Cell. 2019 Jul 11;178(2):429-446.e16.  doi: 10.1016/j.cell.2019.05.022.  

Correlated Neural Activity and Encoding of Behavior Across Brains of Socially Interacting Animals.

Kingsbury L.¹, Huang S.¹, Wang J.¹, Gu K.¹, Golshani P.², Wu Y.E.¹, Hong W.³

¹ Department of Biological Chemistry and Department of Neurobiology, David Geffen School of Medicine, University of California, Los Angeles, Los Angeles, CA 90095, USA.

² Department of Neurology and Department of Psychiatry & Biobehavioral Sciences, David Geffen School of Medicine, University of California, Los Angeles, Los Angeles, CA 90095, USA.

³ Department of Biological Chemistry and Department of Neurobiology, David Geffen School of Medicine, University of California, Los Angeles, Los Angeles, CA 90095, USA. Electronic address: whong@ucla.edu.

Социальные взаимодействия представляют собой сложные задачи принятия решений, которые модулируются динамическими взаимными сигналами обратной связи между участниками этих взаимодействий. Ранее было показано, что активность мозга скоординирована у испытуемых при решении ими совместных задач. Как возникает подобная координация на нейронном уровне не ясно. В данной работе производилась одновременная регистрация кальциевой активности дорсомедиальной префронтальной коры у нескольких пар мышей, взаимодействующих в открытом поле и в трубе (тест конкурентных взаимодействий). Регистрация кальциевой активности нейронов проводилась с помощью микроэндоскопов, установленных на черепе животных. Было обнаружено, что синхронизация активности между мозгами при социальных взаимодействиях обнаруживается даже по суммарному кальциевому сигналу со всех одновременно регистрируемых сотен нейронов. Синхронизация оценивалась по корреляции Пирсона, а также с помощью построения различных моделей. Оказалось, что синхронизация в большей степени обусловлена активностью двух нейронных популяций: нейронных групп, активность которых связана с собственным поведением (в большей степени относилось к доминантным особям), и нейронных групп, активность которых связана с поведением партнера социального взаимодействия (в большей степени за счет активности мозга субдоминантной особи). Корреляция активности между двумя мозгами предсказывала будущие социальные взаимодействия и степень доминирования одной из особей в конкурентной обстановке. Для подобного предсказания было достаточно оценки первых двух минут взаимодействия мышей. Данное исследование проливает свет на механизмы возникновения синхронизации активности мозга при социальных взаимодействиях, в которых одна особь внимательно наблюдает за другой.