Råttor och möss har mycket gemensamt, men skiljer sig åt i hanarnas beteende när de fått barn. Medan råtthanen inte bryr sig, tar muspappan hand om sina små, plockar upp dem när de gått vilse, för dem till boet och ser till att de håller sig varma. Forskare vid Stockholms universitet har spårat skillnaden till gnagarpappornas olika nivåer av ”moderskapshormonet” prolaktin.
Hur föräldraskap utövas påverkar nästa generation för resten av livet. En hel del är känt om vad som sker i mammans hjärna när hon blir gravid och får barn. Däremot vet vi mycket lite om vad som avgör om en pappa kommer att ta hand om sina barn eller inte.
Forskare vid Stockholms universitet bestämde sig för att undersöka detta genom att studera råttor och möss. Det är två arter som har mycket gemensamt men som skiljer sig på ett viktigt sätt – hos råttan är det honan som ensam sköter om ungarna, medan möss är ”biparentala”, det vill säga både hona och hane kan ta hand om sin avkomma.
Prolaktinet spelade roll för faderskapet
Genom att ta fasta på en oväntad artskillnad mellan råttor och möss har forskare kartlagt ett system i hjärnan som styr hur hanarna beter sig när de får ungar. En central komponent i systemet är hormonet prolaktin, som tidigare visats förbereda honan för moderskap.
– Vi kunde spåra denna artskillnad till den elektriska aktiviteten i en relativt liten grupp nervceller i hypotalamus, en gammal del av hjärnan som bland annat styr hormonutsöndring, säger Christian Broberger, professor i neurokemi vid Institutionen för biokemi och biofysik, Stockholms universitet, som lett arbetet.
Hans grupp har tidigare visat att dessa så kallade ”TIDA-cellers” elektriska aktivitet oscillerar, men hos mössen dubbelt så snabbt som hos råttorna. Detta visade sig resultera i att mushannars TIDA-celler frisätter lägre mängder av signalsubstansen dopamin, vilket i sin tur leder till höga nivåer av hormonet prolaktin. Hos råtthannarna var förhållandet det motsatta.
Mushanen uppvisar ett aktivt omhändertagande
Prolaktin utlöser moderskapsfunktioner hos honor i många arter, inklusive människa. Hormonets roll hos hannar har dock varit oklar. Forskarna fann att de höga halterna av prolaktin hos möss aktiverar regioner i hjärnan som styr föräldraskap, och att detta i sin tur gjorde att mushannen uppvisar ett aktivt omhändertagande om sina ungar; han plockar upp dem när de kommit vilse, för dem till boet och ser till att de håller sig varma. Hos råttpapporna sågs inget av dessa beteenden – förrän de behandlades med prolaktin.
– I den här studien identifierar vi en händelsekedja som styr föräldraskap hos hannar, och vi kunde också ändra beteendet hos möss och råttor genom att på experimentell väg påverka olika komponenter i kedjan, berättar Christian Broberger.
Han säger vidare att en viktig aspekt är att prolaktin är nödvändigt, men inte tillräckligt.
– När vi ger prolaktin till råtthanar som inte själva fått barn hade hormonet ingen effekt på beteendet. Det är först i och med erfarenheten att ha blivit pappa, och tillkomsten av någon ännu oidentifierad faktor, som prolaktin kan utöva sin ”faderskapseffekt”.
Att det skulle vara oscillationsfrekvensen som avgjorde pappans beteende överraskade forskarna. Det öppnar också möjligheten att hastigheten i frekvensen kan agera som en termostat för föräldrabeteende. Forskarna kunde i studien visa att man genom att på konstgjord väg genom så kallad optogenetisk metodik ”sakta ner” mössens TIDA-celler till råttans frekvens kunde få muspappan att tappa intresset för sina ungar.
Oklart om samma mekanismer finns hos människor
Om samma mekanismer återfinns hos människor vet vi inte i dag, eftersom TIDA-systemet inte är tillgängligt för undersökning på samma sätt som i försöksdjur. Men de komponenter som identifierats i systemet – både i hjärnan och hormoner – är i många avseenden bevarat genom evolutionen och finns också hos människor. Fynden i studien gör att nya frågor nu kan ställas om vad som kan få en pappa mer eller mindre intresserad av sina barn.
Studien har utförts vid Stockholms universitet och Karolinska Institutet, med samarbetspartners vid University of Otago, Nya Zeeland. Arbetet har finansierats av Vetenskapsrådet, Europeiska Forskningsrådet (ERC), Hjärnfonden och Novo Nordisk Fonden.
Optogenetik och oscillationer
Optogenetik är en teknik där man genom genteknik kan utrusta nervceller med ljuskänsliga jonkanaler. Genom att skina på cellerna med ljus av olika våglängd kan man öppna eller stänga jonkanalerna och på så sätt styra deras aktivitet.
Oscillationer. Nervceller utmärks av att de är elektriskt laddade; den elektriska laddningen ger dem den energi de behöver när de ska kommunicera med andra nervceller. Hos många nervceller fluktuerar – oscillerar – den elektriska laddningen rytmiskt i olika frekvenser. Ett vanligt exempel är de vågor som mäts i elektroencefalogrammet (EEG) vid en neurologisk utredning. Funktionen för hjärnans oscillationer är ett intensivt forskningsområde.
Vetenskaplig artikel
A neuro-hormonal circuit for paternal behavior controlled by a hypothalamic network oscillation. Cell.
Kontakt:
Christian Broberger, professor i neurokemi vid Institutionen för biokemi och biofysik, Stockholms universitet, christian.broberger@dbb.su.se
Artikeln var först publicerad på Stockholms universitets webb.
