Из жизни мух: Главное для самки – попасть в поле зрения самца

Мозг мыши. Иллюстрация Physorg

«Красота в глазах любящего» (Beauty lies in lover’s eyes) – гласит английская пословица. О том же писал еще Овидий Назон в своем «Искусстве любви». На нас в отличие от животных мало действуют феромоны, то есть вещества, несущие информацию о восприимчивости самок к ухаживаниям самцов. Хотя все мы знаем, как мужчины могут реагировать на тонкий аромат женских духов. Несмотря на то что мухи-дрозофилы сообщают друг другу столь важную информацию с помощью феромонов, их самцы все больше полагаются на свое зрение, возбуждаясь под действием импульсов, идущих от специализированных нейронов LC10.

Журнал Cell сообщил о достижении компьютерных специалистов Исследовательского кампуса в г. Эшбэрн (США, штат Вирджиния), представивших миру 3D-карту всего мозга дрозофилы. Исследователям удалось локализовать все 100 тыс. нейронов мухи. Для этого пришлось совместить 21 млн изображений! На одной из иллюстраций в публикации были представлены пути, ведущие из глубины центрального мозга к так называемому грибовидному телу, нервные клетки которого отвечают за обучение и память, обоняние и реакции особей на феромоны. Разрушение этих тел приводит к тому, что самцы начинают «ухаживать» за особями своего пола.

В русле этого достижения – статья в том же Cell, поступившая из немецкого Мартинсрида. Там находится мюнхенский научный хаб, сотрудники которого вместе с коллегами из Эшбэрна разобрались в том, что же подвигает самцов дрозофилы начать ухаживать за самками.

Фасеточные глаза мух вынесены по бокам от центрального мозга, от которого пластинку со светочувствительными нейронами отделяет колончатая долька (Lobula columnar). В состав последней входят 20 типов нервных клеток, обозначаемых сокращенно LC, которые посылают свои отростки в центральный мозг. Обработка этих импульсов клетками мозга запускает программы специфического поведения и, в частности, ухаживание самцов. Оно проявляется в том, что самец боком приближается к самке, держа ее «на прицеле», отставляет в ее сторону крыло, которое начинает при этом вибрировать, генерируя звуки брачной «песни».

Мозг дрозофилы с его нейронами. Иллюстрация Physorg

В Мартинсриде выяснили, что нейроны LC10 захватывают в поле зрения только объекты небольшого размера, соответствующего параметрам самки своего вида. Поэтому в экспериментах самцы не реагировали на предъявлявшиеся им темные полоски другой длины. Активация клеток LC10 происходила только с одной стороны – именно с той, где находилось изображение самки.

Работа не была бы на современном уровне, если бы ученые не применили оптогенетику, то есть возможность возбуждать нейроны с помощью лазерного излучения. Освещение нервных клеток естественным образом приводило к их возбуждению и «включению» специфического поведения даже в отсутствии самок или их изображений.

Хотя клетки LC10 важны для начала процесса ухаживания, ведущая роль в этом все же принадлежит специфическим нейронам Р в так называемых клубочках-гломерулах, которые имеются только у самцов мух. Авторы полагают, что выявленная ими роль LC10 подчеркивает их релейную функцию как визуального входа, подаваемого на мозг самца дрозофилы. В мозге же существует встроенная нейросеть «куртуазного» поведения.

Нейробиология начинала с десяток лет назад с простейшей модели круглого червячка с красивым именем Caenorabditis elegans. У этого животного и мозга-то нет, а есть всего лишь около 400 нейронов, функцию каждого из которых довольно быстро выяснили. Теперь вот появилась модель нейросетей, связанных со специфическими паттернами поведения, генерируемого мозгом, в составе которого нервных клеток в 250 раз больше. Так скоро дойдет и до мозга грызунов, у которых самцы тоже распевают перед самками ультразвуковые рулады.

Существенного прогресса в нейробиологии человека можно ожидать с приходом квантовой техники, вычислительные возможности которой будут неизмеримо выше современных суперкомпьютеров. Но и сегодня две статьи, опубликованные все в том же журнале Cell, помогают нейробиологам и специалистам по искусственному интеллекту строить дальнейшую работу по «живым» принципам.

Кстати, и военным имеет смысл обратить внимание на клетки LC10 с целью построения эффективных систем «захвата» интересующего объекта в поле зрения.