"Kom på mig Bro" Mentality Explained Using Fruit Fly Brains

En bro med armarna sprids och bröstet behöver inte ens säga "Kom till mig, bro." Hans hot är tydligt. Som forskning publicerades torsdagen i tidningen Nervcell visar, detsamma kan sägas om manliga fruktflugor när de är förbannade nog.

När dessa allestädes närvarande buggar vill skydda sina resurser eller territorier, stirrar de ner sina rivaler, pumpar sina vingar och laddar allt medan de snabbt byter riktning på ett sätt som kan få dem att se större ut än de är. Om en rival inte vill bry sig om en kamp, ​​tar han av. Studien visar att detta "Kom på mig, brö" beteende av fruktflugor faktiskt drivs av en mycket liten uppsättning neuroner som fungerar oberoende av andra aggressiva beteenden.

Brian Duistermars, Ph.D., en neurobiologi postdoc hos Caltech och studiens första författare, medger att flygbeteendet ser alltför välbekant ut.

"Det är konstigt påminner om killar som håller på att komma in i en kamp i en bar", säger Duistermars Omvänd. "De fryser och stirrar på varandra." Sedan laddar de sina mål, höjer sina vingar och spårar dem även runt området innan de sänker vingarna igen.

I papperet identifierade forskarna Caltech och Howard Hughes Medical Institute ett litet kluster av cirka tre neuroner som, när de aktiveras, gör fruktflugan (Drosophila melanogaster) mer benägna att delta i hotbeteenden. Det som i sig är ett anmärkningsvärt resultat, men de tog det ett steg längre och räknade ut hur man byter dessa neuroner och aktiverar dem i isolation, både med närvarande närvarande och även utan några andra flugor runt. Med andra ord, de fick frukt flugor att bucka på ett lock och hotar ett tomt rum.

Innan forskarna kunde manipulera flugans hjärnor, var de tvungna att få en bra uppfattning om hur flugorna fungerade. Så satte de manliga flugor, som hade uppvuxits isolerat i en kammare med mat, en av de viktigaste triggarna av hotande beteende. Dessa soloflygor är kända för att vara mycket aggressiva än flugor som uppkommer i grupper. Genom att observera över 400 av dessa konfrontationer fann de vad hotande beteenden såg ut.

"Det är som en kille som puffar ut bröstet och galen hundar och slänger armarna", säger Duistermars.

Därefter undersökte de vad som hände på mobilnivån. Först bestämde de vilka neuroner som aktiverades när flugorna visade hotande beteende. Med denna kunskap i hand flyger de genetiskt modifierade så att dessa neuroner kan aktiveras av antingen ljus eller värme.

När flugorna med värmeaktiverade neuroner utsattes för varmare temperaturer öppnade jonkanalerna i deras hotbeteende neuroner, och de blev plötsligt super aggressiva. "Vi lägger flugorna i ett varmt rum, och vi låter neuronerna slå på och driva dessa experiment när jag sitter där och svettar," säger Duistermars.

De heta, aggrofliesna hotade genast sina grannar, trots att de var vana vid de andra flugorna. Detta beteende visas i det andra och tredje mötet i videon ovan. I ett annat steg av experimentet passerade forskarna ett dummyobjekt med en värmeaktiverad fluga, vilket är när saker blev riktigt vilda: Flugan hotade det livliga objektet, som visas i det fjärde mötet.

"Det var ett av de mer spännande resultaten", säger Duistermars, "när jag först såg en fluga hotar ett föremål."

Samma sak hände med de ljusaktiverade flugorna när de utsattes för ljusets våglängd. Deras neuroner aktiverade, flugorna hotade dummy, som visas i möte fem.

Duistermars är noga med att påpeka att ljus och hea inte aktiverade beteendet så mycket som humöret som möjliggör uppförandet.

"Det är nästan som ett internt tillstånd," förklarar han. "När vi är arg, slår vi ut på saker som inte gör oss arga." På samma sätt, när flugor är primerade för att vara hotande, kommer de att komma efter någonting i närheten - oavsett om det var ett verkligt hot.

Medan det inte finns några kluster av aktiverade neuroner som är involverade i mänskliga fistfights med främlingar än, påpekar Duistermars att sådana beteenden är vanliga bland alla sexuellt reproducerande djur. Som sådan är han optimistisk att han och andra i hans fält någonsin kunde låsa upp hjärnstångskampanslutningen.

"Det faktum att flugor har en liten uppsättning neuroner som i grunden styr hela denna beteenderepertoar, det föreslår att andra djur gör det också."