли по желанию включать и выключать соответствующую нейронную цепь.
Для эксперимента отбирались мыши-самцы, которые занимали в своих группах подчиненное положение. После активации соответствующей нейронной цепи они немедленно становились смелым, настойчивыми, легко вступающими в конфликты и чаще всего одерживали верх над сородичами, заставляя их подчиняться.
Для проверки эффекта было поставлено несколько опытов. В одном два самца должны были двигаться навстречу друг другу по узкой трубке. Возможности разминуться у них не было, так что один из них должен был при встрече отступить назад. Мыши, которые обычно оказывались в этой роли, после активации нейронов начинали в 90 % случаев одерживать верх. Перед ними отступали те сородичи, которым они раньше проигрывали. В другом опыте мыши конкурировали за теплый уголок в клетке с холодным полом, и также стимуляция нейронов помогала им выходить победителями.
Особенно интересно, что после прекращения активации нейронов не все подопытные мыши возвращались в свой прежний подчиненный ранг. Некоторые из них оставались напористыми и смелым, когда их мозг уже не подвергался искусственному контролю. Ученые назвали это «эффектом победителя».
Авторы отмечают, что подобные схемы имеются и в мозге человека. Хотя иерархии в социальных структурах людей менее жесткие, в них могут проявляться сходные механизмы. Поэтому исследование может оказаться важным для работы с психиатрическими расстройствами, такими как чрезмерное стремление к доминированию или, напротив, полное отсутствие мотивации к социальной конкуренции.
Оптогенетическая активация нейронов уже неоднократно применялась в опытах с мышами. Она позволяла различным исследователям стирать у мышей воспоминания или заставлять их чувствовать жажду. В январе этого года при помощи оптогенетической стимуляции ученые превратили обычных лабораторных мышей в хищников. Такой эксперимент был проведен в Йельском университете под руководством нейробиолога Ивана де Араужу (Ivan de Araujo). В его лаборатории исследуется пищевое поведение грызунов. Однажды ученый наткнулся на статью 2005 года, авторы которой обнаружили, что у крыс в ходе охотничьего поведения активируется участок миндалевидного тела – одного из отделов головного мозга. Причем «охотничий центр» оказался расположен в отделе, который обычно отвечает за страх и тревогу. Исследователь решил проверить, верны ли эти данные и для мышей. Он рассказал о своем эксперименте в журнале Cell.
Изначально Иван де Араужу и его коллеги полагали, что мыши проявят лишь какие-то элементы поведения хищников, например, будут гоняться за сверчками, которых ученые предложили им в качестве возможной добычи, но не станут их убивать и есть. Но мыши, после воздействия на нужные нейроны, превратились в полноценных хищников. Они стали проявлять несвойственное им ранее поведение: гнаться за сверчками, наскакивать на них, обхватывать лапами, убивать укусом сверху и поедать.
Исследователи выявили два нервных пути, один из которых отвечает за преследование добычи, а другой за точность и силу укуса. Если экспериментаторы воздействовали лазером только на одну группу нейронов, мыши, например, только гонялись за сверчками, но не могли их убить. В случае симуляции обоих путей одновременно мыши атаковали не только сверчков, но и другие предметы, находившиеся в их клетке: щепки и бутылочные пробки. Правда, мыши не нападали на своих сородичей. По мнению исследователей, это объясняется тем, что активность миндалевидного тела в таких случаях подавляется другими отделами мозга.
