Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,778

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОЦИАЛЬНОГО СТАТУСА САМЦОВ КРЫС В ТРИАДАХ

Иванов Д.Г. 1 Семёнов Н.А. 1 Зайцева М.С. 1
1 ФГУП «НЦ «Сигнал»
В работе предложена методика определения социального статуса крыс в триадах. Животным, содержащимся в клетках по трое, ограничивали доступ к воде. Через 24 часа, в клетку ставили поилку с водой и регистрировали питьевое и конкурентное поведение крыс. Для определения социального статуса число раз, когда животное отгоняло других крыс от поилки, делили на общее число агонистических контактов этой крысы. В итоге, в триадах крыс были выделены доминанты, субдоминанты и субординанты. Результаты определения социального статуса животных были подтверждены методом дискриминантного анализа, валидизированы при тестировании поведения животного в актометре и исследования крысами незнакомого предмета.
социальный статус
методика
крысы
1. Жуков Д.А. Биологические основы поведения. Гуморальные механизмы. СПб.: Юридический центр Пресс, 2004. 457 с.
2. Кудрявцева Н.Н. Агонистическое поведение: модель, эксперимент, перспективы // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 1999. Т. 85. № 1. С. 67-83.
3. Липина Т.В., Кудрявцева Н.Н. Изменение исследовательского поведения у самцов мышей линии CBA/Lac под влиянием позитивного и негативного опыта социальных взаимодействий // Журнал Высшей Нервной Деятельности. 2008. Т. 58. № 2. С. 194-201.
4. Менинг О. Поведение животных. М.: Мир, 1982. 360 с.
5. Наследов А.Д. Математические методы психологического исследования. СПб.: Речь, 2007. 392 с.
6. Симонов П.В. Эмоциональный мозг. М.: Наука, 1981. 216 с.
7. Benjamini Y., Hochberg Y. Controlling the false discovery rate: a practical and powerful approach to multiple testing // J. R. Statist. Soc. B. 1995. 57 (1): 289-300.
8. Eaton J.M., Dess N.K., Chapman C.D. Sweet Success, Bitter Defeat: A Taste Phenotype Predicts Social Status in Selectively Bred Rats // PLoS ONE. 2012. № 7(10): e46606. doi:10.1371/journal.pone.0046606.
9. Antidepressant activity of memory-enhancing drugs in the reduction of submissive behavior model / R.J. Knapp, R. Goldenberg, C. Shuck et al.// European Journal of Pharmacology. 2002. № 440. P. 27-35.
10. Chronic Subordinate Colony Housing (CSC) as a Model of Chronic Psychosocial Stress in Male Rats / K.D. Nyuyki, D.I. Beiderbeck, M. Lukas et al. // PLoS ONE. 2012. № 7(12): e52371. doi:10.1371/journal.pone.0052371.
11. Wesson D.W. Sniffing Behavior Communicates Social Hierarchy // Current Biology. 2013. Vol. 23. № 7: dx.doi.org/10.1016/j.cub.2013.02.012.

Введение

Социальная иерархия – система взаимоотношений особей в группе (или диаде), возникающая при их потребности в одних и тех же ресурсах и определяющая доступ каждого члена группы (диады) к этим ресурсам. Место особи в социальной иерархии называется социальным статусом [1].

Социальная иерархия самцов формируется путем побед и поражений при агонистических контактах между животными и может приводить к развитию стресса и депрессии у субординантных особей и закреплять агрессивное поведение доминантов. Наиболее ярко это продемонстрировано в работах Н.Н. Кудрявцевой с соавт. при исследовании закрепления опыта побед и поражений в диадах мышей [2], а также при групповом содержании крыс с одним доминирующим самцом [10].

В связи с тем, что место особей в иерархии влияет на результаты экспериментальных исследований [9], может возникать необходимость определения социального статуса животных, содержащихся в группе. Целью нашей работы было разработать методику для определения социального статуса белых лабораторных крыс.

Материалы и методы

Эксперимент проводился на белых беспородных крысах-самцах, прошедших двухнедельный карантин. Животные содержались в клетках 1291Н Eurostandart Type III H, Tecniplast, Италия по трое: одно животное в возрасте 5 месяцев массой 350-400 г и два животных 4-месячного возраста массой 200-220 г, при естественном световом дне, на стандартном корме, со свободным доступом к пище и воде (кроме дней перед тестированием социального статуса). Поведение животных исследовали с 9.00 до 12.00.

По плану эксперимента, 7 суток после формирования групп животных не беспокоили, на 8-е сутки определяли социальный статус, на 12-е сутки исследовали поведение крыс в актометре, на 14-е сутки тестировали исследование крысами незнакомого предмета, на 15-е сутки повторно определяли социальный статус.

Социальный статус определяли в условиях конкурирования за воду. У крыс за 24 часа до теста убирали поилки. После этого в кормовой короб домашней клетки по центру ставили поилку с водой и в течение 8 минут регистрировали латентное время первого подхода, число подходов к поилке, длительность консуматорного питьевого поведения. Для каждого животного регистрировали число раз, которые животное отгоняло других крыс от поилки (А), и число раз, когда отгоняли его (Б). Рассчитывали вероятность доминирующего поведения (ВДП), как ВДП=А/(А+Б). По вероятности доминирующего поведения, животных разделяли на доминантов – ВДП ≥ 0,65; субдоминантов – 0,65 > ВДП > 0,35 и субординантов – ВДП ≤ 0,35. Статистическую значимость классификации проверяли методом дискриминантного анализа [6].

Исследовательское поведение животных наблюдали в клетке 1291Н Type III H без подстила. Клетку накрывали смотровой крышкой. Перед каждым тестированием клетку протирали спиртовым раствором. Тестирование длительностью 10 минут начинали сразу после помещения животного в тестовую среду. Активность животных регистрировали актометром Multy-Varimex, Colombus Instruments, США. Инфракрасные датчики были установлены на штативе по 5 в два ряда на высоте 3 см и 14,2 см от дна клетки. Расстояние между соседними датчиками в ряду составляло 6,5 см. Число пересечений лучей датчиков нижнего ряда рассматривали как горизонтальную двигательную активность (ГДА), число пересечений лучей датчиков верхнего ряда – вертикальную двигательную активность (ВДА). Длительность реакций замирания и груминга регистрировали секундомером. По окончании тестирования подсчитывали число фекальных болюсов.

Исследование животными незнакомого предмета наблюдали в домашней клетке. На время теста животных пересаживали в аналогичную клетку на чистый подстил. Перед началом теста крыс по одной сажали в домашнюю клетку и давали адаптироваться 5 минут. Тест начинали, помещая в центр клетки флакон объемом 100 мл из белого стекла, закрытого ребристой синей крышкой и заполненный для утяжеления водой. Перед каждым тестом флакон дезодорировали спиртом. В течение 10 минут тестирования регистрировали латентное время первого подхода, длительность исследования объекта, среднюю длительность исследования за подход, длительность замирания и груминга.

Результаты представляли в виде среднего арифметического и ошибки среднего. Для множественных сравнений использованием U-критерия Манна-Уитни с корректировкой по методу FDR-контроля [7], при принятом уровне значимости 5%. Значения уровней статистической значимости отличий парных сравнений выстраивали в ряд по возрастанию. Параллельно этому ряду строили ряд критических значений уровня значимости, первым членом которого был принятый уровень значимости деленный на число сравнений (р = 0,05/3 = 0,016); вторым членом – число, в два раза большее (р = 0,033), чем первый член ряда; третьим – число, в три раза большее (р = 0,050). Статистически значимыми считали отличия, при которых уровень значимости парного сравнения был меньше уровня значимости, соответствующего по месту в ряду критических значений (рассчитанное критическое значение p указывали в нижнем индексе). Для оценки корреляции между показателя первого и второго тестирования социального статуса применяли критерий Спирмена.

Результаты

Через 7 суток после начала эксперимента среднее значение и стандартное отклонение ВДП составили 0,52±0,23, распределение ВДП соответствовало нормальному (Z = 0,776, p = 0,583, n = 24). В одной клетке из 9 крысы не контактировали друг с другом, и ВДП определить не удалось. У 4-х крыс наблюдалось ВДП ≥ 0,65 – доминанты, у 6-ти крыс – ВДП ≤ 0,36 – субординанты, у 14 крыс ВДП варьировала от 0,36 до 0,64 – субдоминанты. Методом дискриминатного анализа были построены две функции, одна со значением 8,6 и дискриминантной способностью 88,4%, другая со значением 1,1 и дискриминантной способностью 11,6%. λ-Вилкса для 2-х функций равна 0,049 (χ2 = 58,8, р < 0,001). Классификация на основе математической модели не обнаружила ошибок в первоначальной классификации, предсказательная ценность модели составила 100%.

Среднее значение ВДП доминантов было больше, чем у субдоминантов, р0,033 = 0,003 и субординантов, р0,050 = 0,008 (табл. 1).

Таблица 1

Масса тела, вероятность доминантного поведения и питьевое поведение животных с различным социальным статусом в группах по трое

Показатель

Доминант (n = 4)

Субдоминант (n = 13)

Субординант (n = 7)

Масса тела, г

357,5±17,7

289,8±11,2а

264,7±6,8а

Вероятность доминантного поведения

0,94±0,04

0,52±0,02а

0,28±0,03 а,б

Латентное время подхода, с

9,8±3,7

39,6±13,1

92,9±21,6а

Число подходов

2,8±0,8

8,4±0,6а

6,4±0,6а

Длительность питьевого поведения, с

422,3±21,9

292,3±13,8а

239,9±37,7а

а – отличие от значений показателя у доминанта; б – отличие от значений показателя у субдоминанта.

У субдоминантнов значение ВДП было больше, по сравнению с субординантами (р0,016 < 0,001). Латентное время первого подхода к поилке у доминантов, субдоминантов и субординантов, между группами не отличалось. Число подходов доминантных животных к поилке было меньше, чем у субдоминантов (р0,016 = 0,003) и субординантов (р0,033 = 0,007). Длительность питьевого поведения доминантов была больше по сравнению с субдоминантами (р0,016 = 0,003) и субординантами (р0,033 = 0,023).Число подходов и длительность питьевого поведения субдоминантов и субординантов не отличались (р0,050 = 0,057, р0,050 = 0,191). Масса тела доминантов была больше, чем у субдоминантов (р0,033 = 0,020) и субординантов (р0,016 = 0,008), масса тела субдоминантов и субординантов не отличалась (р0,050 = 0,088).

Тестирование поведения животных в актометре (табл. 2) не обнаружило различий ГДА и ВДА между доминантами, субдоминантами и субординантами. Поведение субординантов в клетке актометра было более эмоциональным по сравнению доминантами в виде большей длительности груминга (р0,016 = 0,008) и большего числа оставленных фекальных болюсов (р0,033 = 0,031).

Число фекальных болюсов у доминантов и субдоминантов не отличалось. Длительность груминга у субдоминантов по сравнению с доминантами была больше (р0,033 = 0,017). Средняя длительность груминга субординантов не отличалась от субдоминантов, хотя число фекальных болюсов у субординантов было больше, чем у субдоминантов (р0,016 = 0,001). Отличия длительности замирания между группами обнаружено не было.

Доминанты обнаружили большую длительность исследования незнакомого предмета за подход (табл. 3) по сравнению с субдоминантами (р0,016 = 0,013) и субординантами (р0,033 = 0,014). Общая длительность исследования предмета в группах не отличалась статистически значимо. Средняя длительность исследования незнакомого предмета за подход у субдоминантов и субординантов не отличалась (р0,050 = 0,968).

Таблица 2

Поведение животных в клетке актометра Multy-Varimex

Показатель

Социальный статус

Доминант (n = 4)

Субдоминант (n = 13)

Субординант (n = 7)

Горизонтальная двигательная активность

292,3±71,2

275,5±27,3

284,0±27,7

Вертикальная двигательная активность

150,8±23,6

146,8±16,4

131,1±15,7

Длительность груминга, с

41,5±8,4

119,5±17,2а

131,7±22,0а

Длительность замираний, с

157,5±60,6

149,6±22,8

154,0±34,9

Число фекальных болюсов

0,5±0,5

0,2±0,2

2,9±0,6 а,б

а – отличие от значений показателя у доминанта; б – отличие от значений показателя у субдоминанта.

Таблица 3

Исследование животными незнакомого предмета

Показатель

Социальный статус

Доминант (n = 4)

Субдоминант (n = 13)

Субординант (n = 7)

Латентное время подхода, с

0,5±0,5

17,7±10,4

21,7±8,9а

Длительность исследования, с

147,5±41,6

86,7±17,5

84,7±12,8

Средняя длительность исследования за подход, с

13,6±1,4

7,3±0,9а

7,5±0,8а

Длительность груминга, с

195,5±81,9

120,8±23,8

134,4±31,3

Длительность замираний, с

2,0±1,2

22,8±10,1

11,7±6,1

а – отличие от значений показателя у доминанта.

Латентное время первого подхода к предмету у доминантов было меньше, чем у субординантов (р0,016 = 0,010). Отличия показателя между доминантами и субдоминантами (р0,033 = 0,120), субдоминантами и субординантами (р0,050 = 0,263) не были статистически значимыми. Значения длительности груминга и замираний между группами не отличались.

При повторном тестировании социального статуса на 15-е сутки эксперимента обнаружены статистически значимые корреляции между значениями ВДП (r = 0,691, p < 0,001) и длительностью консуматорного питьевого поведения (r = 0,446, p = 0,020). Изменение социальной иерархии по значениям ВДП произошло в 3-х клетках из 8-ми. В одной клетке субдоминант стал доминантом, а доминант – субординантом. В другой, где первоначально было зарегистрировано два субдоминанта и субординант, выделился доминант из субдоминантов. В третьей клетке два доминанта перешли в статус субдоминантов. Данные повторного тестирования указывают на отсутствие абсолютной стабильности иерархии крыс в триадах.

Обсуждение

В структуре социальной иерархии крыс выделяют доминирующих α-особей, имеющих свободный доступ к пищевым, пространственным ресурсам и размножению; субдоминантных β-особей, живущими рядом с доминантами и получающих доступ к ресурсам вторыми; и субординантных ω-особей, которые подвергаются атакам со стороны α-особей, но по мере старения доминирующих крыс, могут занять их место в группе [1]. Так как социальная иерархия устанавливается в агрессивных столкновениях, для побед в которых важную роль играет масса тела, можно было ожидать, что 5-ти месячные животные с большей массой будут доминировать во всех клетках. Однако, хотя в проведенном исследовании масса тела доминантов была больше чем у субдоминантов и субординантов, масса тела и возраст крысы не были критичными для ее социального статуса. Показатели питьевого поведения животных в диадах или группах не всегда отражают их социальный статус [8]. Поэтому социальный статус крыс можно выявить, применив подход Шелдеруппа-Эббе, который предложил регистрировать агонистические контакты кур в группе в виде матрицы доминирования, отражающей социальную иерархию [4].

Известно, что доминанты имеют более низкую тревожность и реагируют на изменения в окружающей среде быстрее остальных членов группы [4]. Субординанты позже подходят к незнакомому объекту и меньше исследуют его [3]. В проведенном нами эксперименте тревожное поведение субординантов характеризовалось повышением числа фекальных болюсов – показателя пассивной реакции на аверсивную обстановку, связанного с невозможностью ее избежать и повышением длительности груминга – показателя фрустрации [5]. Субдоминанты на незнакомую обстановку реагировали только повышением длительности груминга. Эти данные подтверждают правильность классификации животных на основе показателя доминирования.

Предложенный метод определения социального статуса крыс относительно нетрудоемкий, не требует какого-либо оборудования и оперирования животных по сравнению с [9, 11], позволяет получать быстрый результат. Однако, при его применении необходимо учитывать, что водная депривация животных является стрессогенным фактором.

Заключение

Регистрация агонистических контактов у поилки и питьевое поведение самцов крыс, подвергавшихся 24 часовой питьевой депривации, в группах по трое позволяет выделить доминантов, субдоминантов и субординантов. Результаты разделения подтверждаются при тестировании исследовательского поведения животных и воспроизводятся при повторном тестировании.


Библиографическая ссылка

Иванов Д.Г., Семёнов Н.А., Зайцева М.С. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОЦИАЛЬНОГО СТАТУСА САМЦОВ КРЫС В ТРИАДАХ // Успехи современного естествознания. – 2014. – № 9-1. – С. 43-46;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=34185 (дата обращения: 04.06.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074