Учёные раскрыли нейронный механизм принятия решений при поиске пищи по запаху у мышей

Исследовательская группа под руководством профессора Чжан Юньфэна из Института зоологии Китайской академии наук обнаружила механизмы нейронного кодирования, которые позволяют мышам использовать обонятельную систему для оценки пищевого статуса добычи и принятия точных решений при фуражировке на молекулярном, клеточном и нейронном уровнях.

Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.

В естественной среде животные часто полагаются на запахи для оценки питательной ценности пищи. Молекулы запаха от источников пищи предоставляют хищникам критическую информацию о качестве и привлекательности пищи. Для мышей способность оценивать пищевой статус с помощью обонятельных сигналов, вероятно, определяет, начнут ли они пищевое поведение.

Чтобы изучить этот процесс, исследователи разработали поведенческую экспериментальную систему, имитирующую естественное хищничество, используя в качестве добычи для мышей личинок хлопковой совки. Независимо от того, были ли мыши голодны или сыты, все они демонстрировали значительное предпочтение накормленных личинок перед ненакормленными. Главная обонятельная система оказалась незаменимой для этого процесса.

С помощью газовой хроматографии–масс-спектрометрии команда точно идентифицировала два ключевых химических соединения в поверхностных летучих веществах личинок:

• Линолевая кислота (LA) — её было больше на поверхности сытых личинок.
• (Z)-9-трикозен [(Z)-9-TE] — он концентрировался на поверхности голодных личинок.

Дальнейшее исследование показало, что LA привлекала мышей, а (Z)-9-TE вызывал поведение избегания, причём оба ответа были дозозависимыми. Была идентифицирована дофаминергическая нейронная цепь, берущая начало в вентральной области покрышки (VTA) и проецирующаяся в медиальную обонятельную луковицу (mOT), как критический центр для регуляции предпочтения запахов.

Эксперименты с in vivo фибер-фотометрией и фармакологические исследования показали, что D1- и D2-типы средних шипиковых проекционных нейронов в mOT специфически реагировали на LA и (Z)-9-TE соответственно.

Конкретно:

• Сигналинг через D1-рецепторы опосредовал привлечение к LA.
• Сигналинг через D2-рецепторы был задействован в избегании (Z)-9-TE.

Эти два пути образуют тонко сбалансированную модель, подобную «качелям», которая координирует хищническое поведение мышей по отношению к личинкам.

Это исследование углубляет понимание экологических взаимодействий видов и предлагает потенциал для разработки стратегий борьбы с вредителями путём воздействия на консервативные обонятельные оценочные пути.