Дети быстро учатся избегать негативных ситуаций и искать позитивные. Но люди – не единственный вид, способный запоминать положительные и отрицательные события; даже маленький мозг плодовой мушки обладает такой способностью. Здесь играют роль дофаминсодержащие нервные клетки, связанные с грибовидным телом мозга мух. Ученые из Института нейробиологии Макса Планка в Мартинсриде выделили четыре различных типа таких нервных клеток. Три типа нервных клеток берут на себя различные функции по передаче негативных стимулов, а четвертый позволяет мухе формировать положительные воспоминания.
С самого раннего детства мы учимся избегать вещей, которые нам вредят, и вместо этого стремимся к положительному опыту. Отвратительные воспоминания создаются такими переживаниями, как уколы пальцем шипа розы, которые мы вспоминаем надолго. И наоборот, запах свежих продуктов положительно связан с чувством сытости и создает воспоминания о награде.
Хирому Танимото и его коллеги из Института нейробиологии Макса Планка недавно локализовали и определили наиболее важные типы нервных клеток, участвующих в формировании положительных и отрицательных воспоминаний о плодовой мушке. Все четыре типа нервных клеток, которые они обнаружили, используют дофамин для связи с другими нервными клетками. Сигналы дофамина, выделяемые этими клетками, принимаются в теле гриба, важной структуре мозга в мозге насекомых. "Это действительно удивительно, что похожие нервные клетки, высвобождающие дофамин, могут играть такие разные роли," говорит Танимото.
Ученые изучают функции отдельных типов нервных клеток в двух отдельных исследованиях. В процессе обучения стратегиям избегания мухам был представлен запах, связанный с негативным стимулом, ударом ноги. В результате мухи научились избегать этого запаха в будущем.
В следующем раунде экспериментов ученые заменили шок искусственной активацией определенных наборов нервных клеток во время презентации запаха. Они обнаружили, что кратковременной активации этих нервных клеток достаточно, чтобы подать сигнал отталкивающего стимула в мозгу мух и привести к формированию неприятных воспоминаний об запахах. даже когда нет настоящего отвращающего стимула.
Ученые также смогли продемонстрировать, что три типа нервных клеток, отвечающих за память о наказании, выполняют разные функции. Главное отличие здесь – стабильность наведенных воспоминаний. Один из типов клеток отвечает за долговременную память, тогда как воспоминания, сформированные другими дофаминовыми клетками, недолговечны. "Наказывающие события вызывают неприятные воспоминания с разной стабильностью за счет объединения различных дофаминовых клеток в мозгу мух" объясняет Танимото.
Тот же метод был использован, чтобы продемонстрировать, что другой набор дофаминовых клеток сигнализирует о вознаграждении за формирование положительной памяти об запахе. Когда эти клетки были искусственно активированы, мухи запоминали запах и пытались добраться до источника запаха даже при отсутствии сахарного вознаграждения. Ученые доказали, что определенные дофаминовые нейроны также играют ключевую роль в этом процессе.
Вещество-переносчик дофамин имеет важное значение не только для плодовых мух и других насекомых. В частности, это также необходимо для обучения людей, основанного на вознаграждении. Эти новые открытия предполагают, что функциональное разнообразие дофамина является высококонсервативным механизмом в мозге.