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Pourquoi gèle-t-on quand on est surpris? Nouvelle étude sur les mouches indique la sérotonine – Actualite-sante

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Une étude menée par l’Université Columbia sur les mouches des fruits a identifié la sérotonine en tant que substance chimique qui déclenche la réaction de surprise du corps, le réflexe automatique du chevreuil dans les phares qui gèle momentanément le corps en réponse à une menace potentielle. L'étude d'aujourd'hui révèle que lorsqu'une mouche subit un changement inattendu dans son environnement, telle qu'une vibration soudaine, la libération de sérotonine aide à arrêter la mouche littéralement – et temporairement -.

Ces résultats, publiés aujourd'hui dans [ Current Biology offre un aperçu de la biologie de la réaction de surprise, un phénomène omniprésent, mais mystérieux, observé chez pratiquement tous les animaux étudiés, des mouches aux poissons, en passant par les humains.

"Imagine assis dans votre salon avec votre famille et – tout à coup – les lumières s'éteignent ou le sol commence à trembler ", a déclaré Richard Mann, Ph.D., chercheur principal de l'institut de recherche Mind Brain Behavior de l'Université Mortimer B. Zuckerman de Columbia, et l'auteur principal du papier. "Votre réponse, et celle de votre famille, sera la même: vous allez arrêter, geler puis passer à la sécurité. Avec cette étude, nous montrons aux mouches que la libération rapide de la sérotonine chimique dans leur système nerveux entraîne ce gel initial Et comme la sérotonine existe aussi chez les humains, ces découvertes éclaircissent ce qui peut se passer lorsque nous sommes surpris. "

Dans le cerveau, la sérotonine est étroitement associée à la régulation de l'humeur et des émotions. Mais des recherches antérieures sur les mouches et les vertébrés ont montré que cela peut également affecter la vitesse de déplacement d'un animal. L'objectif initial des chercheurs de Columbia était de mieux comprendre comment le produit chimique permettait d'atteindre cet objectif.

L'équipe analysa d'abord les étapes de la mouche des fruits à l'aide de FlyWalker, un appareil développé par le Dr Mann et le physicien de la Colombie, Szabolcs Marka, PhD, pour suivre les pas d'un insecte. sur un type de verre spécial. Après avoir surveillé le déplacement des mouches, les scientifiques ont manipulé les niveaux de sérotonine – et d'un autre produit chimique appelé dopamine – dans le cordon nerveux ventral de la mouche (CNV), analogue à la colonne vertébrale des vertébrés.

l'activation des neurones qui produisent de la sérotonine dans le VNC ralentit les mouches, tandis que le silence de ces mêmes neurones accélère. Des expériences supplémentaires ont montré que les niveaux de sérotonine pouvaient avoir une incidence sur la vitesse de marche des insectes dans une grande variété de conditions, notamment des températures différentes, lorsque les mouches avaient faim ou lorsqu'elles marchaient à l'envers, dans toutes les situations qui affectent normalement la vitesse de marche.

"Nous été témoin des effets les plus importants de la sérotonine lorsque les mouches ont connu de rapides changements environnementaux ", a déclaré Clare Howard, PhD, premier auteur du journal. "En d'autres termes, quand ils ont été surpris."

Pour approfondir ses recherches, l'équipe de recherche a mis au point deux scénarios permettant d'obtenir une réponse surprise de la mouche. Dans la première, ils ont éteint les lumières: une panne totale pour les insectes. Pour la seconde, ils ont simulé un tremblement de terre.

Pour ce faire, les scientifiques ont formé un partenariat avec Tanya Tabachnik, directrice de l'instrumentation avancée du Zuckerman Institute de Columbia. L'équipe de machinistes et d'ingénieurs de Tabachnik collabore avec des scientifiques pour concevoir et construire des systèmes personnalisés pour leurs recherches. Pour cette étude, ils ont créé une arène miniature de la taille d'une mouche perchée sur des moteurs vibrants spécialisés. Le réglage de la force des moteurs a produit l’effet séismique souhaité. Lorsque les chercheurs ont exposé les mouches à des scénarios d'interruption ou de séisme, ils ont également manipulé la capacité de la mouche à produire de la sérotonine.

"Nous avons constaté que lorsqu'une mouche était surprise dans ces scénarios, la sérotonine agissait comme un frein d'urgence; son déclenchement est gel, et cette partie de cette réponse peut être due au raidissement des deux côtés des articulations de la jambe de l'animal ", a déclaré le Dr Mann, également professeur titulaire de la chaire Higgins de biochimie et de biophysique moléculaire (en biologie des systèmes) chez Columbia Collège Vagelos des médecins et chirurgiens. "Cette co-contraction pourrait entraîner une brève pause dans la marche, après quoi l'insecte commencera à bouger."

"Nous pensons que cette pause est importante", a ajouté le Dr Howard, "Cela pourrait permettre au système nerveux de la mouche de se rassembler. informations sur ce changement soudain et décider de la manière dont il devrait réagir. "

Il est intéressant de noter que même si la réaction de la mouche dans les deux scénarios devait provoquer une pause immédiate, leurs vitesses de marche ultérieures étaient très différentes.

" Après avoir été surpris par la panne d'électricité scénario, la démarche de la mouche était lente et délibérée ", a déclaré le Dr Howard. "Mais le tremblement de terre a conduit les mouches à marcher plus vite après la pause initiale."

Bien que ces découvertes concernent spécifiquement les mouches à fruits, l'omniprésence de la sérotonine et la réaction de surprise donnent des indices sur les processus chimiques et moléculaires qui se produisent lorsque plus complexe

Les chercheurs espèrent étudier plus en détail le rôle de la sérotonine dans les mouvements, ainsi que les autres facteurs pouvant jouer un rôle.

"Nos résultats indiquent que la sérotonine a le potentiel d'interagir avec de nombreux types de cellules nerveuses dans le système nerveux de la mouche, telles que celles qui guident les mouvements et traitent les informations sensorielles ", a déclaré le Dr Mann. "Alors que nous-mêmes et d'autres personnes continuons à étudier, nous espérons développer un modèle moléculaire détaillé pour la locomotion pouvant être appliqué de manière générale à d'autres animaux, peut-être même à des personnes."

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