Некоторым людям действительно комфортно находиться в окружении большого числа знакомых и активно взаимодействовать с окружающими. Такие люди имеют обширные социальные сети и множество межличностных связей. В то же время есть те, кто предпочитает ограниченный круг общения — нескольких близких друзей, с которыми они чувствуют себя уверенно, даже если это, условно говоря, Тайлер Дерден и Марла Сингер. Это поднимает вопрос: почему мы формируем социальные круги определённого размера, и насколько такие предпочтения обусловлены биологическими механизмами в мозге?
Современные научные данные свидетельствуют о том, что многие аспекты личности, ранее считавшиеся сугубо духовными или уникальными, во многом определяются нейрофизиологическими факторами. Когнитивные и поведенческие навыки поддаются развитию, а при оптимальных условиях и ресурсах — этот процесс может быть значительно ускорен.
Нейронные сети и формирование социального поведения
В исследовании, опубликованном в журнале Current Biology, учёные из Университета Эмори сосредоточились на изучении нейронных механизмов, способствующих образованию крупных социальных групп у иглистых мышей. Авторы работы установили, что взаимодействие между передней поясной корой и боковой перегородкой мозга играет ключевую роль в склонности этих животных к объединению в сообщества.
Насколько нам известно, это первое исследование, в котором идентифицирована нейронная сеть, которая обуславливает предпочтения в отношении размера группы у млекопитающих. Мы надеемся, что наша работа проложит путь к новому пониманию сложного социального поведения у ряда млекопитающих, включая людей. Тем более, что колония колючих мышей – это не просто одна большая семья. Это похоже на маленькое общество.
Обри Келли, старший автор исследования, доцент кафедры психологии в Эмори.
В отличие от традиционно используемых в лабораторных условиях крыс и обычных мышей, иглистые мыши в дикой природе формируют устойчивые группы, часто принимая в свою среду незнакомых особей. Это делает их ценным объектом для изучения социальных моделей поведения в естественной среде.
Особенности изучения социального поведения у млекопитающих
Было сложно, но весело разрабатывать эксперименты и проверять наши методы на новом для социальной нейробиологии виде. Мне очень понравилось работать с колючими мышами. У них совсем другой темперамент, в отличие от других лабораторных грызунов, с которыми довелось работать. Они не проявляют столько страха или агрессии по отношению друг к другу или даже к людям.
Брэндон Фрикер, первый автор исследования, постдокторант в Гарвардском университете.
Хотя коллективное существование широко распространено в природе — от муравьёв до млекопитающих, — разработка точных методов исследования нейронных основ группового поведения остаётся серьёзным вызовом. Это связано, в том числе, с тем, что классические лабораторные животные, такие как крысы или мыши, редко демонстрируют устойчивое сосуществование в больших группах.
Например, лабораторная крыса Rattus norvegicus domestica в естественных условиях образует иерархические структуры, чаще всего в формате одного самца и нескольких самок. Совместное проживание самцов, как правило, сопровождается агрессивными взаимодействиями.
Степная полёвка, которая известна устойчивыми парными связями, действительно служит моделью для изучения социальных уз, однако она склонна к агрессии по отношению к незнакомым особям и также не образует крупные сообщества.
Поиск моделей с поведенческим сходством к человеку
Обри Келли, специалист в области эволюционной биологии, ранее изучала развитие стайного поведения у птиц на примере различных видов вьюрков. Однако при переходе к млекопитающим она столкнулась с отсутствием видов, подходящих для изучения устойчивых групповых взаимодействий.
Важно учитывать, как животное ведет себя в реальном мире, прежде чем пытаться понять, как работает его мозг. Вам нужно подобрать животное, эквивалентное для вашего запроса.
Обри Келли, старший автор исследования, доцент кафедры психологии в Эмори.
Интерес к колючим мышам возник у Келли после беседы с Эшли Сейферт, биологом из Университета Кентукки и соавтором исследования. Эти грызуны, как оказалось, обладают широким спектром уникальных поведенческих и физиологических характеристик.
Иглистая мышь и проявления просоциальности
Уже более десяти лет назад стало известно, что иглистые мыши, обитающие в засушливых регионах Африки, Ближнего Востока и Южной Азии, обладают необычайной способностью к регенерации. В случае атаки хищника они могут сбросить часть кожи, что обеспечивает побег. После этого их тело восстанавливает утраченные участки с формированием характерного жёсткого покрова.
Исследования также выявили у этих грызунов высокую устойчивость к повреждениям внутренних органов, включая сердце, почки и спинной мозг. Подобная физиологическая пластичность, по мнению учёных, находит отражение и в их социальной адаптивности.
В настоящее время колючие мыши активно используются в биомедицинских исследованиях, связанных с регенерацией тканей и метаболическими нарушениями, включая диабет 2 типа. Параллельно развивается направление изучения их социальных взаимодействий как модели просоциального поведения.
Параллели между регенерацией и социальной адаптацией
Брэндон Фрикер присоединился к лаборатории Келли в качестве аспиранта, когда та начала программу по изучению поведения иглистых мышей. Его заинтересовал потенциал этих животных как модели для анализа нейронных основ социальных предпочтений.
Меня действительно интересует нейробиология социального поведения. Как нейроны реагируют на стимулы от других особей, с которыми мы сталкиваемся, а затем сигнализируют о том, как нам следует реагировать? Понимание такого механизма важно как для нашего выживания, так и для эмоционального благополучия. Как в первый день в школе, когда на тебя оказывается большое давление, и тебе крайне важно завести друзей. Неправильная интерпретация происходящего — неидеальный вариант.
Брэндон Фрикер, первый автор исследования, постдокторант в Гарвардском университете.
На следующем этапе научной работы исследователи провели поведенческую оценку социальных предпочтений иглистых мышей в лабораторных условиях. Результаты показали, что эти грызуны демонстрируют высокую степень социальной открытости независимо от степени знакомства с другими особями. Они склонны к сближению и менее склонны к агрессии, предпочитая большие группы малым.
Нейронные механизмы просоциального поведения
В настоящем исследовании учёные поставили перед собой задачу — определить нейронную схему, лежащую в основе склонности колючих мышей формировать крупные социальные группы.
В одном из экспериментов животным позволили самостоятельно сформировать как малочисленные, так и многочисленные группы. После этого исследователи провели сканирование мозговой активности с помощью анализа экспрессии белка Fos — молекулярного маркера, вырабатываемого при активации нейронов. Этот метод позволил выявить, что активность латеральной перегородки (LS) головного мозга была значительно выше у особей, участвовавших в больших социальных объединениях и демонстрировавших выраженное социальное поведение. Таким образом, была установлена связь между активацией этой области мозга и стремлением к участию в многочисленных группах.
Ранее уже было установлено, что латеральная перегородка играет важную роль в регуляции различных форм социального поведения. В предшествующих работах Келли показал, что данная структура связана со склонностью к групповому поведению у зебровых амадинов.
Эта область мозга может быть вовлечена во множество разных вещей, от агрессии до стайности, в зависимости от того, как она взаимодействует с другими областями. По мере развития технологий нейронаука выходит за рамки изучения отдельных областей мозга и начинает изучать связи между различными областями.
Обри Келли, старший автор исследования, доцент кафедры психологии в Эмори.
Исследование межобластных связей мозга и социального поведения
С целью более точного выявления нейронных связей, участвующих в формировании предпочтения к крупным социальным группам, исследователи провели повторный эксперимент с использованием нейронных трассеров. Эти химические маркеры, аналогичные тем, что применяются при анализе синтеза серотонина в контексте депрессии , позволяют отследить источник нейронной активности и направление её распространения.
В результате было установлено, что у особей, предпочитающих находиться в больших группах, наблюдается более выраженная активность сигнальной цепи от передней поясной коры (ППК) к латеральной перегородке (ЛП). Ранее деятельность ППК уже ассоциировалась с социальным взаимодействием, включая поведение утешения у степных полёвок. У человека эта зона также играет важную роль в процессах внимания, принятии решений и регуляции эмоций.
В дальнейшем исследователи использовали хемогенетические методы, позволившие временно заблокировать активность цепи ППК–ЛП. Полученные данные показали, что при деактивации этой нейронной связи самки теряли выраженные предпочтения по численности группы, а самцы, напротив, меняли свои поведенческие установки, переходя к модели социального избегания и демонстрируя склонность к одиночному образу жизни.
Я был удивлен, увидев, насколько сильное изменение в поведении вызвало отключение этой цепи. Это показывает, что цепь ACC-LS оказывает большое влияние на предпочтения в отношении размера группы.
Брэндон Фрикер, первый автор исследования, постдокторант в Гарвардском университете.
Анализ предпочтений и специфичности нейронной активности
Одним из соавторов исследования выступила Малвика Муруган, доцент кафедры биологии Университета Эмори, специалист по вирусным хемогенетическим методам, применяемым в нейробиологических исследованиях. Её участие было направлено на точную настройку методики анализа социального поведения у колючих мышей.
Чтобы убедиться в том, что выявленная цепь ППК–ЛП отвечает именно за социальные предпочтения, а не за общее стремление к многочисленным скоплениям объектов, учёные использовали нейтральные неодушевлённые предметы — резиновые игрушки в виде уток. Все подопытные животные проявили склонность находиться среди большого количества уток, однако вмешательство в активность исследуемой нейросети не привело к изменениям в этих предпочтениях.
Это действительно показало, что идентифицированная нами нейронная цепь модулирует предпочтения в отношении размера социальной группы, а не абстрактного набора объектов.
Брэндон Фрикер, первый автор исследования, постдокторант в Гарвардском университете.
На основе полученных данных исследовательская группа планирует расширить сферу изучения социального поведения млекопитающих, используя модель колючих мышей как биологическую основу.
Мы собираемся собрать более поведенчески насыщенные наборы данных, позволяя колючим мышам свободно взаимодействовать друг с другом в больших группах и анализировать активность их мозга. Это даст нам лучшее представление о том, как нейронная активность проявляется в сложном, динамичном, социальном поведении.
Обри Келли, старший автор исследования, доцент кафедры психологии в Эмори.
Среди направлений дальнейших исследований — выявление факторов, способствующих устойчивому совместному проживанию особей в одной группе, а также анализ условий, при которых социальные связи ослабевают, приводя к индивидуалистическим стратегиям поведения.
Изучение эволюции социального мозга может дать представление о том, как наш собственный мозг способствует общению в группах. Какая схема мозга задействована в приветствии новичка или в сотрудничестве и совместном приеме пищи, когда ресурсы истощены?
Обри Келли, старший автор исследования, доцент кафедры психологии в Эмори.