Исследователи из Лаборатории доктора Лилах Авитан изучили, как мозг преобразует социальную информацию в конкретные действия. В качестве модельного организма ученые использовали рыбок данио-рерио, уникальные особенности которых позволяют отслеживать активность отдельных клеток нервной системы.
Мозг принимает решение о социальном контакте еще до того, как общение началось
Исследование Еврейского университета в Иерусалиме показывает, что решение о социальном контакте зарождается в мозге за несколько секунд до начала реального действия. Ученые обнаружили уникальный паттерн активности, который охватывает весь мозг и позволяет предсказать будущее взаимодействие. Главный вывод работы заключается в том, что интенсивность этого сигнала напрямую отражает уровень социальной мотивации конкретной особи.
Мозг рыбки данио-рерио, подкрашенный флуоресцентными белками https://zebrafishucl.org/forebrain-regions/dorsal-telencephalon
Данио-рерио стали незаменимыми помощниками нейробиологов благодаря удивительному свойству: их мальки абсолютно прозрачны. Это позволяет ученым буквально видеть мозг живого существа насквозь. Используя специальные флуоресцентные белки, которые светятся при активации нейронов, исследователи могут наблюдать за «мыслями» и решениями рыбок в реальном времени под микроскопом, не нарушая работу организма.
Эксперты создали систему, где одна рыба наблюдала за сородичем и реагировала на его поведение. В этот момент ученые в режиме реального времени регистрировали процессы, происходящие во всех отделах мозга рыбки-наблюдателя. Такой подход позволил детально зафиксировать нейронные события, предшествующие принятию социального решения, и проследить за ними в динамике.
Две общающиеся рыбки. Изображение данио-рерио, полученное с помощью флуоресцентной микроскопии высокого разрешения; цвет отражает глубину на проекции.
Выяснилось, что за несколько секунд до того, как рыбка совершала движение навстречу другой, в ее мозге запускались масштабные изменения. Этот процесс не ограничивался одной зоной, отвечающей за социализацию. Он вовлекал множество скоординированных структур. В паллиуме — высшем отделе мозга, связанном со сложным поведением данио-рерио, — активность резко возрастала, тогда как в других областях она снижалась. Эти изменения формировали «предрешающее» состояние. Масштаб этого нейронного сигнала надежно предсказывал, что социальный контакт вот-вот состоится. Работа опубликована в журнале Nature Communications.
Сила внутреннего драйва
Экспериментальный метод позволяет одновременно регистрировать социальное поведение и нейронную активность в масштабном диапазоне с клеточным разрешением.
Эксперименты показали, что сила обнаруженного нейронного паттерна различается у разных особей. Рыбки, у которых этот комплексный сигнал был более выраженным, в целом демонстрировали более высокую общительность. Это указывает на то, что паттерн отражает внутренний социальный драйв. Понимание подобных механизмов помогает объяснить индивидуальные различия в общительности у живых существ.
«Это исследование определяет общемозговой нейронный паттерн социального сближения, который возникает еще до начала движения», — отметила доктор Лилах Авитан. — «Этот маркер позволяет предсказать не только то, будет ли следующее действие социальным, но и то, насколько сильно индивид мотивирован для общения».
Поскольку сходные структуры мозга управляют социальным поведением у многих видов, эти выводы могут объяснить и человеческие контакты. Они важны для изучения состояний, при которых социальное поведение людей меняется или нарушается, например, при расстройствах аутического спектра.