Поведенческие и нейрональные реакции на кон- и гетероспецифические обонятельные сигналы у двух видов мышей – Mus musculus и Mus spicilegus

Исследованы поведенческие и нейрональные ответы самцов двух близкородственных видов мышей (Mus musculus wagneri и M. spicilegus) на запах мочи самок своего и близкородственного видов в состоянии эструса. Поведенческие тесты, проведенные с помощью методики парного предъявления источников запаха, показали, что самцы достоверно дольше исследуют запах самок-конспецификов по сравнению с запахом гетероспецификов. Для исследования нейрональной активации в основной и дополнительной обонятельных луковицах (ОЛ) использовали один из методов функциональной томографии – марганец-усиленную магнитно-резонансную томографию (МУ МРТ). При предъявлении самцам M. m. wagneri и M. spicilegus запаха конспецифичной самки по сравнению с самцами контрольной группы (запах не экспонировали) наблюдалось достоверное увеличение накопления Mn2+ в дорсальном отделе задней части основной ОЛ. При экспозиции запаха гетероспецифичной самки локальное достоверное увеличение накопления контраста происходило в дорсальной области передней части основной ОЛ. Запах гептанона-2 не только вызывал увеличение накопления контраста в определенных зонах, но и значительно снижал накопление Mn2+ в остальной части ОЛ. У сам цов наблюдалось достоверное увеличение накопления МРТ-кон траста в дополнительной ОЛ только в случае предъявления запаха мочи самок-конспецификов. Результаты работы подтверждают высказанное ранее предположение о существенной разнице между си стемами химической коммуникации у двух видов мышей. При сопоставлении данных этого исследования с ранее полученными не выявлено различий в поведенческих и нейрональных реакциях у аллопатрически (M. m. wagneri) и симпатрически (M. m. musculus) распространенных с M. spicilegus подвидов домовой мыши. Это не позволяет предполагать действие в процессе эволюции механизма «усиления» при формировании прекопуляционной репродуктивной изоляции между симпатрическими видами M. spicilegus и M. musculus.

домовые мыши, M. spicilegus, M. musculus, обонятельные сигналы, марганец-усиленная томография, дополнительная обонятельная система, основная обонятельная система

1. Aoki I., Wu Y.J.L., Silva A.C., Lynch R.M., Koretsky A.P. In vivo detection of neuroarchitecture in the rodent brain using manganese-enhanced MRI. Neuroimage. 2004;22(3):1046-1059.

2. Baum M.J. Contribution of pheromones processed by the main olfactory system to mate recognition in female mammals. Front. Neuro-anat. 2012;6(20). DOI 10.3389/fnana.2012.00020.

3. Bolon B., Bonnefoi M.S., Roberts K.C., Marshall M.W., Morgan K.T. Toxic interactions in the rat nose: pollutants from soiled bedding and methyl bromide. Toxicol. Pathol. 1991;19(4):571-579.

4. Christophe N., Baudoin C. Olfactory preferences in two strains of wild mice, Mus musculus musculus and Mus musculus domes/icus, and their hybrids. Anim. Behav. 1998;56(2):365-369.

5. Chuang K.H., Lee J.H., Silva A.C., Belluscio L., Koretsky A.P. Manganese enhanced MRI reveals functional circuitry in response to odorant stimuli. Neuroimage. 2009;44(2):363-372.

6. Doty R.L. The Great Pheromone Myth. Baltimore MD: Johns Hopkins University Press, 2010.

7. Heth G., Todrank J., Busquet N., Baudoin C. Odour-genes covariance and differential investigation of individual odours in the Mus species complex. Biol. J. Linn. Soc. 2001;73(2):213-220.

8. Jemiolo B., Andreolini F., Xie T.M., Wiesler D., Novotny M. Puberty-affecting synthetic analogs of urinary chemosignals in the house mouse, Mus domes/icus. Physiol. Behav. 1989;46(2):293-298.

9. Johnson B.A., Xu Z., Ali S.S., Leon M. Spatial representations of odorants in olfactory bulbs of rats and mice: similarities and differences in chemotopic organization. J. Comp. Neural. 2009;514(6):658-673.

10. Kelliher K.R. The combined role of the main olfactory and vomeronasal sestems in social communication in mammals. Horm. Behav. 2007;52(5):561-570.

11. Khokhlov A.A., Romanov R.A., Rogachevskaya O.A., Sadovni-kov V.B., Kolesnikov S.S. A possible role of gustducin-positive sensory cells operative in the main olfactory epithelium in the recognition of 2-heptanone. Sensornye sistemy = Sensory Systems. 2009; 23(2):164-171. (in Russian)

12. Kirshenblat Ya.D. Osnovy endokrinologii [Fundamentals of Endocrinology]. M., 1971. (in Russian)

13. Kobayakawa K., Kobayakawa R., Matsumoto H., Oka Y., Imai T., Ikawa M., Okabe M., Ikeda T., Itohara S., Kikusui T. Innate versus learned odour processing in the mouse olfactory bulb. Nature. 2007; 450(7169):503-508.

14. Koretsky A.P., Silva A.C. Manganese-enhanced magnetic resonance imaging (MEMRI). NMR Biomed. 2004;17(8):527-531.

15. Kotenkova E.V. A comparative analysis of ethological and physiological mechanisms of precopulatory reproductive isolation in rodents. Uspekhi sovremennoy biologii = Advances in Current Biology. 2014;135(5):488-518. (in Russian)

16. Kotenkova E.V., Ambarian A.V. Ethological mechanisms of reproductive isolation in house mice of Mus musculus s. l. superspecies complex. Uspekhi sovremennoy biologii = Advances in Current Biology. 2003;123(6):599-608. (in Russian)

17. Kotenkova E.V., Maltsev A.N., Ambaryan A.V. Influence of early olfactory experience on mate choice in mammals: Evolutionary aspects. Zhurnal obshchey biologii = Journal of General Biology. 2017; 78(4):21-39. (in Russian)

18. Kotenkova E.V., Naidenko S.V. Discrimination of con- and heterospecific odors in different taxa of the Mus musculus species group: Olfactory cues as precopulatory isolating mechanism. Eds R.E. Johnston, D. Muller-Schwarze, P.N.Y. Sorensen. Atlvant-es Chemical

19. Communication Vertebrates. N. Y: Plenum Press, 1999;299-308.

20. Leinders-Zufall T., Lane A.P., Puche A.C., Ma W., Novotny M.V., Shipley M.T., Zufall F. Ultrasensitive pheromone detection by mammalian vomeronasal neurons. Nature. 2000;405(6812):792-796.

21. Liman E.R. Pheromone transduction in the vomeronasal organ. Curr. Opin. Neurobiol. 1996;6(4):487-493.

22. Mori K., Takahashi Y.K., Igarashi K.M., Yamaguchi M. Maps of odorant molecular features in the mammalian olfactory bulb. Physiol. Rev. 2006;86(2):409-433.

23. Mucignat-Caretta C., Redaelli M.L., Orsetti A., Perriat-Sanguinet M., Zagotto G. Urinary volatile molecules vary in males of the two European subspecies of the house mouse and their hybrids. Chem. Senses. 2010;35(8):647-654.

24. Novotny M., Jemiolo B., Harvey S., Wiesler D., Marchlewska-Koj A. Adrenal-mediated endogenous metabolites inhibit puberty in female mice. Science. 1986;231(4739):722-725.

25. Rodriguez I., Feinstein P., Mombaerts P. Variable patterns of axonal projections of sensory neurons in the mouse vomeronasal system. Cell. 1999;97(2):199-208.

26. Romashchenko A.V., Petrovsky D.V., Moshkin M.P. The congruence between intra-nasal aerodynamics and functional heterogeneity of olfactory epithelium. Zhurnal obshchey biologii = Journal of General Biology. 2017;78(1):15-24. (in Russian)

27. Schafer J.R., Kida I., Xu F., Rothman D.L., Hyder F. Reproducibility of odor maps by fMRI in rodents. Neuroimage. 2006;31(3):1238-1246.

28. Smadja C., Ganem G. Divergence of odorant signals within and between the two European subspecies of the house mice. Behav. Ecol. 2008;19(1):223-230.

29. Soini H.A., Wiesler D., Koyama S., Feron C., Baudoin C., Novotny M.V. Comparison of urinary scents of two related mouse species, Mus spicilegus and Mus domes/icus. J. Chem. Ecol. 2009;35(5): 580-589.

30. Sokolov V.E., Kotenkova E.V., Lyalukhina S.I. Biologiya domovoy i kurganchikovoy myshey [Biology of House and Mound-building Mice]. M., 1990. (in Russian)

31. Sokolov V.E., Lyalukhina S.I., Kotenkova E.V. Comparative study of the response to olfactory signals of house and mound-building mice (Rodentia, Muridae). Zoologicheskiy zhurnal = Zoological Journal (Moscow). 1983;62(9):1394-1398. (in Russian)

32. Surov A.V., Maltsev A.N. Analysis of chemical communication in mammals: Zoological and ecological aspects. Zoologicheskiy zhur-nal = Zoological Journal (Moscow). 2016;95(12):1449-1458. DOI 10.7868/S0044513416120175. (in Russian)

33. Tirindelli R., Dibattista M., Pifferi S., Menini A. From pheromones to behaviour. Physiol. Rev. 2009;89(3):921-956.

34. Voznesenskaya A.E., Ambaryan A.V., Klyuchnikova M.A., Koten-kova E.V., Voznesenskaya V.V. Mechanisms of reproductive isolation in house mouse superspecies complex Mus musculus s. lato: from behaviour to receptors. Doklady Biological Sciences. 2010;435(1):418-420. DOI 10.1134/S001249661006013X.

35. Wysocki C.J. Neurobehavioral evidence for the involvment of the vomeronasal system in mammalian reproduction. Neurosci. Biobehav. Rev. 1979;3(4):301-341.

36. Xu F., Liu N., Kida I., Rothman D.L., Hyder F., Shepherd G.M. Odor maps of aldehydes and esters revealed by functional MRI in the glomerular layer of the mouse olfactory bulb. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2003;100(19):11029-11034.