"Kom på meg Bro" Mentality forklart ved hjelp av Fruit Fly Brains

En bro med armene spredt og brystet ut, må ikke engang si: "Kom på meg, bro." Hans trussel er tydelig. Som forskning publisert torsdag i tidsskriftet neuron viser, det samme kan sies for mannlige frukt fluer når de er pissed off nok.

Når disse allestedsnærværende feilene vil bevare deres ressurser eller territorium, stirrer de ned sine rivaler, pumper vingene sine og lader, alt mens de raskt skifter retning på en måte som kan få dem til å se større ut enn de er. Hvis en rival ikke vil bry seg med en kamp, ​​tar han av. Studien viser at denne "Kom på meg, brå" oppførsel av fruktfluer faktisk er drevet av et svært lite sett med nevroner som opererer uavhengig av andre aggressive atferd.

Brian Duistermars, Ph.D., en neurobiologi postdoc ved Caltech og studiens første forfatter, innrømmer at flyferden ser altfor kjent ut.

"Det er merkelig minner om gutter som skal komme inn i en kamp i en bar," forteller Duistermars Omvendt. «De fryser og stirrer på hverandre.» Da laver de målene sine, løfter vingene og sporer dem rundt området før de senker vingene igjen.

I papiret har Caltech og Howard Hughes Medical Institute forskere identifisert en liten klynge av ca. tre nevroner som, når de er aktivert, gjør frukten fly (Drosophila melanogaster) mer sannsynlig å engasjere seg i trusseladferd. Det som i seg selv er et bemerkelsesverdig funn, men de tok det et skritt videre og fant ut hvordan man kan endre disse nevronene og aktivere dem i isolasjon, både med tilstedeværende rivaler og til og med uten noen andre fluer rundt. Med andre ord, de fikk fruktfluer til å bukke på et dekk og truer et tomt rom.

Før forskerne kunne manipulere flygens hjerner, måtte de få en god ide om hvordan flyene handlet. Så satte de mannlige fluer, som hadde blitt reist isolert, i et kammer med mat, en av de viktigste utløserne av truende oppførsel. Disse solo fluene er velkjente for å være mye mer aggressive enn flyr hevet i grupper. Ved å observere over 400 av disse konfrontasjonene, fant de ut hvilken trussel atferd så ut.

"Det er som en fyr som puffer ut brystet og galner deg og kaster armene sine ut," sier Duistermars.

Deretter undersøkte de hva som foregikk på mobilnivå. Først fant de ut hvilke neuroner som ble aktivert da flyene viste truende oppførsel. Med denne kunnskapen i hånden flyver de genmodifisert slik at nevronene kan aktiveres av enten lys eller varme.

Når flyene med varmeaktiverte nevroner ble utsatt for varmere temperaturer, åpnet ionkanalene i deres trusselvirkende neuroner, og de ble plutselig super aggressive. "Vi legger fluene i et varmt rom, og vi lar neuronene slå på og drive disse forsøkene mens jeg sitter der og svetter," sier Duistermars.

De varme, aggroflyvene truet lett deres naboer, til tross for at de var vant til de andre fluene. Denne oppførselen vises i andre og tredje møter i videoen ovenfor. I et annet trinn av forsøket passerte forskerne et dummyobjekt med en varmeaktivert fly, som er da ting ble veldig vill: fly truet det livløse objektet, som vist i fjerde møte.

"Det var en av de mer spennende funnene," sier Duistermars, "da jeg først så en fly, truer en gjenstand."

Det samme skjedde med de lysaktiverte fluene da de ble utsatt for riktig bølgelengde av lys. Deres nevroner aktivert, flyene truet dummien, som vist i møte fem.

Duistermars er forsiktig med å påpeke at lys og hea ikke aktiverte atferd så mye som humøret det muliggjør oppførselen.

"Det er nesten som en intern stat," forklarer han. "Når vi er sint, slår vi ut på ting som ikke gjør oss sint." På samme måte, når fluer er primet for å være truende, kommer de etter noe i nærheten - enten det var en faktisk trussel eller ikke.

Mens det ikke er noen klynge av aktiverte nevroner som er involvert i menneskelige fistfights med fremmede ennå, påpeker Duistermars at slike atferd er vanlige blant alle seksuelt reproduserende dyr. Som sådan er han optimistisk at han og andre i sitt felt en dag kunne låse opp hjernekamperforbindelsen.

"Det faktum at fluer har et lite sett med nevroner som i utgangspunktet styrer hele dette oppførselsrepertoaret, det antyder at andre dyr gjør det også."