Обоняние помогло мышам заразиться зудом от сородичей

Исследователи из США и Ирана выявили условия, необходимые для возникновения заразного зуда у мышей. Мыши начинали чесаться, наблюдая за сородичем, который уже чешется, если этот сородич был им знаком и если с ним можно было физически взаимодействовать — просто смотреть видеоролик было не достаточно. Также важную роль играли обонятельные сигналы: грызуны с аносмией не заражались зудом. Когда мыши-наблюдатели начинали чесаться вслед за сородичем, в их мозге активировались нейроны обонятельной луковицы, миндалевидного тела, гипоталамуса и гиппокампа — областей, связанных с обонянием, эмоциями и памятью. Результаты опубликованы в Scientific Reports.

Люди и другие приматы иногда начинают чесаться, наблюдая за тем, как чешется кто-то еще. Ранние исследования показали, что заразиться зудом могут даже мыши — от живых, находящихся рядом сородичей, или при просмотре видео, на котором чешется другая мышь. Такой заразный зуд у мышей, согласно этим исследованиям, обусловлен зрительными стимулами и связан с повышенной активностью гастрин-высвобождающего пептидного рецептора (GRPR) в нейронах супрахиазматического ядра. Другая работа продемонстрировала, что в нем задействованы светочувствительные ганглионарные клетки сетчатки и паравентрикулярное ядро таламуса. Однако до сих пор было не известно, вызывают ли заразный зуд какие-то еще сигналы, кроме визуальных. Неясно и то, связан ли такой зуд у грызунов с эмпатией, как это происходит у людей.

Марьям Шаян (Maryam Shayan) из Тегеранского университета медицинских наук и ее коллеги решили разобраться в этом вопросе. Ученые хотели выяснить, какие факторы влияют на возникновение заразного зуда у мышей и сигналы каких модальностей в нем задействованы. В испытаниях участвовали самцы мышей линии NMRI в возрасте 5–6 недель (в предыдущих работах использовали другие линии мышей — C57BL/6 или C57BL/6J). Ученые тестировали мышей попарно: одна была наблюдателем, а вторая — демонстратором. Чтобы вызвать зуд, демонстратору внутрикожно вводили соединение C48/80 в заднюю часть шеи.

В первом эксперименте исследователи проверяли, насколько близкий контакт необходим мышам, чтобы заразиться зудом от сородича. Они взяли три группы по восемь мышей — группу физического контакта (в ней демонстратор и наблюдатель во время эксперимента находились в одном тестовом боксе), группу нефизического контакта (демонстратор был отделен от наблюдателя прозрачной перегородкой с дырками, чтобы мыши могли видеть, слышать и обонять друг друга) и группу видеозаписей (в ней наблюдателям просто показывали видео, на котором чешется их сородич). Мыши-наблюдатели из группы физического контакта часто смотрели на демонстраторов и чесались сразу после этого (такое поведение ученые назвали Look-Scratch), а мыши-наблюдатели, которые сидели за прозрачной перегородкой, так не делали. Грызуны, которые смотрели видео, тоже почти не реагировали на почесывания сородича по ту сторону экрана. При этом и мыши из группы нефизического контакта, и мыши, смотрящие видео, смотрели на сородича-демонстратора и время от времени чесались, но эти события не следовали друг за другом. Также ученые обнаружили, что мыши не заражаются зудом от незнакомых демонстраторов: для того, чтобы зуд передался от грызуна к грызуну, мыши должны были жить в одной клетке хотя бы в течение двух недель до эксперимента.

Дальше исследователи хотели выяснить, какие сенсорные сигналы важны для возникновения зуда у мышей-наблюдателей. Для этого они взяли других мышей, и часть из них лишили обоняния, а часть — слуха (для этого за 3–4 дня до теста мышам вводили сульфат цинка с лидокаином или канамицин и фуросемид). Мыши с аносмией чесались во время эксперимента, однако делали это немного реже, чем их сородичи, не лишенные обоняния. Кроме того, эти почесывания не следовали за взглядом на демонстратора, а возникали хаотично. Авторы пришли к выводу, что мыши без обоняния не заражались зудом от соседа, хотя и часто смотрели на него. Глухота мышей никак не меняла их поведение в эксперименте.

В следующих тестах ученые обнаружили, что мыши-наблюдатели, которые накануне эксперимента тоже испытывали зуд, сильнее отзывались на зуд демонстратора — то есть чаще чесались в ответ, но только если находились с демонстратором в одном тестовом отсеке (без перегородки). Если вещество, вызывающее зуд, вводили сразу двум мышам в паре, они чесались сильнее, чем когда это вещество вводили им поодиночке. Это подтверждало идею о том, что заразный зуд у мышей связан с эмпатией и подражанием. В этих экспериментах мыши с аносмией тоже не заражались зудом — даже если сами недавно переживали его.

После экспериментов часть мышей ученые эвтаназировали — чтобы получить образцы тканей мозга и измерить в них количество белка c-Fos — его увеличение указывало на активацию нейронов. Экспрессия белка была повышена в обонятельной луковице заразившихся зудом мышей-наблюдателей, в грушевидной коре, миндалевидном теле, гипоталамусе, таламусе и гиппокампе. По сравнению с ними у мышей с аносмией и мышей-наблюдателей, которые смотрели за демонстратором через пластиковую перегородку и не заразились, экспрессия белка во всех этих областях была снижена.

Авторы заключили, что для заражения зудом мышам необходима эмпатия, поскольку заражались мыши только от знакомых при близком физическом контакте и полагаясь на обонятельные сигналы. Предыдущий опыт зуда усиливал заразный зуд, мыши как бы начинали сильнее «сопереживать» сородичу. Впрочем, в других исследованиях другие линии мышей заражались зудом даже тогда, когда наблюдали за сородичем на видео, поэтому выводы исследователей требуют дальнейшей проверки.

Ранее исследователи выяснили, что зевота собак в ответ на зевоту человека — не следствие эмпатии. Эксперимент показал, что собака может заразиться зевотой от человека, независимо от того, добр он к ней или нет.