В этом исследовании мы искали нейронные реакции на песню в птичьих гомологах музыкально-реагирующих областей мозга.
Функциональная МРТ может быть использована для прослушивания песен птицами (Van Meir и др., 2005; Boumans и др., 2007), но до сих пор эти анализы были сосредоточены в основном на основных слуховых областях. nAc и другие области, которые, как известно, реагируют на музыку у людей, трудно изучать с помощью этой методики у певчих птиц, главным образом, из-за их небольшого размера.
Нейронные реакции на раздражители могут быть более легко изучены у птиц путем картирования экспрессии немедленных ранних генов (ИЭГ), таких как Fos и Egr-1. В таких исследованиях, стимул представлен животным и мозг собрал 60-90 мин. позже. Белковые продукты ИЭГ затем могут быть маркированы в фиксированных участках мозга с помощью иммуногистохимии, что обеспечивает клеточное разрешение. Дублируя "потенциал геномного действия" (Clayton, 2000), ответ на ИЭГ указывает на то, что нейрон начал реагировать на стимул с помощью синтеза нового белка, связанного с синаптическим ремоделированием. Несмотря на то, что в ответах ИЭГ и БОЛД используются различные основополагающие молекулярные механизмы, результаты, полученные обоими методами, хорошо согласуются (Lazovic et al., 2005; Stark et al., 2006). Например, у певчих птиц слуховая песня вызывает в слуховом переднем мозге устойчивые реакции Egr-1 и BOLD (Mello et al., 1992; Gentner et al., 2001; Van Meir et al., 2005; Boumans et al., 2007). ЭГР-1 особенно полезен при изучении вопроса о вознаграждении, поскольку, как представляется, он играет активную роль в процессе вознаграждения.
У грызунов Egr-1 индуцируется на пути к получению вознаграждения такими наркотиками, как метамфетамин, морфин, никотин или кокаин (рецензия Girault и др., 2007). Блокада Egr-1 предотвращает обусловленные поведенческие реакции на эти наркотики, что позволяет предположить, что Egr-1 не только обозначает нейронные реакции на вознаграждение, но и является необходимым условием для приобретения поведенческих реакций, основанных на ревальвации.
В данном исследовании мы использовали Egr-1 в качестве маркера для картирования и количественной оценки нейронных реакций в мезолимбической системе вознаграждения у мужчин и женщин, белолобых воробьев (Zonotrichia albicollis), слушающих специфическую мужскую песню. Этот вид поет особенно музыкально звучащую песню (Saunders, 1959) с интенсивным использованием свистков с устойчивой тональностью (Dobson and Lemon, 1977). Во время неразмножающегося сезона песня используется обоими полами для установления и поддержания отношений доминирования (рецензия на Maney and Goodson, 2011). Однако во время сезона размножения для слушателей мужского и женского пола сообщение, содержащееся в песне, отличается. Женщина, слушающая мужскую песню, почти наверняка получает ухаживания, в то время как мужчина оспаривается владельцем территории или посторонним лицом. Поэтому ожидается, что песня будет иметь более положительную валентность для самок, чем для самцов. Мы предсказали, что нейронная реакция на песню у женщин будет похожа на реакцию людей, слушающих любимую музыку, в то время как у мужчин она не будет.
Валентность песни может быть затронута также эндокринным состоянием. У воробьев Zonotrichia самки проявляют ухаживания в ответ на песню только тогда, когда их плазменный эстрадиол (E2) достигает типичного для размножения уровня (Moore, 1983; Maney et al., 2009). Мужчины реагируют на песню пением в ответ, и более вероятно, что они будут делать это, если уровень их тестостерона (Т) повысится (Maney et al., 2009). Поскольку функция песни и поведенческие реакции на нее варьируются в зависимости от эндокринного состояния, мы манипулировали плазмой Е2 у женщин и Т у мужчин, чтобы посмотреть на влияние на нейронные реакции в пути награждения. После этих манипуляций мы подвергали птиц специфической мужской песне и количественно определяли выражение Egr-1 на протяжении всего мезолимбического пути вознаграждения. Поскольку ожидалось, что обработка E2 увеличит валентность песни, мы предсказали, что реакция у самок, подвергшихся обработке E2, будет более выраженной, чем у самок, не прошедших обработки и не являющихся кормящими самками. Т-лечение, как ожидается, снизит валентность уже отрицательный стимул, поэтому мы предсказали, что влияние Т-лечения на величину мезолимбических наград ответы у самцов будет незначительным или вообще не будет.
Материалы и методы
Все исследования проводились в соответствии с принципами ухода за животными Национальных институтов здравоохранения (НИЗ), федеральными законами и законами штатов, а также руководствами университетов. Двадцать три белобровых воробья каждого пола во время осенней миграции были отловлены в туманных сетях и размещены первоначально в вольерах смешанного пола в помещении по уходу за животными Университета Эмори. Пол животных был подтвержден с помощью ПЦР-анализа образца крови (Griffiths et al., 1998). Птиц размещали в вольерах на короткий день (10L:14D) в течение, по крайней мере, 4 месяцев (Maney et al., 2007, 2008). Длина дня оставалась неизменной на протяжении всего исследования, чтобы предотвратить гонадальную регрессию и возвышение эндогенных E2 и T.