Как мозг плодовой мушки «включает» желание

Ученые из Рокфеллеровского университета под руководством Ванессы Руты выяснили, как мозг самца плодовой мушки в состоянии полового возбуждения превращает самку из безразличного визуального объекта в цель преследования. Исследование опубликовано в Nature.

Нейронный переключатель

Ключевую роль играет небольшой кластер из примерно 20 нейронов, известных как P1 нейроны. Они действуют как переключатель, переводящий мушку в состояние полового возбуждения. При их искусственной активации самец начинает ухаживание даже за неодушевленными объектами.

Виртуальная реальность для мух

В эксперименте использовалась установка виртуальной реальности:

• Самец мушки закреплен на шарике из пенопласта.
• Перед ним на экране проецируется движущаяся точка, имитирующая самку.
• Камера фиксирует движение мушки, а микроскоп — активность ее мозга.

Исследователи обнаружили, что одних визуальных сигналов достаточно для начала ухаживания. Точка, просто движущаяся вперед-назад, не вызывала реакции. Но когда точка начала имитировать естественное движение самки (приближаясь и удаляясь), P1 нейроны активировались, и самец бежал к точке, вибрируя крыльями.

Переключение нейронных цепей

Главное открытие: P1 нейроны устанавливают связь между зрением и действием.

• При активации P1 зрительные нейроны начинают взаимодействовать с двигательной системой, позволяя мушке преследовать цель.
• Без активации P1 эта связь разорвана, и мушка перестает использовать данный зрительно-двигательный путь. Она фактически «слепа» к присутствию самки.

«Это активирует зрительно-двигательную цепь, которая в противном случае остается неактивной», — объясняет Ванесса Рута.

Гибкость инстинкта

Ученые полагают, что P1 нейроны постоянно оценивают, уместно ли сейчас возбуждение, интегрируя сигналы из окружающей среды и, возможно, внутреннее состояние мушки (голод, усталость).

«Такая конструкция гарантирует, что мушка занимается ухаживанием не постоянно, а только при подходящих условиях. Таким образом, генетически запрограммированное поведение может быть одновременно устойчивым и гибким», — заключает Рута.