Исследователи из Гарварда и университетов Бельгии обнаружили ключевой нейронный переключатель, который контролирует инстинктивную реакцию животных на угрозу — бежать или замирать. Работа опубликована в журнале Nature.
Ученые объяснили, как мозг решает убегать или замереть
Исследователи из Гарварда и университетов Бельгии обнаружили ключевой нейронный переключатель, который контролирует инстинктивную реакцию животных на угрозу — бежать или замирать. Сравнив два близких вида оленьих мышей, ученые выяснили, как эволюция настраивает этот механизм под среду обитания.
Peromyscus maniculatus, мышь, живущая в лесу. Википедия
При опасности есть и другой механизм работы мозга — «бей-беги». Он активируется симпатической нервной системой. Мозг мгновенно запускает выброс адреналина и норадреналина, учащается пульс, повышается давление, расширяются зрачки, напрягаются мышцы. Организм мобилизует энергию для агрессивной защиты или быстрого бега, временно подавляя несущественные функции, например, голод.
В природе выживание зависит от правильного выбора реакции на опасность за доли секунды. Защитные цепи мозга созданы именно для этой задачи. Однако «правильная» реакция зависит от ландшафта: в густом лесу спасением может стать быстрое бегство в подлесок, а на открытой местности — оптимально замереть и «слиться» с ландшафтом.
Международная команда ученых раскрыла механизм, который, изменяя чувствительность центра реагирования на опасность в мозге, адаптирует поведение к каждой среде без перестройки всей системы.
Когда над головой появляется тень потенциального хищника, лесные мыши (Peromyscus maniculatus) мчатся в укрытие, а их сородичи, живущие в открытых местах (Peromyscus polionotus) замирают на месте. Исследователи поставили цель найти мозговой переключатель, определяющий эти противоположные инстинкты.
Peromyscus polionotus, мышь, живущая на открытых пространствах
Беги или замри
Эксперименты показали, что мышам открытых пространств требовалась примерно вдвое большая интенсивность стимула для запуска реакции бегства по сравнению с лесными родственниками. Это указывало на существенные различия в обработке сигнала угрозы.
Используя методы нейронной записи, ученые проследили поведенческие различия до центрального командного узла управляющего бегством и замиранием (дорсальное околоводопроводное серое вещество — dPAG). Эта группа нейронов находится глубоко в мозге.
Дорсальное околоводопроводное серое вещество — dPAG, отвечающее за переключение реакции беги — замри.
Удивительно, но оба вида одинаково оценивают степень угрозы, что подтверждается сопоставимыми реакциями по цепи от глаз до dPAG. Но активация dPAG значительно различалась в случаях, когда мыши спасались от угрозы.
У лесных мышей бегство от потенциальной угрозы с неба обеспечивается мгновенной командой «бежать» в dPAG, тогда как dPAG их полевых сородичей не посылает таких команд. Это расхождение можно понимать как эволюционное перепрофилирование нейронных цепей для тонкой настройки реакции выживания.
Искусственная стимуляция нейронов dPAG у лесных мышей заставляла их убегать даже при отсутствии угрозы. Наоборот, химическое подавление активности dPAG повышало их порог побега, делая поведение более похожим на поведение сородичей.
Открытие показывает гибкость внутренней архитектуры мозга. Сравнивая два родственных вида, ученые обнаружили переключатель, который балансирует между замиранием и бегством, демонстрируя, как естественный отбор тонко настраивает поведение без перестройки органов чувств.