Рыбкам в минуты опасности и тревоги не помешает дружеская поддержка, как показало новое исследование португальских нейробиологов. Изображение с сайта disney.ru

Эксперименты показали, что у рыбок заметно сглаживается тревожное поведение, если рядом присутствуют конспецифики. При этом в качестве успокаивающего стимула лучше срабатывает вид товарищей, а не их запах. Число присутствующих рядом товарищей не имеет значения — важно, чтобы был хоть один из них. Важнее всего, что у рыб эту хорошо знакомую нам, млекопитающим, ситуацию обслуживают те же области мозга, что и у нас. Это говорит об эволюционном консерватизме как самой ситуации — социального сглаживания тревожного состояния, — так и тех участков мозга, которые изначально при этом включались в работу.

Все знают, что друзья познаются в беде. Трое биологов из Академии наук Гюльбенкяна (Instituto Gulbenkian de Ciência, Оэйраш, Португалия), представляющие также и другие лаборатории Португалии и Бразилии, решили исследовать на практике этот феномен. Правда, они работали вовсе не на людях, а на рыбках данио-рерио. Столь необычный выбор легко объяснить, отбросив наш человеческий психологический шовинизм и честно признав, что мы не можем в точности определить, что такое дружба. Рыбки данио-рерио предпочитают жить стайками, а не поодиночке, социальная структура в стайках сравнительно устойчива. Их поведение изучено сравнительно полно, по крайней мере выявить реакцию страха — а это и означает, что рыбка попала в беду, — не представляет особой сложности. Так что данио-рерио вполне пригодны для изучения реакции страха в тех или иных социальных обстоятельствах. Тем более что можно не только отслеживать внешнюю поведенческую реакцию, но и рассмотреть работу мозга и его отдельных нейронов и молекул в момент проявления реакции.

Ученые поставили простой и изящный эксперимент. Рыбке в аквариум добавляли вещество, провоцирующее реакцию страха. Это вещество специально готовили накануне, делая смыв с поврежденной кожи рыбок. В соседнем аквариуме сидели «товарищи» — выросшие вместе отпрыски одной пары родителей. Затем в течение получаса регистрировали поведение рыбки, отмечая продолжительность и частоту эпизодов замирания (такая форма поведения лучше всего отражает уровень страха и тревоги, которые испытывает рыбка).

Ученые предполагали, что не только вид, но и запах свойственников может играть существенную роль в модуляции поведения. Поэтому в другой модификации эксперимента испытуемой рыбке добавляли в аквариум воду, в которой сидели другие рыбки, а самих их не показывали. Таким образом, разделили действие визуальных и обонятельных сигналов. Впрочем, в части экспериментов испытуемым рыбкам давали оба стимула одновременно. Помимо этого ученые выяснили, сколько должно быть рядом товарищей, чтобы рыбке не было так страшно. Иными словами, зависит ли уровень тревожности от числа находящихся рядом товарищей.

Схема экспериментов по изучению реакции страха у данио-рерио. Сначала измерили поведение (эпизоды замирания) при добавлении простой воды (базовая величина) и при добавлении вещества страха (AS), затем то же самое, но при этом в соседнем аквариуме на виду плавали другие рыбки (V — зрительный стимул) и вода была из их аквариума (О — обонятельный стимул). На следующем этапе сравнивали эпизоды замирания при действии зрительного и обонятельного стимулов как по отдельности, так и вместе. В третьем эксперименте сравнили реакцию страха в присутствии разного числа товарищей (двух, четырех и восьми). Каждый опыт повторяли 20 раз с разными рыбками. Рисунок из обсуждаемой статьи в Scientific Reports

Как выяснилось, рыбки в виду товарищей испытывали существенно меньший страх, чем в одиночестве. В особенности в первые 5 минут после добавления вещества тревоги. Им было в 5–10 раз спокойнее, если они видели и чуяли свойственников. Но нужно подчеркнуть, что зрительный стимул больше успокаивал их, чем запах.

Доля эпизодов замирания в разных условиях: если рыбка переживает тревогу (AS) в одиночестве (Alone), в присутствии социального стимула (SB) — визуального (V), обонятельного (О) или обоих вместе (O+V). Рисунок из обсуждаемой статьи в Scientific Reports

При этом, что интересно, число товарищей, которые оказывались рядом, значения не имело. Будь их хоть два, хоть все 8, уровень тревоги у рыбки не менялся. Главное, чтобы хоть кто-то был рядом, тогда и беда — не беда.

Снижение тревоги в присутствии знакомых особей — явление само по себе примечательное. «Элементы» уже сообщали об исследованиях, показывающих, как доброе внимание окружающих помогает благополучно пережить стрессовые ситуации, и это доказано для коллективов обезьян, мышей, собака и слонов (см.: Моногамные полёвки способны жалеть друг друга, 30.01.2016; Иммунный статус макак зависит от социального, 01.12.2016). Были даже косвенные свидетельства того, что и рыбы могут в принципе нуждаться в обществе себе подобных, чтобы переживать жизненные невзгоды (см. Мальки рыб в океане держатся родственными стайками, «Элементы», 07.12.2016). Но испанская группа впервые в явном виде продемонстрировала, что в присутствии свойственников страх и тревога уменьшаются и проходят быстрее даже у рыб. Так что рыбы могут быть хорошим модельным объектом для изучения таких сложных форм «высоких отношений», как дружба.

И вот он, бонус от использования простых моделей — возможность расшифровки работы мозга в сложных поведенческих реакциях. Ученым удалось выявить участки мозга, которые активируются в разных экспериментальных обстоятельствах: когда рыбка в одиночестве и когда рядом присутствуют товарищи. Они для этого использовали косвенный генетический маркер c-fos (Dr. Elizabeth Bullitt, 1990. Expression of C-fos-like protein as a marker for neuronal activity following noxious stimulation in the rat) для регистрации начальных стадий нейронной активности, отследив его экспрессию «здесь и сейчас» (см. ПЦР в реальном времени).

Далее были составлены графы коактивации в разных отделах мозга рыбок. Оказалось, что в присутствии вещества тревоги совместно активируются три отдела мозга: супракомиссуральное ядро вентрального конечного мозга, средняя часть дорзального конечного мозга и преоптическая область (см. Preoptic area). А это аналоги тех отделов мозга, которые срабатывают в тревожных обстоятельствах и у млекопитающих. И мало того, у млекопитающих именно они обеспечивают снижение тревоги в благоприятной социальной обстановке! Поэтому авторы работы с большой долей уверенности заключают, что эти три области очень консервативны в исполнении данной функции.

А с другой стороны, и сама функция консервативна — снизить уровень тревоги и стресса, если рядом знакомые существа. Нам всем известно, насколько легче пережить непростые ситуации, если ощущаешь рядом дружескую поддержку. Создается впечатление, что в этом рыбы могут согласиться с нами. Можно продолжить эти философские размышления и поставить в дальнейшем множество любопытных экспериментов, чтобы прояснить нейробиологическую основу дружеского чувства.

Источник: Ana I. Faustino, André Tacão-Monteiro & Rui F. Oliveira. Mechanisms of social buffering of fear in zebrafish // Scientific Reports. 2017. V. 7. Article number: 44329. Doi:10.1038/srep44329.

Елена Наймарк