Αν διεκδικείτε το τελευταίο κομμάτι πίτσας σε ένα πάρτι και βλέπετε ένα άλλο χέρι να το παίρνει την ίδια στιγμή, η επόμενη κίνησή σας πιθανότατα εξαρτάται τόσο από το πώς νιώθετε όσο και από ποιον ανήκει το χέρι. Οι ερευνητές του Salk έχουν προχωρήσει στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο ο εγκέφαλος των θηλαστικών κωδικοποιεί την κοινωνική κατάταξη και χρησιμοποιεί αυτές τις πληροφορίες για να διαμορφώσει συμπεριφορές – όπως το αν πρέπει να παλέψουμε για την τελευταία φέτα πίτσας. Στα ποντίκια που συμμετείχαν σε έναν διαγωνισμό, η ομάδα ανακάλυψε, τα πρότυπα εγκεφαλικής δραστηριότητας διαφέρουν ανάλογα με την κοινωνική κατάταξη του αντιπάλου ζώου. Επιπλέον, οι επιστήμονες μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν εγκεφαλικές ενδείξεις για να προβλέψουν με ακρίβεια ποιο ζώο θα κέρδιζε μια ανταμοιβή τροφής. Ο νικητής δεν ήταν πάντα το πιο κοινωνικά κυρίαρχο ζώο, αλλά εκείνο που ασχολούνταν περισσότερο με μια νοοτροπία νικητή. Τα ευρήματα δημοσιεύτηκαν στο Nature στις 16 Μαρτίου 2022.
“Τα περισσότερα κοινωνικά είδη οργανώνονται σε ιεραρχίες που καθοδηγούν τη συμπεριφορά κάθε ατόμου”, λέει η ανώτερη συγγραφέας Kay Tye, καθηγήτρια στο Salk’s Systems Neurobiology Laboratory και Howard Hughes Medical Institute Investigator. “Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο ο εγκέφαλος μεσολαβεί σε αυτό μπορεί να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε την αλληλεπίδραση μεταξύ της κοινωνικής κατάταξης, της απομόνωσης και των ψυχιατρικών ασθενειών, όπως η κατάθλιψη, το άγχος ή ακόμα και η κατάχρηση ουσιών”. Οι ερευνητές γνώριζαν ήδη ότι μια περιοχή του εγκεφάλου που ονομάζεται έσω προμετωπιαίος φλοιός (mPFC) ήταν υπεύθυνη για την αντιπροσώπευση της κοινωνικής κατάταξης στα θηλαστικά. Οι αλλαγές στο mPFC ενός ποντικιού αλλάζουν τη συμπεριφορά κυριαρχίας ενός ζώου. Αλλά ήταν άγνωστο πώς το mPFC αντιπροσώπευε αυτές τις πληροφορίες και ποιοι νευρώνες (αν υπάρχουν) εμπλέκονταν στην αλλαγή της συμπεριφοράς κυριαρχίας.
Στη νέα μελέτη, η Tye και η ομάδα της άφησαν ομάδες τεσσάρων ποντικών να μοιράζονται ένα κλουβί, επιτρέποντας σε μια κοινωνική ιεραρχία να αναπτυχθεί φυσικά – ορισμένα ζώα έγιναν πιο κυρίαρχα και άλλα πιο υποδεέστερα. Στη συνέχεια, οι ερευνητές επέλεξαν ζευγάρια ποντικών που συζούν για να διαγωνιστούν για ανταμοιβές τροφής σε μια δομή τύπου τουρνουά “round robin”. Για να καταγράψουν την εγκεφαλική δραστηριότητα των ζώων, καθώς και τις μικρές, δύσκολο να μετρηθούν διαφορές στη συμπεριφορά τους καθώς αγωνίζονταν, οι ερευνητές πρωτοστάτησαν σε πολλές νέες τεχνολογίες. Χρησιμοποίησαν νέες ασύρματες συσκευές για να καταγράψουν τη δραστηριότητα του εγκεφάλου σε ζώα ελεύθερης περιαγωγής και ανέπτυξαν ένα εργαλείο παρακολούθησης τεχνητής νοημοσύνης πολλών ζώων για να παρακολουθούν τις κινήσεις των ποντικών με την πάροδο του χρόνου, ακόμη και όταν δύο ζώα φαίνονται πανομοιότυπα. Τέλος, στράφηκαν σε νέες προσεγγίσεις μοντελοποίησης για την ανάλυση των δεδομένων.
Μόλις τα ποντίκια ζευγαρώθηκαν, ανακάλυψαν οι επιστήμονες, η δραστηριότητα των νευρώνων στο mPFC τους μπορούσε να προβλέψει -με 90 τοις εκατό βεβαιότητα- την κατάταξη του αντιπάλου τους. “Περιμέναμε ότι τα ζώα θα μπορούσαν να σηματοδοτήσουν την κατάταξη μόνο όταν άκουσαν ένα ηχητικό σήμα για να ξεκινήσει ο διαγωνισμός”, λέει η πρώτη συγγραφέας Nancy Padilla-Coreano, επίκουρη καθηγήτρια στο Πανεπιστήμιο της Φλόριντα, η οποία πραγματοποίησε την εργασία ενώ ήταν μεταδιδακτορική. συνεργάτης στο Salk. “Αλλά αποδεικνύεται ότι τα ζώα περπατούν με αυτήν την αναπαράσταση της κοινωνικής κατάταξης στον εγκέφαλό τους όλη την ώρα.” Όταν οι ερευνητές ρώτησαν στη συνέχεια εάν η δραστηριότητα των νευρώνων mPFC συσχετίστηκε με τη συμπεριφορά, βρήκαν κάτι εκπληκτικό. Τα μοτίβα εγκεφαλικής δραστηριότητας συνδέθηκαν με ελαφρές αλλαγές στη συμπεριφορά, όπως το πόσο γρήγορα κινήθηκε ένα ποντίκι, και μπορούσαν επίσης να προβλέψουν ποιο ποντίκι θα κέρδιζε την ανταμοιβή τροφής.
Ενώ το πιο κυρίαρχο ποντίκι συνήθως προβλεπόταν να κερδίσει, μερικές φορές το μοντέλο προέβλεψε με ακρίβεια ότι το κατώτερο ζώο θα κέρδιζε. Το μοντέλο, λέει η ομάδα, αποτύπωνε την ανταγωνιστική επιτυχία, ή αυτό που κάποιοι θα μπορούσαν να αποκαλούν νοοτροπία νικητή. Ακριβώς όπως μερικές φορές μπορεί να έχετε μια πιο ανταγωνιστική διάθεση και να έχετε περισσότερες πιθανότητες να αρπάξετε αυτή τη φέτα πίτσας μπροστά στο αφεντικό σας, ένα υποδεέστερο ποντίκι μπορεί να έχει μια πιο νικητήρια νοοτροπία από ένα πιο κυρίαρχο ζώο και να καταλήξει να κερδίζει. Οι τομείς του mPFC που σχετίζονται με την κοινωνική κατάταξη και την ανταγωνιστική επιτυχία είναι ο ένας δίπλα στον άλλον, ανακάλυψαν οι ερευνητές και συνδέονται πολύ. Τα σήματα για την κοινωνική κατάταξη, λένε, επηρεάζουν την κατάσταση του εγκεφάλου που εμπλέκεται στην ανταγωνιστική επιτυχία. Με άλλα λόγια, η αυτοπεποίθηση και η νοοτροπία νικητή ενός κατώτερου ζώου μπορεί να μειωθούν εν μέρει όταν έρχονται αντιμέτωποι με το ποντίκι άλφα.