Zrozumieć, jak mózg przetwarza i zapamiętuje doświadczenia zmysłowe Odczucia takie jak głód mogą radykalnie zmienić to, jak muszki owocowe doświadczają zapachów i smaków, ale działanie tego procesu w mózgu było do tej pory słabo poznane. Badania podstawowe © Jordan Lye, Shutterstock Zapachy, smak i inne doznania zmysłowe są bardzo indywidualne oraz mają wpływ na zachowanie i decyzje. Jedzenie na ogół smakuje i pachnie lepiej, gdy jesteśmy głodni, a naukowcy od dawna wiedzą, że mózg dobrze zapamiętuje trujące pokarmy, wywołując awersję do nich. „Stany wewnętrzne, takie jak głód, odgrywają bardzo istotną rolę i są reprezentowane w tych samych częściach mózgu, w których tworzy się pamięć. Obwody te są ważne nie tylko w kontekście tworzenia pamięci długotrwałej, ale kształtują też wszystkie aspekty zachowania, nawet te bardzo dynamiczne, zmieniające się”, wyjaśnia koordynatorka projektu FlyContext, Ilona Grunwald Kadow, profesor na Wydziale Obwodów Neuronowych i Metabolizmu Instytutu Nauk Przyrodniczych na Uniwersytecie Technicznym w Monachium. Uczestnikom projektu, wspieranego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych, udało się zajrzeć do mózgu muszki owocowej i tak zmanipulować neurony, aby zobaczyć, w jaki sposób mózg przetwarza pewne informacje i jak te procesy zmieniają się i dostosowują do głodu lub innych stanów wewnętrznych. „Muszka podejmuje różne decyzje, mimo że docierają do niej te same informacje sensoryczne”, dodaje Grunwald Kadow. „Odkryliśmy także, że obwody mózgowe muszek – i przypuszczalnie te u innych zwierząt – są silnie połączone między różnymi regionami mózgu, co ma wpływ na wiele poziomów mózgu i sposób, w jaki postrzega on informacje. „Poszczególne neurony reagują na wiele różnych bodźców i integrują je. Jest to skomplikowana sieć, która jest bardzo plastyczna i która może być kształtowana przez pamięć długotrwałą, ale także przez doświadczenia krótkotrwałe. Przypuszczamy, że ludzki mózg działa podobnie”, wyjaśnia uczona. Neurony nagrody Ważna grupa neuronów zwanych neuronami dopaminergicznymi – często określanych jako neurony „nagrody” i pełniących istotną rolę w uczeniu się – daje znać muszkom, że stało się coś dobrego. Inne z kolei odpowiadają za „karę”, czyli informują, że dzieje się lub stało się coś złego. Co ciekawe, wykrywają także głód. Dzięki neuronom dopaminergicznym głodne muszki wykazują zwiększoną wytrwałość w podążaniu za zapachem pokarmu, nawet jeśli na koniec nie otrzymują nagrody w postaci jedzenia. „Nie przewidzieliśmy natomiast, że muszka nie poddaje się w przypadku braku sukcesu, ale próbuje mocniej i pokonuje dłuższe dystanse, aby dotrzeć do celu, czyli pokarmu”, mówi Grunwald Kadow. Sugeruje to, że przeszłe doświadczenia są integrowane z bieżącymi potrzebami, decydując o wyborach muszki. Zaobserwowane zmiany przy doborze partnerów Empiryczne dowody z badań z udziałem ludzi wskazują, że ciąża zmienia percepcję, w tym zapachu i smaku. „Nasze dane sugerują, że dobieranie się w pary lub ekspozycja na samca wywołuje zmiany w kilku warstwach układu nerwowego u samicy muszki – od neuronów czuciowych po ośrodki pamięci”, tłumaczy uczona. Neurony czuciowe rozpoznają smak lub zapach związków, wśród których znajdują się substancje odżywcze – poliaminy. „Samice-dziewice nie są za bardzo zainteresowane tymi poliaminami, ale po kryciu ich zainteresowanie znacznie wzrasta i używają ich do znalezienia pożywienia oraz miejsc do złożenia jaj”, dodaje Grunwald Kadow. Nowatorskie techniki obrazowania Zespół wykorzystał nowatorskie techniki obrazowania, aby przyjrzeć się aktywności neuronalnej całego mózgu muszek i jednocześnie zaobserwować dynamikę jej reakcji behawioralnych oraz sposób dokonywania wyborów. Do obserwowania informacji zakodowanych w neuronach zespół wykorzystał obrazowanie pola świetlnego za pomocą mikroskopu z wieloma układami maleńkich soczewek. „To pozwala nam bardzo szybko obserwować cały mózg, zamiast poszczególnych obszarów po kolei, dzięki temu że neurony reagują szybko i w wielu obszarach mózgu jednocześnie”, mówi Grunwald Kadow. Pozwoliło to na stworzenie mapy wszystkich synaps i neuronów oraz sposobu, w jaki „komunikują” się one ze sobą. „To obrazowanie okazało się przełomowe, ponieważ pozwoliło nam obserwować, jak cały mózg zmienia swój stan podczas głodu, ruchu czy snu”, wyjaśnia. Słowa kluczowe FlyContext, muszka owocowa, mózg, neurony, zapach, smak, neurony dopaminergiczne, poliaminy
