Как мозг определяет проигравших: новая разгадка социальных иерархий

Нейронная основа проигрыша: как мозг реагирует на поражение

Исследователи совершили прорыв в понимании того, как животные справляются с социальным поражением, выявив конкретные клетки мозга, которые контролируют эту реакцию. Это открытие предлагает новые, глубокие взгляды на биологические механизмы, лежащие в основе доминирования и подчинения. У самцов мышей было установлено, что нейроны в дорсомедиальном полосатом теле (dorsomedial striatum), известные как холинергические интернейроны (cholinergic interneurons), играют ключевую роль в регуляции так называемого "эффекта проигравшего" (loser effect). Этот эффект проявляется в том, что прошлые поражения снижают последующий социальный ранг особи.

В ходе эксперимента, когда эти специфические нейроны удалялись у мышей, животные переставали демонстрировать подчиненное поведение после проигрыша. Примечательно, что "эффект победителя" (winner effect), напротив, оставался неизменным. Эти выводы убедительно свидетельствуют о том, что мозг использует различные нейронные цепи для управления поведением, связанным с выигрышем и проигрышем. Понимание этих механизмов может помочь объяснить гибкость социальных динамик, наблюдаемых и у людей.

Ключевые открытия исследования:

• Нейронная основа проигрыша: Удаление холинергических интернейронов полностью блокировало проявление "эффекта проигравшего" у мышей.
• Раздельные нейронные цепи: Исследование показало, что разные пути в мозге отвечают за поддержание статуса доминирования, приобретенного благодаря победе, и за реакцию на поражение.
• Параллели с человеком: Сходство в структурах мозга между мышами и людьми предполагает, что эти открытия могут пролить свет на механизмы социального поведения человека.

Социальные иерархии: от школьных драм до мира животных

Социальные иерархии — неотъемлемая часть жизни, будь то в человеческом обществе, где популярность может определяться спортивными достижениями, или в крупных компаниях, где решения принимаются на уровне руководства. Эти иерархические структуры не ограничиваются только людьми, но прослеживаются и в животном мире. Доминантные особи, как правило, имеют приоритетный доступ к пище, более высокий статус в размножении и возможность занимать лучшие или более обширные территории.

Хотя давно существовало предположение, что успех или неудача в соревнованиях могут влиять на положение особи в социальной иерархии, точные мозговые механизмы, управляющие этими социальными динамиками, долгое время оставались загадкой. Профессор Джеффри Уиккенс (Jeffery Wickens), глава Исследовательского подразделения нейробиологии в Институте науки и технологий Окинавы (OIST) и один из соавторов исследования, отмечает:

«Вы можете думать, что доминирование в животном мире определяется исключительно физическими атрибутами, такими как размер. Но, как ни парадоксально, мы обнаружили, что оно, по-видимому, является выбором, основанным на предыдущем опыте».

Он также подчеркивает, что мозговая схема, задействованная в этих процессах принятия решений, хорошо сохранена между мышами и людьми, что позволяет проводить полезные параллели.

Как мыши устанавливают социальную иерархию: тест в трубке

Для изучения социальных структур в группах мышей исследователи использовали специальные тесты, известные как "доминантные трубчатые тесты" (dominance tube tests). В ходе этих тестов две мыши помещаются на противоположные концы трубки и вступают в противостояние. Более доминантная мышь получает право прохода.

Путем многократного проведения этих тестов в течение нескольких дней ученым удалось идентифицировать, какие мыши являются доминантными, а какие занимают нижние позиции в социальной иерархии их клетки. Это определялось на основе последовательных побед или поражений в тестах на доминирование. После этого мышей, демонстрирующих разный уровень доминирования, объединяли в пары для дальнейших соревнований. В зависимости от результатов этих соревнований, социальное положение мышей в их родных клетках могло меняться.

Эффект победителя и эффект проигравшего: нейробиологический взгляд

Доктор Маотин Сюй (Mao-Ting Hsu), ведущий автор исследования, объясняет:

«Это происходит благодаря "эффекту победителя" и "эффекту проигравшего". Те, кто имеет опыт побед, становятся более доминантными в будущих соревнованиях, а те, кто проигрывает, — менее доминантными. В этом исследовании мы обнаружили, что "эффект проигравшего" можно отнести к активности определенных клеток мозга, называемых холинергическими интернейронами».

Нейронаука проигрыша: роль базальных ганглиев

Базальные ганглии (basal ganglia) — это область мозга, наиболее известная в контексте механизмов и лечения болезни Паркинсона. Однако эта структура также играет важную роль в регуляции поведенческой гибкости (behavioral flexibility), то есть в способности адаптироваться к различным ситуациям и принимать решения в меняющихся условиях.

Базальные ганглии состоят из нескольких отделов. В одном из них, дорсомедиальном полосатом теле, находятся группы клеток — холинергические интернейроны. Именно эти нейроны ранее связывали с гибким принятием решений. Чтобы понять их роль в формировании социальных иерархий, исследователи избирательно удаляли эти нейроны у мышей и повторяли тесты на доминирование.

Различия в мозговых схемах для победы и поражения

Результаты оказались удивительными и выявили существенные различия между мозговыми схемами, отвечающими за победу и поражение. Удаление холинергических интернейронов нарушило "эффект проигравшего": мыши перестали терять свое доминирование под влиянием прошлого опыта поражений. Однако "эффект победителя" остался без изменений, что убедительно свидетельствует о задействовании различных нейронных цепей в этих социальных поведенческих реакциях.

Эти результаты также дают основание предполагать, что:

• "Эффект победителя", вероятно, является процессом, основанным на вознаграждении (reward-based learning), стимулирующим дальнейшее стремление к доминированию.
• "Эффект проигравшего", скорее всего, связан с процессом принятия решений (decision-making process), когда животные сталкиваются с различными контекстами или средами, и их поведение адаптируется к этим условиям.

Человеческие социальные динамики: потенциальные параллели

Хотя данное исследование было ограничено самцами мышей, его результаты могут пролить свет на сложные социальные поведения человека. Доктор Сюй комментирует:

«Социальные динамики человека, очевидно, гораздо сложнее. Человек, занимающий позицию начальника в одной среде, может находиться внизу социальной лестницы на работе, и его поведение, связанное с доминированием, будет меняться в зависимости от ситуации».

«Существует мало доказательств, касающихся мозговых схем, участвующих в таких гибких социальных поведенческих реакциях у людей. Однако сходство в структурах мозга между мышами и людьми означает, что подобные исследования могут помочь нам в будущем понять механизмы человеческих социальных взаимодействий».

Ключевые вопросы, на которые дает ответ исследование:

В: Что исследование обнаружило о нейронауке социальных иерархий?

О: Были выявлены специфические нейроны в дорсомедиальном полосатом теле, которые регулируют влияние проигрыша на социальный статус. Это раскрывает нейронную основу "эффекта проигравшего".

В: В чем разница между механизмами победы и проигрыша в мозге?

О: "Эффект победителя", по-видимому, связан с обучением на основе вознаграждения, в то время как "эффект проигравшего" включает гибкое принятие решений и обработку контекста.

В: Почему это может иметь значение для человека?

О: Поскольку мыши и люди имеют схожие структуры мозга, эти результаты могут помочь объяснить, как опыт формирует уверенность, доминирование и социальную адаптивность.

Источник: OIST

Оригинальное исследование: Open access. “Cholinergic interneurons of the dorsomedial striatum mediate winnerloser effects on social hierarchy dynamics in male mice” by Jeff Wickens et al. iScience