Обонятельные нейроны, столкнувшись с необходимостью долго терпеть чужой неприятный запах, начинают использовать другой нейромедиатор, так что запах из «чужого» становится «своим».

Потерявшийся ягненок способен разыскать свою родню среди огромного стада совершенно одинаковых с виду овец. Молодой лосось, уплывший в моря, на нерест возвращается, как правило, именно в тот пресный водоем, в котором он сам появился на свет.

Головастики предпочитают держаться рядом со своими братьями и сестрами. (Фото: Paul / Flickr.com.)

Мозг головастика с нейронами, синтезирующими дофамин (зеленые), и нейронами, синтезирующими ГАМК (красные). (Фото: UC San Diego.)

Очевидно, и ягненок, и лосось очень хорошо запомнили, как выглядит своя родня и место рождения. Такое запоминание называют поведенческим импринтингом, или запечатлением – это своеобразный механизм памяти, который срабатывает подобно мгновенному фотоснимку.

Импринтинг необратим и происходит в строго определенное время жизни, обычно в детстве или ранней юности. Изучать его начали со знаменитого зоолога и этолога Конрада Лоренца, который впервые и открыл его в экспериментах с дикими гусями; в дальнейшем оказалось, что учиться запечатлением могут и другие животные, причём не обязательно в первые дни после рождения – разные фазы импринтинга могут растягиваться на годы. Однако механизм запечатления долгое время оставался «спрятан» в молекулярно-клеточных дебрях мозга, и только недавно нам стали доступны инструменты, которые позволяют изучать такие вещи.

Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего разбирались с механизмом социального предпочтения у головастиков, который тесно связан с импринтингом. Головастики предпочитают держаться вместе со своими родственниками, вместе с братьями и сестрами; искать же свою стаю им помогают обонятельные сигналы: особи, ноздри которых залеплены желатиновой пастой, перестают отличать чужих от своих. Обонятельные рецепторы посылают сигналы в структуру мозга под названием обонятельная луковица, так что ключ к запечатлению своих стали искать именно там.

Для эксперимента брали головастиков двухдневного возраста, которые уже усвоили родной запах, и сажали их ещё на два дня в воду, содержащую пахучие молекулы либо от своих, либо от чужих индивидуумов. Головастики, которые ощущали родные обонятельные сигналы, своего поведения не изменяли, то есть по-прежнему предпочитали родную стаю. А вот те особи, которые подвергались действию пахучих молекул чужой стаи, впоследствии начинали относиться к ней так же, как к родной.

Что же происходило в это время в обонятельной луковице? Ее нейроны по умолчанию вырабатывают два нейромедиатора: дофамин и гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК). По мере того, как головастики учат родной запах, их нейроны специализируются и начинают вырабатывать только дофамин. Если в этот период головастики ненадолго сталкиваются с чужим запахом, они стараются избежать его – чужой запах побуждает их искать своих.

Более интересные события случаются, когда головастики остаются взаперти с чужим запахом на длительное время, как оно было в эксперименте. В таком случае происходит так называемое переключением нейромедиаторов: нейроны, которые уже вроде бы стали дофаминовыми, начинают обращаться в ГАМК-ергические. Переключение на другой химический посредник в передаче обонятельного сигнала позволяло пересмотреть отношение к чужому запаху, так что он становился головастикам как родной. Полностью результаты исследований опубликованы в Neuron.

По словам Дэвида Далциса (Davide Dulcis), профессора отделения психиатрии Калифорнийского университета в Сан-Диего и одного из авторов работы, переключение нейромедиаторов в изменившихся условиях говорит о том, что именно эти нейромедиаторы и синтезирующие их нейроны отвечают за формирование предпочтений. И, конечно, речь здесь идёт не просто о головастиках.

Переключение нейромедиаторов может происходить и во взрослом мозге, и, по всей видимости, именно так происходит смена социальных предпочтений у лягушек и некоторых рыб во время полового созревания – благодаря такой перемене молодые особи начинают предпочитать чужаков, что позволяет им избежать близкородственного скрещивания.

В целом полученные результаты смогут помочь понять корни социальных предпочтений у животных и людей. Например, когда мы решаем, нравится ли нам кто-то, мы анализируем множество признаков, и чужой запах вполне может быть равноправным членом «уравнения социального предпочтения», которое пытается решить наш мозг.