У животных с социальной структурой стремление к размножению — это сложный процесс, регулируемый мозгом. На него влияют как внутренние сигналы, такие как гормоны, так и внешние факторы, например, взаимодействие с потенциальными партнёрами.
Роль префронтальной коры
Одной из областей, играющих ключевую роль в этом процессе, является префронтальная кора (PFC). Расположенная за лбом, она управляет различными аспектами социального поведения.
Исследование в журнале Cell
В статье, опубликованной в журнале Cell, исследователи из Лаборатории молекулярной биологии Рокфеллеровского университета под руководством Натаниэля Хайнца определили, как подрегион PFC влияет на репродуктивное поведение мышей. Они обнаружили, что через гормонально настроенную кортикальную цепь, которая контролирует, как и когда самки мышей ищут партнёра для спаривания, осуществляется этот процесс.
Цепь, соединяющаяся с несколькими слоями мозга, стимулируется «гормоном любви» окситоцином и половыми гормонами. «Цепь объединяет гормональные состояния с распознаванием потенциальных партнёров, чтобы координировать сложное когнитивное поведение», — говорит Инес Ибаньес-Таллон, научный сотрудник лаборатории и соавтор исследования.
Интересно, что у самцов мышей также есть эта цепь, но её активация даёт противоположный эффект: они становятся менее заинтересованными в спаривании.
«Эта общая цепь гибко формируется как гормональным состоянием, так и биологическим полом, чтобы создавать половые модели социального поведения», — говорит старший соавтор Кун Ли, бывший аспирант лаборатории, а ныне доцент Школы наук о жизни в Университете Цинхуа. «Это может помочь объяснить, почему сексуальная мотивация и социальный интерес колеблются в зависимости от репродуктивных состояний и различаются у полов».
Открытие нового типа клеток мозга
Исследование основано на более ранних выводах лаборатории. В 2014 году исследователи обнаружили новый тип клеток мозга в медиальной префронтальной коре (mPFC), которые они назвали окситоцин-рецептор-экспрессирующими нейронами (OxtrINs).
Окситоцин — это гормон, связанный со всеми видами связей — материнскими, семейными, романтическими, социальными. В 2016 году исследователи обнаружили, что активация OxtrINs снижает тревожное поведение у самцов мышей, но не у самок.
Для текущего исследования, часть которого проводилась в Университете Цинхуа, исследователи стремились углубиться в детали. Они идентифицировали нейроны в слое 5, которые экспрессировали ген Cacna1h, производящий кальциевые каналы — электрические переключатели, которые нейроны используют для связи.
Они проследили его связи в область переднего гипоталамического ядра (AHN) гипоталамуса — древней, гормонально управляемой части мозга, которая регулирует основные потребности, такие как голод, жажда, сон, а также сексуальное поведение.
Исследователи использовали различные передовые методы для мониторинга нейронной активности в мозге самок мышей во время полного эстрального цикла и взаимодействия с самцами мышей. Нейроны Cacna1h+ оказались высокочувствительными к половым гормонам, активируясь, когда мыши были фертильны. В этот период самки мышей искали самцов чаще, отвергали их реже и проявляли повышенную сексуальную восприимчивость.
Объединив все данные, команда определила, что нейроны Cacna1h+ являются критически важным подмножеством нейронов, реагирующих на сигналы от окситоцина через OxtrINs, получающих социальные сигналы, и AHN, который считывает внутренние сигналы, что приводит к социосексуальному поведению.
Однако манипулирование нейронами изменило поведение мышей диаметрально противоположным образом. Когда Ли активировала нейроны Cacna1h+ у самок мышей в нефертильный период, мыши начали вести себя так, будто они гормонально подготовлены к спариванию. А когда она подавляла активность нейронов во время эструса, мыши теряли весь интерес.
Обратная связь
Цепь, по-видимому, имеет петлю обратной связи. То есть не только нейронная активность Cacna1h+ может инициировать поведение, но и поведение может активировать сами нейроны.
«Это увлекательно, — говорит Ибаньес-Таллон. — Даже когда нейронные цепи, популяции нейронов и молекулярные компоненты идентичны — различаются только их уровни экспрессии — система может производить удивительно отличные функциональные результаты».
В будущем исследователи планируют изучить влияние тестостерона, который имеет хорошо установленные связи с депрессией, шизофренией, тревогой и другими расстройствами.