Агрессия приводит к появлению новых клеток в мозге

Исследователи из Института цитологии и генетики РАН, МФТИ, Лаборатории Колд Спринг Харбор (CSH), Медицинской школы Университета Нью-Йорка в Стоуни-Брук изучили изменения, происходящие в мозге мышей, которые нападали на своих собратьев и при этом побеждали в драках. Такие животные после победы становились ещё более агрессивными, а в их гиппокампе – одной из ключевых структур мозга — появлялись новые нейроны. Кроме того, при возможности продолжать драки наблюдались опредёленные изменения в активности нервных клеток. Учёные надеются, что новая информация о нейробиологических основах агрессии поможет не только в понимании этого важного феномена, но и подтолкнёт исследования в других областях – вплоть до поиска причин аутизма и схожих с ним расстройств у людей.

В ходе экспериментов учёные сажали пару самцов в одну клетку, разделённую сеткой на две части. Сетка позволяла животным видеть, слышать и чувствовать запах друг друга, но, естественно, не давала пускать в ход зубы. Каждый день, примерно в послеобеденное время, сетку убирали, после чего между грызунами сразу же происходили схватки.

Через пару-тройку стычек определялся победитель, которого потом (если возникало опасение за судьбу проигравшего) снова отделяли от соседа сеткой. Каждая пара самцов таким образом "сражалась" три дня подряд, после чего учёные меняли мышей клетками, пересаживая случайным образом побеждённых к другим соседям (при этом побеждённые каждый раз оказывались в паре с другими победителями).

Исследователей волновала не только агрессивность разных особей грызунов, но и связь их "злобности" с их поведением в обычной жизни, а именно с уровнем тревожности в тех или иных ситуациях. Для этого была проведена вторая серия тестов. Мышей сажали в крестообразный лабиринт, в котором один коридор был закрытым, а второй представлял собой открытую площадку. Чем больше времени мыши предпочитали отсиживаться в тёмном закрытом пространстве, тем больше их поведение можно было охарактеризовать словами "избегающий риска" (соответственно, уровень тревожности у них был повышенным).

Ещё одна серия тестов позволила учёным охарактеризовать "наглость" отдельных самцов. Для этого мышей посадили в клетку с прозрачной перегородкой, за которой сидел другой самец. Чем больше времени та или иная особь проводила рядом с перегородкой (демонстрируя явное желание вступить в драку с соперником за ней), тем больше баллов ей начисляли по этому параметру.

На этом снимке показаны представители линии мышей C57BL, которая очень часто используется в биологических исследованиях. Кстати, сокращение BL в названиии значит black, то есть чёрный. Так что типичная лабораторная мышь вовсе не белая.

Все тесты показали, что опытные самцы, успешно победившие в ряде драк, ведут себя более "нагло" – они чаще подходят к прозрачной загородке и скорее нападают на соперника. Если мышам не давали драться какое-то время до опыта, они становились ещё агрессивнее: время перед атакой сокращалось едва ли не втрое, а сами драки становились продолжительнее. Но, что особенно интересно, у животных одновременно росла тревожность – самец, благополучно выдравший клочья шерсти из спины более слабого грызуна, больше избегал открытого пространства и предпочитал по возможности отсиживаться в темноте.

На следующем этапе биологи изучили мозг всех грызунов. Оказалось, что при повторных драках в гиппокампе мышей усиливается производство определённого (стандартного для такого рода исследований) белка, при этом его становится меньше в миндалевидном теле. То есть происходит перестройка работы клеток в разных отделах мозга. Привыкшие к дракам грызуны не просто ведут себя иначе, но их мозг начинает работать иным образом. Кроме того, в гиппокампе таких мышей увеличивается число новых клеток. (Тут стоит добавить, что, вопреки общим представляениям, мозг даже взрослого человека или животного пополняется новыми клетками и постоянно изменяется. Про рост числа нейронов в гиппокампе у агрессивных и социально активных грызунов учёные знали и ранее.)

Если же мышь не имеет возможности вступать в новые стычки, то этих изменений в работе существующих клеток мозга не происходит, но при этом новые нейроны всё равно появляются. 

В относительном выражении эффект варьировался от десятков процентов до двухкратного прироста числа новых нейронов, и для всех четырёх использованных в опытах мышей эффект оказался статистически значим. Последнее означает, что вряд ли речь идет о случайном совпадении, получить такой результат исключительно за счёт индивидуальных отличий животных можно лишь с довольно маленькой вероятностью.

Новые клетки, по-видимому, являются одним из ключевых механизмов роста агрессии и, возможно, тревожности – хотя в последнем учёные пока не уверены. Можно предположить и то, что завоеванную репутацию агрессора и доминанта приходится поддерживать новыми драками, а это занятие не из тех, которые способствуют снижению тревожности.

Свежие результаты в сопоставлении с предыдущими данными даже отчасти сбивают с толку. Ранее было показано, что обычно повышенная тревожность как раз сопровождается снижением нейрогенеза, но в данном случае все наоборот – самцы, в гиппокампе которых было больше новых нейронов, больше избегали выхода на освещенные участки. То ли победа в драке давала эффект, противоположный эффекту тревоги, то ли исследователи столкнулись с каким-то новым феноменом. Установить правду помогут дополнительные эксперименты.

А вот вывод о повышенной активности клеток миндалевидного тела интересен не только в контексте фундаментальных основ поведения у грызунов. Учёные отмечают, что эта часть мозга и у людей вовлечена в целый ряд патологических процессов, включая формирование аутизма. Повышенная тревожность, стереотипно повторяющееся поведение, нарушение способности к коммуникации с другими – эти симптомы наблюдались у мышей из описанных выше опытов и отчасти схожи с теми, которые выделяют в картине аутизма. Возможно, это та связь, которая со временем позволит продвинуться в своих работах не только учёным, но и медикам.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Frontiers in Neuroscience.

Добавим, что описанная выше схема экспериментов была выбрана не случайно. Наталия Кудрявцева, один из авторов исследования (заведующая сектором нейрогенетики социального поведения в ИЦиГ) является одним из признанных мировых лидеров в изучении биологических основ агрессии и поведенческая модель, схема изучения агрессии на мышах, отрабатывалась буквально на протяжении десятилетий.

Результаты подсчёта числа новых нервных клеток в гиппокампе мышей. Четыре картинки соответствуют четырём разным линиям животных, а тёмные столбики (winners) отличают победителей драк от проигравших, составивших контрольную (control) группу.