Как самки плодовых мушек решают, когда сказать «да»

Новое исследование, опубликованное 7 октября в журнале PLOS Biology, раскрывает механизм принятия самками плодовых мушек ключевого решения — принять или отвергнуть ухаживания самца. Это решение, по-видимому, формируется очень небольшим числом возбуждающих нейронов, использующих ацетилхолин в качестве нейромедиатора и расположенных в трёх областях мозга.

Ген, блокирующий решение

Учёные использовали генетический подход и обнаружили ген dati. Мутация в этом единственном гене лишала самок способности принять решение о спаривании, независимо от настойчивости ухаживаний самца. В норме самка принимает решение в течение 15 минут после начала ухаживаний (танец, «пение» крыльями, феромоны). Если самец не добился успеха за 30 минут, он обречён на провал.

Локализация в мозге

С помощью технологии RNAi было установлено, что ген dati необходим в нервной системе, в холинергических нейронах. Разработав генетическую систему для создания небольших участков нейронов без dati, учёные смогли связать поведение отказа от спаривания с тремя конкретными областями мозга, две из которых ранее не связывали с брачным поведением.

Минимальный нейронный контур

Исследователи сузили поиск до нейронов, которые одновременно экспрессируют dati и являются холинергическими. Оказалось, что за поведение отказа отвечает всего около 15 клеток в двух областях и всего 4 клетки в третьей области.

Нейробиологическая модель

Результаты подтверждают «гипотезу суммирования», предложенную более 50 лет назад. Согласно ей, самка интегрирует всю сенсорную информацию от ухаживаний самца, чтобы достичь состояния возбуждения. Это исследование показывает, что такое возбуждение, ведущее к решению, обеспечивается небольшим числом возбуждающих нейронов, чья схема проецируется на основные сенсорные центры мозга.