Когда мышь голодна, она собирается добывать пищу; когда он беспокоится, он перестанет исследовать окружающую среду и замерзнет или убежит. Как такие внутренние состояния соотносятся с поведением животного, подробно изучено. Однако мало что известно о том, как мозг кодирует внутренние состояния и контролирует их.
Ян Грюндеманн, научный сотрудник SNF Ambizione в группе Люти, а ныне профессор Базельского университета, объединил усилия с Яэль Биттерман, вычислительным нейробиологом, работающим постдоком в группе Люти, чтобы исследовать нейронную активность в миндалине свободно движущихся мышей. в разных штатах. Миндалевидное тело – это небольшая структура мозга миндалевидной формы, которая считается центром регулирования аффективного, гомеостатического (голод и жажда) и социального поведения через широкие связи со многими областями мозга. Предполагается, что миндалевидное тело играет роль в координации состояний мозга, но эта роль недостаточно изучена.
Используя миниатюрную технику визуализации под микроскопом, Грюндеманн и Биттерман отслеживали нейронную активность в миндалине мышей в разных средах, что стимулировало различные внутренние состояния и поведение.
Результаты были довольно неожиданными: исследователи идентифицировали два больших антагонистических набора нейронов, называемых ансамблями, которые были активны в противоположных поведенческих состояниях: когда мыши изучали окружающую их среду, нейронный ансамбль 1 был активен; когда они не занимались исследованием (это означает, что они находились в неисследовательских защитных состояниях), ансамбль нейронов 2 был активен.
Удивительно, но активность ансамблей не совпадала с пространственными областями, обычно связанными с состояниями тревоги, такими как безопасные углы в открытом поле.
Более того, ученые не ожидали, что сложные внутренние состояния и их поведение будут закодированы относительно простыми низкоразмерными паттернами активности миндалины. Таким образом, исследование показывает, что идентифицированные два нейронных ансамбля кодируют противоположные моментальные изменения состояния, особенно в отношении исследовательского и защитного поведения, но не обеспечивают измерение глобального уровня тревожности животного.
«Сила этого исследования в том, что нам удалось напрямую опросить мозг об аффективном состоянии мыши», – говорит Люти. "Если мы хотим понять поведение, нам нужно понять мозг! Выводы, просто основанные на стандартизированных поведенческих наблюдениях, могут вводить в заблуждение – как мы могли показать."В качестве следующего шага группа Люти хочет узнать больше о том, как эти активные ансамбли появляются в миндалине и как они могут влиять на другие области мозга.
Могут ли эти результаты иметь отношение к тревожным расстройствам у человека?? «Кодирование внутренних состояний – например, тревога – может работать у людей аналогичным образом, чем у мышей», – говорит Люти. «Вполне возможно, что у человека с тревожным расстройством существует дисбаланс между нейронными ансамблями, кодирующими различные внутренние состояния. Будет интересно проверить эту гипотезу на животных моделях психических заболеваний."