Дофамин повышает чувствительность самок дрозофил к звукам, когда они готовы к спариванию
Многие животные, включая человека, могут гибко модулировать свою реакцию на звуки в зависимости от ситуации. Это позволяет оптимизировать использование ограниченных ресурсов мозга, отдавая приоритет обработке критически важной информации.
Исследователи из Университета Нагои (Япония) показали, что когда самки плодовых мушек (Drosophila melanogaster) готовы к спариванию, дофаминергические сигналы влияют на их чувствительность к звукам, включая брачные звуки самцов, которые являются важным источником информации для размножения.
«Мы полагаем, что это открытие — первый шаг к пониманию нейронных механизмов, лежащих в основе универсального свойства гибкой модуляции слухового ответа у животных», — заявила ведущий автор Адзуса Камикоучи, профессор Высшей школы науки и Института трансформативных биомолекул.
Результаты опубликованы в журнале iScience.
Нейронный механизм
Известно, что брачный статус влияет на реакцию на ухаживания у животных, но лежащие в основе этого нейронные механизмы изучены плохо. Учёные использовали Drosophila melanogaster как модельный организм из-за простого мозга, генетических инструментов и короткого времени генерации.
Самцы дрозофил производят брачные звуки вибрацией крыльев. Самки слушают эти звуки, чтобы решить, принять ухаживание или нет. Рецептивность самок к спариванию высока, если у них нет опыта спаривания, и низка, если он есть.
Роль дофамина
Исследователи сфокусировались на нейронах органов Джонстона (Johnston's organs, JOs) во втором сегменте антенн, где обнаруживаются звуковые сигналы. Анализ базы данных single-nucleus RNA-seq показал, что в JO-нейронах обильно экспрессируются три типа дофаминовых рецепторов.
Чтобы проверить влияние дофамина, учёные подавили экспрессию дофаминовых рецепторов у самок и измерили нейронные ответы на брачные звуки с помощью кальциевого имиджинга.
Результаты
- Нейронные ответы на звуки снизились у неспаривавшихся самок (высокая половая активность).
- Ответы не изменились у спаривавшихся самок и у только что появившихся из куколки молодых самок (низкая половая активность).
Также наблюдались поведенческие реакции: у неспаривавшихся самок с подавленной экспрессией дофаминовых рецепторов увеличивалось время до начала спаривания в ответ на брачные звуки. Это указывает, что звуки были менее эффективны для запуска брачного поведения.
Выводы
«Мы обнаружили, что дофамин — один из факторов, участвующих в гибкой слуховой модуляции», — сказала Камикоучи.
Предыдущие исследования показывали, что свойства слуховой системы меняются в зависимости от ситуации у разных животных, включая людей, мышей и лягушек. Данная работа предполагает, что в основе этого типа слуховой модуляции может лежать общий для видов механизм.
Эти результаты помогут лучше понять гибкие системы обработки звуковой информации у животных.