В исследованиях, призванных лучше понять, как мозг обрабатывает информацию, ученые под руководством доцента лаборатории Колд-Спринг-Харбор (CSHL) Гленн Тернер определили важный компонент в этих цепях: точку, в которой поступающая сенсорная информация начинает преобразовываться в нейронный сигнал. который инструктирует реакцию мухи. Клетки, называемые выходными нейронами грибовидного тела (MBON), по-видимому, превращают нюансную информацию о запахе в четкие инструкции: подходить или бегать.
Генетически маркируя и отслеживая активность одних и тех же MBON у нескольких мух (их ровно 34 в каждом мозге, расположенных в известных местах), ученые обнаружили, что каждая клетка имеет характерный образец ответа у каждого человека. Другими словами, рисунок у мух различается.
Это говорит о том, что MBON могут лежать в основе индивидуальных предпочтений запахов, которые развиваются по мере того, как мухи учатся ассоциировать запахи с положительными или отрицательными переживаниями.
Выходные нейроны грибовидного тела были обнаружены в прошлом году сотрудниками Тернера Джеральдом Рубином и Йошинори Асо в исследовательском кампусе Джанелия Медицинского института Говарда Хьюза. Как следует из их названия, клетки расположены в теле гриба, части мозга плодовой мушки, которая имеет решающее значение для выученных реакций на сенсорные стимулы.
Само грибовидное тело состоит примерно из 2000 нейронов, которые передают информацию о запахах, которые были обнаружены сенсорными нейронами мухи, а на принимающей стороне этих передач находится всего 34 MBON. Поведенческая реакция мухи на запах зависит от сообщения, которое эти выходные нейроны передают нейронам, расположенным дальше по цепи.
Тошихиде Хиге, научный сотрудник лаборатории Тернера, измерил, как MBON реагируют на 10 различных запахов — ассортимент потенциально заманчивых пищевых запахов, таких как дрожжи и уксус; неприятные запахи, например, цитронеллы; и более нейтральные ароматы.
Ответы между клетками сильно различались, причем каждая клетка наиболее сильно настроена на определенные ароматы.
Когда команда проанализировала ответы клеток, выявились некоторые закономерности. В целом, пищевые запахи вызывали паттерны реакции, отличные от тех, которые вызываются репеллентными запахами, что позволяет предположить, что, хотя выходные клетки грибовидного тела, вероятно, не идентифицируют конкретные запахи, они могут сообщать о наиболее важном качестве каждого запаха — будь то «хороший» или "плохой.«Это может быть основанием для действий — преследовать запах или улетать от него.
У каждой мухи пары совпадающих MBON в противоположных полушариях мозга мухи, которые можно было идентифицировать как генетически, так и анатомически, имели одинаковые паттерны реакции.
Но когда ученые исследовали соответствующие клетки у другой мухи, они показали совершенно новый образец активности. Это предполагает, что чувствительность к MBON была установлена на основе прошлого опыта отдельных исследуемых мух.
«Поскольку муха живет своей жизнью и сталкивается с множеством разных запахов, этот обонятельный опыт может вызвать некоторую пластичность в цепи», — говорит Тернер, объясняя, что это может позволить мозгу мухи регулировать обонятельные предпочтения.
Чтобы изучить эту идею, команда повторила свои эксперименты, на этот раз на мухах, у которых отсутствовал связанный с памятью ген под названием брюква.
MBON у этих мух с нарушенным обучением все еще срабатывали в ответ на запахи, но индивидуальность реакции каждой клетки была потеряна. Паттерны активности каждой клетки выглядели более или менее одинаково у разных животных. «Похоже, что пластичность — результат определенного опыта — заставляет каждый из этих выходных нейронов проявлять свои особые свойства реакции, которые различны для каждой отдельной мухи», — говорит Тернер.
Эти различия в передаче клеточных сигналов отражают различия в обонятельных предпочтениях, которые присутствуют не только у плодовых мушек, но и у людей, отмечает Тернер. "У всех нас немного разное обонятельное восприятие.
Я ненавижу запах дурианов [тропических фруктов], но моей жене очень нравится запах дурианов. Духи одного человека — ужасная вонь от другого."