在決定接受對方的追求時,大腦里發生了什么?
“以果蠅為例,對方的追大腦求偶的決定接受研究通常側重于雄性,因為它們擁有一系列明顯的對方的追大腦求偶動作,比如‘唱情歌’(courtship songs)——振動翅膀發出特殊的決定接受聲音。但實際上,對方的追大腦我們不能忽略雌性,決定接受因為求偶過程需要兩性的對方的追大腦共同參與。”這項研究的決定接受共同第一作者王開宇博士介紹,“而雌性通常是對方的追大腦最終做抉擇的一方,一旦決定交配,決定接受它們就需要負擔很多事,對方的追大腦包括孕育、決定接受繁殖后代,等等。”
在這項研究中,科學家們就把關注點放在了雌性果蠅身上:當它們聽到雄性的情歌時,大腦會如何處理信息,并且在什么情況下會被打動,做出準備交配的動作?
領導這項工作的是霍華德·休斯醫學研究所(HHMI)Janelia Research Campus的Barry Dickson博士。這支團隊在先前的工作中,已經利用多種遺傳學工具和成像技術等,識別出雌性果蠅在交配前后有兩種大腦狀態。
“我們發現,雌蠅交配過以后,從雄性體內傳遞給雌性的特殊短肽類物質,會改變雌蠅大腦的活性,導致它們在面對異性的求偶時,有了與交配前截然不同的行為反應。”王開宇博士解釋道,“那些‘名花有主’的雌果蠅聽了情歌后無動于衷,甚至主動拒絕。換句話說,它們現在滿腦子思考的已經是生兒育女的事了。”
不過,雌性果蠅自身的交配狀態還只是影響它們“交配抉擇”(mating decision)行為的第一個因素。即使對于“待字閨中”的雌性果蠅來說,在聽到不同雄蠅的情歌后,大腦也還需要做出分析,從中聽出點好壞來才能做決定。而這其中,最關鍵的信息是對物種的辨別。
研究人員使用了8種不同果蠅的情歌,每首歌里找出有代表性的幾個片段,分別播放給雌性的黑腹果蠅(Drosophila melanogaster)。他們發現,只有同為黑腹果蠅的雄性,其情歌片段能夠激活這些雌蠅腦中控制交配抉擇的神經細胞(簡稱vpoDN)。
這意味著,不同物種所唱的情歌,在雌蠅聽來就像使用了不同的語言,唯有同類的情歌才能成為“愛的主打歌”。顯然,這種辨別能力在演化上是必需的,因為如果浪費時間與非同類交配,它們無法產生后代。
這些信息總結在一起,研究人員發現,雌性的大腦整合了來自兩條不同神經環路的信息:一組處理內部信號,這些信號編碼雌蠅自身的交配狀態;另一組負責處理外部信號,評估雄性的情歌質量,確定對方和自己屬于同類,以及對方有足夠的魅力。
最終,當雌性做出接受求偶的決定后,神經系統向身體發出信號,做出相應的行為(vaginal plate opening),表明自己已做好準備。“由此,我們幾乎鑒定出了參與控制雌蠅交配抉擇的核心神經環路。”研究人員說。
“所有這些結果告訴我們,要獲取雌性動物的芳心至少有兩點很重要,首先確保對方還是單身,然后展現出自己是個有吸引力的合適伴侶。”共同第一作者汪菲博士總結說。
“果蠅里控制這一切的神經環路簡潔明了。”王開宇博士感慨道。“當然,對于人類來說,事情就復雜了……”
題圖來源:123RF
參考資料
[1] Kaiyu Wang et al., (2020) Neural circuit mechanisms of sexual receptivity in Drosophila females. Nature Doi: //doi.org/10.1038/s41586-020-2972-7
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