Satu suis dikesan di dalam otak ikan yang menetapkan untuk menang atau kalah dalam pertarungan. • Alexander Markov • Berita Sains mengenai "Unsur" • Neurobiologi, Ichthyology

Suis dikesan di dalam otak ikan yang menetapkan untuk menang atau kalah dalam pertarungan

Rajah. 1. Urutan peristiwa biasa dalam konflik antara dua zebrafish lelaki: 1 – demonstrasi, 2 – berputar, 3 – gigitan, 4 – penentuan pemenang dan kalah. Gambar dari artikel dibincangkan diSains

Hubungan dengan congeners adalah untuk vertebrata tidak kurang aspek asas hidup, daripada pernafasan atau pencernaan. Oleh itu, tidak menghairankan bahawa ada jabatan khusus di dalam otak yang mengatur aspek tertentu dari tingkah laku sosial. Ahli sains saraf Jepun telah menemui dua litar neural di dalam otak ikan model zebrafish, salah satunya aktif untuk pemenang dalam pergaduhan, dan yang kedua untuk yang kalah. Ikan transgenik dengan "laluan pemenang" yang disekat biasanya kehilangan pergaduhan, walaupun mereka tidak kalah dengan lawan mereka dalam segi fizikal. Sebaliknya, ikan yang mempunyai laluan "orang yang terkalahkan" dilumpuhkan tidak mahu berputus asa dan oleh itu sering menang. Jalan ketiga telah ditemui yang memastikan kelakuan normal orang yang kalah: jika anda menghalang jalan ini, ikan yang dipukul dalam perjuangan terus berkelakuan tidak sopan, menimbulkan serangan pemenang baru. Mamalia mempunyai analog dalam laluan ini.

Pencerobohan adalah aspek penting dalam tingkah laku sosial yang membantu untuk membentuk hubungan antara individu dan mengagihkan sumber yang terhad. Pertengkaran di antara binatang-binatang spesies yang sama jarang berakhir dengan kematian: perkara ini biasanya terbatas untuk membentuk hierarki sosial. Akibatnya, pemenang menikmati semua faedah status sosial yang ditawan, dan pihak yang kalah harus mengamalkan tuntutannya dan puas dengan sedikit. Tetapi semua masih hidup dan tidak perlu melawan sesiapa sahaja hingga mati, yang selalu berisiko, bahkan untuk yang paling kuat.

Pakar neurosisi secara aktif mencari dan mengkaji bahagian-bahagian otak dan laluan saraf yang memberikan kelakuan sosial yang kompleks (termasuk agresif). Idea untuk mencari sistem khusus di otak yang bertanggungjawab terhadap aspek tertentu dari tingkah laku sosial mungkin kelihatan aneh kepada orang yang telah diajar bahawa "bentuk sosial pergerakan materi" adalah lebih tinggi daripada "biologi" itu. Sebenarnya, kehidupan sosial untuk banyak haiwan adalah tidak asas dan biologi daripada bernafas dan pencernaan. Oleh itu, dalam sistem saraf, bersama dengan pusat selera makan,tidur atau cegukan dengan cara yang sama terdapat pusat pelbagai aspek fisiologi dan tingkah laku berorientasikan sosial (lihat: Rangkaian saraf bertanggungjawab untuk tingkah laku sosial, berkembang dengan sangat perlahan, "Unsur", 14.06.2012). Satu lagi perkara ialah menguraikan peranti mereka bukan satu tugas yang mudah.

Para pakar neurologi Jepun telah mengambil langkah penting untuk menguraikan litar saraf yang mengawal selia tingkah laku agresif dalam vertebrata. Para saintis telah bekerja dengan objek model klasik, yang kini digunakan oleh banyak makmal neurobiologi, zebrafish. Laki-laki ikan ini mengetahui siapa yang utama, dengan bantuan pertengkaran, yang biasanya berkembang mengikut senario standard (lihat Rajah 1, serta video urutan khas perjuangan zebrafish lelaki). Konflik bermula dengan "demonstrasi agonistik": menyebarkan sirip dan pergerakan yang mengancam. Ikan berputar seperti tarian; secara beransur-ansur mereka membakar dan mula menggigit satu sama lain. Ia berakhir dengan hakikat bahawa salah seorang lawan mengaku bahawa dia telah dikalahkan dan lari. Jika ia berlaku di dalam akuarium dekat dan tidak ada tempat untuk melarikan diri, kulit yang terkalahkan di bahagian bawah dan terletak di sana secara senyap-senyap agar tidak menimbulkan murka pemenang (lihat video Silap mata biasa selepas pertarungan liar 10 minit selepas pertarungan).

Kesan pemenang (kesan pemenang) adalah tipikal untuk danio-rerio: memenangi pertarungan secara dramatik meningkatkan peluang untuk memenangi konflik seterusnya, dan kekalahan meningkatkan kemungkinan kekalahan baru tanpa mengira kekuatan lawannya (RF Oliveira et al., 2011) Fighting Zebrafish: Characterization of Kesan Agresif dan Kesan Pemenang-Loser). "Kesan pemenang" jelas ditunjukkan sejam selepas perjuangan, tetapi melancarkan lebih dari satu hari.

Otak danio telah dikaji secara terperinci, dan yang paling penting, teknik penyelidikan yang kuat telah dikembangkan untuk objek ini, yang membolehkan untuk memantau kerja-kerja kumpulan neuron individu dan memanipulasi mereka dalam pelbagai cara, termasuk yang direka oleh genetik. Semua ini membolehkan para penyelidik untuk mencari laluan neural yang mengawal kelakuan haiwan semasa konflik dan bertanggungjawab untuk "kesan pemenang."

Rajah. 2 Laluan saraf kemenangan dan kekalahan dalam otak zebrafish. Di atas – penyusunan kawasan otak: Telencephalon – otak hujung, Habenula – leash, Tektum optik – tektum optik, homologik dermatogram bahagian atas mamalia, dHbL, dHbM – bahagian sisi dan medial dorsal tali leher, dIPI, vIPN – tali pinggang dorsal- nukleus, Median Raphe – nukleus median jahitan, DT – bahagian dorsal tengah tengah. Turun di bawah – aktiviti dua laluan di rugi (Losers, aktiviti dHbL – d / iIPN ditindas), ikan tidak berpengalaman (Naïve) dan pemenang (Pemenang, aktiviti laluan dHbM – vIPN ditindas). Gambar dari sinopsis kepada artikel yang dibincangkan di Sains

Penulis memberi tumpuan pada struktur yang disebut tali (habenula, Hb) dan merupakan sebahagian daripada epithalamus, yang, pada gilirannya, adalah sebahagian daripada diencephalon. Dalam mamalia, tali itu menggabungkan maklumat tentang semua jenis rangsangan yang tidak menyenangkan (datang dari sistem limbik dan ganglia basal) dan membetulkan tingkah laku mengikut data ini. Sebagai contoh, ada tanda-tanda hubungan antara aktiviti neuron yang terikat dan mudah marah dan agresif, yang kadang-kadang ditunjukkan pada orang yang cuba berhenti merokok. Sumbu-saraf neuron dari rantai pergi ke nukleus interpeduncular (IPN). Laluan saraf ini diketahui terlibat dalam tindak balas kepada rangsangan menakutkan, dan ini berlaku untuk kedua-dua ikan dan mamalia. Dalam ikan, neuron IPN menghantar isyarat kepada orang tengah, yang dipanggil kawasan tegmen dorsal (DT). Jabatan ini sebahagiannya sepadan dengan perkara kelabu pusat (kelabu periaqueductal) mamalia, yang di dalam negara kita mengawal, antara lain, pilihan antara reaksi perjuangan, penerbangan dan pudar.

Ini adalah bukti keadaan yang mendorong penulis untuk memulakan pencarian laluan neural kemenangan dan kekalahan dari tali. Sebagai permulaan, mereka diperiksa menggunakan pemetaan kalsium (lihat: Pencitraan kalsium) di mana bahagian-bahagian tengah orang teruja akibat rangsangan elektrik tali. Ternyata di dalam ikan yang tidak terlibat dalam peperangan ("naif") dan pada mereka yang baru-baru ini memenangi perjuangan ("pemenang"), dengan rangsangan sedemikian, bahagian dorsal IPN (dIPN) dan DT teruja. Walau bagaimanapun, dalam ikan yang baru-baru ini kehilangan perjuangan ("rugi"), struktur lain teruja: bahagian ventral IPN (vIPN) dan teras jahitan median (Median nucleus, MR).

Pendaftaran aktiviti neuron seumur hidup dalam ikan dengan mikroelekrod yang dimasukkan ke dalam kepala telah mengesahkan bahawa terdapat dua jalur saraf selari yang menghubungkan tali dengan IPN, dan pemenang mempunyai impuls saraf lebih senang mengikuti laluan pertama, dan yang kalah – yang kedua. "Laluan pemenang" bermula dari bahagian sisi dorsal leash (dHbL) ke bahagian dorsal dan dalaman IPN (d / iIPN), dan kemudian ke DT (singkatan untuk laluan ini: dHbL – d / iIPN – DT). Laluan yang terkalahkan bermula di bahagian tengah dorsal leash (dHbM), pergi ke ventral IPN (vIPN) dan kemudian ke MR (disingkat dHbM – vIPN – MR) (Rajah 2).

Kemudian penulis meneruskan pengesahan percobaan pengaruh jalur saraf yang dikesan pada tingkah laku agresif ikan. Untuk ini, dua baris transgenik telah dibuat, di mana gen neurotoxin tetanus (lihat: Thetanotoxin) dinyatakan secara eksklusif dalam dHbL, dan yang lain – dalam dHbM. Oleh itu, dalam kes pertama, "laluan pemenang" telah diletakkan di luar tindakan, di tempat kedua – "jalan yang terkalahkan".

Lelaki transgenik ditimbulkan untuk bertarung dengan lelaki biasa dengan genotip yang sama (mereka adalah saudara ikan yang diuji, tetapi tanpa ungkapan neurotoksin di dalam otak), dan mengira jumlah kemenangan dan kekalahan. Ternyata ikan dengan "orang pemenang" yang kurang upaya cenderung kehilangan pergaduhan (mereka memenangi hanya 25% daripada serangan), dan ikan dengan cara "orang yang kalah" orang cacat, sebaliknya, dalam kebanyakan kes menang (70% kemenangan). Ujian tambahan menunjukkan bahawa perbezaan ini tidak berkaitan dengan kekuatan, ketahanan, atau aktiviti motor lelaki, yang hampir sama dalam semua ikan yang diuji. Ujian untuk agresif (termasuk, khususnya, mengira bilangan serangan ke atas refleksi sendiri dalam cermin), pada tahap kebimbangan dan keupayaan untuk membangunkan refleks yang conditioned juga tidak mendedahkan perbezaan antara kumpulan.Lebih-lebih lagi, walaupun perjuangan (tempohnya, kekerapan dan bilangan gigitan) tidak jauh berbeza dengan lelaki transgenik dan biasa. Satu-satunya perbezaan adalah bahawa lelaki dengan "laluan pemenang" yang cacat akhirnya menyerah (melarikan diri dan bersembunyi), walaupun pada mulanya mereka memenangi "pada titik" (bilangan gigitan), dan ikan dengan cara yang cacat "yang dikalahkan" tidak menyerah.

Di samping itu, ternyata lelaki yang diselaraskan secara genetik untuk mengalahkan (dengan laluan dHbL dilumpuhkan – d / iIPN) tidak mempunyai "kesan pemenang". Mereka 25% lelaki transgenik, yang bagaimanapun menang dalam perjuangan pertama, biasanya hilang dalam konflik kedua dengan lelaki normal yang tidak berpengalaman (frekuensi kemenangan adalah 30%, iaitu hampir sama dengan perjuangan pertama). Sebagai perbandingan, adik-beradik mereka dengan "jalan pemenang" kerja, yang menang dalam perjuangan pertama, memenangi pertarungan kedua dengan kebarangkalian 90%.

Sekiranya begitu, adalah logik untuk mengandaikan bahawa lelaki dengan "laluan yang terkalahkan" orang cacat tidak akan menunjukkan "kesan yang terkalahkan." Dalam erti kata lain, selepas kekalahan, mereka masih akan memenangi perjuangan seterusnya dengan kebarangkalian yang tinggi. Walau bagaimanapun, ini tidak disahkan. "Kesan yang dikalahkan" dinyatakan dalam lelaki dengan laluan dHbM dilumpuhkan – vIPN tidak lebih buruk daripada lelaki biasa: kekalahan pertama secara dramatik meningkatkan kemungkinan kehilangan perjuangan berikutnya.Alasan untuk asimetri ini dalam kerja dua laluan saraf masih belum dijelaskan.

Para penulis mencadangkan bahawa kesan yang bertentangan dari jalan yang dikesan adalah disebabkan oleh fakta bahawa salah satunya berakhir di DT, dan yang lain dalam MR. Yang pertama dari bahagian otak ini kononnya (dengan analogi dengan mamalia) yang terlibat dalam pilihan antara perjuangan dan penerbangan. Yang kedua mengawal tahap kebimbangan dan penentangan terhadap rangsangan negatif; kegagalan dalam pekerjaannya membawa kepada keadaan depresi (nukleus jahitan adalah bagian penting dari sistem serotonin otak). Isyarat yang datang dari IPN adalah GABA-ergik, iaitu, perencatan. Pada umumnya, nampaknya aktiviti "cara pemenang" membuat ikan tidak berani (memilih perjuangan, bukan penerbangan), dan aktiviti "jalan yang terkalahkan" menimbulkan rasa tidak selamat dan kerinduan kepadanya.

Ternyata, kedua-dua laluan ini berfungsi pada prinsip suis binari, menetapkan ikan untuk menang atau kalah. Dalam kes sedemikian, satu sistem pengawal bersama akan sesuai di sini (lihat: Mengambil keputusan kolektif, lebah peninjauan meyakinkan lawan-lawan mereka untuk menutup, Elementy, 12.01.2012). Tiada hubungan langsung antara dHbL dan dHbM, oleh itu peranan utama dalam braking bersama yang sepatutnya adalah kemungkinan besarmemainkan sambungan brek antara d / iIPN dan vIPN.

Penulis juga menemui laluan neural ketiga yang mempengaruhi tingkah laku orang yang terkalahkan. Ia keluar dari leher ventral (vHb) kepada MR. Ikan yang ditakdirkan dengan vHb kurang upaya – laluan MR tidak berkelakuan kerana mereka harus dikalahkan. Sebaliknya secara diam-diam berbaring di bahagian bawah dan bukan perakaran, mereka terus berenang di sekeliling akuarium, yang mencetuskan serangan baru pemenang (lihat video Perilaku abnormal transgenic loser zebrafish 10 minit selepas pertarungan). Ini konsisten dengan hasil yang sebelumnya diperoleh oleh pengarang dan yang menunjukkan bahawa aktiviti vHb mencerminkan jangkaan negatif dan bahawa bahagian otak ini membolehkan ikan belajar untuk mengelakkan masalah.

Oleh itu, penulis menunjukkan bahawa aspek-aspek tingkah laku yang berlainan semasa dan selepas perjuangan dikawal oleh tiga bahagian rantai: dHbL menanam ketakwaan dan membuat anda menang, dHbM menggalakkan anda menyerah, dan vHb memberikan kelakuan sederhana (dan oleh itu paling selamat) yang dikalahkan. Kajian lanjut akan menunjukkan sejauh mana kesimpulan-kesimpulan ini dapat digunakan untuk kelas-kelas vertebrata yang lain.

Sumber: Ming-Yi Chou, Ryoosuke Amo, Masae Kinoshita, Bor-Wei Cherng, Hideaki Shimazaki, Masakazu Agetsuma, Toshiyuki Shiraki, Tazu Aoki, Mikako Takahoko, Masako Yamazaki, Shin-ichi Higashijima, Hitoshi Okamoto. Resolusi konflik sosial dikawal oleh dua subpusat habenular dorsal di zebrafish // Sains. 2016. V. 352. P. 87-90.

Lihat juga mengenai kajian sistem saraf yang berorientasikan sosial:
1) Neuron yang sama bertanggungjawab untuk kenalan, seks dan pergaduhan, "Elements", 02.06.2014.
2) Untuk mendapatkan keseronokan dari komunikasi, kerja yang diselaraskan oxytocin dan serotonin dalam nukleus accumbens adalah perlu, "Elements", 09/16/2013.
3) Rangkaian saraf yang bertanggungjawab terhadap tingkah laku sosial berkembang sangat perlahan, "Unsur", 14.06.2012.
4) Neuron bertanggungjawab terhadap perbezaan antara tingkah laku lelaki dan perempuan ditemui, "Unsur", 12/08/2010.
5) Tomography of love, "Elements", 11/01/2010.
6) "Kemenangan anda adalah kemalangan saya, kemalangan anda adalah kemenangan saya," Elements, 24 Februari 2009.
7) Jabatan otak yang bertanggungjawab untuk komponen emosi penilaian moral dan etika, Elemen, diturunkan, 28.03.2007.

Alexander Markov


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: