Исследование обнаруживает нейронную цепь в мозге дрозофилы, отвечающую за обнаружение антиафродизиака

Новое исследование, опубликованное в журнале eLife, идентифицировало нейронную цепь в мозге плодовой мушки (Drosophila melanogaster), которая отвечает за обнаружение вкусового феромона, контролирующего решение самцов о спаривании с самками.

В естественной среде вкус контролирует многие поведенческие решения. Для многих животных феромоны — химические сигналы для коммуникации — влияют на выбор партнера для спаривания. Однако о том, как вкусовые феромоны обрабатываются в мозге, известно очень мало.

Работа Джоанн Ю, ассистент-исследователя из Тихоокеанского центра биологических исследований (PBRC), и её коллег позволила явно проследить этот процесс:

• Были идентифицированы вкусовые клетки на ногах мушки, которые обнаруживают феромон.
• Определены нейроны в мозге, которые реагируют на этот феромон.
• Построена карта связи между этими двумя группами клеток.

Феромон, названный CH503, производится самцами, передается самкам во время спаривания и останавливает других самцов от спаривания с этой самкой — это антиафродизиак для других самцов.

Поскольку многие вкусовые клетки находятся на передних ногах мух, исследователи использовали генетические манипуляции, чтобы отключить активность в отдельных классах этих клеток, а затем проверили, могут ли самцы по-прежнему реагировать на феромон. С помощью этой стратегии был идентифицирован один класс вкусовых рецепторов, Gr68a, ответственный за обнаружение феромона.

«В норме самцы отталкиваются от самок, "надушенных" этим феромоном. Однако, когда активность в нейронах Gr68a отключена, самцы активно пытаются спариться с такими самками», — сказала Ю.

Далее учёные отключили активность в разных группах клеток центрального мозга, чтобы определить, сохраняется ли реакция самцов на феромон. Оказалось, что одна группа клеток, производящих химическое вещество Tachykinin, необходима для обнаружения феромона.

Наконец, было установлено, что нейроны Gr68a в ноге связаны с нейронами Tachykinin в мозге. Для этого в обе популяции нейронов ввели два сенсора, которые светятся, когда нейроны находятся достаточно близко, чтобы образовать связь. Учёные смогли зафиксировать связь между двумя популяциями нейронов.

«Эта работа идентифицирует молекулярный сигнал, Tachykinin, который контролирует восприятие вкусовых феромонов, и предоставляет анатомическую карту того, где эта информация обрабатывается в мозге», — сказала Ю. — «Понимая клеточную основу кодирования вкусовой информации, мы сможем изучить, как сенсорные сигналы формируют запрограммированное поведение и влияют на сложные социальные решения, такие как выбор партнера для спаривания. Потенциально мы могли бы разработать способ манипулирования Tachykinin в популяциях вредителей для контроля их размножения».

В будущем Ю и её коллеги намерены продолжить картирование связей нейронов Tachykinin и изучить, как физиологическое состояние (например, голод, стресс) может влиять на выбор спаривания через путь Tachykinin.