Орофациальные движения выявляют эмоции животных

Sep 13, 2023

Краткое содержание:Исследователи пролили свет на механизмы, лежащие в основе необученных орофациальных движений мышей, предоставив захватывающее представление об эмоциях животных.

Команда обнаружила, что стимуляция дофаминовых нейронов в вентральной покрышке (ВТА) вызывает орофациальные движения. Дальнейшее исследование выявило два различных типа этих движений во время обучающих задач, основанных на вознаграждении: временные действия при ожидании вознаграждения и активные, устойчивые движения после получения вознаграждения.

Эти результаты могут привести к улучшению стратегий диагностики и лечения психических заболеваний и улучшению благополучия животных.

Ключевые факты:

Источник:Университет здоровья Фудзита

Известно, что у животных такие движения, как передвижение или уход, влияют на активность нейронов в коре головного мозга. Более того, недавние исследования также показывают, что эти изменения в активности нейронов не ограничиваются определенной областью, а распространяются на все корковые и подкорковые области мозга.

Интересно, что у животных, обученных выполнять задачи обучения, основанные на вознаграждении, такие спонтанные движения, несмотря на то, что они не требуют инструкций и не являются необходимыми, могут быть связаны с событиями задания и могут вносить значительный вклад в активность нейронов во время выполнения задания.

В частности, известно, что движение орофациальных частей, таких как нос и усы, тесно коррелирует с активностью нейронов всего мозга у мышей. Например, мыши, прошедшие обучение ассоциации стимул-вознаграждение, двигают усами и демонстрируют орофациальные движения, следуя сигналу, предсказывающему вознаграждение.

Однако основной механизм, с помощью которого мозг генерирует и координирует эти «неинструктированные» движения, остается в значительной степени неизвестным.

Однако теперь группа исследователей из Университета здоровья Фудзита во главе с профессором Такаюки Ямаситой вместе с соавтором Ван-Ру Ли с кафедры физиологии раскрывают интересные идеи, лежащие в основе этих орофациальных движений у мышей.

Исследование стало результатом совместных усилий членов Международного центра наук о мозге (ICBS) при Университете здравоохранения Фудзита, в том числе профессора Такаюки Ямаситы, доцента Такаси Накано и профессора Дзюнъитиро Ёсимото.

Исследование, опубликованное в журнале Current Biology 2 августа 2023 года, раскрывает нейробиологическую роль этих весьма характерных орофациальных движений.

Чтобы изучить основные механизмы, исследователи сначала проанализировали данные о движении усов мышей. В то время как мыши, хорошо обученные лизать водную награду, демонстрировали быстрые движения усов сразу после подачи сигнала, предсказывающего вознаграждение, необученные мыши-новички не демонстрировали таких движений.

Изучая, были ли эти движения усов, ориентированные на задачу, специфичны для задачи, связанной с ощущением усов, исследователи также наблюдали аналогичные движения усов даже в заданиях, связанных с ассоциациями звукового вознаграждения.

Хотя вышеупомянутые задачи подразумевают вознаграждение в виде воды, команда также провела эксперименты, чтобы вызвать неконтролируемые орофациальные движения без предоставления жидкого вознаграждения. В частности, команда стимулировала дофаминовые (DA) нейроны в вентральной покрышке (VTA) — области среднего мозга мышей, которая играет важную роль в системе мотивации и вознаграждения. Затем команда обнаружила, что стимуляция нейронов VTA DA вызывает орофациальные движения.

Говоря о результатах, профессор Ямасита говорит: «Дофаминовые нейроны в VTA — очень популярные клетки среди нейробиологов, которые интересуются обработкой вознаграждений в нашем мозге, и об их роли было опубликовано множество статей. Но наше исследование впервые сообщает, что их активность может вызвать орофациальные движения. »

Кроме того, обширные эксперименты с использованием машинного обучения выявили два различных орофациальных движения, наблюдаемых во время обучающих задач, основанных на вознаграждении: временные орофациальные действия при ожидании вознаграждения и активные, устойчивые орофациальные движения после получения вознаграждения.

Исследование также помогло выяснить причинную роль первичной моторной коры усов (wM1) — области мозга мыши, которая играет ключевую роль в регулировании движений усов — в запуске этих движений.