2023 Հեղինակ: Sophia Otis | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-05-21 01:49
Սկրիպսի հետազոտական ինստիտուտի գիտնականները հայտնաբերել են շատ գիշատիչների կողմից արտազատվող հատուկ քիմիական միացություն, որը ստիպում է մկներին վախենալ վարվել: Հետազոտությունն օգնում է գիտնականներին ավելի լավ հասկանալ կենդանիների վարքագիծը և, ի վերջո, կարող է հանգեցնել նոր պատկերացումների այն մասին, թե ինչպես է զգայական տեղեկատվությունը մշակվում մարդու ուղեղում:
Հետազոտությունը հրապարակվել է Cell ամսագրում 2010 թվականի մայիսի 14-ին:
«Մեզ հետաքրքրում է, թե ինչպես կարող է ուղեղը լարել քիմիական ազդանշաններին արձագանքելու համար, և ինչպես դա կարող է հանգեցնել բարդ վարքագծի», - ասում է Scripps Research-ի դոցենտ Լիզա Սթոուերսը: «Մեր վերջին հետազոտությունն օգնում է լույս սփռել այն մասին, թե ինչպես են աշխատում այս ուղեղի սխեմաները»:
Մկները, նույնիսկ նրանք, ովքեր նախկինում երբեք չեն հանդիպել այլ տեսակների, կվարվեն ահավոր, երբ ենթարկվեն տարբեր տեսակի գիշատիչների, այդ թվում՝ կատուների, առնետների, օձերի, լաստանավերի, աքիսների և աղվեսների հոտին: Սա առաջին անգամն է, երբ գիտնականները կարողացել են բացահայտել հստակ քիմիական ազդանշանը, որն առաջացնում է այս արձագանքը և հասկանալ, թե ինչպես են մկները կարողանում հայտնաբերել այս ազդանշանը:
Վախի հոտ
Նյարդաբանական համակարգով անցնող ազդանշանների քիմիական ուղին պարզելը հեշտ չէ: Ուղեղի շղթաներն ուսումնասիրող գիտնականների մարտահրավերներից մեկն այն է, որ ուղեղը անընդհատ փոխվում է ուսուցման և հիշողության միջոցով: Ինչպես, օրինակ, ուղեղը հայտնաբերում և արձագանքում է որոշակի սննդի բույրին, զարգանում է, երբ կենդանին իմանում է այդ սննդի մասին:
Բայց որոշ վարքագծեր հակված են նույնը լինել ամեն անգամ, երբ դրանք գործարկվում են, ինչը ցույց է տալիս կայուն ուղի նյարդաբանական շղթաներով:Stowers խումբն իր հետազոտական ծրագիրը կենտրոնացրել է հոտի հետ կապված մի շարք կայուն ուղիների ըմբռնման վրա, մասնավորապես՝ քիմիական ազդակների, որոնք արտազատվում են օդ, արտազատվում գեղձերից կամ արտազատվում մեզի մեջ և վերցվում նույն և տարբեր տեսակների ներկայացուցիչների կողմից: Երկու տարի առաջ խումբը հրապարակեց հետազոտություն՝ բացահայտելով ֆերոմոնը, որը հրահրում է տղամարդ-տղամարդ ագրեսիա մկների մոտ: Գիտնականները հույս ունեն, ի վերջո, համեմատել և հակադրել տարբեր քիմիական ազդանշանները՝ բացահայտելու ուղեղի արձագանքման ընդհանուր սկզբունքները:
Ընթացիկ հետազոտության ընթացքում Սթոուերսը և նրա գործընկերները ուսումնասիրեցին այն վախկոտ արձագանքը, որ հայտնի էր, որ մկներն ունեն գիշատիչների կողմից արձակված հոտերի նկատմամբ:
«Դա իսկապես հետաքրքիր պահվածք է», - ասաց Սթոուերսը: «Այս մկները լաբորատորիայում 1930-ականներից ի վեր սերունդ են առել: Հարյուրավոր սերունդների ընթացքում նրանք չեն եղել որևէ այլ տեսակի շուրջ: Իսկապես ուշագրավ է, որ նրանք չեն կորցրել այս շղթան»:
Սկզբում թիմն անդրադարձավ այն խնդրին, թե ինչպես են մկները հայտնաբերել այս քիմիական նշանները այլ տեսակներից:Մկներն ունեն երկու զգայական օրգան՝ վոմերոնազալ օրգան (VNO), որը գտնվում է քթի խոռոչի բերանի տանիքի վերևում, և հիմնական հոտառական էպիթելիումը (MOE), որը գտնվում է ակնագնդի տակ՝ քթի խոռոչի վերին հետևի հատվածում։ Ո՞վ էր պատասխանատու բույրի ընդունման համար:
Այս հարցին պատասխանելու համար թիմը համեմատել է նորմալ (վայրի տեսակի) մկների վարքագիծը մկների հետ գենետիկ մուտացիայով, որը նրանց թողել է առանց վոմերոնազալ օրգանների գործող:
Երբ սովորական մկներին դնում էին վանդակում բամբակով շվաբրով շոշափված առնետի, կատվի կամ օձի հոտով, մկները ահավոր արձագանքեցին՝ հեռու մնալով բամբակյա գնդիկից, մի քանի անգամ զգուշավոր կեցվածքով (քիթը օդում): և պատրաստ է վազելու), և ցուցադրում է սթրեսի հորմոնների բարձր մակարդակ: Ի հակադրություն, վոմերոնազալ օրգաններ չունեցող մկները հետաքրքրված էին բամբակի գնդիկներով և վախի քիչ նշաններ ցույց տվեցին: Իրականում, մուտանտ մկների վարքագիծը համեմատելի էր սովորական մկների վարքագծի հետ, որոնց բամբակ էին քսել հսկիչ հոտով (օրինակ՝ նապաստակի կամ այլ մկնիկի հոտից):Այս փորձերից գիտնականները կարողացել են պարզել, որ վոմերոնազալ օրգանը կարևոր է գիշատիչների կողմից քիմիական նշաններ հայտնաբերելու համար։
Բայց թիմն այսքանով չի սահմանափակվել: Տեսնելու համար, թե որքան կարևոր է հոտառական համակարգը այս վարքագիծը որոշելու համար, թիմը մի շարք մկների դրեց վանդակում անզգայացված կենդանի առնետի հետ: Ի տարբերություն սովորական մկների, նրանք, ովքեր չունեն վմերոնազալ օրգաններ, վախի քիչ նշաններ են ցույց տվել:
«Մենք փորձ արեցինք բավականին տարբեր կենդանիների հետ, - ասաց Սթոուերսը, - և նրանցից մեկն իրականում կծկվեց և քնեց հենց առնետի կողքին: Այսպիսով, չնայած այս մկները կարող են դիպչել առնետին և տեսնել, թե ինչպես է նա շնչում:, առանց վոմերոնազալ օրգանների համակարգի մկները չեն արձագանքում ահավոր»:
Պատկերային փորձերը հաստատեցին վարքագծային բացահայտումները՝ ցույց տալով, որ հատուկ նեյրոններ արձակվել են վախկոտ արձագանքող մկների ուղեղում, և ոչ նրանց մոտ, ովքեր չեն ցուցադրել այդ վարքագիծը:
Քիմիական ազդանշաններ
Հաջորդող թիմը ձեռնամուխ եղավ գտնելու ճշգրիտ քիմիական նյութը, որը ազդանշան էր տալիս մկներին, որ նրանք պետք է վախենան:
«Ոչ ոք դաշտում չէր փնտրում նշանները, քանի որ նրանք կարծում էին, որ դա կլինի [քիմիական] խառնուրդ, և խառնուրդը մաքրելը իսկապես դժվար է», - ասաց Սթոուերսը: «Միջատների մեջ հայտնի է, որ շատ ֆերոմոններ երկու կամ երեք մոլեկուլների խառնուրդ են: Ենթադրվում էր, որ այն ավելի բարդ կլինի կաթնասունների մոտ»:
Բայց թիմը, այնուամենայնիվ, շարունակեց՝ վստահ լինելով, որ Scripps Research-ը իր բարձրակարգ քիմիայի ֆակուլտետով իդեալական վայր էր նման մարտահրավերներին դիմակայելու համար:
Օգտագործելով առնետի մեզը որպես ելակետ, թիմը քայլ առ քայլ քայլեց դեպի քիմիական ազդանշանը մեկուսացնելու ճանապարհը: Նախ, հետազոտողները մեզը բաժանեցին ցածր և բարձր մոլեկուլային քաշի միացությունների՝ պարզելով, որ միայն բարձր մոլեկուլային քաշի մասն է կարող առաջացնել մկների վախի արձագանքը:Այնուհետև թիմը հետևեց ակտիվությանը զանգվածային սպեկտրոմետրիայի վերլուծության որոշակի գագաթնակետին, որը ցույց էր տալիս մեկ սպիտակուց, այլ ոչ թե խառնուրդ: Արդյունքները ստուգելու համար թիմը պատրաստեց հետաքրքրող սպիտակուցի ռեկոմբինանտ տարբերակը, որն ինքնին կարողացավ առաջացնել մկների վախի պահվածքը և ակտիվացնել համապատասխան նեյրոնները մկան ուղեղում:
Զարմանալիորեն, գիտնականների կողմից հայտնաբերված սպիտակուցը պատկանում էր միզուղիների հիմնական սպիտակուցի (MUP) ընտանիքին: Սա սպիտակուցների նույն ընտանիքի անդամն էր, որը Ստոուերսի լաբորատորիան նախկինում հայտնաբերել էր որպես մկների մոտ տղամարդ-տղամարդ ագրեսիա հրահրող:
«Ես ցնցված էի, երբ մենք գտանք մեկ այլ MUP», - ասաց Սթոուերսը: «Ես մտածեցի. «Մենք դիտարկել ենք երկու վարքագիծ, և մենք ստանում ենք նույն բանը: Դա չի կարող ճիշտ լինել»: Այնուամենայնիվ, տվյալները այնքան համոզիչ էին…"
Իրենց բացահայտումները ստուգելու և ընդլայնելու համար թիմն անցավ կատուների կողմից արձակված հոտի վերլուծությանը: Աշխատելով կատվի թքի հետ՝ թիմը պարզել է, որ կատվի թքի հիմնական սպիտակուցը՝ Feld4-ը, MUP-ի կատվի տարբերակը, առաջացրել է մկների նույն վախկոտ արձագանքը և ակտիվացրել պաշտպանական նեյրոնները մկան ուղեղում:Հետագա փորձերի ժամանակ գիտնականները ցույց տվեցին, որ գիշատիչի MUP-ները և մկների MUP-ները ակտիվացնում են մկների ուղեղի նեյրոնների տարբեր ենթախմբեր:
«Չնայած ես սկզբում տատանվում էի, որ մենք նորից գտել ենք նույն մոլեկուլը, էվոլյուցիոն առումով այն իրականում բավականին հուզիչ է», - ասաց Սթոուերսը: «MUP ընկալիչների կարգը ցույց է տալիս, որ մկները սկզբում կարողացել են հայտնաբերել MUP-ներ այլ տեսակներից, այնուհետև զարգացել են այլ մկների ազդանշանները հայտնաբերելու ունակությունը»:
Թղթի առաջին հեղինակներն են Ֆաբիո Պապեսը և Դարեն Լոգանը Scripps Research-ից: Հետազոտությունն իրականացվել է Առողջապահության ազգային ինստիտուտի խուլության և հաղորդակցման այլ խանգարումների ազգային ինստիտուտի, Skaggs հիմնադրամի և Սան Պաուլոյի հետազոտական ասոցիացիայի (FAPESP) երիտասարդ հետազոտողների դրամաշնորհի կողմից::
