Это поведение регулировали нейроны передней поясной коры
Американские ученые понаблюдали за тем, как мыши реагируют на свою боль и на боль сородичей, и обнаружили, что и то, и другое поведение регулируют нейроны передней поясной коры. При этом когда мыши зализывали свои раны, активировалась одна группа нейронов, а когда чужие — другая. Еще одно подмножество нейронов передней поясной коры отвечало за реакцию на сородичей, которые не были ранены, но были в состоянии стресса. Результаты опубликованы в Nature.
Раненые или травмированные животные зализывают место травмы, чтобы облегчить боль и ускорить заживление раны. Некоторые социальные виды животных, такие как приматы и грызуны, демонстрируют такое же поведение по отношению к раненым сородичам — подобно тому, как люди заботятся о больных. Это, вероятно, не только способствует более быстрому выздоровлению, снижает интенсивность боли и предотвращает развитие инфекции, но и укрепляет социальные связи. Однако нейронные механизмы такого реагирования полностью не ясны.
Чжан Минмин (Mingmin Zhang) с коллегами из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе изучил такую взаимопомощь на мышах. Чтобы вызвать боль и воспаление у грызунов, им вводили мелиттин, ключевой токсин пчелиного яда, в заднюю лапу мышей. Контрольным мышам делали инъекцию физраствора. После этого ученые наблюдали за реакцией пострадавших и их сородичей (мыши содержались попарно; инъекцию делали одному грызуну из клетки). Мыши, которым ввели токсин, часто зализывали место инъекции. В то же время соседи пострадавших начинали более активно за ними ухаживать — демонстрировали более высокий уровень аллогруминга (чистка шерсти, поглаживания). Так мыши, вероятнее всего, успокаивали раненых. Кроме того, здоровые мыши также облизывали поврежденные лапы сородичей (такое поведение называют аллоликингом). Самки делали это активнее, чем самцы. Количество аллогруминга и аллоликинга не зависело от статуса доминирования.
Такое же поведение мыши проявляли по отношению к сородичам, которым в лапу вводили не мелиттин, а формалин, инъекция которого тоже вызывает боль. А вот когда мышам вместе с мелиттином вводили лидокаин, и они облизывали место повреждения гораздо реже (потому что оно не так болело), ухаживания других мышей также снижались. При этом когда раненая мышь спала и не зализывала свою рану, другие все равно начинали за ней ухаживать — это говорило о том, что грызуны понимают, что сородичу больно, по всей видимости, опираясь на различные сигналы, а не только на поведение.
Также авторы обнаружили, что пострадавшие мыши меньше времени тратили на то, чтобы самостоятельно зализывать свои раны, когда их зализывали сородичи, — по сравнению с ситуацией, когда других мышей рядом не было. И чем дольше другие мыши ухаживали за ранеными, тем меньше они обрабатывали свои раны сами. То есть уход со стороны сородичей помогал травмированным мышам справиться с болью.
Чтобы выяснить, как мозг мышей кодирует представления о чужой боли и модулирует возникающие поведенческие реакции, ученые использовали микроэндоскопическую визуализацию кальция in vivo в передней поясной коре (anterior cingulate cortex, ACC) — области мозга, которая связана в том числе с восприятием собственной и чужой боли (в поясной коре также расположена часть зеркальных нейронов мозга). Когда мыши смотрели на здорового сородича, активировалась одна группа нейронов ACC, а когда на раненого — другая. Когда исследователи хемогенетически ингибировали нейроны ACC у мышей-наблюдателей, они переставали так активно заботиться о раненых. Напротив, оптогенетическая активация нейронов усиливала просоциальное поведение — как ухаживание, так и зализывание раны. А активация соседней прелимбической коры такого эффекта не вызывала.
Также авторы выяснили, что разные нейроны ACC отвечают за реакцию на собственную боль и на боль другого. Для этого они регистрировали активность нейронов мышей, когда они смотрели на раненого товарища и ухаживали за ним, а затем — когда инъекцию мелиттина делали им самим, и когда они зализывали уже свою поврежденную лапу. Только 8,7 процента нейронов активировались и в том, и в другом случае. Интересно, что когда ученые стимулировали нейроны ACC у травмированных мышей, они не начинали чаще зализывать собственную рану.
Если мыши видят сородича, который не ранен, но испытывает стресс, они могут начать заниматься аллогрумингом — чтобы успокоить его; но облизывать нетравмированного сородича мыши не станут. Исследователи определили, что за аллоликинг и аллогруминг отвечают разные группы нейронов ACC — лишь около 15 процентов нейронов каждой группы активировалось в обоих случаях. Кроме того, разные группы нейронов активировались у мышей, когда они смотрели на сородича, которому больно, и на сородича, который испытывает стресс, хотя часть клеток реагировала в обоих случаях. То есть представление о том, что сородичу больно, и связанные с этим поведенческие реакции отличаются от представления и реакций, вызванных эмоциональным стрессом других.
До недавних пор зализывание ран сородичей наблюдали только у приматов и грызунов, но в прошлом году ученые обнаружили, что так делают и бизоны — они зализывали раны друг друга после того, как исследователи стреляли в них дротиками с обездвиживающим препаратом, чтобы надеть на них GPS-трекеры и взять образцы крови, шерсти и фекалий.