Акустическая стартл–реакция мышей в эксперементальных

УДК 636.91:612.014.45
АКУСТИЧЕСКАЯ СТАРТЛ – РЕАКЦИЯ МЫШЕЙ В
ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ
Байматов В.Н. - д.в.н., професор; Хромова Е.В. – аспирант
Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии
имени К.И. Скрябина, e-mail: [email protected]
Ключевые слова: БМ – большой мозг, ММ – малый мозг, NMDA
рецептор (NMDAR; НМДА-рецептор) – ионотропный рецептор глутамата,
селективно
связывающий N-метил-D-аспартат
(NMDA),
в/б
–
внутрибрюшинно, мкг – микрограммы.
Keywords: BM - big brain, MM - small brain, NMDA receptor
(NMDAR; NMDA receptor) - ionotropic glutamate receptor that selectively
binds N-methyl-D-aspartate (NMDA), a / b - ip mcg - microgram.
Индивидуально-типологические особенности поведения широко
изучаются в настоящее время специалистами самых разных областей
науки: медиками, психологами, физиологами. Известно, что наиболее
отчётливо индивидуальные особенности поведения, как животных, так и
человека проявляются в стрессовой ситуации. В настоящее время ряд
авторов выделяют у человека и животных две противоположных стратегии
приспособительного поведения – активную и пассивную. Если активные
особи в стрессовой ситуации стремятся избавиться от опасности, то
пассивные особи принимают ситуацию такой, какая она есть, не
предпринимая активных действий [1]. Для каждой стратегии поведения
характерен определённый спектр поведенческих, гормональных,
вегетативных особенностей. Кроме того, животные с разной стратегией
поведения различаются устойчивостью к невротизации и стрессу,
чувствительностью
к
алкоголю
и
наркотическим
веществам,
восприимчивостью к иммунопатологическим заболеваниям. В связи с этим
является актуальным поиск нейрофизиологических механизмов, лежащих
в основе выбора той или иной стратегии поведения [4]. Предполагается,
что в эмоционально-негативных ситуациях поведение животных
определяется соотношением между исследовательской мотивацией и
страхом. При этом у пассивных животных доминирует страх. Согласно
теории П.В. Симонова в основе индивидуально-типологических
особенностей лежит активность четырех мотивационно-эмоциогенных
структур мозга: фронтальной коры, гиппокампа, миндалины и
гипоталамуса. В настоящее время в литературе накоплены убедительные
доказательства того, что базальное, латеральное и центральное ядра
миндалина играют решающую роль в возникновении, выражении страха
56
при выработке классического Павловского оборонительного рефлекса.
Обнаружено, что после разрушения базолатаральной миндалины
нарушается как условнорефлекторное, так и безусловное замирания у
крыс. Показано повышение частоты и синхронности разрядов клеток
миндалины, а также увеличение амплитуды вызванных потенциалов в
ответ на условные стимулы при выработке условнорефлекторного страха.
Изучены клеточные и молекулярные процессы, происходящие в
миндалине при выработке условнорефлекторного страха. Показано, что
значительную роль при этом играют NMDA рецепторы. Ряд исследований
указывает на необходимость для приобретения условнорефлекторного
страха синтеза в миндалине матричной РНК [6].
Объект и методика. Объектом исследований являлись линейные
мыши БМ (вес мозга 500,6±4,55 мг по Перепелкиной О.В.) (25) и ММ (вес
мозга 432,97±4,76 мг по Перепелкиной О.В.) (25) [5]. Их формировали в
группы для выяснения способности их к адаптаци под действием музыки
разной мощности и тональности (от 50 – 200 дЦб). Для достижения данной
цели в клетку помещали десять мышей и наблюдали за их поведением.
Через 30 мин к клетке вплотную ставили звуковые колонки от плеера.
Поочерёдно включали разные мелодии и наблюдали за изменением
поведения мышей.
Выясняли
параллелелизм между степенью
цефализации и способностью животных к формированию разнообразных
навыков, а также сложностью их естественного поведения в
экстремальных ситуациях связанных с сверхсильными звуковыми
колебаниями (рис.1) [1,4]. Сложность строения мозга определяет и общий
уровень
когнитивных
способностей,
которые
обеспечивают
соответствующие адаптивные возможности животных. Способность к
адаптации оценивали у мышей линий БМ и ММ по частоте дефекации, а
затем после введения форвета в дозе 20 мкг. Полученные данные
фиксировали на фото и видеоаппраратуру и обрабатывали.
Рис.1. Мыши группируются от громкого звука
Результаты исследований. Проведённые экспериментальные
исследования показали, что мыши линии БМ и ММ имеют разную
реактивность [2]. Несколько мышей линии ММ в течении 5–7 минут
пассивны, большинство исследуют новое помещение. Реакция на звуковой
57
раздражитель была выявлена у животных в зависимости от вида мелодии
и ее громкости. Вероятно необычные условия эксперимента вызывают
беспокойство и тревогу у животных, что подтверждается обильной
дефекацией. Животные умываются, чистят шерсть. В группе мышей линии
БМ двигательная активность была достаточно высокой, но не такой
тревожной. Вероятно, пример поведения и реакции на мелодии быстро
передается другим особям. Звуковой раздражитель плавный и мелодичный
стимулирует исследовательскую деятельность.
1. Реакция мышей линии ММ и БМ на звуковой раздражитель
Название
Поведение мышей линии ММ
песни
1.Дилижанс – У мышей появляется дрожание, суета,
Морячка.
беспокойство. Чем громче звук, тем
больше беспокойство. 5 мышей через
1 мин в состоянии иммобилизации.
2.Graveworm –
Bloodwork.
(очень тяжёлая
музыка)
Все
опытные
мыши
суетятся,
сбиваются
в
углу
клетки,
прижимаются друг к другу, закрывая
головы и слегка ими подёргивая.
Наблюдается затрудненное дыхание и
гиперемирование кожного покрова.
3.Metalika
– Большинство мышей
находятся
Fuel
(кантри вместе,
закрывают
глаза.
Три
версия).
активны, умываются, принимают
корм. Остальные тоже начинают
движение по клетке.
4.Вирус – ну где В начале песни мыши суетятся, а
же ваши ручки. затем начинают вести себя обычно.
Некоторые даже спят.
5.Linkin Park – Две мыши
обеспокоены, у них
My December.
тяжелое дыхание, а остальные ведут
обычный образ жизни.
6.OTR – Almost Мыши лежат сбившись в одном углу
Honest.
клетки, у некоторых прерывистое
дыхание. По истечению 2-х минут
начинают проявлять активность.
7.Вивальди
– Ведут обычный образ жизни.
Зима (часть 3)
58
Поведение мышей линии
БМ
Мыши находятся вместе,
закрывают
глаза.
Три
беспокойны,
остальные
тоже начинают движение по
клетке.
Большинство
мышей
умеренно
активны,
умываются.
Остальные
начинают
движение
по
клетке. Иногда вздрагивают.
Мыши умеренно активны,
умываются,
принимают
корм.
Достаточно
спокойны.
Мыши
закрывают глаза,
активны,
умываются,
двигаются
по
клетке
неторопливо.
Большинство
мышей
находятся в совместном
перемещении,
принимают
корм.
Большинство
мышей
находятся вместе, закрывают
глаза. Некоторые активны,
умываются,
принимают
корм, передвигаются
в
клетке.
Большинство
мышей
находятся вместе, закрывают
глаза,
умываются,
принимают
корм.
Спокойны.
Результаты этого тестирования, причем в определенной части
случаев достоверно отличаются между группами, что следует трактовать
как наличие большей способности у мышей группы БМ к
приспособляемости [6]. Доля правильных решений теста на
экстраполяцию в отношении плавности, ритмичности и громкости у
мышей линии БМ часто достоверно достигает 80…90 %-ного уровня. У
мышей линии ММ он в пределах 30% -ного уровня. Низкий уровень
решений теста у линии ММ вероятно также связан с испугом (табл.1) [3].
После выключения тяжёлой музыки обеспокоенные мыши начинают
умываться и чесать уши. После выключения спокойной музыки не
наблюдается никаких отклонений и мыши ведут обычный образ жизни.
Это характеризовалось более высоким уровнем тревожности и стрессреактивности, которая, в эксперименте проявлялась в виде высокой
двигательной активности и более длительной иммобилизации. При
действии стрессирующей обстановки для них была характерна пассивная
стратегия поведения. Поэтому, на наш взгляд, получен невысокий уровень
способности к решению данного теста у лабораторных мышей этой линии.
Наши эксперименты показали некоторое превосходство в решении
поставленных задач у мышей линии БМ [5].
Динамика времени перебежек в клетке в течение 2 дней обучения также
отражает
лучшую обучаемость мышей линии БМ.
Данные
экспериментов, в сопоставлении с данными других авторов, говорят о
неслучайном проявлении этих различий в поведении у мышей с разным
весом мозга [5]. Результаты
исследований выявляют устойчивые
корреляции между размером мозга и особенностями поведения
(мозг/поведение) у животных одного вида. Сохраняется такая зависимость
и после введения препарата форвета.
Поскольку все способности, повышающие шансы на выживание,
проявляют тенденцию к эволюционной консервативности, реакции
инстинктивного и приобретенного страха сходны у всех представителей
животного мира ( рис.2) [1].
Рис.2.
Эволюционно
консервативный механизм
защитных реакций страха.
Инстинктивная тревога имеет патологический характер, когда она
чрезмерна и достаточно постоянна, чтобы парализовать способность к
действиям. Приобретенная тревога имеет патологический характер, когда
ее вызывают события, не представляющие реальной угрозы, как в тех
59
случаях, когда безразличный раздражитель ассоциируется мозгом с
инстинктивной тревогой. Воздействие безразличного раздражителя, такого
как простой звуковой сигнал, не вызывает таких реакций. Однако после
неоднократного воздействия звукового сигнала в сочетании с ударом тока
мышь обучается ассоциировать эти два раздражителя. Она запоминает, что
звуковой сигнал предшествует удару током. В итоге звук сам по себе
начинает вызывать у нее реакцию страха (рис. 3) [1].
Рис.3. Формирование у мышей
приобретенного страха
Когда звуковой сигнал сопровождается ударом тока по ногам,
информация о звуке и ударе вначале передается по двум разным путям.
Звук (условный раздражитель) вызывает активацию сенсорных нейронов
так называемой улитки — отдела внутреннего уха, отвечающего за
восприятие звуков. Аксоны этих нейронов ведут к группе нейронов
таламуса, связанных со слухом [1]. Нейроны образуют два проводящих
пути: прямой, ведущий непосредственно в боковое ядро миндалевидного
тела, и непрямой, ведущий в слуховую кору, и ядро миндалевидного тела.
Эти два пути, передающие информацию о звуке, заканчиваются
синаптическими
связями
с
пирамидальными
нейронами,
представляющими главный тип клеток бокового ядра. Нам представляется
возможным схематично отобразить полученные данные по действию
звукового раздражителя на мышей (рис.4).
Рис.4. Схема реакции приобретенного страха
60
Вывод. Животные с хорошо развитой центральной нервной
системой и различием ее массовой доли испытывают страх или чувство
тревоги от звукового раздражителя. У каждого из опытных животных
страх имеет отчетливые, легко распознаваемые проявления при действии
звукового раздражителя.
Он представляет собой универсальную
инстинктивную и необходимую для выживания реакцию, а громкий звук
жизни, поэтому и
требуются
может быть реальной угрозой
приспособительные реакции. Форвет в дозе 0,20 мкг способствуют
большей приспособляемости животных к раздражителю, хотя различия по
реактивности между группами сохраняются.
ЛИТЕРАТУРА: 1. Кандель Э.Р. Журнал ПостНаука. Глава о
мышах, людях и психических заболеваниях, 30.01.2013 г. 2. Маркина
Н.В., Перепелкина О.В., Полетаева И.И Асимметрия в поведении мышей,
селектированных на вес мозга. Сб. XYIII съезда физиологического
общества им. И.П. Павлова. Тезисы докладов. Казань. 2001 С. 151.
3. Маркина Н.В., Перепелкина О.В., Плеханова И.Л., Маркова Е.Г.,
Ревищин А.В., Полетаева И.И. Асимметрия поведения и морфологии мозга
у мышей, селектированных на большой и малый вес мозга. Актуальные
вопросы функц. межполушарной асимметрии. Всерос. конф., Москва,
2003, тез.докл. С. 170. 4. Павлова И.В., Рысакова М.П. Взаимодействие
нейронов неокортекса, гиппокампа и миндалины у животных с активной и
пассивной стратегией поведения в эмоционально-негативных ситуациях.
Шестой Международный Междисциплинарный Конгресс «Нейронаука»
для медицины и психологии». Судак, Украина, 2010. С.228-229.
5. Perepelkina O., Pinigina E., Markina N., Poletaeva I. Environmental
enrichment behavioural effects in mice, selected for large and small brain
weight. 7th Annual meeting of IBANGS, Sitges, Spain, June 9-12, 2005. P.27.
6. Salimov R.M., Markina N.V., Perepelkina O.V., Poletaeva I.I. Exploratory
behavior of F2 crosses of mouse lines selec-ted for different brain weight: a
multivariate analysis. Progr. In Neuro-Psychopharm. Biol. Psychiatry 2004,
v.28, p.583-589.
АКУСТИЧЕСКАЯ СТАРТЛ – РЕАКЦИЯ МЫШЕЙ В ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНЫХ
УСЛОВИЯХ
Байматов В.Н., Хромова Е.В.
Резюме
В статье представлены данные о реакции мышей на различные по
силе и тону музыкальные произведения. Отмечено положительное и
отрицательное влияние на мышей линии БМ и ММ. Также авторами
использован отечественный препарат форвет который представляет
собой высокомолекулярный полисахаридный комплекс состоящий из
61
100 триптических и нетриптических
фрагментов. Он влияет на
адаптивные реакции животных. Препарат вводили в/б в дозе 0,20 мкг и
оценивали поведение животных в течении 60 минут, а затем и дней.
ACOUSTIC STARTL - RESPONSE OF MOUSE EXPERIMENTAL CONDITIONS
Baimatov V.N., Khromova E.V.
Summary
The article presents data on the response of mice to various strength and
tone of the music. The positive and negative effects on mice BM and MM. Also,
the authors used forvet domestic product which is a high molecular weight
polysaccharide complex consisting of 100 and netripticheskih tryptic fragments.
It affects the adaptive responses of animals. The authors administered the drug /
W at a dose 0.20 mg and evaluated the behavior of animals in 60 minutes, and
then the days.
УДК 619:616.98:578.825.1-092
МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ПЕЧЕНИ МЫШЕЙ
РАЗНЫХ ЛИНИЙ ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ ЗАРАЖЕНИИ
ГЕРПЕСОМ
Байматов В.Н. - д.в.н.; Хромова Е.В. - аспирант
Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии
имени К.И. Скрябина
Ключевые слова: БМ – большой мозг, ММ – малый мозг, в/б –
внутрибрюшинно, ПВГ – простой вирус герпеса, ФЭЧ – фибробласт
эмбрион человека, АЭЧ – амнион эмбрион человека, ЦПЭ –
цитопатогенный эффект.
Keywords: BM - big brain, MM - small brain, b / w - ip PVG - simple
herpes virus, FECH - fibroblast human embryo AECH - amnion human embryo,
CPE - cytopathic effect.
Введение. Вирус герпеса вызывает экспериментальную инфекцию у
кроликов, морских свинок, хомяков, белых мышей, крыс, обезьян.
Заражение у этих животных может быть произведено путем введения
вируса в роговицу, мозг, внутрибрюшинно (в брюшную полость) [1…5].
Новорожденные мыши особенно восприимчивы к вирусу герпеса и
погибают на 5-6-й день после внутрибрюшинного заражения.[1]. При
церебральном и внутрикожном введении у мышей возникают энцефалиты
и наблюдается летальный исход через несколько дней. Чувствительными
культуральными клетками оказались ФЭЧ, АЭЧ, диплоидные
62