Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Изучение механизмов взаимодействия организма с факторами внешней среды, выяснение общих и частных механизмов адаптивной деятельности, а также организации простых и сложных форм поведения - актуальная проблема учения о высшей нервной деятельности, которая занимает центральное место в системе нейронаук. Современная нейробиология обладает широким набором методических приемов, позволяющих проследить путь от гена к психологическому признаку (психогенетика), использует разнообразные подходы в анализе поведенческих реакций животных с модификациями структуры гена (генетика поведения) и проводит кропотливые исследования в естественной среде их обитания (этология). В настоящее время синтез физиологии, этологии, нейропсихологии и других направлений нейробиологии необходим для полного понимания высших функций мозга и составляющих его основу нервных процессов, их организации в систему, управляющую поведением организма.

Цель работы - сравнительный анализ характеристик поведения в условиях новизны обстановки двух субпопуляций гомозиготных (А₁/А₁ и А₂/А₂) по локусу TAG 1A гена рецептора второго типа крыс линии WAG/Rij в тесте «открытое поле».

Крысы инбредной линии WAG/Rij выведены в питомнике TNO в Нидерландах в ходе многократного (>100 поколений) близкородственного скрещивания крыс линии Вистар. Работами голландских ученых выявлено наличие у данной линии спонтанных несудорожных приступов, по ряду параметров сходных с абсансными припадками, возникающими при абсансной форме несудорожной эпилепсии у человека [14]. На основании поведенческих и электрофизиологических исследований сделан вывод о функциональной недостаточности дофаминэргической системы мозга крыс линии WAG/Rij [12]. Также показано, что у крыс с генотипом A₁/A₁ по локусу TAG 1A DRD₂ имеет место более выраженная спайк-волновая активность по сравнению с крысами А2/А2, что проявляется большей продолжительностью спайк-волновых разрядов на регистрируемой ЭЭГ, при локализации хронических электродов в соматосенсорной коре - основной эпилептогенной зоне [4].

Исследования проведены на 148 половозрелых крысах в возрасте шести месяцев, 83 из которых имели генотип А₁/А₁, 65 - А₂/А₂ по указанному локусу DRD₂. Животные были выращены из родительских особей, предоставленных профессором Г.Д.Кузнецовой (Институт ВНД, г.Москва) с любезного согласия проф. J.van Luijtelaar и проф. А. Coenen (Dept. of Comparative and Physiological Psychology, NICI, KUN, Nijmigen, The Netherlands). Родительские особи для получения двух изученных субпопуляций крыс линии WAG/Rij были выявлены после генетического анализа указанного локуса DRD₂ в исходной популяции крыс, проведенного под руководством профессора, доктора биологических наук Э.К. Хуснутдиновой [1]. В работе крысы с генотипом А₁/А₁ обозначены как группа А₁А₁, с генотипом А₂/А₂ - А₂А₂. Животных содержали по пять особей в стандартных проволочных клетках, где они могли свободно передвигаться, имея неограниченный доступ к воде и пище. Температура в помещении поддерживалась в пределах 20-22°С, продолжительность светового дня составляла 14 часов. Эксперименты проводили на небольших группах крыс в различные сезоны года (зима, весна, лето).

Изучение поведения крыс проводили в установке «открытое поле» (ОП) в течение 10 дней. Использованная в работе установка ОП представляла собой квадратное открытое пространство (арену площадью 100 квадратных сантиметров), огороженное стенкой. Пол арены был расчерчен на 16 квадратов одинаковой площади, из которых четыре располагались в центре, а 12 были периферическими. Над центральными квадратами поля располагалась лампа в 60В, с помощью которой достигалась разница в освещенности центральных и периферических квадратов.

Животное помещали на арену и в течение 5 минут регистрировали 11 параметров поведения: 1. Число пересеченных квадратов (амбуляций) в центре ОП. Квадрат считали посещенным, если животное пересекало его границу обеими передними лапами; 2. Число пересеченных квадратов на периферии ОП; 3. Сумма количества амбуляций в центре и на периферии ОП характеризовала общую двигательную активность крысы; 4. Количество вертикальных стоек в центре ОП. При этом животное отрывало передние лапы от пола, и поднимало свое тело на задних лапах, вытягивало шею, часто поворачивая голову, принюхивалось; 5. Количество стоек на периферии поля; 6. Сумму двух указанных параметров (вертикальные стойки на периферии и центре поля) расценивали как показатель общей исследователькой деятельности животного; 7. Общую длительность «чесательного рефлекса» (груминга) регистрировали в секундах. 8. Подсчитывали количество эпизодов груминга за время пребывания крысы в установке; 9. Регистрировали время неподвижности крыс, когда они находились в состоянии пассивного бодрствования; 10-11. Вели учет количества мочеиспусканий - уринаций и болюсов (актов дефекаций), отражающих реакцию вегетативной системы на новизну обстановки.

Стандартный режим регистрации соблюдался нами в течение всех 10 дней тестирования. Эксперимент проводили в одно и то же время дня, в затемненной комнате с освещением центральной площадки поля, без постороннего шума и других раздражителей. После тестирования каждого животного ОП тщательно обрабатывали спиртовым раствором и промывали водой. Первичные данные (среднее значение за 10 дней) по всем параметрам теста для каждого животного заносили в программу Excel, где формировали таблицу данных по всей сумме экспериментов. Обработку и анализ данных проводили в программном пакете Statistica 5.5. С его помощью рассчитывали описательные статистики (выборочное среднее, стандартное отклонение и стандартную ошибку среднего). Сравнение показателей, полученных при регистрации поведения у двух групп изучаемых крыс, проводили в модуле Basik Statistics c определением значения критерия Стьюдента и уровня значимости. За достоверные принимали различия при уровне значимости p<0,05.

Результаты математико-статистического анализа для всех изученных параметров поведения, зарегистрированных в тесте ОП, представлены в таблице.

Таблица

Показатели поведения в тесте «открытое поле» (ОП) двух субпопуляций крыс линии WAG/Rij с генотипами А1/А1 и А2/А2 по локусу Taq1A DRD2

Они показывают, что по числу пересеченных квадратов в центре ОП у крыс групп А1А1 и А2А2 существуют значимые (р<0,001) различия. Средние значения, приведенные по данному параметру, оказались равны 7,82±0,53 у крыс группы А1А1 и 3,05±0,32 у группы А2А2, что указывает на меньшую в два раза посещаемость центра ОП животными второй группы по сравнению с первой. Среднее количество пройденных квадратов на периферии ОП также значимо различается (р<0,001), оно меньше у крыс группы А2А2. Сравнение результатов, полученных в данном исследовании, с ранее полученными на меньших по численности группах животных А1А1 и А2А2 [2], показывает, что они совпадают, подтверждая вывод о более выраженной двигательной активности крыс группы А1А1.

Меньшая двигательная активность крыс группы А2А2 легко объяснима длительным временем их пребывания в состоянии неподвижности. Численные характеристики, отражающие состояние неподвижности у этих крыс (9,80±3,17) практически в десять раз больше по сравнению с крысами А1А1 (1,12±0,26).

Сниженная в два раза двигательная активность крыс группы А2А2 позволяла предполагать, что эти крысы являются эмоционально неустойчивыми и им характерна высокая степень тревожности, по сравнению с группой А1А1. Однако, мы выявили общую закономерность для обеих групп изучаемых крыс - крысы группы А1А1, как и группы А2А2 больше двигались по периферии ОП, т.е. предпочитали посещать темные периферические квадраты. Это, вероятно, можно трактовать как проявление тревожности, характерной для обеих изучаемых групп животных, что ставит вопрос о необходимости исследования их поведения в установках, позволяющих получить более конкретные данные о тревожном состоянии крыс.

Как следует из данных таблицы, крысы А1А1 совершали большее количество стоек как в центре (p<0,001) так и на периферии ОП (р<0,001) по сравнению с крысами группы А2А2. Общее количество стоек у крыс группы А1А1 увеличено вдвое (p<0,001), что свидетельствует о значительно большей исследовательской деятельности этой группы крыс.

Нами также отмечено, что имеет место значительно увеличенная (р<0,001) длительность груминга у крыс А1А1 - 13,12±0,72, по сравнению с крысами А2А2 - 7,41±0,97, при меньшем уровне значимости (р<0,01) в количестве его эпизодов (А1А1 - 2,97±0,17, А2А2 - 2,04±0,27).

Показатели количества дефекаций и уринаций Холл [11] предложил оценивать в качестве основных при изучении эмоционального фона животных. Достоверно значимые различия (p<0,05) выявлены нами при сравнении количества уринаций. При этом среднее значение этого показателя у группы А1А1 равно 0,09±0,02, оно превышает таковое у группы А2А2 (0,03±0,01), что, вероятно, свидетельствует о повышенном тонусе симпатической нервной системы. Таким образом, полученные нами данные показывают, что крысы А1А1, демонстрирующие большую двигательную активность, имеют и большее количество уринаций. Выявлена особенность поведенческой реакции крыс этой группы, которая противоречит общепризнанному представлению о том, что существует обратная корреляция между выраженностью двигательной активности грызунов в ОП и вегетативными компонентами ориентировочно-исследовательского поведения в виде уринаций и дефекаций [11,6,7].

Методика изучения поведения грызунов в ОП является одной из самых популярных тестов в нейробиологии поведения [5, 13], и широко используется в нейрогенетике поведенческого фенотипирования разных линий, а также трансгенных и мутантных животных [3, 10].

В недавней работе Минасяном [3] была проанализирована исследовательская активность мышей в различных модификациях ОП, различающихся по цвету, размеру и геометрическаой форме. Хотя исследовательская активность существенно зависела от внешних факторов среды [3], результаты работы показывают, что исследовательская активность в ОП у грызунов не зависит от размера, формы и цвета незнакомой арены, и что животные поддерживают достаточно консервативное (с точки зрения пространственной организации) поведение при исследовании новизны [8, 9].

Итак, проведенный анализ позволил выявить значимые различия в поведении крыс изучаемых двух субпопуляций. Крысы А1А1 по сравнению с крысами А2А2 показывают большую двигательную активность, более выраженную исследовательскую деятельность, у них больше по длительности груминг, а также количество эпизодов груминга. У них также более выражены вегетативные компоненты ориентировочно-исследовательского поведения в виде большего числа уринаций. Полученные результаты указывают на необходимость дальнейших исследований по изучению фенотипических характеристик данных двух субпопуляций крыс.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Калимуллина Л.Б., Ахмадеев А.В., Бикбаев А.Ф.и др. // Медицинская генетика, 2005, №5, с.198.
2. Леушкина Н.Ф., Калимуллина Л.Б. //Успехи современного естествознания, 2008, № 10, с.18.
3. Минасян А. //Нейроэтология, 2007, т. 9, №1, с. 32.
4. Мусина А.М., Калимуллина Л.Б., Кузнецова Г.Д. Сб. научных статей Всеросс. научно-практич. конф. «Актуальные вопросы физиологии, психофизиологии и психологии. Уфа, РИЦ БашИФК, 2009, с. 105.
5. Augustsson Н., Meyerson B.//J. Physiol. Behav.,2004. V. 81, p. 685.
6. Broadhurst P.L. // Brit. J. Psychol., 1957. V.48, p.1.
7. Denenberg V.H.// Ann. N.Y. Acad. Sci., 1969. V. 159, N3.p. 852.
8. Drai D., Kafkafi N., Benjamini У. et al.// Behav. Bгain Res. 2001. V. 125. p.133.
9. Edut S., Eilam D.// ВМС Ecol. 2003. V. 3, p. 10.
10. Gross C., Santarelli L., Вгunner D. et аl. // Biol. Psychiatry. 2000. V. 48. p.1157.
11. Наll F.S., Huang S., Fong G.W. et al.// Physiol. Behav. 2000. V. 71,p. 525.
12. Kuznetsova G., Petrova E., Coenen A. M. et al.// Physiol. Behav. 1996. V. 60.p. 1165.
13. Tang Х., Orchard S.M., Sanford L.D.// Behav. Brain Res. 2002. V. 136. p. 555.
14. Vаlеntinuzzi V.S., Buxton О.М., Chang А.М. et аl.// Physiol. Behav. 2000. V. 69. p. 269.
15. van Luijtelaar, G. Coonen A. // Epilepsy Res. 1989. V. 1. P. 297.