Как внутренние часы мозга контролируют ритмичный поиск пищи

Исследователи из Института биофизики Китайской академии наук под руководством профессора Ли Яня выяснили, почему животные ищут пищу в определённое время суток. Они обнаружили нейронную цепь, связывающую внутренние центральные часы с ритмичным поиском пищи, что даёт новое понимание того, как циркадные ритмы формируют ежедневное поведение. Работа опубликована в журнале Current Biology.

Многие формы поведения животных демонстрируют циркадную ритмичность. Особенно ярко это проявляется в поиске пищи (фуражировке). Даже животные, выращенные в лаборатории со стабильными температурой и освещением, сохраняют этот ритм. Однако нейронные механизмы, лежащие в основе таких паттернов, оставались неясными.

Учёные идентифицировали группу ингибиторных проекционных нейронов в обонятельной системе, названных mlPN3. Поведенческие эксперименты показали, что эти нейроны подавляют поиск пищи в полдень, но это подавление снимается ранним утром.

Функциональная визуализация активности нейронов выявила, что спонтанная активность mlPN3 нейронов подчиняется циркадным ритмам: она ниже ранним утром и выше в полдень.

Эти колебания управляются группой циркадных нейронов — утренними клетками. Ранним утром они через нейропептид pigment-dispersing factor (PDF) активируют дофаминергические нейроны PAM-β'2, которые, в свою очередь, ингибируют нейроны mlPN3.

Таким образом, используя обонятельную систему в качестве точки входа, исследователи открыли новую функцию ингибиторных проекционных нейронов: они опосредуют циркадную регуляцию поведения по поиску пищи, обеспечивая «питание в правильное время». Этот механизм цепи дизингибирования может лежать в основе циркадной регуляции и других форм поведения животных.