«Для любого организма решение есть – это сложная интеграция внутренних и внешних стимулов, приводящая к активации организованной последовательности двигательных паттернов», – сказал Мотоджиро Йошихара, доктор философии, доцент кафедры нейробиологии Медицинской школы Массачусетского университета и руководитель автор исследования природы. «Разработав генетические инструменты для удаленной активации отдельных клеток мозга у дрозофилы, мы смогли выделить пару нейронов, которые имеют решающее значение для процесса еды у плодовых мушек. Что еще более важно, теперь у нас есть новый мощный инструмент, с помощью которого мы можем ответить на важные вопросы о функциях и составе нейронных схем."
Чтобы изолировать нейроны, ответственные за восприятие пищи и запуск сложной программы питания у дрозофилы, ученым UMMS пришлось разработать метод изучения поведения свободно движущихся мух при нацеливании и манипулировании отдельными нейронами. Для этого доктор. Йошихара экспрессировал гены, активируемые температурой, в случайных нейронах более чем 800 линий дрозофилы. Поместив этих генетически модифицированных мух в небольшую камеру с регулируемой температурой, он смог активировать эти гены, повышая и понижая температуру окружающей среды.
Это, в свою очередь, активировало соответствующие нейроны.
В дикой природе, когда голодная муха соприкасается с пищей, она прекращает движение и выполняет восемь основных двигательных функций, что приводит к потреблению пищи. Когда температура в камере была увеличена, Йошихара и его коллеги смогли выделить одну линию дрозофилы, которая проявляла эти восемь моторных функций, даже в отсутствие пищи или других стимулов.
Последующие эксперименты показали, что механизм питания, инициированный активацией трансгенов, контролируется одной парой нейронов в мозгу мухи. Кроме того, эти питающие (Fdg) нейроны были ответственны за синтез сигналов о доступной пище и голоде и их использование для запуска механизма питания.
«Наши результаты показали, что эти нейроны становятся активными в присутствии источника пищи для мухи, но реакция зависела от того, голодно ли животное», – сказал Йошихара. "Это означает, что эти нейроны интегрируют как внутренние, так и внешние стимулы, чтобы инициировать сложное пищевое поведение с несколькими моторными программами."
Йошихара считает, что это открытие предоставит исследователям новый мощный инструмент для выделения, анализа и характеристики аспектов нейронных цепей мозга и изучения того, как информация интегрируется в мозг.
В будущем Йошихара планирует использовать Fdg-нейроны для изучения биологических основ классической или павловской обусловленности. Поступая так, он надеется обнаружить, как память объединяет стимулы для запрещения условного поведения.