Миші, як і ми з вами, є соціальними. Їхнім угруповуванням притаманна ієрархічність. Якщо двох незнайомих мишей помістити в ту саму клітку, вони одразу розпочнуть з’ясосувати, хто крутіший. Переможець таких бійок отримує вищий соціальний ранг, а це значить, що першим буде отримувати доступ до води, їжі та інших важливих ресурсів. Як тільки ієрархія встановлена, бійки припиняються. Здається очевидним, що це є свідченням запам’ятовування мишами одна одної. Проте, досі ми не знали, як саме це відбувається у мозку.

Щоб отримати відповідь, дослідники розробили спеціальну методику.

В зображеній установці тестована тварина розміщена на спеціальній платформі, з якої через трубочку може отримувати воду. До початку експерименту їх утримували в умовах обмеженого доступу до води, тож можливість попити з трубочки була гарним мотиватором.

За непрозорою перегородкою знаходилася обертова платформа із двома стимульними відсіками. Комп’ютер обертав платформу, щоб один з них опинявся перед віконцем, через яке тестована тварина могла побачити, що там, після чого піднімалася заслінка.

На початку навчання у одному з відсіків була стимульна миша, а інший був порожнім. Пред’явлення тварини було асоційованим із водою – автомат подавав у трубочку краплинку. Коли ж стимульна платформа була порожня, води не було. Тестові тварини досить швидко навчалися цьому правилу. Тоді задачу ускладнювали: тепер на обох платформах були миші, лише одна з яких забезпечувала отримання води. Їх пред’являли у псевдовипадковому порядку сотні разів за тренувальну сесію.

За якийсь час миші навчалися відрізняти, буде вода, чи ні. І тут дослідники пробували їх заплутати, змінюючи “значення” стимульних мишей на протилежне. Та коли хочеться пити, такі фокуси не збивають з пантелику – миші ефективно перевчалися.

Отже, результати вказали, що миші здатні розпізнавати одна одну. І навіть коли між двома експериментальними сесіями робили паузу у 72 години, миші все одно справно орієнтувалися, чи варто очікувати води, тож така пам’ять на соціальні стимули досить стійка в часі.

До речі, про стійкість пам’яті – раніше ми розповідали, що черепахи здатні запам’ятовувати приколи, що їх навчали експериментатори, протягом аж дев’яти років!

Однією з ключових структур, які залучені до формування пам’яті, є гіпокамп або морський коник. Та чи працює він при формуванні пам’яті на соціальні стимули? Для відповіді на це питання дослідники аплікували в гіпокамп (а саме в зону СА1) тестових мишей мусцимол – один з психоактивних алкалоїдів, що міститься в мухоморах. Він відомий як потужний активатор рецепторів до ГАМК – головного гальмівного нейромедіатора у мозку. Іншими словами, учені істотно посилили гальмівні процеси у гіпокампі.

У результаті цього ефективність навчання у описаному тесті суттєво знизилася. Натомість, коли навчання проводили на основі розпізнавання запахів (тобто, не соціального стимулу), дія мусцимолу не позначалася на навчанні.

В описаному експерименті пред’явлення різних мишей означало не лише різницю у соціальному контексті, а й різницю у ймовірності отримання винагороди (буде вода або ні). То ж який з цих двох аспектів “запам’ятовує” гіпокамп?

Аналіз нейрональної активності виявив, що здебільшого другий.

При перенавчанні вища активність нервових клітин була пов’язана не з “особистістю” тестової миші, а з тим, означає вона воду чи ні. Проте, якщо в якості стимулів були використані запахи, нейронів, яктивність яких залежала б від ймовірності підкріплення, виявлено не було. Отже, ці клітини “запам’ятовують” значення саме соціальних стимулів.

Поєднання індивідуальності та біологічного значення стимульних тварин робить інтерпретацію результатів неоднозначною. Тому дослідники ще більш ускладнили задачу мишок. В новій експериментальній схемі стимульних тварин було вже чотири: дві з них асоційовані із водою, інші дві – ні. Це дозволяло пошукати нейрони, які б відповідали на індивідуальних мишей, поміж окремо тих, що активувалися при високій ймовірності отримати воду, і тих, що активувалися, коли води не було. І такі клітини були знайдені!

Більше того, коли вже навченим тестовим мишам пред’являли іншу четвірку стимульних, активність приблизно 9% нейронів була пов’язаною із розпізнаванням індивідуальних тварин навіть без винагороди (поїлка прибрана).

Щодня ми приймаємо чимало рішень на основі соціальної інформації – робимо ті чи інші дії або ж не робимо нічого. Проведене дослідження пояснює, які групи нейронів беруть в цьому активну участь. Подальше їх дослідження дасть чимало нової інформації про мозкові механізми соціальної взаємодії.

Джерело: Kong, E., Lee, KH., Do, J. et al. Dynamic and stable hippocampal representations of social identity and reward expectation support associative social memory in male mice. Nat Commun 14, 2597 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-38338-3

Головне зображення: згенероване за допомогою штучного інтелекту DALL•E, https://neuroscience.stanford.edu/news/social-aversion-during-opioid-withdrawal-reflects-blocked-serotonin-cues-mouse-study-finds