Глава 5

Дерущиеся плодовые мушки

Ярость или автоматизация?

Если верить Гомеру, самая известная война в истории началась из-за женщины — Елены Прекрасной. Десятки тысяч греческих воинов приплыли в Илион, чтобы начать десятилетнюю кровавую осаду крепости, только из-за того, что какой-то троянский царевич, вооруженный луком и стрелами, сбежал с женой царя. Ничто так не заставляет кипеть кровь мужчины, как другой парень, пытающийся умыкнуть его девушку. Сколько было дуэлей из-за внимания дамы. Сколько лосей сцепилось рогами, сколько баранов столкнулись лбами, у скольких белых медведей мех стал алым — и все ради доступа к самке. Во всем животном мире конкуренция за самок, похоже, является универсальной движущей силой, побуждающей самцов к агрессии.

Как же обстоит дело с плодовыми мушками? Будут ли самцы драться ради благосклонного взгляда мушиной дамы? Случится ли приступ ярости и фрустрации у возбужденного самца, вырвется ли на свободу его внутренний воин при виде соблазнительной подруги, уводимой кавалером-конкурентом? Или же борющиеся плодовые мушки больше похожи на меднопоножных простых воинов ахейцев, марширующих в ногу с копьями наготове только потому, что так приказал Агамемнон? А как насчет мух, сражающихся за доступ к лакомому кусочку подпорченного банана? Определяется ли драка за еду теми же механизмами, что и драка за самок? Другими словами, есть ли у мух универсальное внутреннее мотивационное состояние агрессии, не зависящее от цели? А может, для каждого типа агрессии существует свое внутреннее состояние? Или же здесь вообще нет внутреннего состояния, только сенсорный вход и поведенческий выход?

Один из способов разобраться в этих вопросах — узнать, насколько самцы плодовых мушек «привередливы» или избирательны при выборе объекта для нападения. Будут ли они атаковать только других самцов дрозофил? Или они нападут и на других насекомых, например муравьев? И раз уж на то пошло, будут ли они в определенных обстоятельствах нападать на что-то, что вообще не относится к миру животных? Если мух можно побудить напасть на случайный неодушевленный предмет, не имеющий ни одного из обычных мушиных феромонов, естественным образом стимулирующих агрессию, и если в поведении мух есть какие-либо элементарные свойства эмоций из тех, что мы обсуждали, то можно предположить, что мухами движет некое внутреннее состояние агрессии. Чтобы это выяснить, мы взяли двух самцов, выращенных в изоляции, и поместили в круглую арену с кормовой площадкой в центре и намагниченным шариком размером с мушку, расположенным с краю. Под ареной находился подвижный магнит, который можно было перемещать вдоль периметра с любой желаемой скоростью. Вначале мы выключили магнит и ждали, пока две мухи начнут драку. Когда самцы мух дерутся в естественных условиях, это часто происходит в виде раундов, как у боксеров на соревнованиях: они набрасываются друг на друга, борются, затем ненадолго расходятся (либо один из соперников падает или убегает). После паузы более агрессивная особь поворачивается к своему сопернику и бросается на него, чтобы начать новый раунд. Во время одного такого короткого затишья мы включили магнит и начали перемещать его вокруг арены. Когда магнит проходил мимо пары недавно разошедшихся соперников, один их них развернулся и набросился на металлический шарик.

И хотя этот эффект был не очень выраженным, он был показательным. Если вы просто поместите в арену одного самца мухи и двигающийся шарик, самец, скорее всего, проигнорирует этот объект. В редких случаях он может погнаться за шариком, но, догнав, будет только «петь» ему (отводить одно из крыльев и вибрировать им) так, как будто этот шарик — самка. Но мы никогда раньше не видели, чтобы одиночные самцы мух атаковали неодушевленный объект. Тот факт, что мы наблюдали такое нападение, когда муха находилась в разгаре драки с другой мухой, означает, что по крайней мере в этих обстоятельствах для нападения не нужны все те специфические зрительные и химические сигналы, которые позволяют идентифицировать самца-соперника. Скорее, можно предположить, что атакующая муха оставалась агрессивной (пусть и на короткое время) после окончания схватки с другой мухой и эта продолжающаяся агрессия могла быть перенаправлена (генерализирована) на неживой объект. Таким образом, наши единичные наблюдения свидетельствуют о наличии некоторого внутреннего состояния, лежащего в основе агрессивности.

Мы были не первыми, кто провел подобный эксперимент. В 1940-е и 1950-е годы нидерландский этолог и лауреат Нобелевской премии Нико Тинберген провел знаменитые эксперименты, где показал, что рыбки колюшки нападают на модели разных форм и окрасок. Тинберген, начав с довольно точной копии рыбки, постепенно упрощал модель, чтобы выявить те минимальные признаки, которые провоцируют настоящую колюшку напасть (рис. 5.1). В конце концов он обнаружил, что рыбка будет атаковать даже широкую, относительно бесформенную модель, у которой есть глаз и, что еще важнее, красное брюшко. Тинберген назвал «ключевыми стимулами» такие основные видовые признаки, запускающие (или, как он говорил, «высвобождающие») агрессивное поведение. Ключевые стимулы также важны и для агрессии, проявляемой хищником. Любой любитель рыбалки нахлыстом знает, что каждый вид рыб реагирует на определенные признаки тех насекомых, которыми предпочитает питаться: наличие крыльев или хвоста, форму тела, окрас и т.д. Самые эффективные приманки обладают этими свойствами.

Однако всем рыбакам известно, что даже на самую лучшую приманку на свете не получится поймать форель, если рыба не голодна. Медленно шевеля плавниками среди камней, рыбы могут до скончания века с интересом наблюдать за движением приманки над головой. Но если над поверхностью водоема появится большое количество поденок или веснянок, которые порхают в воздухе, как снежинки в метель, — тогда смотрите в оба! Когда прожорливые рыбы начнут всплывать и неистово хватать свою добычу, они заглотят и искусственную приманку на конце вашей лески (если она имитирует насекомое), как настоящую. И вот тогда клев пойдет.

Тинберген обнаружил, что то же самое относится и к межсамцовой агрессии у рыб. Им не нужно быть голодными, но у них должно быть правильное «настроение». Если Тинберген тестировал колюшек, пойманных в сезон размножения, когда вокруг в изобилии плавают самки, набитые икрой, то самцы гарантированно нападали на модели с красным брюшком. Но если он брал самцов в другой период, в лучшем случае мог добиться только нападения на настоящего самца, да и то это случалось нечасто. Тинберген предположил, что самцы колюшки должны находиться в состоянии агрессивного или полового возбуждения (когда они конкурируют за доступ к фертильным самкам), чтобы быть восприимчивыми к ключевым стимулам у модели.

Если у рыб межсамцовые драки связаны с внутренним состоянием агрессии, то, возможно, то же самое верно и для мух. Тот факт, что муха может нападать на шарик, если тот движется поблизости в разгар схватки с другим самцом, безусловно, наводит на мысль о существовании такого внутреннего состояния агрессивного возбуждения. В этом случае атакующая муха похожа на участника пьяной драки в вестерне, которого потасовка вокруг него привела в такое безумие, что он раздает удары направо и налево, не обращая внимания на то, нападают на него или нет. Можно предложить и более прозаичное объяснение: атакующий самец мухи просто на мгновение отвлекся или был обманут движущимся шариком, решив, что это противник, и по ошибке напал на него. Можно ли как-то различить эти варианты?

Один из способов это сделать — активировать разные группы нейронов, обеспечивающих агрессивное поведение (см. главу 4), и посмотреть, будет ли это вызывать воспроизводимую направленную атаку на движущийся шарик в отсутствие другой мухи, как если бы форель хватала пустой крючок на конце лески. Если такой эффект проявится, значит, возможно, стимуляция этих нейронов вызывает внутреннее состояние, являющееся причиной агрессивного возбуждения (рис. 5.2В, ВС). Однако результат эксперимента может быть другим. Возможно, активация нейронов побудит ранее неагрессивную особь атаковать только другого самца мухи, но не что-либо еще. Тогда эти нейроны не контролируют никакое внутреннее состояние (или вообще внутреннее состояние отсутствует), а наблюдаемое поведение — всего лишь автоматическая реакция на стимул (рис. 5.2), имитированная искусственной стимуляцией нейронов.

Первый опыт, когда мы искусственно стимулировали одну из групп клеток, найденных в процессе скрининга, принес разочарование: мухи в присутствии двигающегося шарика просто игнорировали его. Но, к нашему восторгу, когда мы стали стимулировать другой набор нейронов, отвечающих за агрессию (другая удачная находка в скрининговом эксперименте), мухи снова и снова бросались и атаковали движущийся шарик. Однако, когда мы останавливали движение шарика, казалось, что мухи теряют к нему интерес. Таким образом, желание мухи атаковать неживой предмет не было редкой случайностью, которая происходила только тогда, когда муха вступала в схватку с другой мухой. Напротив, мы могли заставить муху делать это неоднократно, просто искусственно активируя нужные нейроны в ее мозге и помещая перед ней движущийся объект.

Мы совершили маленький прорыв, убив двух зайцев одним выстрелом: показали, что у плодовых мушек действительно есть некоторое внутреннее состояние, побуждающее к агрессии, а также выявили нейроны, обеспечивающие такое состояние. По-видимому, это было особенностью именно этих нейронов, активация других хоть и могла запускать нападение на другого самца, но не вызывала атаку на шарик. Из этих наблюдений в совокупности можно сделать вывод, что разные группы нейронов, которые мы выявили в нашем скрининговом эксперименте (см. главу 4), могут по-разному управлять агрессией. Одна группа, видимо, обеспечивала агрессивное поведение только тогда, когда остальная часть мозга уже поняла, что напротив находится другой самец мухи, — так, как если бы она запускала последний этап всей схемы (на рис. 5.2 М — моторный нейрон). Эффект от стимуляции других нейронов был более интересным. Им необязательно было наличие живого соперника, они могли запустить агрессивное поведение по отношению к макету мухи, лишь бы он двигался. Другими словами, активация этих нейронов генерализировала агрессию на любой объект. Предположительно, эти нейроны работают на более высоком уровне в мозге и обеспечивают внутреннее состояние агрессии (на рис. 5.2 ВС — внутреннее состояние).

Как я уже упоминал в начале этой главы, агрессия, развивающаяся у самцов в присутствии готовых к спариванию самок, универсальна для разных видов животных. Каким образом самки вызывают такое состояние в мозге самцов? Как это часто бывает, ответ мы узнали случайно. Уже упоминалось, что другая группа нейронов, которую мы выявили в скрининговом эксперименте, способствовала не только повышению агрессивности, но и поведению ухаживания самцов за самками (брачные песни). Это было особенно удивительно, поскольку обычно спаривание и агрессия — взаимоисключающие формы социального поведения. На самом деле, когда мы активировали эти нейроны, самцы мух, видимо, чередовали «пение» друг другу и взаимные атаки. Что же происходило в их маленьких мозгах, почему их поведение было таким странным?

Мы нашли ключ к разгадке, когда изучали структуру этих нейронов в мозге. Удивительным образом они выглядели в точности как специфичные для самцов нейроны P1, которые австралийский нейробиолог Барри Диксон описал ранее как главные нейроны, управляющие брачным поведением. Стимуляция этих нейронов заставляла одиночных самцов отставлять крыло и «петь» так, как если бы рядом была самка. Последующие исследования нейробиолога Ванессы Рута из Рокфеллеровского университета и генетика Кристин Скотт из Калифорнийского университета в Беркли показали, что эти нейроны (найденные только у самцов мух) сильно активируются феромонами самок. Если так, то почему стимуляция нейронов ухаживания P1 заставляла самцов быть более агрессивными?

Исследуя функции этих нейронов с помощью оптогенетики, мы заметили нечто неожиданное. Когда мы стимулировали P1-клетки у одиночного самца, он отставил одно их своих крыльев и начал вибрировать им, как в брачной песне. Он был похож на оперного тенора, который репетирует в гримерке перед выступлением. Удивительно, что, даже когда мы выключили красный свет, муха продолжала свой ритуал еще несколько минут. Очевидно, эти нейроны работают не как переключатель, включая и выключая пение (среди клеток, которые мы активировали, были и такие), а запускают поведение ухаживания на длительное время — так, что оно продолжалось даже после прекращения оптогенетической стимуляции. Предположительно, P1-нейроны участвуют в формировании устойчивого внутреннего состояния, которое побуждает самца к поведению ухаживания. Мы назвали это состояние π-состоянием, чтобы подчеркнуть его продолжительный характер.

Итак, P1-нейроны обеспечивают π-состояние, побуждающее к спариванию, но как это открытие может объяснить усиление агрессивного поведения, которое мы изначально обнаружили, когда их идентифицировали? Если мы стимулировали эти нейроны у одиночных самцов, то наблюдали постоянное «пение», но когда повторили этот эксперимент с парой самцов, то увидели нечто совершенно иное. И хотя при включенном красном свете мухи останавливались и начинали вибрировать своими крыльями (как если бы рядом была самка), после выключения света самцы поворачивались друг к другу и нападали, а не продолжали брачный ритуал (как мы наблюдали у одиночных особей). Более того, эта драка продолжалась в течение многих минут после выключения света. Очевидно, даже кратковременная активация этих нейронов (в течение 30 секунд) способна запустить продолжительную агрессию у самцов мух.

Действительно ли эта продолжительная драка была вызвана стойким внутренним состоянием агрессии у мух? Или же она обеспечивалась социальной обратной связью, бесконечным циклом насилия, поддерживаемым постоянными обоюдными ответами на атаку соперника? Чтобы исключить эту возможность, мой бывший сотрудник Эрик Хупфер провел умный, убедительный эксперимент. Он взял двух генетически модифицированных (ГМ) мух, у которых можно было оптогенетически стимулировать P1-нейроны, вырастил их в группах, чтобы сделать неагрессивными, и выпустил на небольшую арену, где их разделяла раздвижная дверца. Затем он на короткое время простимулировал нейроны (мухи вытянули крылья и запели), выключил свет и стал ждать. После двух-трех минут непрерывное пение затихло, а мухи просто стояли и ничего не делали, лишь изредка чистили свое тело. Через десять минут разделяющая дверь открылась, подобно воротам, выпускающим гладиаторов на арену. Мухи направились друг к другу, исследовали друг друга передними лапками (где расположены рецепторы к феромонам) и начали драку. В той же ситуации контрольные животные (не ГМ), которых тоже содержали в группах, продолжали спокойно питаться агаром с яблочным соком у себя под ногами, игнорируя друг друга.

Этот результат убедительно показывает, что P1-нейроны вызывают длительное внутреннее состояние, повышающее агрессивность. Возможно, это происходило потому, что самцы думали, что рядом есть самка, и это заставляло их драться, если они встречали конкурирующих самцов (вскоре мы еще вернемся к этому). Но каким бы ни было объяснение, эти результаты убедительно доказывают, что драка, как и спаривание, у мух — не просто рефлекторное поведение, спровоцированное определенными стимулами; напротив, оно может быть вызвано некоторым устойчивым внутренним состоянием. Говоря метафорически, как будто P1-нейроны надувают в мозге мухи нейронный воздушный шарик, давление в котором побуждает животное учинить драку.

Можно ли назвать эту внутреннюю предрасположенность к драке аналогом гнева? Сложно сказать. Как говорилось в главе 2, элементарные свойства эмоций позволяют выявить наличие внутреннего состояния, но они не могут сказать, какого оно типа. Это зависит от конкретного поведения животного. В отличие от замирания, которое обычно отражает состояние страха, агрессивность может быть связана с разными мотивациями: например, это может быть ответ на угрозу или желание установить доминирование. Так какова природа длительного внутреннего состояния, запускаемого P1-нейронами?

Вспомним, что P1-нейроны активируются феромонами самки, а когда их стимулируют искусственно у одиночных самцов, самцы начинают ритуал ухаживания так, будто рядом есть неоплодотворенная самка. Поскольку пение самцов продолжается несколько минут даже после окончания стимуляции нейронов, значит, самцы ведут себя так, как если бы несуществующая самка все еще находилась рядом (обычно самцы мух заканчивают пение, как только ухаживание переходит в спаривание). Теперь вспомним, что самцы дерутся, только если у них есть ресурс, за который стоит драться, — например, еда, территория или самка. Возможно, причина продолжительной агрессии при стимуляции P1-нейронов заключается в том, что активность нейронов наделяет самцов устойчивой памятью о присутствии самки и приводит их в состояние репродуктивного возбуждения. Если в таком состоянии они встречают другого самца, выполняются все условия для конфликта (наличие ресурса и конкурирующего самца) и начинается драка.

Для прямой проверки этой гипотезы мой аспирант Йонил Юнг провел довольно замысловатый эксперимент. Он использовал мощный микроскоп, чтобы визуально оценить электрическую активность отдельных P1-нейронов во время их оптогенетической стимуляции. Когда включали красный свет, как и ожидалось, P1-нейроны активно возбуждались. Когда красный свет выключали, нейроны тоже выключались. Это было парадоксально: если активность P1-нейронов не сохраняется после стимуляции, как они могут вызвать продолжительные изменения в агрессивном поведении?

Оказалось, что от P1-нейронов, в свою очередь, активируется другой тип нейронов — pCd-нейроны. Включившись, они сохраняют свою активность на протяжении минут, даже если P1-нейроны уже выключились. Более того, если генетически затормозить pCd-нейроны у интактных мух (с помощью трюка с калиевыми каналами, который я описывал в главе 4), то кратковременная активация P1-нейронов у тех же самых мух уже не вызывает ни продолжительного поведения ухаживания, ни продолжительной агрессии. С другой стороны, выключение pCd-нейронов не оказывало влияния на поведение мух во время 30-секундной стимуляции P1-нейронов. Это значит, что pCd-клетки важны именно для продолжительного эффекта от стимуляции P1-нейронов, а не для немедленного эффекта. Что, в свою очередь, свидетельствует, что pCd-нейроны были причиной формирования стойкого внутреннего состояния, запущенного стимуляцией P1-нейронов.

Результаты этого эксперимента воодушевляли. Предположительно, мы идентифицировали нейронный компонент устойчивого внутреннего состояния, который, по-видимому, активировался контактом с самкой. Но нам было необходимо показать это напрямую. Если pCd-нейроны действительно кодируют устойчивое состояние агрессивного возбуждения, вызванного контактом с самкой, то короткое выключение этих нейронов должно остановить это состояние и прекратить дальнейшее агрессивное поведение. Используя аналогию с воздушным шариком — постоянная агрессивность требует постоянного давления в «шарике» (активности pCd-клеток). Если внезапно проткнуть шарик (выключить эти нейроны), то данное поведение должно прекратиться.

Именно так и получилось у Йонила. Он сделал ГМ-мух, у которых можно было мгновенно оптогенетически выключить pCd-нейроны с помощью зеленого света. Он взял таких самцов, дал им пять минут на уединение с неоплодотворенной самкой, а затем переместил их на арену. Там эти самцы немедленно начали драться, причем делали это более ожесточенно, чем самцы из контрольного эксперимента, у которых не было предварительного контакта с самкой. Этот результат подтвердил наше интуитивное предположение, что контакт с самкой делает самцов более агрессивными (ранее это не было показано напрямую), а также что этот эффект может сохраняться на протяжении по меньшей мере пяти минут. Однако, если в разгар схватки мы на какое-то время включали зеленый свет, чтобы затормозить pCd-нейроны, мухи окончательно прекращали драку, как если бы мы внезапно прокололи воздушный шарик. Этот эксперимент дал прямое доказательство того, что pCd-нейроны необходимы для поддержания π-состояния — устойчивого внутреннего состояния агрессивности или социального возбуждения. Было также показано, что такое устойчивое состояние может быть вызвано предварительным контактом с самками.

Как я упоминал ранее, драки между самцами за доступ к самке — широко распространенное явление среди животных, размножающихся половым путем. Условно я называю его «эффект Елены Прекрасной». И хотя для плодовых мушек эквивалентом эффекта, описанного Гомером, служит не «лик, что тысячи судов гнал в дальний путь», а «запах, что заставлял броситься в атаку», биологическая основа этого явления все та же: присутствие самок заставляет самцов впадать в состояние повышенного агрессивного возбуждения. У млекопитающих это связано с повышением уровня тестостерона (это мы обсудим в последующих главах). У плодовых мушек нет ни тестостерона, ни его аналогов. Однако, как показал наш эксперимент, в их мозге возникает устойчивая активация при контакте с самкой; мы идентифицировали нейроны, которые поддерживают эту активность, и продемонстрировали, что они поддерживают состояние агрессивности, порожденное контактом с самкой.

Из эффекта Елены Прекрасной следует вопрос, который я называю парадоксом секса и насилия: если присутствие самок делает самцов более агрессивными, почему же они не нападают на самок? Даже самцы мух, которых искусственно сделали настолько агрессивными, что они атакуют неодушевленный предмет, не нападают на самок. Может показаться, что самки окружены каким-то силовым полем, которое защищает их от разъяренных самцов. В нескольких экспериментах была представлена химическая природа такой защиты. Самки мух покрыты слоем воскоподобных феромонов, и самцы определяют их благодаря рецепторным клеткам на лапках. Если самцам удалить передние конечности, они не смогут потрогать другую муху, не поймут, что перед ними самка, и нападут на нее. Более того, как показал нейробиолог из Гарвардского университета Эдвард Кравиц (который в начале 1990-х годов возродил изучение агрессии у мух) в своей изящной работе, если генетически «маскулинизировать» феромоны самок, то есть сделать их похожими на феромоны самцов, то самки потеряют свою защиту от нападения. И наконец, маленькая капелька феромонов самки в центре арены усиливает драки между самцами, но если покрыть этими веществами весь пол арены, то драк не будет. Очевидно, феромоны самок — это палка о двух концах: слабый запах феромонов может привести самца в боевое неистовство, но когда они покрывают все тело, то защищают самку от нападений самца. Таким образом, самки мух умудряются усидеть на двух стульях разом.

Все это время мы говорили об агрессии самцов мух. А что насчет агрессии у самок? Мужчины и женщины одинаково ощущают гнев или нет? Я знаю, что, когда злюсь, мне обычно нужно несколько часов, чтобы успокоиться. У моей жены, напротив, вспышка гнева заканчивается так же быстро, как и возникает. Так происходит потому, что она женщина, а я мужчина? Или же потому, что мы разные люди и наш мозг по-разному обрабатывает гнев? Невозможно определить, одинаково ли ощущают состояние гнева два разных человека, независимо от их пола. Мы можем использовать язык, чтобы попытаться описать друг другу наши чувства, но все равно это лишь грубые приближения, но не наши реальные субъективные переживания.

В итоге объективно рассматривать мы можем только агрессивное поведение. В целом люди обоих полов одинаково выражают свой гнев: они издают крики и вопли, кидают вещи, стучат по столу, толкают и бьют друг друга. Впрочем, многие люди до сих пор верят старым стереотипам: мол, женщины дерутся как кошки, расцарапывая друг другу лицо, а мужчины встают в боксерскую стойку и наносят удары кулаком в челюсть сопернику. Но это всего лишь клише, а не статистические данные, они с легкостью могут быть связаны с индивидуальными различиями особей в отношении ведения драки, а не с врожденной разницей между полами.

Но у плодовых мушек драка самок совсем не похожа на драку самцов. Как изначально писал Эдвард Кравиц из Гарвардского университета, самцы обычно атакуют, делая выпады (поднимаются на задние лапки и обрушиваются на противника), самки в той же ситуации, как правило, наносят удары головой в бок соперницы. Эти половые различия в моторном проявлении агрессии, или, можно сказать, «стиле» борьбы, генетически запрограммированы. Основной ген, определяющий половые различия в нервной системе дрозофил, называется fruitless. У самцов и самок разные версии этого гена. Барри Диксон провел интересные эксперименты и показал, что если поменять местами эти две формы гена, то поменяется и стиль борьбы. Самки с маскулинизированной нервной системой будут драться как самцы (делать выпады), а самцы с феминизированной — как самки (толкать друг друга головой).

Если половые различия в способах драки у плодовых мушек генетически детерминированы, можно ожидать, что эти различия отражают и разную структуру связей в мозге. И действительно, в мозге самцов и самок есть нейроны, специфичные для каждого пола. Они различаются по своей форме (морфологически) и по генам, которые в них экспрессируются. Удивительно, что большинство нейронов, которые мы выявили в ходе нашего скринингового исследования по поиску клеток, обеспечивающих агрессию (см. главу 4), оказались специфичными для самцов. Хотя мы в этом эксперименте использовали только самцов, в его структуре не было ничего, что могло помешать нам выявить контролирующие агрессию нейроны, общие для самцов и самок, если бы такие клетки существовали. Есть два возможных объяснения: либо у самцов и самок агрессию контролируют абсолютно разные нейроны, либо нейронов, которые контролируют агрессию и у самцов, и у самок, так мало, что их сложно выявить.

К счастью, среди 3000 протестированных линий мух нашлась одна, где активация нейронов обеспечивала агрессию и у самцов, и у самок, причем в агрессивном поведении проявлялись половые различия. Эта линия была особенно интересна, поскольку, как мы считали, она могла привести нас к открытию источника агрессивности, общего для обоих полов. И действительно, когда Вивиан Чиу, в то время моя аспирантка, наконец идентифицировала искомый нейрон в этой линии, она обнаружила в каждом полушарии по одной такой клетке (то есть две клетки во всем мозге): они присутствовали и у самцов, и у самок. Чиу назвала их «CAP-нейроны» (CAP, common aggression-promoting, — общие нейроны, обеспечивающие агрессию) (рис. 5.3А). Интересно, что стимуляция только этих двух нейронов заставляла самцов или самок агрессивно приближаться к другой мухе своего пола и нападать на нее. Выключение этих нейронов, напротив, предотвращало нападение у обоих полов.

Такой результат важен, поскольку это было первое открытие у животных нейронов, обеспечивающих агрессию и у самцов, и у самок.

Стимуляция CAP-нейронов заставляла муху агрессивно приближаться к другой мухе с намерением ее атаковать. Это означает, что такие нейроны могут обеспечивать внутреннее состояние агрессивности у обоих полов. Конечно, необходимо проделать еще много работы, чтобы определить, как именно создается это состояние, есть ли у него элементарные свойства эмоций, такие как продолжительность и масштабируемость. Тем не менее открытие CAP-нейронов означает возможность существования и у млекопитающих (в том числе у нас самих) нейронов, отвечающих за агрессию и общих для мозга самцов и самок. К этому вопросу мы еще вернемся в последующих главах.

Однако это открытие также было и парадоксальным. Если одни и те же нейроны обеспечивают агрессивное поведение у самцов и самок, то почему так различается способ драки у разных полов? Вивиан Чиу показала, что CAP-нейроны соединяются с двумя разными, но родственными клетками в мозге самцов и самок — MAP- и FAP-нейронами соответственно (рис. 5.3Б, В). Непосредственная стимуляция этих «клеток-мишеней» способствует развитию нападения, типичного для разных полов: стимуляция MAP-нейронов запускает атаку с помощью выпадов, характерную для самцов, стимуляция FAP-нейронов — толкание головой, характерное для самок. В независимом исследовании, проведенном в лабораториях Джеральда Рубина и нейробиолога из Принстонского университета Малы Мерти, у самок идентифицировали несколько нейронов, в том числе похожих на FAP-нейроны, которые образуют нервные цепочки, отвечающие за специфичное для самок агрессивное поведение. Интересно, что эти нейроны, видимо, кодируют устойчивое внутреннее состояние агрессии у самок. Таким образом, у дрозофил мотивационная стадия агрессивного поведения общая для самцов и самок (приближение с намерением атаковать) и контролируется нейронами, которые присутствуют у представителей обоих полов. В свою очередь, эти нейроны связаны со специфичными для самцов или самок клетками, которые управляют разными двигательными проявлениями агрессивного поведения при нападении у обоих полов. Видимо, у мух «гнев» от агрессивного поведения отделяет всего несколько синапсов.

Последнее, чего я хочу коснуться в этой главе, — это тема победителей и побежденных. Если вы прогуливаетесь ранним утром по парку в Шанхае или Пекине, то, помимо приверженцев тайцзицюань, грациозно размахивающих своими блестящими мечами, вы увидите небольшие группы сидящих на корточках людей, которые возбужденно кричат и жестикулируют. Эти люди наблюдают за боями сверчков. Они принесли своих боевых питомцев в парк в маленьких деревянных коробочках и ревностно их охраняют, пока не будут сделаны все ставки. По сигналу дверцы клеток открываются и начинается бой.

Агрессивное поведение у китайских боевых сверчков — гораздо более захватывающее зрелище, чем у плодовых мушек. Сначала насекомые фехтуют своими длинными усиками, затем, по мере того как борьба становится все более ожесточенной, они открывают свои огромные челюсти, сцепляются ими, швыряя друг друга в порывах ярости, пока один из бойцов не опрокидывается на спину. Победитель расправляет крылья и стрекочет победную песню, проигравший отступает в свой угол, а хозяин победителя радостно забирает выигрыш. На уличных рынках животных сверчок, неоднократно побеждавший в боях, может стоить многие десятки долларов, как я обнаружил, пытаясь купить одного такого.

Однако, как только сверчок проигрывает несколько боев, у него как будто развивается «комплекс неудачника», и он перестает драться. Но опытные китайские владельцы боевых сверчков знают, что можно вернуть былую агрессивность такому неудачнику, встряхнув его в клетке и предоставив возможность полетать вокруг, как в знаменитой сцене из фильма «Власть луны», где Шер дает пощечину Николасу Кейджу и кричит: «Прекрати!» Это показывает, что проигрыши в схватках вводят сверчка в некоторое внутреннее «пораженческое» состояние, которое можно выключить энергичной физической активностью. На самом деле такие состояния «социального поражения» наблюдаются у многих животных, в том числе у мышей, и они часто используются учеными как модель депрессии. Что касается сверчков, специалист по нейронным основам поведения Пол Стивенсон из Лейпцигского университета в своей работе показал, что такое состояние убирается с помощью применения октопамина — аналога человеческого норадреналина у насекомых. И действительно, необходимость октопамина для агрессивного поведения мух продемонстрировали, используя генетические методы, нейробиолог из Вюрцбургского университета Мартин Гейзенберг (между прочим, сын первооткрывателя принципа неопределенности в квантовой физике Вернера Гейзенберга), а также нейробиолог из Гарвардского университета Эдвард Кравиц (который знаменит открытием тормозного нейромедиатора ГАМК).

Эти результаты позволяют предположить, что «комплекс неудачника» связан со стойкими химическими изменениями в мозге сверчка. У плодовых мушек наблюдается схожее состояние, впервые описанное Кравицем. Более того, в исследовании в лаборатории Ульрике Хеберляйн из Медицинского института Говарда Хьюза было показано, что, однажды возникнув, состояние «неудачника» у мух имеет продолжительное действие и генерализованное влияние на другое поведение, например на преодоление канавки — тест, который оценивает готовность к принятию риска. А также этому состоянию свойственна отрицательная валентность (если проигравшей мухе предъявить некий запах, то впоследствии она будет избегать этого запаха). И наоборот, у выигравших мух наблюдается стойкий «эффект победителя», который также распространяется на тест с преодолением канавки и имеет положительную валентность в опытах с запахом.

Таким образом, опыт побед или поражений в ряде схваток запускает, по-видимому, разные внутренние состояния, у которых есть основные элементарные свойства эмоций: продолжительность, валентность и генерализация. Связаны ли эти состояния с уровнем октопамина, как у сверчков, пока неясно. В работах моей лаборатории показано, что рецептор октопамина, необходимый для проявления агрессии, экспрессируется в определенных нейронах, которые входят в цепочки, контролирующие агрессивное поведение, и получают сигналы от нейронов P1. В экспериментах Кравица на омарах, которые, как плодовые мушки и сверчки, относятся к членистоногим, было показано, что введение серотонина или октопамина может способствовать принятию соответственно агрессивных или покорных поз. В совокупности эти исследования выявляют многообещающие связи между химией мозга и его устройством, к чему мы вернемся в этой книге позже.

В главе 3 я описывал, как мы обнаружили стойкую электрическую активность в определенных группах нейронов в мозге мыши, у которой возникала продолжительная реакция страха в ответ на угрозу со стороны хищника. В этой главе я рассказал вам об экспериментах, в которых была выявлена стойкая электрическая активность в определенных группах мушиных нейронов — активность, лежащая в основе устойчивого репродуктивного и агрессивного возбуждения. Открытие длительной нейронной активности, которая контролирует два разных типа врожденного поведения (оборонительное и агрессивное) у двух разных видов, разделенных 500 миллионами лет эволюции, означает, что мы имеем дело с фундаментальным нейронным механизмом создания длительных эмоциональных реакций. Вдобавок это пример того, как можно использовать концепцию элементарных свойств эмоций для изучения мозговых механизмов, обеспечивающих внутренние состояния у разных, в том числе эволюционно далеких, видов.

Означает ли наличие таких внутренних состояний у плодовых мушек, что эти крошечные насекомые злятся, когда дерутся? Может быть, но не в том смысле, в котором мы, люди, понимаем свое субъективное чувство гнева. И в следующий раз, когда вы встретите агрессивную осу, которая будет преследовать вас, неоднократно пытаясь ужалить, может быть, вы не будете относиться к ней как к автоматической летающей атакующей машине, своего рода миниатюрному истребителю на автопилоте. А подумаете о ней как о живом организме с внутренними мотивационными состояниями, которые могут усиливаться и ослабевать и поддерживают у осы боевой настрой, пока она успешно не защитит свою территорию.

Изучение цепочек, которые контролируют агрессию у плодовых мушек, открыло лишь верхушку огромного нейронного айсберга. Однако уже эти результаты свидетельствуют о том, что такое поведение контролируется на нескольких уровнях: похожим образом устроена иерархия управления в большой корпорации. Во главе — или почти во главе — этой, можно сказать, пирамиды и у самцов, и у самок находится узел, который обеспечивает общее побуждение к драке (возможно, это CAP-нейрон). У самцов другая клетка (P1-нейрон) предоставляет информацию о ресурсе, за который мухи будут драться, в данном случае — о самке. Эта информация может сохраняться много минут в виде внутреннего состояния полового возбуждения или воспоминания о привлекательной самке, которое побуждает самца к драке при встрече с конкурентом, — эффект Елены Прекрасной. Само нападение контролируется специфичными для каждого пола нейронами, их активностью определяется схватка по мужскому или женскому типу. Пока не вполне ясно, как именно связаны все эти типы нейронов; чтобы это выяснить, нам понадобится дальнейший анализ коннектома мозга мухи — карты ее синаптических связей. Но уже сейчас очевидно, что устойчивые внутренние состояния (называете ли вы их возбуждением, мотивацией, эмоцией или π-состоянием) — обязательный элемент нейронных систем, обеспечивающих агрессию, даже у плодовых мушек.

Если связь между внутренними состояниями мозга и нейронными цепочками, отвечающими за агрессию, общая для эволюционно далеких видов, то изучение нейронных цепочек, участвующих в агрессии у млекопитающих, способно привести нас к выявлению нейронных основ внутренних состояний, обеспечивающих агрессивное поведение. Эти состояния могут быть похожи на гнев и ярость в нашем, человеческом понимании. В следующей главе мы увидим, так ли это.