Исследование, проведённое Университетом Колумбия (Columbia University), выявило, что у плодовых мушек именно серотонин вызывает такую реакцию организма на потенциальную угрозу, как замирание. Когда мушка испытывает неожиданные изменения в своём окружении, например, внезапную вибрацию, у неё выделяется серотонин, который останавливает её движения.
Такое поведение наблюдали авторы статьи, опубликованной в журнале Current Biology. Реакцию испуга мы можем наблюдать у широкого ряда живых существ — от мух и рыб до человека. Тем не менее, многие его механизмы остаются малоизученными.
Представьте себе, что вы сидите в своей гостиной с семьёй. Вдруг свет гаснет, и земля начинает дрожать. У всех вас будет примерно одинаковая реакция: вы приостановите свою деятельность, замрёте, а потом постараетесь уйти в безопасное место. Механизм действия этой реакции у человека ещё предстоит прояснить, но причина такой реакции у мух уже ясна: «Быстрое высвобождение нейромедиатора серотонина в ЦНС, которое и вызывает замирание», — поясняет Ричард Манн (Richard Mann), ведущий автор статьи, главный научный сотрудник Института Мортимера Б. Цукермана по изучению мозга и поведения (Mortimer B. Zuckerman Mind Brain Behavior Institute) при Колумбийском университете. Стоит, однако, заметить, что не всё, что справедливо для мух, будет справедливо и для человека. Мы можем лишь предполагать наличие у человека подобных механизмов, и подтвердить гипотезу можно будет только в дальнейших исследованиях.
Функционирование серотонина в мозге человека тесно связано с регулированием настроения и эмоций. В предыдущих исследования на мухах и позвоночных выяснилось, что он также может влиять на скорость движения животного. Первоначальной целью исследователей было получить более детальную картину того, как именно серотонин влияет на движение.
Команда сначала проанализировала, как плодовая мушка шагает. Они использовали FlyWalker, устройство, разработанное самим Манном и физиком Сабольчем Марка (Szabolcs Marka), также из Колумбийского университета. Устройство способно отслеживать шаги насекомого, когда то идёт по специальному типу стекла. После мониторинга того, как мухи двигались, учёные начали «играть» с уровнями серотонина и дофамина в брюшной нервной цепи мухи (БНЦ), которая частично аналогична спинному мозгу позвоночных.
Первые полученные результаты показали, что когда нейроны, которые производят серотонин в БНЦ, активны, мухи замедляются, а когда эти нейроны молчат, ускоряются. В последующих экспериментах было показано, что уровень серотонина может влиять на скорость ходьбы насекомых в самых разных условиях, которые обычно также влияют на скорость ходьбы — на них влияли различными температурами, подвергали голоду, заставляли ходить вверх ногами.
Среди этих влияний были и резкие изменения в окружающей среде. И учёные вдруг поняли, что именно эти изменения производят самый сильный эффект на динамику серотонина. Для дальнейшего исследования группа разработала два сценария. Сначала они проверили, как поведут себя мухи, если выключить свет. Затем смоделировали землетрясение.
На видео: ходьба мухи, показанная на устройстве FlyWalker.
Для этого исследования они, в сотрудничестве с другими исследователями из Колумбийского университета, создали миниатюрную площадку размером с муху, расположенную над специальным вибрирующими движками. Регулирование силы работы последних и позволило смоделировать на площадке землетрясение. Исследователи, влияя отключением света или землетрясением на мух, управляли секрецией у них серотонина.
Когда муха пребывала в состоянии испуга, серотонин действовал на неё как аварийный тормоз — муха замирала.
Замирание может объясняться «деревенением» суставов ног мухи. Это, как следствие, вызывает короткую паузу в ходьбе, после которой насекомое возобновляет движение.
Учёные считают, что эта пауза важна, так как она, скорее всего, позволяет нервной системе мухи собрать информацию о внезапном изменении среды и решить, как нужно реагировать.
Интересно, что последующие скорости ходьбы мух в разных сценариях значительно различались. В случае отключения света, мухи потом двигалась медленно. А «землетрясение» заставляло мух после паузы идти быстрее.
Результаты этого исследования, конечно, узко специфичны для мушек-дрозофил, и чтобы распространить какие-то из полученных выводов на людей, необходимы дальнейшие исследования.
Автор — Александра «Renoire» Алексеева, для «XX2 ВЕКа».
Источники: https://phys.org/news/2019-11-startled-flies-serotonin.html.