Немногие из многих сенсорных стимулов, поступающих к людям или животным из окружающей среды каждый день, имеют отношение к их поведению и выживанию. Но как эти стимулы в мозгу дают понять, что они особенно важны? Исследователи из Биоцентра Вюрцбургского университета нашли ответ на этот вопрос, который они описывают в журнале «Current Biology».
Окружающая среда отображается в человеческом мозгу посредством активности многих тысяч нервных клеток. Там постоянно регистрируются цвета, формы, запахи и другие стимулы. Большинство из них не имеет отношения к поведению. Однако некоторые стимулы имеют совершенно особое значение и вызывают реакцию. Например, от запаха пищи у нас текут слюнки - это подготавливает организм к процессу пищеварения.
Эти значимые стимулы не обязательно должны быть врожденными, им также можно научиться. «Мы задались вопросом, как релевантность стимула представлена в мозгу», - говорит исследователь из Вюрцбурга Андре Фиала. Чтобы изучить это на уровне отдельных нервных клеток, ученые использовали плодовых мушек.
Дофамин - это ключ
Мухи размером чуть более двух миллиметров имеют мозг, который может решать задачи, очень похожие на человеческие. Если насекомым дать нейтральный запах в ходе своего рода дрессировки и одновременно подвергнуть их небольшому удару электрическим током, они вскоре избегают запаха. Они учатся связывать изначально незначительный раздражитель с опасностью.
«Во время такой тренировки мы использовали микроскопические методы для наблюдения за активностью очень специфических нервных клеток в мозге мух», - объясняет Фиала. Эти клетки, которые выделяют нейротрансмиттер дофамин, особенно активны во время поражения электрическим током.
После того, как муха усвоила, что запах предсказывает эту опасную ситуацию, клетки сильнее реагируют на запах: он внезапно обрел смысл, и нервные клетки теперь выделяют дофамин намного дольше, чем раньше.
Параллели между мозгом мухи и человеческим мозгом
Человеческий мозг работает очень похожим образом, по словам Фиалы. Они также выделяют дофамин, когда возникает значительный стимул. Однако у млекопитающих стимулы, активирующие эти нервные клетки, являются полезными.
Тем не менее, принципы оценки и обработки стимулов в мозгу, по-видимому, работают у мух так же, как и у людей.«Теперь это открытие позволяет нам более внимательно изучить процессы, происходящие в мозге мух, и тем самым узнать кое-что о нашем собственном мозге», - говорит исследователь из Вюрцбурга.