Переключатель поведения в мозге мышей

Учёные обнаружили у мышей уникальный кластер нервных клеток, который работает как биологический переключатель, включая и выключая поведенческие различия между полами. Этот кластер постоянно активен у самок, но у взрослых самцов остаётся в «спящем» режиме, пока они не спариваются. Это открытие помогает понять, как социальные и репродуктивные стадии жизни оставляют физический след в мозге. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Мужские и женские организмы отличаются анатомией и гормонами – это называют половым диморфизмом. Но в мозге такие различия обычно не столь очевидны. Большинство отличий между мужскими и женскими мозгами проявляются как плавные вариации, без чёткого «есть» или «нет». Настоящие бинарные различия крайне редки.

Исследователи Тамар Лихт и Дэн Рокни из Еврейского университета Иерусалима решили выяснить, существуют ли абсолютные различия в активности нейронов. Они сосредоточились на медиальной миндалине – области мозга, которая обрабатывает эмоции, социальные сигналы и управляет репродуктивным поведением. Эта структура собирает запаховые и другие сенсорные сигналы, помогая животному правильно реагировать на соперника или потенциального партнёра.

Чтобы отследить активные клетки, учёные использовали гены, которые включаются сразу после того, как нейрон «выстреливает». Эти гены работают как маркеры, показывая, какие клетки недавно участвовали в передаче сигналов.

Команда применила метод генетической маркировки: когда мыши получали специальный препарат, все активные в этот момент нейроны окрашивались в ярко‑красный цвет. Это позволило спустя недели увидеть под микроскопом, какие клетки были активны.

У самок в медиальной миндалине обнаружился плотный круглый кластер светящихся клеток. Его назвали DIMPLE, потому что на срезах он напоминал «ямочки» на лице. У всех самок кластер присутствовал. У почти сотни взрослых самцов‑девственников его не было. Налицо бинарное различие.

Доктор Лихт отметила, что большинство половых отличий в мозге тонкие, но здесь всё оказалось предельно ясно – группа нейронов работает как биологический переключатель, отражающий пол и социальное состояние.

Учёные проверили, сохраняется ли эффект без половых гормонов у взрослых. После удаления яичников у самок и семенников у самцов кластеры не изменились: у самок DIMPLE оставался активным, у самцов – отсутствовал. Значит, гормоны взрослых животных не поддерживают различие.

У подростков ситуация была другой: у молодых самцов и самок кластер работал одинаково. У самцов активность исчезла только после взросления и отделения от семьи, что говорит о влиянии социальной среды.

Далее исследователи проверили, можно ли снова «включить» кластер у взрослых самцов. При спаривании кластер активировался после одного‑единственного контакта. Но запахи или визуальное общение эффекта не давали – только физическое спаривание.

Если самца оставляли с беременной самкой, кластер оставался активным. Если его забирали через несколько дней – снова «гас». Кластер реагирует на текущее социальное положение.

Поскольку спаривание вызывает резкий выброс определённых гормонов, учёные заподозрили роль пролактина – гормона, участвующего в родительском поведении. У самцов после спаривания пролактин естественно повышается. Инъекция пролактина включала DIMPLE даже у девственных самцов.

Однако попытки выключить кластер, блокируя пролактин, не увенчались успехом. Возможно, гормон снижался недостаточно или работают дополнительные химические сигналы.

Учёные полагают, что кластер может помогать взрослым самцам переставать нападать на детёнышей, поскольку обычно самцы агрессивны к потомству, но после спаривания становятся заботливыми. Активность DIMPLE совпадает с этим переходом. Проверить гипотезу сложно: кластер расположен глубоко, а его молекулярных маркеров нет.

Открытие показывает, как социальный опыт способен перенастраивать мозг самцов и открывает путь к исследованию того, как животные адаптируются к жизненным стадиям. Авторы работы: Tamar Licht, Adan Akarieh, Aya Dhamshy, Amit Zeisel, Osnat Ophir и Dan Rokni.