Организация индивидуальных различий в мозге с помощью отбора по поведению

Рыбки данио индивидуально реагируют на громкие звуки. Селекция в сторону выраженных поведенческих реакций показывает, в пределах всего нескольких поколений, различия в активностях мозга. Изображение предоставлено MPI Neurobiology / Kuhl.

Личности широко варьируются. Есть смелые и сдержанные люди, которые ведут себя по-разному, сталкиваясь с одним и тем же раздражителем окружающей среды. То, что верно для людей, также применимо и к рыбам: их поведение демонстрирует ряд индивидуальных отличий. Выборочно разводя рыбок данио, ученые из Института нейробиологии Макса Планка смогли показать, что различные черты личности быстро возникают и проявляются не только в поведении, но и через далеко идущие изменения в мозге.

Молодые рыбки данио имеют длину всего пять миллиметров и почти прозрачны. Тем не менее, крошечные рыбки демонстрируют широкий спектр поведения в ответ на внешние раздражители. В то время как некоторые животные в панике убегают при громком звуке, другие рыбы остаются спокойными. Если звук повторяется, рыбы в одной группе быстро учатся игнорировать его, в то время как другие никогда к нему не привыкают. Между этими двумя крайностями — расслабленным или нервным — существует целый ряд поведенческих выражений.

Карлос Пантоха и его коллеги из команды Хервига Байера теперь смогли показать в исследовании, опубликованном 6 августа в журнале Current Biology, что отбор по определенному поведенческому признаку также может удивительно быстро изменить мозговую активность рыб. Исследователи спаривали животных только в чрезвычайно расслабленных и крайне нервных группах. Всего через два поколения мозг мальков, отобранных по пугливости, значительно отличался от мозга спокойного отпрыска.

В прозрачных личинках рыб ученым удалось наблюдать, какие области мозга активировались громким звуком. Потомки двух крайних поведенческих особенностей показали четкие различия в активности нейронов в части гипоталамуса и в так называемом ядре дорсального шва. Заметное различие между этими двумя областями мозга заключается в том, что часть гипоталамуса содержит нейроны, которые секретируют дофамин, а ядра ​​шва в основном производит серотонин. Дофамин и серотонин — два известных нейромедатора, которые также были связаны с личностными различиями и даже с психическими заболеваниями у людей.

«Соотношение активности клеток в этих двух областях мозга может регулировать чувствительность реакции отдельной рыбы на звук и то, насколько быстро она к нему привыкает», — объясняет Карлос Пантоха. «Тем не менее, это, безусловно, только один компонент, поскольку есть различия и в целом ряде других областей мозга».

В обеих группах рыб часть гипоталамуса, высвобождающая дофамин, была активирована во время реакции вздрагивания. Однако, в то время как эта область включалась звуком только у расслабленной рыбы, она была постоянно активной у пугливой рыбы. После всего лишь двух поколений поведенческого отбора эти животные, казалось, уже были постоянно готовы к побегу.

«Скорость, с которой личностные черты могут изменяться и фиксироваться в процессе эволюции, замечательна», — размышляет Хервиг Байер. «Этот процесс может быть таким же быстрым в популяциях Homo sapiens». 

Рыбки данио, возможно, могли бы выявить некоторые из вовлеченных структур мозга и генетическую основу этой пластичности.

DOI: 10.1016/j.cub.2020.06.086

Вас также может заинтересовать: В пятилетнем исследовании ученые показали, что рыба-колюшка могла изменять некоторые свои черты в течение одного поколения