Эякуляция доставляет самцам дрозофил фруктовых (Drosophila melanogaster) удовольствие и вне процесса спаривания, сообщается в статье, опубликованной в журнале Current Biology. Это выяснила группа американских и израильских ученых, которая с помощью методов оптогенетики активировала нейроны, выделяющие нейропептид коразин, необходимый для успешной эякуляции самца дрозофилы.
Система вознаграждения головного мозга во многом отвечает за позитивное подкрепление необходимых для выживания процессов: например, утоления голода и жажды. Именно поэтому эта система также активируется и при эякуляции — процессе, необходимом для размножения. Успешная копуляция у мушек-дрозофил связана с повышением выработки нейронами головного мозга нейропептида F, отвечающего за множество процессов в организме насекомого, включая регуляцию аппетита. Кроме того, эякуляция снижает тягу дрозофил к потреблению этилового спирта, который также активирует их систему вознаграждения.
До сих пор, однако, не было известно, что именно — сам процесс спаривания или эякуляция — воздействует на систему вознаграждения насекомого. Для того, чтобы выяснить это, ученые под руководством Галит Шохат-Офир (Galit Shohat-Ophir) из Университета им. Бар-Илана (Рамат-Ган, Израиль) провели эксперимент на самцах дрозофил эксперимент с использованием методов оптогенетики — внедрения в мембрану нервных клеток светочувствительных рецепторов опсинов. Опсины ввели в ганглий (скопление нервных клеток) в брюшной полости самцов дрозофилы. Нейроны этой области вырабатывают нейропептид коразин: ранее было показано, что он отвечает как за успешную эякуляцию, так и за длительность копуляции. С помощью красного света ученые активировали эти нейроны, заставляя самцов эякулировать без самки, в результате дрозофилы с активированными нейронами предпочитали проводить больше времени под источником красного света.
Ученые также научили мушек связи между стимуляцией и появлением другого стимула — запаха 4-метилциклогексанола: после обучения самцы предпочитали его другим одновременно представленным запахам. Кроме того, с помощью стимуляции нейронов ученым удалось как повысить выработку нейропептида F, так и снизить тягу мушек к этиловому спирту.
Ученые, таким образом, показали, что стимуляция нейронов, вырабатывающих коразин, — важная часть механизма позитивного подкрепления, необходимого для успешного спаривания со стороны самца. Более того, за получение удовольствия, как показывает эксперимент, отвечает не процесс копуляции, а сама эякуляция.
Дрозофила — один из наиболее детально изученных модельных организмов. Ученым, например, даже удалось выделить в их мозге нейросеть, отвечающую за секс.
Елизавета Ивтушок
Но сработала только низкая доза
Ученые из США ввели макакам-резус белок Клото. Уровень сывороточного Клото вырос в пять раз после инъекции белка. В итоге обезьяны почти на 20 процентов лучше справились с задачей на память, и эффект не прошел даже после двух недель. Но если на мышах работали разные дозы белка, то макакам хватило 10 микрограмм на килограмм массы тела — большие дозы не улучшали память. Результаты опубликованы в Nature Aging. В конце 20 века ученые открыли белок Клото (Klotho), который назвали в честь древнегреческой богини, прядущей нить жизни. Выяснилось, что мыши с дефектным геном Klotho начинают стареть уже спустя 3–4 недели после рождения, а еще у них развивается остеопороз, атеросклероз и другие патологии, а к двум месяцам они умирают. Мыши, чрезмерно экспрессирующие Klotho, напротив, живут на 20–30 процентов дольше, а их память лучше. Еще сверхэкспрессия белка защищала мозг мышей от повреждений, связанных с болезнями Альцгеймера и Паркинсона. Люди с повышенными уровнями белка тоже живут дольше, их когнитивные способности лучше, а еще у них ниже риск развития деменции и болезни Альцгеймера. В организме синтезируется две формы белка Клото — трансмембранная и секретируемая. В крови еще циркулирует растворимая форма белка, которая получается, когда ферменты отрезают от трансмембранного белка кусок. Растворимая форма может действовать как гормон, влияя на сигналинг инсулина, фактора роста фибробластов (FGF), функцию Wnt и NMDAR. Растворимую форму Клото вводили мышам в виде инъекций, и это повышало синаптическую пластичность, улучшало познание и устойчивость нейронов к старению. Стейси Кастнер (Stacy A. Castner) из Йельской школы медицины и ее коллеги решили проверить, улучшится ли память у нечеловеческих приматов, макаков-резус (Macaca mulatta), если им подкожно ввести белок Клото. Макаки-резус, как и люди, страдают от возрастного когнитивного снижения, хотя и без значительной потери нейронов. Сначала белок Клото макак ученые ввели мышам — в дозировке 10 микрограмм белка на килограмм массы тела. В предыдущих исследованиях такая доза увеличивала синаптические и когнитивные функции мышей. Здесь спустя 4 часа у мышей улучшилась синтетическая пластичность и рабочая память, которую проверяли в У-образном лабиринте. Уровень белка Клото в сыворотке мышей после инъекции увеличился в шесть раз. Затем ученые попытались повысить уровень белка в сыворотке стареющих макак, которым было в среднем около 22 лет (что эквивалентно человеческим 65), до того же уровня. Для этого они вводили макакам разные дозы Клото: от 0,4 до 30 микрограмм на килограмм массы тела. Доза в 10 микрограмм на килограмм повысила уровень сывороточного белка в пять раз. Уровень Клото в человеческой пуповинной крови тоже примерно в пять раз выше, чем в крови взрослых, — поэтому на дозе в 10 микрограмм ученые и остановились. Обезьян учили запоминать расположение отсека с пищевым вознаграждением, и таким образом оценивали их рабочую память. Задачи с нормальной сложностью, в которых было от 4 до 7 отсеков, они выполняли успешно, но не всегда справлялись с повышенной сложностью, когда отсеков было уже от 6 до 9. Уже через четыре часа после однократной инъекции белка Клото макаки стали лучше решать задачу, особенно — ее сложный вариант. Процент правильных ответов в сложной задаче увеличился с 45 до почти 60 (P = 0,0077). Этот эффект сохранялся спустя две недели и не зависел от пола. А вот более высокие дозы — 20 и 30 микрограмм на килограмм массы тела — не привели к когнитивному улучшению у макак, но и хуже не сделали. В отличие от обезьян, на мышей в предыдущих исследованиях высокие дозы белка действовали положительно. Возможно, слишком высокие дозы нарушают метаболизм у нечеловеческих приматов. Авторы предположили, что когнитивного улучшения у людей также можно будет достичь с помощью небольших, физиологических доз гормона. Также ученым еще предстоит выяснить, как сигналы белка передаются в мозг, поскольку введенный в кровь Клото сам не пересекает гематоэнцефалический барьер. Не так давно ученым удалось улучшить рабочую память людей, посветив на мозг лазером — через кожу и череп. До стимуляции люди могли запомнить 3–4 фигуры на картинке, а после — 4–5.