Физиологи превратили мышей в зомби-хищников

Ученые заставили мышей преследовать и нападать на добычу, повинуясь фотостимуляции миндалевидного тела. Эксперимент показал ключевую роль миндалины в координации движений хищников. Статья о работе вышла в журнале  Cell.

В отличие от малоподвижных и пассивных фильтраторов, перед хищниками стоит множество сложных задач – найти добычу, догнать ее, удержать и съесть. Координация двигательной и сенсорной активности, необходимая для выполнения этих задач, требует более сложного устройства мозга, чем у фильтраторов.  

Переход к хищничеству, таким образом, стал одним из важнейших этапов развития нервной системы позвоночных. Понимая, какая часть мозга современных животных отвечает за охотничий инстинкт, ученые смогут полнее понять эволюцию сенсорно-моторной системы.

На сегодняшний день известно, что во время преследования добычи у животных активизируются нейроны центрального ядра миндалины, области мозга, расположенной в височной доле. Также центральное ядро миндалины участвует в контроле челюстно-лицевой системы.

Опираясь на эти знания, авторы новой работы предположили, что центральное ядро миндалины участвует в хищнической охоте. Они проверили свою догадку на мышах, всеядных животных, которые предпочитают растительную пищу.

Для этого использовали технику оптогенетики: в два обособленных участка центральной миндалины мышей ввели конструкцию, содержащую светочувствительный участок. Затем стимулировали нейроны миндалины синим светом через тонкое оптоволокно, имплантированное в мозг мышей.

Стимуляция одного участка инициировала преследование добычи. Облучение другого активизировало челюстно-лицевые мышцы и заставляло мышь наброситься и удерживать добычу. Такое поведение мыши не зависело от того, насколько она сыта. Также «включенная» мышь охотилась не только на живую добычу, но и на несъедобные приманки – ее ключевой задачей была не еда, а охота. Как только стимуляция нейронов прекращалась, мышь сразу возвращалась к обычному поведению.

Стимуляция миндалины не повлияла ни на аппетит, ни на агрессию мышей. Они не съедали больше предложенной им растительной пищи и не пытались нападать на сородичей. Их действия ограничивались преследованием и нападением на насекомых и похожих объектов.

В результате эксперимента ученые подтвердили гипотезу о ключевой роли центрального ядра миндалины в хищничестве и нашли два отдельных модуля, которые контролируют охотничье поведение у мышей.

Авторы работы предполагают, что усложнение функций миндалины было тесно связано с формированием выраженного плечевого пояса, шеи и челюстно-лицевой системы, которые потребовали отдельного нервного контура для координации.

Также один из авторов работы допустил, что аналогичная стимуляция миндалины может запустить не контролируемый сознательно охотничий инстинкт в том числе и у человека.

Миндалевидное тело кроме контроля охотничьего инстинкта, выполняет множество других функций. Например, оно принимает участие в восприятии тревоги, которую у человека могут вызвать даже контраргументы.