Соединенный проводами, чтобы сбежать из хищника или бороться со сцепляющимся конкурентом в ответ на дуновение мочи, мыши используют оптимизированную систему, которая посылает сенсорный сигнал в нервные центры в мозгу, которым нужны только несколько синапсов, чтобы быстро начать инстинктивное поведение. Для сравнения визуальная система, на которой люди полагаются, чтобы ощутить угрозу, должна обработать еще много переменных, обнаружив края и цвета и контраст того вырисовывающегося тигра, которого они видят, вместо того, чтобы вдохнуть аромат кошки – острый только животным – перед поспешным бегством.
У мышей социальное поведение также стимулируют эти химические сигналы, названные феромонами. Ученые наблюдали различия в том, как мыши взаимодействуют со взрослым, юными или новорожденными мышами, но они не знали, какие сенсорные сигналы позволяют мышам различать к возрасту.
Ища новые феромоны, которые могут управлять различными инстинктивными поведениями мыши, исследователи, во главе со Стивеном Либерльзом, на службе ее величества вооруженных сил Великобритании адъюнкт-профессором цитобиологии, обнаружили феромон, найденный только в слезах молодых мышей. Их эксперименты показали, что эта молекула, пептид экзокринной железы под названием ESP22, защищает незрелых в половом отношении мышей от сцепляющейся деятельности взрослыми самцами мыши. Исследование, сообщил 2 октября по своей природе, обеспечивает первый шаг к подробному пониманию того, как сенсорная система может отрегулировать социальное поведение.«Определяя определенные феромоны и рецепторы они активируют, у Вас есть ручка на нервных схемах, которые управляют этими инстинктивными поведениями», сказал Либерльз. «Идея состоит в том, чтобы произвести комплект инструментов различных феромонов, которые управляют различными поведениями.
Тогда Вы можете анализировать, как обонятельная система выборочно направляет эти исходные данные, чтобы выполнить соответствующие поведенческие ответы».Исследователи исследовали геномы мышей, чтобы определить гены, которые кодируют феромоны. Они учились, были ли гены феромона включены у самцов мыши и самок мыши различных возрастов и психологических состояний.
У взрослых мышей сексуальные феромоны, сделанные мужчинами, влияют на сексуальное поведение во взрослых женщинах и агрессию в мужчинах, но меньше известно о феромонах у младших мышей.Экран экспрессии гена нашел Esp22 не у новорожденных мышей, а в слезах юных мышей.
О юных феромонах не сообщили прежде, и намного меньше внимания было сосредоточено на слезах по сравнению с мочой, которую намного легче собрать.«Это развилось, как мы думали о том, что мог бы делать ESP22», сказал Либерльз.Чтобы лучше понять путь ответа, эта активированная молекула, ученые проследила его до сенсорных нейронов в vomeronasal органе (VNO), обонятельная структура тот, людям недостает.
Взрослые мыши, у которых есть сигнальные дефициты в этом органе, показали увеличенное сексуальное поведение к юным мышам, ученые наблюдали.Ученые также видели, что взрослые мыши показали то же самое поведение к двум напряжениям юных мышей, которые не производят ESP22. Но когда ESP22 был окрашен на этих юных мышей, было существенное сокращение сексуального поведения взрослыми мужчинами, предполагая, что ESP22 – защитный феромон.Дальнейшее отслеживание показало, что ESP22 активирует нейроны в каемчатой системе, область в мозговых управляющих инстинктивных двигателях: сексуальное поведение, агрессия и самооборона.
Намного больше остается в темноте, сказал Либерльз.«Мы хотели бы знать, каковы те нейроны, как они выдерживают сравнение с другими нейронами в каемчатой системе, и как они могли бы добиться ответов на другие типы феромонов и ароматов хищника», сказал он. «Мы также хотели бы найти рецептор, который обнаруживает этот сигнал».
Мыши – важные модели для понимания поведения человека – конечной цели этой программы исследований – но есть важные различия. У людей нет юного феромона как ESP22. У них нет органа как VNO.
Они также не признают ароматы хищника путем, мышь была бы. Но люди действительно показывают страх, агрессию и сексуальное поведение.«Многие поведения подобны», сказал Либерльз. «Мы используем мышь в качестве модели для понимания поведения человека.
Эта работа обеспечивает способ изучить механизмы, лежащие в основе поведения».Лайза Стауэрс, адъюнкт-профессор молекулярной и клеточной нейробиологии в Научно-исследовательском институте Scripps в Сан-Диего, назвала исследование «убеждением и полный».
В то время как она возглавляет лабораторию, которая исследует подобные вопросы в области, она не была вовлечена в исследование.«Это – очень важная молекула, чтобы изучить мозговую схему», сказала она. «У нас нет специальной обонятельной системы, которую имеют мыши, и у нас нет ароматов, которые вызывают поведение, но они вызывают то же самое место в мозгу через эволюцию».
Stowers был осторожен в том, чтобы делать выводы о мышах в дикой природе против мышей в лабораторных клетках, намного меньшем количестве прыгания через разновидности. Что делает самец мыши, когда он привлечен женщине и чувствует запах кошки в то же время, например?«При наличии thesecues мы можем начать находить нейроны, которые они активируют и спрашивают, что происходит в этом уравновешивании между спариванием и страхом», сказала она. «Мы можем спросить, как эти поведения смодулированы и при дисфункции, как они не смодулированы».ESP22 и другие молекулы, которые нашел Liberles, обеспечивают мощные инструменты, чтобы понять, как врожденные поведения произведены в мозгу, сказала она.
«Тридцать процентов людей принимают наркотики, чтобы смодулировать напряжение и беспокойство и агрессию», сказал Стауэрс. Несмотря на то, насколько важный эти поведения, «мы понятия не имеем, как они произведены в мозгу любым животным – не черви, не мухи, не мыши и не люди.
Это – первый шаг, открывая целые новые способы изучить их».