如何与雌性互动增加雄性果蝇的侵略性
Release Time:2019-12-12 当您遇到糟糕的一天时,您的行为可能会有所不同。 例如,虽然您可能会在一个本来宜人的星期六下午礼貌地对自己不喜欢的邻居微笑,但当您周一早上去上班时,同样的互动也会引起您的怒容。 换句话说,在协调您对外部刺激的反应时,您的大脑会考虑到最近的经历。 即使是简单的动物,例如果蝇果蝇(Drosophila melanogaster)也会这样做:有时,雄蝇会向另一只雄性显示出高度的侵略性,而在其他时候,两只雄蝇可以和平共处。 果蝇的所有大脑都以相同的方式连接,那么为什么果蝇在具有相同的感觉提示时表现出不同的行为?
加州理工学院的研究人员现在在了解男性果蝇在最近与女性相遇后彼此之间表现出的侵略性增强的神经基础方面取得了进展。这项研究是在David Anderson,Seymour Benzer生物学教授,天桥和Chrissy Chen神经科学研究所主席和所长以及霍华德·休斯医学研究所研究员的实验室中进行的。
当雄性苍蝇遇到雌性苍蝇时,雄性经常会摆动翅膀以求偶。众所周知,某些神经元(称为P1)负责这种可预测的求爱行为,并由女性气味提示激活。一旦将雌性从雄性环境中移出,雄性的P1神经元就会变得不活动。
但是有关雌性的先验经验会导致雄性苍蝇进入侵略性或唤起状态,这种状态在雌性消失后会停留几分钟。通常,两个雄蝇可以共存于同一区域而不会互相打扰。但是最近遇到雌性意志的雄蝇,在遇到另一雄性时,表现出越来越强的侵略性:它们向前冲刺,挥动翅膀看起来更大。在研究生Yonil Jung的带领下,加州理工学院的一组研究人员着手发现苍蝇大脑如何编码这种依赖于经验的行为。
研究人员发现,一旦雌性线索激活了P1细胞,它们就会激活另一组神经元,称为pCd细胞。与P1细胞不同,P1细胞会在雌性被移除后立即关闭,而pCd神经元则保持活跃几分钟。研究小组发现pCd神经元会放大行为影响。如果果蝇的pCd神经元处于活动状态并且遇到另一只雄性,它将显示出攻击性增强。人工沉默pCd神经元,即使雄性苍蝇遇到雌性后,雄性苍蝇的攻击力也大大降低。
这样的机制可能已经进化,因为雄性苍蝇为了战斗必须知道既有另一只雄性存在,又有竞争的资源,例如雌性。这并不像看起来那样容易,因为苍蝇通过用带有化学传感器的脚触摸它们来检测其他苍蝇(雄性和雌性)。看来,雄蝇只有同时接触到它们,才能知道另一只雄性和雌性同时存在(例如,当苍蝇活跃地走动时,这是不太可能发生的)。 pCd神经元的持续活动可能使雄性产生先前对雌性接触的“短期记忆”,这有助于它们在遇到雄性时决定打架。
“重要的是要了解大脑如何编码持久的内在状态,这种内在状态比触发它们的刺激要持久,因为这种机制可能是某些形式的记忆以及情绪和情绪状态的基础,”安德森说。这些机制可能在记忆障碍或某些精神疾病中受到影响。果蝇的紧密神经系统及其强大的遗传学使其成为研究持久性活动形式的基本原理的良好系统。其中有些可能会应用于我们自己的哺乳动物大脑。”
这项工作的下一步涉及研究pCd神经元如何即使在去除女性感觉触发因素后仍保持活跃。大多数神经元仅触发数毫秒,但pCd神经元保持活跃状态??几分钟。仍不清楚它们如何保持,以及什么促使它们逐渐关闭。
加州理工学院的研究人员现在在了解男性果蝇在最近与女性相遇后彼此之间表现出的侵略性增强的神经基础方面取得了进展。这项研究是在David Anderson,Seymour Benzer生物学教授,天桥和Chrissy Chen神经科学研究所主席和所长以及霍华德·休斯医学研究所研究员的实验室中进行的。
当雄性苍蝇遇到雌性苍蝇时,雄性经常会摆动翅膀以求偶。众所周知,某些神经元(称为P1)负责这种可预测的求爱行为,并由女性气味提示激活。一旦将雌性从雄性环境中移出,雄性的P1神经元就会变得不活动。
但是有关雌性的先验经验会导致雄性苍蝇进入侵略性或唤起状态,这种状态在雌性消失后会停留几分钟。通常,两个雄蝇可以共存于同一区域而不会互相打扰。但是最近遇到雌性意志的雄蝇,在遇到另一雄性时,表现出越来越强的侵略性:它们向前冲刺,挥动翅膀看起来更大。在研究生Yonil Jung的带领下,加州理工学院的一组研究人员着手发现苍蝇大脑如何编码这种依赖于经验的行为。
研究人员发现,一旦雌性线索激活了P1细胞,它们就会激活另一组神经元,称为pCd细胞。与P1细胞不同,P1细胞会在雌性被移除后立即关闭,而pCd神经元则保持活跃几分钟。研究小组发现pCd神经元会放大行为影响。如果果蝇的pCd神经元处于活动状态并且遇到另一只雄性,它将显示出攻击性增强。人工沉默pCd神经元,即使雄性苍蝇遇到雌性后,雄性苍蝇的攻击力也大大降低。
这样的机制可能已经进化,因为雄性苍蝇为了战斗必须知道既有另一只雄性存在,又有竞争的资源,例如雌性。这并不像看起来那样容易,因为苍蝇通过用带有化学传感器的脚触摸它们来检测其他苍蝇(雄性和雌性)。看来,雄蝇只有同时接触到它们,才能知道另一只雄性和雌性同时存在(例如,当苍蝇活跃地走动时,这是不太可能发生的)。 pCd神经元的持续活动可能使雄性产生先前对雌性接触的“短期记忆”,这有助于它们在遇到雄性时决定打架。
“重要的是要了解大脑如何编码持久的内在状态,这种内在状态比触发它们的刺激要持久,因为这种机制可能是某些形式的记忆以及情绪和情绪状态的基础,”安德森说。这些机制可能在记忆障碍或某些精神疾病中受到影响。果蝇的紧密神经系统及其强大的遗传学使其成为研究持久性活动形式的基本原理的良好系统。其中有些可能会应用于我们自己的哺乳动物大脑。”
这项工作的下一步涉及研究pCd神经元如何即使在去除女性感觉触发因素后仍保持活跃。大多数神经元仅触发数毫秒,但pCd神经元保持活跃状态??几分钟。仍不清楚它们如何保持,以及什么促使它们逐渐关闭。