Что произошло: мозг, который умеет «раздваиваться»
Маленькие плодовые мушки — ну те, что вечно вьются над переспевшим бананом, — снова удивили нейробиологов. Учёные из Йельского университета (Yale University) выяснили, что один-единственный нейрон в их мозгу может запускать сразу два совершенно разных поведенческих сценария. Как? Да вот так просто: один и тот же запах — скажем, аромат гниющих фруктов — даёт две команды. Одна нейронная цепочка ведёт муху в сторону источника запаха, другая — управляет скоростью её движения.
Это открытие напрямую бросает вызов давней, но, видимо, устаревшей догме: мол, у каждого нейрона только одна задача. Реальность, как выяснилось, куда хитрее.
Как проводилось исследование
Команду возглавлял Джеймс Жанн (James Jeanne) — научный сотрудник кафедры нейробиологии в Медицинской школе Йельского университета (Yale School of Medicine). Вместе с аспирантом Хайон Кимом (Haeyon Kim) и при участии Тьерри Эмоне (Thierry Emonet), научного сотрудника и профессора молекулярной, клеточной и биологии развития (Department of Molecular, Cellular & Developmental Biology), исследователи сфокусировались на том, как мушки реагируют на запах этилацетата — это химическое вещество, типично для гниющих фруктов.
Что особенно интересно: нейрон, который получает сигнал от антенн мухи, отправляет один и тот же электрический импульс. Но этот импульс по пути раздваивается и влияет на два разных нейрона третьего порядка. Первый — LHN1, второй — LHN2. И каждый из них, похоже, занимается «своим делом».
Что именно они нашли
Когда мушка чувствует запах, LHN1 активируется ровно и стабильно — как будто говорит: «Двигайся вперёд». А вот LHN2 взрывается коротким сигналом, словно кричит: «Поторопись!». Один — про направление. Второй — про скорость. А ведь всё началось с одного и того же сигнала…
Дальше — интереснее. Учёные генно модифицировали мух, отключив либо LHN1, либо LHN2, и отправили их в специальную «ароматическую трубу», имитирующую запах гниющих фруктов. Результат: те, у кого не работал LHN2, шли, но никуда не спешили. А вот без LHN1 — и вовсе останавливались при малейших изменениях в интенсивности запаха.
Почему это важно и что теперь
Получается, что мозг мухи (всего-то 140 тысяч нейронов, к слову) умеет делать нечто поразительное — распознавать один и тот же запах и, по сути, «переводить» его на два разных языка действия. Один — «иди туда», другой — «увеличь шаг». И всё это — с одного нейронного сигнала.
Жанн признаётся: «Эта разветвлённая динамика просто выбила меня из колеи». Он добавляет: «Словно каждая новая функция в мозге просто ждёт, когда её наконец заметят — но пока мы не поняли, зачем она там».
Теперь команда исследователей хочет пойти дальше: они изучают, можно ли по микроскопическим деталям связей предсказать, какую именно функцию выполняет нейрон. Если получится — это может быть ключ к тому самому «Розеттскому камню» нейронауки, который поможет переводить сухие схемы мозга в конкретное поведение. В прямом смысле.
Где опубликовано
Работа вышла в журнале «Current Biology», и она уже поставила муху Drosophila в один ряд с раками, мышами и даже людьми, у которых тоже обнаружены нейроны с двойной (или тройной?) функциональностью.
Ну и что теперь?
Если вы думаете, что мозг насекомого — простая штучка, то это исследование даёт повод пересмотреть своё мнение. Даже у крошечной мухи нейроны работают не как автоматы с одной кнопкой, а как швейцарские ножи — каждый умеет гораздо больше, чем кажется на первый взгляд.
А там, где работает один универсал, вполне возможно скрывается целая система «мозговых многостаночников». И кто знает, может, у человека — таких ещё больше?
Литература.
“Divergent synaptic dynamics originate parallel pathways for computation and behavior in an olfactory circuit” by James Jeanne et al. Current Biology
