Нейробиологи Корнелла идентифицировали группу нейронов среднего мозга, необходимых для социальных вокализаций, производимых мышами, но не для писков, которые они издают, когда испытывают стресс.
Результаты показывают, что у мышей и, вероятно, у других животных разные популяции нейронов среднего мозга контролируют разные типы вокализации, а не один набор многозадачных задач.
Лучшее понимание того, как мозг организован для контроля вокализации, включая человеческую речь, может выявить, как генетические нарушения или болезни могут повредить эти нейронные цепи, и улучшить методы лечения.
«Вокальное общение занимает центральное место в нашем человеческом опыте и имеет фундаментальное значение для социального успеха животных в целом», — сказала Кэтрин Чида, доцент кафедры психологии Мэри Армстронг Медуски ’80 в Колледже искусств и наук. «Мы начинаем детально раскрывать, как различные популяции нейронов способствуют определенным аспектам нашего голосового поведения».
Чида является автором статьи «Нейроны среднего мозга, важные для производства ультразвуковых вокализаций мыши, не требуются для сигналов бедствия», опубликованной 31 января в журнале Current Biology. Первый автор Патрик Зиобро, докторант в области психологии, и соавторы Йена Ву ’24 и Зичен Хэ ’22 являются нынешними и бывшими членами лаборатории Чида.
Ученым уже несколько десятилетий известно, что часть среднего мозга, называемая околоводопроводным серым (PAG), необходима для производства вокала, который может включать в себя мяуканье или шипение кошки, смех или плач человека или эмоциональное содержание нашей речи. По словам Чиды, эти знания остались на региональном уровне, без возможности избирательно манипулировать нейронами, ответственными за вокализацию.
Мыши в основном общаются двумя способами: издавая звуки, слышимые человеком, когда они испытывают боль или страх; и высокочастотные ультразвуковые вокализации (USV), используемые во время ухаживания и других социальных взаимодействий. В 2019 году команда под руководством Чиды сообщила, что разрушение определенной группы нейронов PAG приглушило ультразвуковое общение самцов, что подняло вопрос о том, могут ли эти нейроны контролировать вокализацию в других контекстах.
Новое исследование повторило результаты предыдущего исследования на мужчинах и распространило их на женщин. Не имея того, что исследователи назвали нейронами PAG-USV, мыши все еще могли участвовать в социальных действиях и действиях ухаживания, но делали это молча.
Затем команда решила проверить, ограничивает ли отсутствие нейронов способность мышей пищать. Применяя легкие удары по ногам испытуемых – достаточные, чтобы вызвать скрип, но не причинить физического вреда – исследователи обнаружили, что сигналы бедствия не пострадали.
«Тот факт, что вы можете устранить один тип вокализации, не нарушая другой, является довольно четким свидетельством того, что в мозгу должны быть разные нейроны, регулирующие эти два типа голосовой коммуникации», — сказал Чида.
По словам Чиды, сценарий может быть более сложным у животных с более богатым голосовым репертуаром, в том числе и у людей. Но исследование, похоже, исключает простые модели, предполагающие, что за всем этим стоит одна популяция нейронов.
По словам Чида, это шаг к построению более подробной механистической картины, которая объясняет, как функционируют конкретные PAG-нейроны и как взаимодействие с нижестоящими нейронами в заднем мозге позволяет животным издавать звуки в нужное время и правильным способом. И, по словам исследователей, это шаг к пониманию того, почему неврологические расстройства и нарушения развития нервной системы могут ухудшать вокализацию.
«В тех случаях, когда это нарушение больше связано с контролем моторики, у нас нет четкого понимания того, что вызывает у людей трудности в развитии и регулировании речи», — сказал Чида. «Базовый уровень понимания того, как мозг генерирует вокализации, может помочь нам понять, когда что-то идет не так, и как это пошло не так?»
Интересно, сказал Чида, исследование также показало, что разные нейроны отвечают за вокализацию, передающую положительные и отрицательные эмоциональные состояния у мышей, что потенциально является еще одним направлением для исследований. В ходе продолжающейся работы команда надеется идентифицировать нейроны, которые регулируют производство писков.
«Знание того, что существуют разные популяции нейронов для USV и писков, открывает совершенно новую серию экспериментов, погружающихся в нейронные механизмы этих вокализаций», — сказал Зиобро. «Я с нетерпением жду следующих шагов».
Исследование было поддержано грантом Фонда Уайтхолла и исследовательской стипендией Слоана, присужденной Чиде в 2021 году Фондом Альфреда П. Слоана.
2024-01-31 16:41:44
1706720169
#Мышиные #социальные #сигналы #сигналы #бедствия #связаны #разными #нейронами