Нейробиологи объяснили, как собаки и другие животные стряхивают воду с шерсти

Ученые Гарвардской медицинской школы показали, как реакция рецепторов на коже подключает спинной и головной мозг для запуска реакции стряхивания с шерсти воды или насекомых у шерстистых животных.

Когда собака стряхивает воду со своей шерсти, это не просто беспорядочные движения. Этот тип движений характерен для многих млекопитающих, включая мышей, кошек, белок, львов, тигров и медведей. Резкие движения помогают животным удалить воду или насекомых из труднодоступных мест.

То, что в основе этих движений лежит не хаотическое дергание, а сложный и специфичный нейронный механизм, ученые догадывались и раньше. Теперь исследователи из Гарвардской медицинской школы определили нейронную схему, которая реализует реакцию отряхивания у мышей.

Работа опубликована в журнале Science.

"Осязательная система настолько сложна и чувствительна, что способна отличить каплю воды или ползущее насекомое от нежного прикосновения любимого человека", – говорит Кара Маршалл, нейробиолог из Медицинского колледжа Бэйлора в Хьюстоне.

На коже млекопитающих находится 12 типов сенсорных нейронов, каждый из которых выполняет уникальную функцию по обнаружению и интерпретации различных ощущений. Руководитель исследования Давэй Чжан и его коллеги сосредоточились на одном из видов рецепторов, распознающих прикосновения. Это так называемые C-волоконные низкопороговые механорецепторы (C-LTMRs), которые обволакивают волосяные фолликулы.

У людей эти рецепторы передают приятные ощущения от прикосновений, например, от нежных объятий. Но у мышей и других животных они выполняют защитную функцию: предупреждают о присутствии чего-либо на коже, будь то вода, грязь или паразит.

Чтобы заставить лабораторных мышей отряхивать шерсть, как это делают мокрые собаки, исследователи нанесли им на заднюю часть шеи капли подсолнечного масла. Почти все животные стряхнули капли в течение десяти секунд. Затем команда генетически модифицировала некоторых мышей, удалив у них большую часть рецепторов C-LTMR. Эти животные на 50% реже стряхивали капли масла.

Исследователи проследили путь от рецепторов C-LTMR к группе нейронов в спинном мозге, которые в свою очередь соединяются с особой областью в головном мозге, участвующей в обработке болевых ощущений, температуры и прикосновений.

Используя оптогенетику – технику, позволяющую включать и выключать нейроны воздействием света, – исследователи заблокировали активность спинальных нейронов. У таких мышей реакция отряхивания стала реже на 58% по сравнению с контрольными. Блокирование активности в головном мозге дало аналогичные результаты.

Процесс отряхивания начинается с реакции рецепторов на коже, потом подключаются нейроны спинного и головного мозга, и весь этот сложный нейронный механизм запускает хорошо отлаженные точные движения тела.