Эмоциональное состояние организма, пробуждающегося ото сна, кажется, нисколько не напоминает состояние испуга, вызванного какими-то изменениями окружающей обстановки; неврологические отличия этих двух форм возбуждения, однако, изучены не слишком хорошо. Авторы постарались понять, какие факторы влияют на процесс возбуждения — увеличения активности или чувствительности — в случае дрозофил.

С этой целью ученые провели оригинальный эксперимент с помещенными в пластиковые трубки насекомыми, в котором их подвергали воздействию серии «ударов» сжатым воздухом. По словам участника работы Дэвида Андерсона (David Anderson), после воздействия мушки «обезумели» и начали бегать по стенкам трубок. Это продолжалось несколько минут, причем дрозофилы, успокоившись, все равно оставались очень чувствительны к однократному удару воздухом. Перемещения мушек анализировались системой машинного зрения, после чего исследователи извлекали необходимые параметры из собранных данных.

Повторив эксперимент несколько раз, авторы отобрали тех дрозофил, которые вели себя активнее других, и провели анализ генотипа этих особей. В результате у мушек, которые резко реагировали на воздействие воздухом и долго успокаивались после этого, обнаружилась мутация гена дофаминового рецептора, приводившая к потере функций гена. В то же время система внутреннего возбуждения (пробуждения) у таких насекомых работала хуже (другими словами, они просто больше спали). «Думаю, нам удалось доказать, что возбуждение, связанное с воздействием факторов окружающей среды, и переход от сна к бодрствованию — это две генетически и анатомически различные формы возбуждения», — говорит г-н Андерсон.

Интересно, что нейромедиатор дофамин, который считается стимулятором активности, в данном опыте продемонстрировал обратное действие: при потере дофаминового рецептора мушки начинали вести себя более активно. Поскольку в поведении насекомых с мутацией просматриваются некоторые симптомы заболевания человека (синдрома дефицита внимания и гиперактивности), авторы планируют продолжить изучение описанного явления.

Результат воздействия на дрозофил сжатым воздухом (иллюстрация из журнала Neuron).

Полная версия отчета исследователей опубликована в журнале Neuron.