Zusammenfassung: Eine neue Studie zeigt, wie Fruchtfliegen auf den Stress wiederholter Fehlschläge bei der Paarung reagieren. Forscher beobachteten, dass männliche Fruchtfliegen, die wiederholt sexueller Ablehnung ausgesetzt waren, erhöhte Aktivität, Aggression und asoziales Verhalten zeigten, was auf einen frustrationsähnlichen Stresszustand hindeutet. Diese Stressreaktion hing mit dem Neuropeptid-F-Signalsystem im Gehirn zusammen, das für die Verarbeitung von Belohnungen und Aggression von entscheidender Bedeutung ist.
Die Studie zeigt zum ersten Mal, dass sozialer Stress bei Fruchtfliegen, der durch Paarungsfehler verursacht wird, ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber anderen Stressfaktoren wie Hunger und toxischer Belastung beeinträchtigt. Diese Forschung liefert wertvolle Einblicke in die neurobiologischen Grundlagen von sozialem Stress in einem Modellorganismus.
Wichtige Fakten:
- Wiederholte Misserfolge bei der Paarung führen bei Fruchtfliegen zu erhöhter Aktivität, Aggression und sozialem Rückzug.
- Die Stressreaktion wird durch das Neuropeptid-F-Signalsystem im Gehirn vermittelt.
- Diese Studie eröffnet neue Wege für die Erforschung von sozialem Stress in einfacheren Organismen.
Quelle: PLUS
Wiederholte Misserfolge bei der Fortpflanzung machen Fruchtfliegen gestresst und frustriert, was sie wiederum weniger widerstandsfähig gegenüber anderen Arten von Stress macht. Julia Ryvkin von der Bar-Ilan-Universität und Kollegen berichten in der Open-Access-Zeitschrift PLOS Genetics, veröffentlicht am 18. Januar.
Tiere werden durch Belohnungssysteme im Gehirn dazu motiviert, Maßnahmen zu ergreifen, die ihr Überleben und ihre Fortpflanzung verbessern, aber Misserfolg verursacht Stress. Die Belohnungssysteme wurden ausführlich untersucht, der Reaktion von Tieren auf Misserfolge wurde jedoch weniger Aufmerksamkeit geschenkt.
Um dies zu untersuchen, verglichen die Forscher das Verhalten männlicher Fruchtfliegen (Drosophila melanogaster), die wiederholt sexuelle Abstoßung erfahren hatten, mit Männchen, die sich kürzlich gepaart hatten, und naiven Männchen, die isoliert gehalten wurden.
Sie fanden heraus, dass abgelehnte Männer aktiver, aggressiver und weniger sozial gegenüber anderen Männern waren – was auf einen frustrationsähnlichen Stresszustand hindeutet.
Zurückgewiesene Männchen waren auch weniger widerstandsfähig gegenüber zwei anderen Arten von Stress: Hungern und Einwirkung eines giftigen Herbizids, das oxidative Schäden verursacht.
Um zu verstehen, wie diese Stressreaktion im Gehirn gesteuert wird, manipulierten die Forscher das Signalsystem des Neuropeptids F, das an der Belohnungsverarbeitung und Aggression beteiligt ist.
Die Hemmung von Neuropeptid-F-Rezeptoren machte Fliegen weniger widerstandsfähig gegen Hunger und ahmte die Auswirkungen wiederholter sexueller Abstoßung nach.
Mit einer Technik namens Optogenetik, die Licht nutzt, um die Aktivität in bestimmten Zellen zu stimulieren, aktivierte das Team Neuropeptid-F-Rezeptor-Neuronen und stellte fest, dass dies auch die Fähigkeit der Fliegen, dem Hungertod standzuhalten, verringerte.
Diese Ergebnisse zeigen erstmals, dass Fruchtfliegen sozialen Stress erleben, wenn ihre Paarungsversuche wiederholt scheitern. Die Reaktion wird durch ein Gehirnsignalsystem vermittelt, an dem Neuropeptid F beteiligt ist, das auch bei Belohnungs- und Stressreaktionen in anderen Organismen eine Rolle spielt.
Dies biete die Möglichkeit, sozialen Stress in einem Modellorganismus mit einem einfachen Nervensystem weiter zu untersuchen, sagen die Autoren.
Finanzierung: Diese Arbeit wurde durch die Israel Science Foundation Grants (384/14 und 174/19 an GSO) unterstützt. Die Geldgeber hatten keinen Einfluss auf das Studiendesign, die Datenerhebung und -analyse, die Entscheidung zur Veröffentlichung oder die Erstellung des Manuskripts.
Über diese Neuigkeiten aus der Neurowissenschaft und Psychologie-Forschung
Autor: Charlotte Bhaskar
Quelle: PLUS
Kontakt: Charlotte Bhaskar – PLOS
Bild: Das Bild stammt von Neuroscience News
Ursprüngliche Forschung: Offener Zugang.
„Das Scheitern der Paarung erhöht die Investition in Verhaltensweisen, die die Paarungsbelohnung fördern können, und beeinträchtigt die Fähigkeit, mit Stressfaktoren umzugehen, und zwar über eine Subpopulation von Neuropeptid-F-Rezeptor-Neuronen“ von Ryvkin J et al. PLOS-Genetik
Abstrakt
Das Scheitern der Paarung erhöht die Investition in Verhaltensweisen, die die Paarungsbelohnung fördern können, und beeinträchtigt die Fähigkeit, mit Stressfaktoren umzugehen, und zwar über eine Subpopulation von Neuropeptid-F-Rezeptorneuronen
Das Leben in dynamischen Umgebungen wie dem sozialen Bereich, in dem die Interaktion mit anderen den Fortpflanzungserfolg von Individuen bestimmt, erfordert die Fähigkeit, Möglichkeiten zu erkennen, natürliche Belohnungen zu erhalten, und mit den damit verbundenen Herausforderungen umzugehen.
Daher werden Handlungen, die das Überleben und die Fortpflanzung fördern, durch das Belohnungssystem des Gehirns verstärkt, während die Bewältigung der mit dem Erhalten dieser Belohnungen verbundenen Herausforderungen durch Stressreaktionswege vermittelt wird, deren Aktivierung die Gesundheit beeinträchtigen und die Lebensdauer verkürzen kann.
Während viel Forschung dem Verständnis der Mechanismen gewidmet wurde, die der Art und Weise zugrunde liegen, wie natürliche Belohnungen vom Belohnungssystem verarbeitet werden, wurde den Folgen des Scheiterns einer wünschenswerten Belohnung weniger Aufmerksamkeit geschenkt.
Als Modellsystem zur Untersuchung der Auswirkungen des Versäumnisses, eine natürliche Belohnung zu erhalten, verwendeten wir das etablierte Paradigma der Balzunterdrückung in Drosophila melanogaster als Mittel, um bei männlichen Fliegen wiederholte Misserfolge bei der sexuellen Belohnung hervorzurufen.
Wir haben herausgefunden, dass über die bekannte Verringerung der Balzaktivitäten, die durch die Interaktion mit nicht empfänglichen Weibchen verursacht werden, hinaus wiederholte Misserfolge bei der Paarung eine Stressreaktion auslösen, die durch anhaltende Motivation, die sexuelle Belohnung zu erhalten, eine verringerte soziale Interaktion zwischen Männern und Männern und eine erhöhte Aggression gekennzeichnet ist.
Dieser frustrationsähnliche Zustand, der durch den Konflikt zwischen hoher Motivation, sexuelle Belohnung zu erhalten, und der Unfähigkeit, ihren Paarungstrieb zu erreichen, verursacht wird, beeinträchtigt die Fähigkeit abgelehnter Männchen, Stressfaktoren wie Hunger und oxidativen Stress zu tolerieren.
Wir zeigen außerdem, dass die Empfindlichkeit gegenüber Hunger und verstärkter sozialer Erregung durch die Enthemmung einer kleinen Population von Neuronen vermittelt wird, die Rezeptoren für das Fliegenhomolog des Neuropeptids Y exprimieren.
Unsere Ergebnisse belegen zum ersten Mal die Existenz von sozialem Stress bei Fliegen und bieten einen Rahmen für die Untersuchung der Mechanismen, die dem Zusammenspiel von Belohnung, Stress und Fortpflanzung in einem einfachen Nervensystem zugrunde liegen, das für genetische Manipulation äußerst empfänglich ist.