W artykule, który pojawił się w piśmie „Current Biology” naukowcy wykazali, że w mózgach owadów wyzwalane są precyzyjne impulsy neuronalne w obliczu wyborów dotyczących jedzenia lub łączenia się w pary.

Muszki owocowe (Drosophila) są powszechnie stosowane w badaniach neurologicznych, bo dają wgląd w działanie nawet bardziej zaawansowanych mózgów. Dzieje się tak, ponieważ Drosophila wykazuje złożone zachowania, takie jak pamięć i uczenie się, choć są one kontrolowane przez stosunkowo prosty mózg, zbudowany zaledwie około 100 tysięcy neuronów. Dla porównania - ludzki mózg ma około 86 miliardów neuronów.

„Często jesteśmy narażeni na konfliktowe sytuacje, w których musimy nadać priorytet jednej rzeczy nad innymi - wyjaśnia dr Carolina Rezaval, kierownik zespołu badawczego. - Skąd zwierzę wie, co robić? Muszka owocówka Drosophila to świetny model eksperymentalny, który pozwala nam zrozumieć, w jaki sposób w mózgu podejmowane są kluczowe decyzje behawioralne. Możemy identyfikować elementy neuronalne, które kierują zachowaniem i rozszyfrowywać leżące u ich podstaw mechanizmy”.

W badaniu samce muszek były trzymane z dala od pokarmu oraz od samic, a następnie oferowano im wybór obu tych rzeczy: samic i jedzenia. Okazało, że głód konsekwentnie dominował nad potrzebą krycia, a punkt krytyczny miał miejsce po około 15 godzinach głodówki. Po nakarmieniu naukowcy odkryli, że samce muszek szybko przekierowywały swoją uwagę na zaloty – czasami w ciągu zaledwie kilku sekund.

Następnie zespół wykorzystał narzędzia genetyczne do oznaczenia neuronów w mózgach much markerami fluorescencyjnymi. Naukowcy włączali lub wyłączali niewielką liczbę neuronów i testowali ich wpływ na zachowanie, a potem za pomocą wspomnianych narzędzi sprawdzali, jak mózg owadów reaguje, gdy dostępne są sprzeczne opcje i jak dokonuje spośród nich wyboru.

We współpracy z laboratorium prof. Scotta Waddella z Uniwersytetu Oksfordzkiego badacze wykorzystali też technikę zwaną dwufotonowym obrazowaniem wapnia do monitorowania neuronów w mózgu żywych much. Umożliwiło im to zlokalizowanie neuronów aktywowanych w momencie podejmowania przez muchy decyzji dotyczących priorytetów.

„Neurony, które każą muchom poszukiwać jedzenia lub poszukiwać okazji do kopulacji, konkurują ze sobą – wyjaśnia dr Rezaval. - Jeśli potrzeba jedzenia jest pilna, kontrolę przejmą neurony odpowiedzialne za odżywianie. Kiedy zagrożenie głodem jest mniejsze, zwycięża potrzeba rozmnażania”.

Naukowcy odkryli jednak, że wybór behawioralny nie zawsze był stały i czasami zależał od kontekstu. Np. chociaż karmienie było priorytetem, gdy mucha miała mało energii, to na tę decyzję mogła wpływać również jakość pożywienia. Muchy odrzucają bowiem niedobre jedzenie i wybierają gody, nawet gdy są trochę głodne.

„Możemy się jeszcze bardzo wiele dowiedzieć od muszki owocowej, np. co się stanie, gdy jako trzeci czynnik wprowadzimy jakieś zewnętrzne zagrożenie. Co wtedy muszka postanowi? Jeść czy uciekać przed drapieżnikiem? Albo co by się stało, gdyby to samica muszki owocowej, a nie samiec, została skonfrontowana z podobnymi wyborami? Wszystkie te spostrzeżenia pomagają nam zbudować obraz złożonego procesu decyzyjnego w mózgu” - podsumowują autorzy badania.

Jak dodają, dzięki poznaniu ogólnych mechanizmów neurologicznych będzie można lepiej zrozumieć, jak działają bardziej złożone mózgi i co się dzieje, gdy działają one w warunkach takich jak uzależnienie, choroba Parkinsona lub choroba Alzheimera, o których wiadomo, że wpływają na procesy decyzyjne. (PAP)

Katarzyna Czechowicz

kap/ ekr/