Каким образом небольшой кластер довольно однородных клеток мозга, который заставляет нейромедиатор серотонин, регулировать так много функций, от дыхания до настроения и аппетита??
Ответ в том, что они все-таки не такие однородные. За последние несколько лет исследователи, в том числе генетик из Гарвардской медицинской школы Сьюзан Димеки, начали обнаруживать отдельные подтипы серотониновых нейронов, которые, по-видимому, несут определенные обязанности.
Теперь Димеки и его коллеги идентифицировали две группы серотониновых нейронов, которые помогают подавлять агрессию у самцов мышей.
Это открытие уточняет понимание учеными сложной нейронной схемы, лежащей в основе агрессии, и раскрывает конкретную связь между нейронами, продуцирующими дофамин, и двумя конкретными подтипами нейронов серотонина в мозге мыши.
"Эти конкретные серотониновые нейроны чувствительны к дофамину разными и очень специфическими способами," сказал Димецки, старший автор исследования, опубликованного в ноябре. 15 в отчетах по ячейкам.
"Были доказательства общего взаимодействия между серотонином и дофамином," она сказала, "но здесь мы связали их в определенной группе ячеек, участвующих в модуляции определенного поведения."
Авторы предполагают, что дофамин усиливает агрессию посредством двойного удара: как сам по себе, как было показано десятилетиями исследований, так и путем подавления серотониновых нейронов, которые обычно успокаивают агрессию, согласно новому исследованию.
"Часто вы изучаете нейротрансмиттеры, такие как дофамин, серотонин или норэпинефрин, но не всегда понимаете, как все они работают вместе," сказал Теди Ашер, аспирант лаборатории Димеки и соавтор исследования. "Наша работа начинает устанавливать связи между этими системами."
"Здесь особенно интересно," Ашер добавил, "где дофамин, как считается, увеличивает агрессию, а серотонин, как считается, снижает ее, чтобы увидеть, что эти две системы взаимодействуют друг с другом."
Хотя исследование ограничивалось мышами, Димеки считает, что наблюдения ее команды будут верны и для людей, отчасти потому, что соответствующая область заднего мозга похожа у всех млекопитающих.
В случае подтверждения на людях результаты могут привести к более точным методам лечения избыточной агрессии, которая может возникнуть при таких состояниях, как шизофрения, прерывистое взрывное расстройство, аутизм и деменция.
Успокаивающий серотонин
Серотонин – один из многих нейромедиаторов, влияющих на агрессивное поведение людей и животных. Недавние исследования связали низкий уровень серотонина с более высокой вероятностью патологической агрессии, и врачи иногда назначают селективные ингибиторы обратного захвата серотонина или СИОЗС для повышения уровня серотонина у пациентов с импульсивной агрессией.
Однако СИОЗС – это тупой инструмент, поражающий все серотониновые нейроны. Попытка изменить одно регулируемое серотонином поведение может повлиять на другие, включая частоту дыхания, настроение, половое влечение и аппетит.
Димеки поняла, что если бы она могла выяснить, влияют ли только некоторые из нейронов на агрессию, тогда можно было бы разработать методы лечения, которые нацелены только на эти клетки и уменьшают нежелательные побочные эффекты.
Команда Димеки начала с подавления – то есть блокирования высвобождения нейромедиаторов – большинства серотониновых нейронов в группе лабораторных мышей. Как и ожидалось, эти мыши стали более агрессивными, кусали, угрожали и хлопали хвостами других мышей чаще, чем мыши с интактной серотониновой системой.
В более ранних исследованиях Dymecki и другие показали, что серотониновые нейроны можно подразделить на основе паттернов генов, которые включены или выключены. Основываясь на этой работе, команда взяла новую группу мышей и заставила замолчать множество подтипов по одному, наблюдая за теми, что значительно изменили уровень агрессии грызунов.
Они обнаружили два: нейроны Drd1a / Pet1 и нейроны Drd2 / Pet1.
Дофаминовый сюрприз
Мыши, у которых подавлялся любой подтип нейронов, были более агрессивными. Выключение других подтипов серотонинергических нейронов не имело никакого эффекта.
Что делает этих двоих особенными? Во-первых, на их поверхности есть дофаминовые рецепторы – отсюда и "Доктор" это начинается с их имен. Клетки Drd1a / Pet1 усеяны дофаминовым рецептором 1 типа, клетки Drd2 / Pet1 – дофаминовым рецептором 2 типа.
Дофамин выполняет в организме ряд ролей, от управления моторикой до мотивации к вознаграждению. Исследователи обнаружили, что дофамин подавляет способность нейронов Drd2 / Pet1 активироваться. Заглушение одних и тех же нейронов с помощью генетических инструментов аналогичным образом подавляло агрессию у мышей.
Исследователи также обнаружили, что большинство серотониновых клеток, расположенных рядом с нейронами Drd2 / Pet1, реагируют на дофамин противоположным образом, увеличивая свою активность. Команда Димеки не обнаружила на их поверхности каких-либо дофаминовых рецепторов, поэтому остается загадкой, что делают эти клетки и как на них действует дофамин.
Дальнейшие эксперименты показали, что дофаминовые рецепторы клеток Drd2 / Pet1 активируются в подростковом возрасте. Напротив, клетки Drd1a / Pet1 экспрессируют свои дофаминовые рецепторы до и вскоре после рождения.
Больше разгадывать
Оба подтипа серотониновых нейронов отличались от своих собратьев другими существенными, а иногда и неожиданными способами.
Для исследователей это имело смысл, когда они обнаружили, что клетки Drd1a / Pet1 взаимодействуют с областями мозга, которые, как известно, влияют на агрессию, но они были удивлены, обнаружив, что клетки Drd2 / Pet1 подключаются к областям, участвующим в сенсорной обработке.
"Эти различия в схемах могут указывать на разные способы воздействия на одно и то же поведение: агрессия," сказал Ашер.
Пока не ясно, почему мозг мыши содержит несколько типов серотониновых нейронов, реагирующих на дофамин, каждый из которых активен на разных стадиях развития. Группа Димецкого намерена выяснить.
Настоящие результаты показывают, что "небольшая популяция серотониновых нейронов может иметь огромное влияние на социальное взаимодействие," сказал Dymecki. "Теперь у нас есть прецедент, позволяющий разобрать серотониновую зависимость и схему, лежащую в основе отдельных аспектов социального поведения."