У мозку дрозофіл виявили механізм швидкого формування навігаційної цілі
У мозку дрозофіл описали нейронну схему, що допомагає швидко формувати та підтримувати навігаційну ціль після запахового сигналу.
Дослідники описали в мозку плодових мушок дрозофіл нейронну схему, що дає змогу швидко формувати й підтримувати короткочасну навігаційну ціль після запахового сигналу. Як повідомляє Nature, цей механізм поєднує стійку активність нейронів із можливістю оперативно вмикати та вимикати її залежно від запаху й поведінки комахи.
Автори вивчали ділянку мозку дрозофіли, відому як віялоподібне тіло, що входить до центрального комплексу — навігаційного центру комахи. У цій структурі дослідники зосередилися на двох групах локальних нейронів — hΔK та PFG. Вони мають численні взаємні зв’язки й утворюють повторювану мережу, подібну до моделей, які використовують для пояснення короткочасної робочої пам’яті.
Стійкий сигнал після запаху
Під час експериментів мушки ходили по повітряній кулі, а система змінювала напрямок вітру відповідно до їхніх рухів. Комахам подавали запах яблучного оцту концентрацією 0,5% — 15-секундним сигналом або серіями коротких імпульсів. Після появи запаху дрозофіли обирали траєкторію з переважним рухом проти вітру та зберігали її ще кілька секунд після припинення стимулу.
В обох популяціях нейронів науковці зафіксували локалізовані «горби» активності. Вони активувалися переважно у відповідь на запах і зберігалися, доки мушка дотримувалася вибраного напряму. Зникнення такої активності було пов’язане зі значнішим відхиленням від напрямку, обраного під час дії запаху. У нейронів hΔK тривалість активності була дуже подібною до тривалості цілеспрямованої ходьби комах.
Збудження та гальмування
Електрофізіологічні вимірювання показали, що власні властивості нейронів hΔK не створюють тривалого збудження самі по собі. Натомість така активність залежала від сигналів у мережі: блокування повторюваної передачі від hΔK нейронів усувало стійке збудження. Дослідники також встановили роль холінергічного збудження та повільного збуджувального впливу кількох рекурентних входів.
Моделювання й спостереження за гальмівними входами свідчать, що під час поворотів нейрони hΔK гальмуються, а за наявності запаху та під час руху до цілі — розгальмовуються. Це тимчасово роз’єднує hΔK і PFG, хоча вони тісно пов’язані анатомічно. Автори назвали такий принцип розгальмування розділеної рекурентної мережі можливим загальним рішенням для нейронних систем, яким потрібні одночасно стабільність і гнучке перемикання.
