Энтомологи открыли у мух необычную связь между нейронами

Для того чтобы информация передавалась в мозг, клеткам нервной ткани — нейронам — необходимо образовывать связи, так называемые синапсы. Но, как оказалось, в природе они нужны не всем. Учёные из Йеля (Yale University) обнаружили, что нервные рецепторы в антеннах у мух могут взаимодействовать друг с другом без всякой синаптической связи.

Впервые возможность существования так называемых эфаптических связей предсказал Жан-Пьер Роспар (Jean-Pierre Rospars), энтомолог из французского Национального центра сельскохозяйственных исследований. Произошло это ещё в 2004 году. Теперь исследователи, работающие под руководством Джона Карлсона (John Carlson), предположили, что такие соединения возникают в сенсиллах – заполненных жидкостью волосках на антеннах плодовой мухи дрозофилы.

В каждом волоске сосредоточено от двух до четырёх обонятельных нейронов. Во время лабораторных экспериментов внимание учёных привлекла странная взаимосвязь между двумя рецепторами. Один, чувствительный к метиловому эфиру капроновый кислоты, распознавал фруктовый запах, другой улавливал в воздухе 2-гептанон, который соответствует запаху бананов. 

Исследователи активизировали первый рецептор с помощью метилового эфира, а потом быстро добавляли 2-гептанон. При этом возбуждался второй рецептор, а первый прекращал работу. То же самое происходило при воздействии веществами в обратном порядке.

Эксперимент повторили с двумя группами мух. У одних синапс нейронов был заблокирован при помощи медицинских препаратов, у других антенны были и вовсе ампутированы. В обоих случаях имел место непрямой контакт между отдельными рецепторами.

Скорее всего, нейроны взаимодействуют с жидкостью, которая их окружает, предположили учёные. При возбуждении одного из них возникает электрическое поле, которое изменяет поток ионов в остальных нейронах и делает их неактивными. 

В другом эксперименте Карлсон и его коллеги выбрали пару рецепторов, расположенных рядом. Один определял приятный для мух запах уксуса, а другой предупреждал о присутствии неприятного для насекомых диоксида углерода. Исследователи заблокировали нейрон первого рецептора (таким образом, перекрыв ему связь с мозгом мухи) и поместили дрозофилу на развилку. Насекомое могло выбрать один из двух путей. Оба коридора содержали углекислый газ, но в одном также присутствовал запах уксуса.

Дрозофила каждый раз выбирала ответвление, где присутствовал запах уксуса и CO₂, хотя "чистый" уксус мушка не выбирала (она его попросту не чувствовала). Это означает, что в присутствии привлекательного для неё запаха рецептор на уксус срабатывал, но не отсылал сигнал в мозг, а блокировал нейрон, вызывающий у насекомого отвращение к углекислому газу.

По мнению авторов статьи, такая странная способность помогает мухам обнаруживать в воздухе новые слабые запахи. Ведь при их появлении (даже если содержание сигнальных молекул в воздухе невелико) происходит блокировка рецепторов других "ароматов".

Проведённые эксперименты могут изменить представление учёных о процессах, связанных с восприятием запахов и вкусов. Возможно, эффект эфаптических связей будет открыт и у человека. Ведь нейроны наших вкусовых рецепторов организованы таким же образом, как сенсиллы дрозофил.

Больше информации о проделанной работе можно узнать из статьи учёных, опубликованной в журнале Nature.