Отцовство в мире животных: Отключение инстинкта детоубийства

Самцы-холостяки многих млекопитающих, включая львов, горных горилл, обезьян и мышей, нападают и убивают потомство других самцов — форму инфантицида, — но проявляют родительское поведение, когда сами становятся отцами. Учёные из Института наук о мозге RIKEN в Японии обнаружили две небольшие области мозга, которые контролируют, какое из этих противоположных поведений проявит самец мыши. Эксперименты, подробно описанные в The EMBO Journal, показывают, как паттерны активности в двух областях переднего мозга определяют, будет ли у самца стремление заботиться о мышатах или нападать на них.

Инфантицид в животном мире часто объясняется врождённой репродуктивной стратегией самца: уничтожая новорождённых детёнышей, зачатых другими самцами, холостой самец мыши освобождает самку для собственных попыток спаривания. После спаривания и совместной жизни с беременной самкой самец меняет поведение и начинает заботиться о потомстве — даже если оно не его. Чтобы исследовать механизм этого переключения, учёные изучили паттерны активации мозга, вызываемые родительским поведением и инфантицидом.

Взрослых самцов мышей помещали к мышатам и регистрировали их поведение по отношению к детёнышам — отцовское или инфантицидное. Затем учёные измерили уровень c-Fos — индикатора недавней нейронной активности — в девяти областях переднего мозга, чтобы выяснить, связана ли активность в этих регионах с поведением. Они обнаружили, что экспрессия c-Fos в центральной медиальной преоптической области (cMPOA) связана с отцовским поведением, а экспрессия в ромбовидном ядре постериорного отдела перегородки (BSTrh) — с инфантицидным. Фактически, прошлое поведение можно было определить, просто посмотрев на паттерны экспрессии c-Fos.

«Мы были удивлены, насколько точно паттерны экспрессии c-Fos в области cMPOA–BSTrh могли классифицировать это социальное поведение, — говорит руководитель группы Куми Курода. — Удивительно, но ретроспективная классификация была точна на 95%–97%».

Чтобы проверить, необходимы ли cMPOA и BSTrh для двух типов поведения, команда провела несколько экспериментов. Во-первых, они обнаружили, что повреждение BSTrh подавляло инфантицидное поведение у холостых самцов. Затем они провели дополнительный эксперимент, показав, что повреждение cMPOA отменяло родительское поведение и фактически заставляло отцов нападать на новорождённых детёнышей.

Команда также провела тесты с использованием проволочной сетки, чтобы предотвратить акты инфантицида или родительской заботы. «Паттерны экспрессии c-Fos в этих регионах были столь же точны в предсказании попыток поведения, — объясняет Курода. — Вместе с результатами повреждений это указывает, что cMPOA и BSTrh ответственны за побуждение, или драйв, стоящий за этими совершенно разными социальными актами».

Чтобы понять, как эти две области влияют друг на друга, команда исследовала нейронные связи между ними. Они обнаружили, что большинство связей являются ингибиторными и идут от cMPOA к BSTrh. Поскольку ингибирование BSTrh через повреждения снижало инфантицид, а анализ экспрессии c-Fos также показал, что cMPOA сильно активируется во время спаривания, исследователи выдвинули гипотезу, что естественное переключение с инфантицидного поведения на родительское должно включать активацию cMPOA.

Чтобы проверить это, они использовали оптогенетическую световую стимуляцию в течение нескольких дней для избирательной активации нейронов cMPOA, проецирующихся в BSTrh, у холостых самцов. Как и ожидалось, это значительно снизило уровень инфантицида. Однако переключение было не мгновенным и, неожиданно, зависело от количества дней лечения.

«Есть несколько следующих шагов, которые необходимо предпринять, — говорит Курода. — Мы считаем, что социальный опыт с самкой должен приводить к отцовскому поведению через усиление активности в cMPOA, но нам нужно определить, как это происходит. Мы также хотим исследовать функцию этих областей мозга у приматов и в настоящее время делаем это на мармозетках. Это особенно важно, потому что в настоящее время мы не знаем ни одной области в мозге приматов, которая была бы специфически связана с родительским поведением».