Вы когда-нибудь попадали под перекрестный огонь мокрой собаки, которая бешено отряхивает капли воды со своей шерсти? Ну, они ничего не могут с собой поделать. Ученые обнаружили основной механизм, который заставляет собак — и многих других мохнатых млекопитающих — энергично отряхивать воду со своей шерсти, в увлекательном взгляде на генетику, которая вызывает это непроизвольное поведение.
Исследователи нейробиологии из Медицинского института Говарда Хьюза при Гарвардской медицинской школе выявили сложный, но довольно эффективный сенсорный механизм, который управляет «мокрой собакой», доказывая, что ваш питомец не пытается заставить вас заплатить за эту ванну, обмакивая вас в воду.
«Встряхивание мокрой собаки — это эволюционно сохранившееся поведение, наблюдаемое у млекопитающих, которое служит для удаления воды и других раздражителей с волосистой кожи спины и шеи, области кожи, которая в значительной степени недоступна для самостоятельного вылизывания или вылизывания», — отметили исследователи в препринте статьи. «Мы предполагаем, что C-LTMR обнаруживают самые легкие силы, действующие на волосистую кожу, включая воду, движения насекомых и паразитов и другие стимулы, которые отклоняют пушковые волосы, запуская двигательное поведение, которое эволюционировало для удаления воды, механических раздражителей и потенциальных угроз».
В ходе серии сложных экспериментов на мышах ученые протестировали ряд стимулов, включая масло и потоки воздуха, которые прикладывались к спине или шее животных — местам, которые им было трудно чистить. Они отслеживали начало тряски с помощью высокоскоростного видео, чтобы отметить время начала, частоту и продолжительность.
Поскольку нейробиология в большей степени занимается выявлением механизмов в мозге, которые запускают поведение, чем просто наблюдением за этим поведением, команда использовала оптогенетику, генетические манипуляции для подавления определенных путей и визуализацию кальция in vivo для выявления активных нейронов. Затем они вывели мышей без нейронов C-LTMRs и увидели значительное снижение поведения «мокрой собаки» в ответ на механические стимулы, такие как масло и вода.
C-LTMRs — или низкопороговые механорецепторы C-волокон — это сенсорные нейроны, которые активируются в ответ на легкие механические стимулы на мехе или волосистой коже у млекопитающих. Хотя известно, что они активируются из-за стимулов, связанных с прикосновением, было неясно, являются ли они ключом к запуску этих почти комичных сотрясений всего тела у животных.
В ходе своей работы команда определила, как стимулы открывают механосенсорный ионный канал Piezo2, который регулирует C-LTMR, которые затем соединяются со спинопарабрахиальными (SPB) нейронами, запуская возбуждающие постсинаптические токи (EPSC) по определенному пути, который контролирует этот механизм нейронно-моторного ответа.
Исследователи также смогли стимулировать нейроны светом (оптогенетика), чтобы вызвать реакцию встряхивания даже без каких-либо физических стимулов на мехе, показав, что активация C-LTMR сама по себе может инициировать поведение.
«Открытие того, что C-LTMRs способствуют встряхиванию мокрой собаки, вызванному стимулом, дало возможность задаться вопросом, как эти загадочные механосенсорные нейроны задействуют центральные цепи для опосредования соматосенсорного поведения», — отметила команда. «Мы обнаружили, что C-LTMRs действительно синаптически связаны с SPN, поскольку оптогенетическая активация терминалов C-LTMR вызывала возбуждающие постсинаптические токи (EPSCs) в обеих популяциях SPN».
«В совокупности эти результаты демонстрируют вклад C-LTMR–спинопарабрахиального пути в механически вызванное встряхивание мокрой собаки», — добавила команда в статье.
Хотя это может быть больше, чем мы когда-либо хотели бы знать о том, почему вода в конечном итоге капает с потолка после купания Фидо, это увлекательный взгляд на то, насколько сложны сенсорная коммуникация и ответное поведение. И до недавнего времени ограничения технологий заставляли подобные открытия оставаться на стадии гипотез.
Так что в следующий раз, когда ваша собака даст вам спрей, помните, что она не пытается вас разозлить — это просто заложено в ее генах.
Исследование было опубликовано в журнале Science.
