Эта нейронная цепь управляет стремлением к спариванию. Но не всегда

У животных с социальной структурой стремление к размножению — сложный процесс, управляемый мозгом и зависящий как от внутренних сигналов (гормоны), так и от внешних факторов (взаимодействие с потенциальными партнёрами).

Одна из ключевых областей — префронтальная кора (PFC). В статье в Cell исследователи из Лаборатории молекулярной биологии Университета Рокфеллера под руководством Натаниэля Хейнца выяснили, как её подрегион влияет на репродуктивное поведение мышей: через гормонально-зависимую корковую цепь, которая контролирует, как и когда самки ищут спаривания с самцами.

Цепь, соединяющаяся со многими слоями мозга, активируется как «гормоном любви» окситоцином, так и гормонами яичников.

«Эта цепь интегрирует гормональное состояние с распознаванием потенциальных партнёров, чтобы управлять сложным когнитивным поведением», — говорит соавтор исследования Инес Ибаньес-Тальон.

Интересно, что у самцов мышей эта же цепь есть, но её активация даёт противоположный эффект: они теряют интерес к спариванию.

«Эта общая нейронная архитектура гибко формируется как гормональным состоянием, так и биологическим полом, чтобы производить специфичные для пола модели социального поведения», — говорит старший соавтор Кун Ли. «Это может помочь объяснить, почему сексуальная мотивация и социальный интерес колеблются в зависимости от репродуктивного состояния и различаются между полами».

Половой диморфизм в мозге

Исследование основано на более ранних открытиях лаборатории. В 2014 году учёные обнаружили в медиальной префронтальной коре (mPFC) новый тип клеток — нейроны, экспрессирующие рецептор окситоцина (OxtrINs). У мышей эта корковая цепь способствовала восприимчивости к спариванию, но только у самок и только во время эструса (фертильного периода).

В 2016 году выяснилось, что активация OxtrINs снижает тревожное поведение у самцов, но не у самок. У самок же она повышала социальное предпочтение к самцам.

Однако оставалось неясным, «как mPFC ощущает внутренние гормональные состояния и регулирует гибкий контроль над социальным поведением», — отмечает Ли.

Схема цепи

В новом исследовании учёные сосредоточились на слое 5 mPFC, который отправляет информацию в другие области мозга. Они идентифицировали в этом слое нейроны, экспрессирующие ген Cacna1h, который производит кальциевые каналы — «электрические переключатели» для коммуникации нейронов.

Затем они проследили их связи с областью переднего гипоталамического ядра (AHN) в гипоталамусе — древней, гормонально-зависимой части мозга, регулирующей базовые потребности (голод, жажда, сон) и половое поведение.

С помощью современных методов они отслеживали нейронную активность в мозге самок мышей на протяжении полного цикла эструса (аналога менструального цикла человека) во время взаимодействия с самцами. Нейроны Cacna1h+ оказались высокочувствительны к гормонам яичников, активируясь, когда мыши были фертильны. В этот период самки активнее искали самцов, реже отвергали их и проявляли повышенную сексуальную восприимчивость.

Команда установила, что нейроны Cacna1h+ — это критически важное, гормонально-зависимое подмножество нейронов. Они реагируют на сигналы окситоцина через OxtrINs (получая социальные стимулы) и от AHN (считывая внутренние сигналы), что в итоге приводит к социосексуальному поведению.

Однако манипуляции с этими нейронами кардинально по-разному меняли поведение у мышей разного пола:

• У самок: активация нейронов Cacna1h+ в нефертильный период заставляла их вести себя так, будто они гормонально готовы к спариванию. Подавление активности этих нейронов во время эструса полностью лишало их интереса.
• У самцов (активность мозга которых также отслеживали) наблюдалась обратная картина: «выключение» нейронов Cacna1h+ резко повышало их интерес к самкам и ускоряло попытки спаривания, а активация нейронов подавляла мужское сексуальное поведение.

Цепь, по-видимому, имеет и петлю обратной связи: активность нейронов Cacna1h+ может не только инициировать поведение, но и сама активироваться в результате поведения. У самок в эструсе эти нейроны сильно активировались сигналами от самцов и способствовали социосексуальному интересу, тогда как у самцов нейроны не реагировали на сигналы самок, и интерес снижался.

«Это поразительно, — говорит Ибаньес-Тальон. — Даже когда нейронные цепи, популяции нейронов и молекулярные компоненты идентичны — различаясь лишь уровнем экспрессии — система может давать совершенно разные функциональные результаты».

Хотя данное исследование было сосредоточено на гормонах яичников, в будущем учёные планируют изучить влияние тестостерона, который имеет установленные связи с депрессией, шизофренией, тревожностью и другими расстройствами.

«Учитывая разительно разные функциональные роли нейронов Cacna1h+ у самцов, весьма вероятно, что тестостерон играет ключевую роль в их развитии или реактивности, — говорит Ли. — Это направление исследований может дать ценное понимание полоспецифичной регуляции и уязвимости социального и эмоционального поведения».