Ученые раскрыли механизмы принятия решений в мозге животных
Мозг животных постоянно получает огромное количество сенсорной информации — изображения, звуки, запахи. Для обработки всего этого необходима сложная система фильтрации, которая выделяет важные детали и позволяет животным реагировать на них. Она не просто игнорирует «шум», а отбирает информацию в зависимости от контекста. Способность концентрироваться на определенных сенсорных стимулах и выбирать поведение в зависимости от ситуации называется «выбором действия».
Для изучения нейронных механизмов выбора действия, как ни удивительно, хорошо подходит червь C. elegans. Это животное способно формировать предпочтения к тем или иным температурам и, попадая в температурный градиент, использует простую, но действенную стратегию для достижения комфортных условий. Сначала черви перемещаются вдоль температурного градиента к более комфортной температуре (это называется «миграцией по градиенту»). Затем, оказавшись в подходящих условиях, они поддерживают эту температуру, оставаясь в пределах комфортного диапазона («изотермический трекинг»). Черви используют обе стратегии в зависимости от ситуации: миграцию по градиенту, когда они далеко от нужной температуры, и изотермический трекинг, когда они уже рядом с ней. Ученые задались вопросом: как C. elegans понимают, что делать в той или иной ситуации.
Команда сосредоточились на изучении электрических синапсов — особого типа связи между нервными клетками, отличного от более распространенных химических синапсов. Исследователи выяснили, что эти электрические синапсы, опосредованные белком INX-1, соединяют пару нейронов AIY, отвечающих за принятие решений о движении у червя. Влияние на этот электрический путь всего в одной паре клеток способно изменить поведение животного.
Электрические синапсы не только передают сигналы, но и «фильтруют» их. У червей с нормальной работой белка INX-1 электрическая связь ослабляет сигналы от температурных рецепторов, позволяя им не реагировать на незначительные колебания температуры и концентрироваться на более существенных перепадах в градиенте. Благодаря этому черви перемещаются к нужной температуре, не отвлекаясь на посторонние сигналы, поступающие с изотермических участков с недостаточно комфортной обстановкой.
Вместе с тем, у червей без белка INX-1 нейроны AIY становятся слишком чувствительными и начинают остро реагировать даже на небольшие изменения температуры. Из-за этой гиперчувствительности черви реагируют на слабые температурные сигналы и застревают на участках с неподходящими для них условиями. Такое поведение в конечном итоге мешает беспозвоночным двигаться к комфортным зонам.
Электрические синапсы, встречающиеся у самых разных животных, от червей до человека, играют важную роль в обработке сенсорной информации. В частности, этот механизм используется в сетчатке глаза для регулировки зрительной чувствительности. Полученные результаты помогут ученым лучше понять, как нейронные связи влияют на восприятие окружающей среды и, как следствие, на поведение живых существ.