Физиолого-генетическое исследование поведения лабораторной мыши

Полетаева, Инга Игоревна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Физиолого-генетическое исследование поведения лабораторной мыши
ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Физиолого-генетическое исследование поведения лабораторной мыши"

Московский государственный университет им.М. В. Ломоносова Биологический факультет

Р Г Ь О А На правах рукописи

1 О ФЕЙ 1998

Полетаева Инга Игоревна

Физиолого-геяетическое исследование поведения лабораторной мыши

Специальность - 03. 00.13

Диссертация

на соискание ученой степени доктора биологических наук, представленная в форме научного доклада

Работа выполнена в лаборатории физиологии и генетики поведения кафедры высшей нервной деятельности Московского государственного университета

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук В.В.Пономаренко доктор биологических наук А.А.Каменский доктор медицинских наук К.В.Анохин

Ведущее учреждение -

Институт цитологии и генетики СО РАН (г.Новосибирск)

Защита состоится 23 февраля 1998 года в 15 час 30 мин на заседании диссертационного совета Д. 053.00.35 при Московском государственном университете гш.М.В.Ломоносова по адресу 119899, Москва, Воробьевы горы, Биологический факультет МГУ, ББА

С публикациями автора можно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета МГУ

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук

Б.А.Умарова

Московский государственный университет им.М.В.Ломоносова Биологический факультет

На правах рукописи

Полетаева Инга Игоревна

Физиолого-генетическос исследование поведения лабораторной мыши

Специальность - 03. 00.13

Диссертация

на соискание ученой степени доктора биологических наук, представленная в форме научного доклада

Работа выполнена б лаборатории физиологии и генетики поведения кафедры высшей нервной деятельности Московского государственного университета

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук В.В.Пономарснко доктор биологических наук А.А.Каменский доктор медицинских наук К.В.Анохш1

Ведущее учреждение -

Институт цитологии и генетики СО РАН (г.Новосибирск)

Защита состоится 23 февраля 1998 года в 15 час 30 мин на заседании диссертационного совета Д. 053.00.35 при Московском государственном университете гш.М.ВЛомоносова по адресу 119899, Москва, Воробьевы горы, Биологический факультет МГУ, ББА

С публикациями автора можно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета МГУ

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук

Б.А.Умарова

1. Общая характеристика работы

1.1. Актуальность работы.

Одна из фундаментальных проблем неврологии и нейробиологии - изучение генетических механизмов формирования мозга и поведения. Использование традиционных генетических методов - генетического и мутационного анализа, селекционного метода и др. - позволило установить существование генетического контроля практически всех форм поведения (Hay, 1980; Goldowitz, ed.,1992; Полетаева, Романова, 1990). Наряду с этим в анализе генетической изменчивости поведения успешно используются новые генетические и молеку-лярно-биологические методы (Crabbe et al., 1994; Hsiao et al., 1995; Herdegen et al., 1995 и мн. др.). Основной трудностью в проведении исследований поведения является исключительно большая сложность этого феномена и его субстрата - мозга. Ввиду этого чрезвычайно важен выбор модели, которая была бы адекватпа поставленной цели. Хорошо генетически изученный объект, о поведении которого известно достаточно много - это лабораторная мышь (Green, 1965; Goldowitz, ed., 1992).

Исследования особенностей поведения мышей разных линий выявили его многочисленные и разнообразные вариации, которые касались не только обучения и памяти (Wahlsten, 1972; Van Abeelen, ed., 1974; Oliverio, ed., 1977; Anisraan, 1979), но и видослецифического поведения, а также темпов сенсомо-торного созревашхя (Oliverio, Castellano, 1974) и уровня локомоторной и исследовательской активности (DeFries, Hegmarai, 1970; Thissen et al., 1970; Van Abeelen, 1974; DeFries et al., 1978).

Были установлены основные принципы генетической детерминации поведения, к которым относится полигенное (в большинстве случаев) наследование (Эрман, Парсонс, 1985), множественность межлинейных различий в поведении. (Van Abeelen, ed., 1974; Ingram, 1978), разная степень устойчивости к модулирующему действию средовых факторов (форма инстинктивных движений или а способность к научению, исследовательская активность и др. - Henderson, 1978; Carlier et al., 1992; Goldowitz, ed., 1992). Кроме того, было установлено, что во многих случаях в основе вариаций поведения лежат модификации его морфологического субстрата - того или иного отдела головного мозга (Wimer, Wimer, 1988; Lipp et al., 1989; Lipp, Wahlsten, 1992 и мн. др.), и/или биохимические особенности (Van Abeelen, 1974; MaBdel et al., 1974; Lapin, 1974).

Генетические исследования сталкиваются с наибольшими трудностями при исследовании высших когнитивных функций, - например, элементарной рассудочной деятельности (РД, Крушинский, 1986), формировании пространственных представлений (Schwegler, Lipp, 1994; Schwegler et al., 1993; Pick, Yanai,

1986), сложных форм обучения (Pico, Davis, 1984; Ammasari-Teule, Caprioli, 1985; Touman et al., 1988; Upchirch et al., 1988, 1995).

В исследованиях элементарной рассудочной деятельности, проведенных Л.В.Крушинским и его сотрудниками в 60-70 годы, была проанализирована способность животных многих видов к экстраполяции направления движения стимула, т.е. их умение оперировать закономерностями перемещения предметов. Сравнительные исследования поведения животных разных видов позволили сделать заключение, что уровень рассудочной деятельности тем выше, чем сложнее мозг животного.

Однако для изучения физиолого-генетических основ этого феномена было необходимо исследовать животных одного вида, а наиболее подходящими объектами такой работы могли бы стать хорошо физиологически и генетически из-учешше лабораторные грызуны. В то же время именно грызуны оказались "критическими" по проявлению способности к экстраполяции объектами - у лабораторных крыс и мышей она далеко не всегда (Крушинский и др., 1975). Это позволило предположил», что широкое сравнительное исследование разных аспектов поведения у мышей генетических групп, способных и не способных к решению теста на экстраполяцию, может пролить некоторый свет на механизмы формирования способности к экстраполяции.

Первые экспериментальные данные о существовании генетических различий в способностях животных к решению элементарных логических задач были получены при сравнении способности к экстраполяции у диких и доместициро-ванных форм лисицы и серой крысы (Крушинский и др., 1975) - дикие формы обнаруживали высокий уровень правильных решений, тогда как одомашненные выполняли тест хуже (Сотская, 1978). В то же время попытка дальнейшего исследования генетических различий в способности крыс к экстраполяции путем селекционного эксперимента была неудачной (Кузнецова, 1986).

У мышей были также такие группы, у которых доля правильных решений задачи достоверно превышала случайную - это были мыши с робертсоновской транслокацией хромосом Rb(8,17)llem. В течение более чем двадцатилетнего разведения в нашей лаборатории мыши с этой хромосомной мутацией устойчиво обнаруживали отличный от случайного уровень решения задачи на экстраполяцию. Позднее мы имели возможность сравнить поведеше мышей 4 ин-бредных линий, которые попарно различались либо по генотипу (СВА и C57BL/6J), либо по наличию или отсутствию этой транслокации. Эта группа линии представляет собой уникальную биологическую модель, с помощью которой можно выявлять вариации поведения, связанные с этой перестройкой..

Начиная исследования, мы руководствовались следующей гипотезой.

Поскольку существуют группы мышей, у которых способность к экстраполяции обнаруживается на достоверно неслучайном уровне, это означает, что в ЦНС мыши, существуют нейрофизиологические механизмы, которые обеспечивают сенсорные и когнитивные аспекты такой способности, а также формиро-

ванне эффекторного ответа. Мы предполагаем, что у большинства лабораторных мышей работа этих механизмов затруднена в силу каких-то физиологических особенностей функции их мозга - у этих животных способности к экстраполяции не обнаруживается. Полученные нами данные показали правильность такого предположения.

Выявление генетически детерминированных различий в способности мышей к экстраполяции позволило перейти к исследованию наиболее вероятных причин таких различий - с помощью комплекса поведенческих тестов, охарактеризовать способность к обучению, к пространственной ориентации, исследовательскую активность и пищевое поведение. Сравнение способности к решению задачи на экстраполяции и к обучению мы проводили также на линиях мышей, селектированных на большой и малый вес мозга.

Нам представлялось также вероятным, что различия в способности к экстраполяции могут быть связанными с функцией моноаминергических систем мозга. С этой целью нужно было исследовать уровни мозговых моноаминов у попарно различающихся по генетическому фону и по кариотипу линий мышей.

Таким образом, в настоящей работе оригинальная генетическая модель была использована для исследования одной из актуальных проблем физиологии и генетики поведения - физиологических механизмов когнитивных способностей животных на примере способности к экстраполяции.

1.2.Цель работы.

Анализ поведения лабораторных мышей разных генотипов имел целью обнаружение и разностороннюю физиологическую характеристик}' различий (в том числе генетических) в уровне способности к экстраполяции как проявления элементарной рассудочной деятельности.

Для исследования этого вопроса следовало решить несколько задач:

1) Выявить межлинейные различия в способности мышей разных генотипов к решению элементарной логической задачи, в частности проанализировать возможное влияние перестроек кариотипа и генетического фона линий в осуществлении этой способности.

2) Проанализировать поведение животных исследуемых генетических групп в тестах на спонтанное чередование, на уровень двигательной активности, а также исследовать решение задачи на экстраполяцию яри выключении обоняния.

3) Исследовать успешность решения задачи на экстраполяцию у мышей разных групп и сопоставить полученные данные с их способностью к обучению навыкам поиска пищи, реакции избегания удара тока, обучения в водном лабиринте, а также провести тесты на ориентировочно-исследовательское поведение.

4) Проанализировать межлинейные различия в решении задачи на экстраполяцию и различия в других признаках с использованием корреляционного

анализа с целью выявления сходства или различий в физиологических механизмах этих реакций в зависимости от генотипа.

5) Получить нейрохимическую характеристику уровней мозговых моноаминов у животных разных генотипов, имеющих нормальный кариотип и/или робертсоновскую транслокацию.

6) Исследовать реакции мышей разных линий на введение фармакологических агентов, обладающих слабо активирующим и ноотропным эффектом.

7) Использовать разработанный подход - сопоставление показателей поведения, полученных в батарее тестов у животных разных генотипов, - для решения других задач генетики поведения, например, для характеристики различий в поведении между линиями, селектированными на большой и малый вес мозга.

1.3. Научно-теоретическое и практическое значение.

Исследование элементарной рассудочной деятельности на основе генетического подхода продемонстрировало принципиально важный для физиологшш и генетики поведения феномен - влияние робертсоновской транслокации хромосом Rb(8,37)1 lera на поведение.

Проведенное исследование выявило устойчивые и уникальные особенности поведения мышей-носителей этой хромосомной мутации.

В мировой литературе практически отсутствуют данные по этому вопросу, поскольку отклонения в строении кариотипа исследуется преимущественно в аспекте влияния их на микроэволюционные события в популяции (White, 1975; Nevo et al., 1978; Capanna et al., 1994 и др.).

Впервые для характеристики вариаций поведения лабораторной мыши было проведено сравнение попарно различающихся генетических линий в тестах разной сложности. При этом были получены доказательства способности мышей, имеющих Rb(8,17)llem, к решению задачи на экстраполяцию, при том: что большинство других мышей этой способности не обнаруживают.

Изменчивость поведения лабораторной мыши проявляется в целом ряде признаков, в частности, в способности к решению элементарных логических задач. Одной из причин этих различий может быть разная выраженность тенденции животных к выполнению стереотипных действий.

Усиление способности к экстраполяции при введении пептида ТР-1 и специфичность эффектов фрагмента АКТГ мо имеют важное значение, поскольку во-первых, впервые показывает не только теоретическую, но и практическую возможность усиления способности к экстраполяции, а во вторых демонстрирует перспективность использования данной генетической модели (набор линий) для оценки эффектов фармакологических препаратов.

Специфичность эффекта слияния хромосом 8 и 17 подтверждается полученными данными по дифференциальному влиянию на поведение частичных трисомий по фрагменту хромосомы 17 и по добавочной хромосоме Т6 (фрагменты хромосом 14 и 15). Использование в целях анализа механизмов по-

ведения животных с мутациями хромосомного аппарата и с хромосомными перестройками продемонстрировало и теоретическую возможность таких исследований и путь их реализации.

Поскольку для мышей с Ш)(8.17)11ет характерны специфические особенности содержания и обмена мозговых моноаминов, одним из конкретных путей реализации эффекта данной хромосомной мутации может быть влияние на мо-ноаминергическую систему мозга. В теоретическом отношении этот факт можно считать свидетельством влияния вариаций в содержании моноаминов на осуществление нормального поведения мыши. Использованная нами модель - 4 попарно различающиеся линии мышей - позволила установить, что одним из эффектов робергсоновской транслокации является изменения в уровне норад-реналина в коре и другие сдвиги в моноаминергической системе мозга, а также продемонстрировать роль этой системы в осуществлении когнитивного поведения мыши.

Полученные данные о разной "структуре" организации поведения мышей при приеме пищи у животных разного генотипа имеют значения в нейроэтоло-гическом аспекте, как проявление генетических различий в ввдоспецифическом поведении.

Проведенные исследования подтвердили высказанное теоретическое предположение о том, что мыши способны к решению элементарной логической задачи ( на экстраполяцию), поскольку она обнаруживается у животных с роберт-соновской транслокацией и при фармакологической модуляции поведения.

Проведенное исследование поведения лабораторных мышей, различающихся между собой как по кариотипу, так и генетически, имеет научно-теоретическое и практическое значение для исследования нормальных и патологических признаков поведения. Такой подход необходим для формирования представлений о нормальных вариациях в поведении лабораторного животного, что важно для более полной оценки поведения при действии фармакологических препаратов, для оценки эффективности пренатальных и/или неонатальных воздействий на ЦНС, при проведении мониторинга экосистем с использованием отклонений в поведении животных, как показателей экологического неблагополучия биоцепозов и т.п.

1.4. Научная новизна работы.

Впервые продемонстрировано влияние робертсоновской транслокации хромосом п.8 и п.17 на поведение лабораторной мыши. Полученные данные являются развернутым экспериментальным доказательством влияния перестройки кариотипа на функцию организма.

Полученные в работе данные свидетельствуют о влиянии КЬ(8,17)Пет на функцию организма в целом. Влияние перестройки кариотипа на поведение является специальным случаем так называемого "эффекта положения", и как ге-

нетическое явление еще ждет подробного анализа методами современной молекулярной биологии.

В работе впервые были получены данные о межлинейных различиях в поведении лабораторной мыши при решении задачи на экстраполяцию с использованием уникальной генетической модели - двух пар линий с нормальным и аберрантным кариотипом. Их попарное сравнение дало информацию и о роли генетического фона, и о роли хромосомной мутации в выявленных различиях в поведении. Впервые получены данные о влиянии на поведение мышей трисо-мий по фрагментам разных аутосом. На большом фактическом материале впервые показано влияние перестройки кариотипа как на поведение мышей в лабораторных тестах, так и на нейрохимические признаки.

Впервые у мышей нескольких линий проведено сопоставление способности к решению задачи на экстраполяцию со способностью к формированию пространственного навыка поиска платформы в водном лабиринте Морриса. Влияние робертсоновской транслокации обнаружено на обе категории способностей.

Впервые показано, что введение фармакологических препаратов гептапептида ноотропного действия ТР-1 и фрагмента АКТГ4.10 - дифференциально влияет на поведение мышей разных линий в лабораторных тестах. Впервые обнаружено, что после введения ТР-1 мыши линии СВА, у которых в контроле показатели решения не отличаются от случайных, решают эту задачу на достоверном уровне.

Предложенный подход к анализу поведения - оценка способности животных к решению задачи на экстраполяции в сопоставлении с показателями ряда других тестов был впервые успешно использован для характеристики влияния на поведение последствий внутриутробного воздействия химического мутагена (Лильп и др., 1995). Комплекс предложенных тестов выявил особенности поведения взрослых мышей после получения дозы мутагена в период эмбриогенеза и позволил четко выявить межлинейные различия в чувствительности к такому воздействию.

Другим приложением разработанного метода к исследованию поведения лабораторной мыши было сопоставление данных о способности к Э и к обучению у мышей, селектированных на большой и малый вес мозга (Крушинский и др., 1978; Попова и др., 1978; Попова, Полетаева, 1983).

Полученные данные и следующие из них заключения использованы в генетических разделах учебного пособия по основам этологии и генетики поведения (Крушинский и др., 1983), второе издание которого в настоящее время готовится к печати.

1.5.Основные положения, выносимые на защиту.

1) Хромосомная мутация - робертсоновская транслокация (РТ) хромосом Ш)(8,17)11ет оказывает влияние на поведение мышей в лабораторных тестах на

элементарную рассудочную деятельность, пространственную память, обучение в разного типа лабиринтах. Влияние данной РТ на способность к экстраполяции обнаруживается в виде усиления этой функции - повышения доли правильных решений теста как при первом, так и при многократных предъявлениях.

2) Способность к экстраполяции и способность к обучению - независимые друг от друга свойства поведения мыши, которые могут вариировать совместно, но могут обнаруживать разный характер изменчивости, что обнаружено у мышей, селектированных на большой и малый вес мозга, при исследовании фармакологических эффектов введения фрагмента АКТГ 4.щ-

3) Способность к формированию пространственных представлений и к решению задачи на экстраполяцию являются независимыми свойствами поведения мыши: поскольку межлинейные различия между ними имеют разный характер.

4) У мышей разных генотипов, имеющих Rb(8,17)1 Зет, имеются специфические черты организации моноаминергических систем мозга. Когнитивные способности в виде способности к экстраполяции и к обучению пространственному навыку, видимо, частично связаны с особенностями порадренергической иннервации переднего мозга и гиппокампа.

1.7.Апробащм работы.

Материалы работы были доложены и представлены па П и Ш Всес. Конф. по управлению поведением животных (Москва, 1977, 1984), 25, 27 и 28 Совещаниях по ВНД (Ленинград, 1977, 1984, 1.989), II Межд. Конгр. по ВНД (Прага, 1975), на 13 Всес. Съезде о-ва физиологов им. ИЛ.Павлова (Алма-Ата, 1978), на Съездах ВОГиС (Кишинев, 1981, Минск, 1992, Саратов, 1995), на Межд. Симпозиуме по эволюционной биологии (Брно, 1981), на IV Съезде Всес. Те-риол. о-ва (Москва, 1986), на Всес. конф., поев. 50-летию Ин-та физиологии им. И.С.Бериташвили (Тбилиси, 1987), на Всес. Симпозиумах "Медиаторы и поведение" и "Медиаторы в генетическом контроле поведения" (Новосибирск, 1986, 1988), на Всес. совещ. по грызунам (Нальчик, 1988), на Межд. симп. памяти П.К. Анохина (Ялта, 1988), на Межд. Симпозиуме "Сипгальпые молекулы и механизмы поведения животных (Пущино, 1989), на 2-й школе по генетике и селекции животных (Новосибирск, 1987), на 21 Этолог. Конф. (Утрехт, 1989), на ХП Межд. Конгр. фармакологов (Монреаль, 1994), на Межд. летней школе НАТО (Маратеа, Италия, 1994), на 2 Симпозиуме памяти Жака Моно (ЛаЛонде, Франция, 1995), в Ин-те молекулярной генетики РАН (1994), в Ин-те биологии гена РАН (1995), в Ин-те Анатомии Цюрихского университета (1992), в Отделе генетики и нейрогенетшш Унив. Париж-V (1992), на Симпозиуме "Молекулярпо-клеточные и генетические механизмы адаптивного поведения" (Ин-т физиологии Павлова РАН, Санкт-Петербург, 1994), на 1 Летней франко-американской школе по нейрогенетике (Париж, 1995), на Межд. совещании по эволюционной физиологии (Санкт-Петербург, 1995) и др.

По материалам исследований опубликовано 54 печатных работы, в том числе 7 - в иностранных изданиях.

2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

2.1.Экспериментальные животные.

В работе были использованы лабораторные мыши разных генетических групп, инбредные и селектированные линии, а также мыши разных генотипов с аберантным кариотипом (аномалиями строения хромосомного аппарата).

Животные с нормальным кариотипом относились к следующим группам: дикие мыши, белые беспородные мыши, мыши инбредных линий СВА/Ьас/БЬ, С57ВГУ61, ОВА/2, 101/НУ, генетически гетерогенная популяция (гибриды разных поколений от скрещивания нескольких инбредных линий), мыши, селектированные на большой и малый вес мозга. Мыши с отклонениями в строении хромосомного аппарата - носители следующих робертсоновских транслокаций: КЬ(8,17)1 Теш, НЬ(8,]7)65ю, Шэ(6,15)1 АШ, Шэ(16,17)бВпг, КЬ(5,19)1ШЬ и мыши с реципрокными транслокациями Т6(14,15)Са и Т43(16,17)Н.

Суммарно в исследованиях, обобщенных в диссертации, было использовано более 1500 животных. ■.

Мыши содержались в виварии по 5-7 особей одного пола в клетке, и получали стандартные корма (либо натуральные, либо комбикорм совхоза "Вороново" с добавлением корма швейцарской фирмы ЫАРАО).

2.2.Тестирование поведения.

2.2.1 .Способность к экстраполяции.

Эта способность особи предполагает, что раздражитель, исчезнувший из поля зрения за непрозрачной преградой, можно найти, если переместиться в

Рис. 1 .Схема опыта на экстраполяцию. Мышь начинает пить молоко из поилки, расположенной перед щелью (вторая поилка животному не видна). Через несколько секунд поилка приходит в движение и перемещается к боковому отверстию (на схеме - к левому). Правильное решение задачи - подход к этому отверстию.

Способность к решению задачи на экстраполяцию оценивали в специальной камере (рис.1) после суточной водной и пищевой депривации.

1<г

Эта экспериментальная схема была использована в большей части работы (Крушинский и др.,1978).Уровень случайного выполнения теста в этом варианте опыта составлял 50%.

В части экспериментов была использована камера с радиальным перемещением корма. Она имела форму цилиндра (диам. 40 см, выс. 20 см). В полукамеры в центре, а также по ее периметру на равном расстоянии друг от друга были отверстия, под которыми размещались поилки. Глубина расположения поилки такова, что мышь может видеть в ней молоко только с расстояния 1,5 см и ближе. Проводили также "уравновешивание" источников запаха. В опыте поилка занимала центральное положение, а после того, как мышь начинала пить молоко, перемещалась по одному то 5 радиусов и оказывалась под одним из периферических отверстий. Уровень случайного выполнения теста в данном варианте установки составлял 20%.

Успешность решения задачи оценивали как долю правильных решений задачи, выраженную в процентах от числа животных для первого предъявления теста гаи от общего числа ее предъявлений (если оцениваются результаты множественных предъявлений теста). Отличие этой доли от случайного уровня оценивали методом Фишера для альтернативных долей (Лакин, 1985).

В части опытов с альтернативным движением корма решение теста при первом предъявлении оценивали баллами от 1 до 4, где самую низкую оценку получало "неправильное" решение задачи в случаях, когда первое движение мыши осуществлялось также в "неправильную-" сторону, а "правильное" решение с "правильно" ориентировашшм первым движением - в 4 балла. Правильность решения задачи за 6 предъявлений в течение одного дня опытов оценивали в баллах от 0 до 6 (Полетаева, Салимов, 1991; Салимов и др., 1995).

2.2.2. Обучение пищедобывательному навыку и реакции активного избегания

Обучение побежке за пищей проводили при незначительной модификации камер, использовавшихся для оценки способности к экстраполяции. Методические детали описаны ниже (см. 2.3.9).

Обучение реакции избегания электрического тока, поданного на решетку пола, проводили в стандартной челночной камере (Полетаева, Якушин, 1985). Условным сигналом служил тон частотой 500-1000 гц, к которому через 5 с после его включения присоединялся безусловный раздражитель - эл. ток силой 500-1000 мкА. После 5 с совместного действия обоих стимулов звук выключали, а ток оставался включенным еще 5 с. Длительность интервала между сочетаниями варьировала в пределах 1,5-3 мин.

2.2.3.Тест Морриса (водный лабиринт).

Установка для пространственного обучения представляла собой заполненный забеленной водой бассейн из светлого пластика (диам.150, выс.50 см). В 35

см от края бассейна, помещали платформу, покрытую водой. Мышей выпускали в бассейн из разных (восьми) точек его периметра. После того, как мышь отыскивала платформу (либо плавала в течение 2 минут), ее вынимали из бассейна. Весь эксперимент проводили в течение 5 дней, по 6 предъявлений теста в день. Положение подводной платформы сохраняли постоянным в течение первых трех опытных дней, после чего его меняли - платформу помещали в противоположный квадрант бассейна. С помощью видеокамеры регистрировали мгновенные значения X-Y координат мыши с последующим анализом длины пути в каждом из предъявлений теста, время поиска платформы, особенности стратегии поиска и др. (Leitinger et al.,1992).

2.2.5.Исследовательское поведение.

Ориентировочно-исследовательские реакции оценивали в двух установках: 1) в цилиндрической камере диаметром 40 см с 11 отверстиями диаметром 0,5 см в полу. За 2 мин теста регистрировали число заглядываний в отверстия ("норковых" реакций), вставаний на задние лапы, число эпизодов груминга и число актов дефекации; 2) в установке "открытое поле" (площадка диаметром 1,5 м, расчерченная на квадраты, огороженная барьером высотой 70 см и без яркого освещения) оценивали число пересеченных квадратов за 1 и 2 мин теста. Вариантом такой установки было "открытое поле", использованное в экспериментах по ориентации в водном лабиринте (см. ниже 3.2.11).

Исследовательское поведение в крестообразном лабиринте. Крестообразный лабиринт (Салимов, 1988) - камера размером 45 х 45 х 20 см, с центральным отсеком и 4 отсеками-лучами (14 х14 см), сообщающимися через центральный. Мышь помещали в центральную часть лабиринта и давали ей возможность совершить 13 заходов в лучи-отсеки (без ограничения времени). Отмечали последовательность и временные показатели посещений отсеков с последующим анализом индивидуальных стратегий обследования (Салимов и др., 1995).

2.2.7.0пределение уровня пищевой мотивации.

Для сравнительной характеристики уровня пищевой мотивации мышей разного генотипа оценивали абсолютную и относительную потерю массы тела после суточного голодания. Кроме того, в специальных тестах, оценивали латентный период начала питья и время выпивания 1 мл молока. Оценивали число "подходов" мыши к поилке, поскольку, как правило, это количество молока выпивалось не единовременно, а с перерывами.

2.3.<Эпределсние содержания моноаминов мозга.

Уровень моноаминов мозга определяли в двух исследованиях (Полетаева и др., 1989, Салимов и др.,1995). По окончании поведенческих тестов животных,

содержавшихся до последнего момента в привычных клетках, забивали декапи-тацией.

Извлечете мозга и выделение его структур проводили па холоду, мозговую ткань хранили в жидком азоте.

В первой работе определение уровней норадреналина и серотошша в коре больших полушарий и стволе мозга проводили по методу Когана и Нечаевой (1979), при этом в каждое определение брали мозг 5 мышей. Во второй работе содержание моноаминов определяли у каждого животного в отдельности в новой коре, стриатуме и гиппокампе. Концентрацию норадреналина, дофамина, ДОФУК, серотоншга, 5-гидроксиндолуксусной кислоты, 5-гомованилиновой кислоты определяли методом жидкостной хроматографии под высоким давлением с электрохимической детекцией (Сатимов и др., 1995).

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1. Вводные замечания. Особенности методического подхода.

В работах коллектива, возглавлявшегося Л.В.Крушинским, элементарная рассудочная деятельность была исследован у ряда видов млекопитающих и птиц, главным образом с использованием теста на способность животных к экстраполяции (Крушинский, 1986). Этим термином Крушинский (1986) предлагая называть способность выносить функцию, известную на отрезке, за его пределы.

Существуют как межвидовые различия в выраженности этой способности, так и индивидуальная изменчивость.

Поведение мыши в условиях теста на экстраполяцию определяется многими внутренними и внешними факторами. Даже если животное потенциально способно к решению сложной задачи (например, виды с высокоразвитым интеллектом, Крушинский, 1986), какие-то причины нередко могут мешать правильно выполнить требуемые действия. Помехой могут выступить особенности процесса внимания, неконтролируемые стимулы, страх, гормональный фон и т.п. В осуществление такого целенаправленного действия - решения задачи на экстраполяцию - у мышей может вмешиваться свойственный им высокий уровень фоновой "спонтанной" активности. Таким образом, имея в виду "стохастичность" поведения животного, 100% уровень правильных решений задачи на экстраполяцию представляется практически неосуществимым и действительно обнаруживатся в наших экспериментах достаточно редко (Крушинский и др., 1984).

Поскольку у тестированных нами лабораторных мышей уровень решения задачи на Э практически всегда не отличался от случайного, встал вопрос о специальном поиске групп животных, которые решали бы задачу с достоверным преобладанием правильных решений.

В совместной с Л.Г.Романовой работе, проведенной в сотрудничестве с А.П.Дыбаном и В.С.Барановым, были тестированы мыши с несколькими типа-

ми отклонений в строении хромосомного аппарата (робертсоновские транслокации, реципрокные трапслокации, частичные трисомии) (Крушиншсий и др., 1976,1978,1984; Dyban, Baranov, 1983).

Другим путем исследования генетических различий в способности к Э и в способности к обучению было тестирование животных, обладающих генетически детерминированными различиями в строении ЦНС, с последующим анализом корреляций между морфологией мозга и поведением. С этой целью в совместной работе с Н.В.Поповой мы исследовали поведете мышей, селектированных на большой и малый вес мозга (Попова и др., 1977; Крушинский и др., 1978; Попова и др., 1983).

Таким образом, в работе было использовано 2 генетические модели: (1) мыши с робертсоновскими транслокациями хромосом; (2) мыши, селектированные на большой и малый вес мозга. Большее внимание было уделено 1-й модели.

Робертсоновские транечокации (РТ) хромосом. РТ - это центрические или тандемные слияния двух акроцешрических хромосом с образованием одной метацентрической или субметацентричсскои. При РТ, по сравнению с другими типами хромосомных перестроек, не происходит заметных изменений в количестве генетического материала. Они были обнаружены у разных видов позвоночных и беспозвоночных животных, в том числе и у грызунов. Роль РТ у Mus musculus исследовали как в цитологическом, так и в популяционном аспектах. Особи, гетерозиготные по РТ, имеют сниженную фертильность в силу цитоге-нетических аномалий, возникающих в процессе мейоза. У грызунов (Mus musculus, Elobius sp.) обнаружены локальные, часто соседствующие друг с другом популяции, особи которых гомозиготны по ряду РТ (Ляпунова и др., 1980, Gropp, Winkung, 1981). Это позволяет считать появление РТ в кариотипе явлением, как минимум, нейтральным с точки зрения уровня общей жизнеспособности популяции. Еще в 70-е годы Уайт (White, 1975) высказал предположение, что измененное пространственное расположение хромосомного материала в интерфазном ядре, возникающее при РТ, может вызывать изменения в функции генома (White, 1975).

Селекция мышей на разный вес мозга. Длительный селекционный эксперимент по выведению линий мышей, различающихся по весу мозга был проведен в лаборатории физиологии и генетики поведения МГУ в конце 70-х годов (Попова и др., 1977). Селекция проводилась на относительный вес мозга с использованием линии регрессии, связывающей вес тела и вес мозга (Попова, 1984).

3.2. Исследование способности к экстраполяции у мышей разных генетических групп.

3.2.1. Мыши с нормальным кариотипом.

Дикие мыши. Исследование поведения диких мышей (отловленных в Подмосковье) было методически трудным в связи с большой пугливостью этих животных. Эксперименты показали, что среди них имеется определенная доля особей (в некоторых выборках до 65%), решающих задачу правильно при ее первом предъявлении (р<0,05) (Poletaeva, Romanova, 1976).

Гетерогенная популяция. Тестировали поведение гибридов F4 от скрещивания мышей шести инбредных линий (СВА, DBA/2J, C57BL/6J, С57Вг, А/Не, BALB/c), полученных с целью последующей селекции на большой и малый вес мозга (Попова и др., 3977). Было обнаружено, что доля правильных решений задачи на экстраполяцию при первом предъявлении также достигала 65%.

Лабораторные мыши инбредных линий и аутбредных стоков. У мышей линий СВА, DBA/2, C57Br, А/Не, BALB/c доля правильных решений задачи при первом ее предъявлении задачи, а также при шести и более предъявлениях, достоверно не отличалась от 50%-ного уровня, характерного для случайного выбора направления поиска пищи.

Мыши линии BLN обнаружили некоторые особенности в проявлении этой способности. На протяжении ряда лет было замечено, что в некоторых сериях экспериментов доля правильных решений задачи у этих мышей достоверно отличалась от случайной как при первом (что встречалось чаще), так и при множественных предъявлениях задачи. Сходные данные были получены Н.В.Поповой (1988) при изучении возрастных особенностей решения задачи на экстраполяцию у мышей этой линии.

Как было показано впоследствии, мыши тех групп, среди которых обнаруживается значительное число особей, правильно решающих задачу на экстраполяцию, как правило, характеризуются умеренно высоким уровнем двигательной активности в камере и целенаправленным поиском исчезнувшего корма (Полетаева, 1988).

Мыши линий, не обнаруживающих в целом способности к экстраполяцию, например, СВА, иногда отличаются слабой выраженностью поиска исчезнувшей пищи. У ряда животных линии СВА случайный характер обходов периодически сменяется чередованием побежек к правому и левому отверстиям. Однако проявляющаяся у таких мышей целенаправленность поиска пищи ire включает в себя элемента экстраполяции - улавливания направления перемещения корма. Тенденция мышей линии СВА к чередованию направления побежек в опытах на экстраполяцию была проанализирована в специальных опытах (см. раздел 3.2.7).

3.2.2. Генные мутации и отклонения в строении кариотипа.

Анеуполидия и реципрокные трансяокации. Способность к экстраполяции оценивали у животных, имеющих в кариотипе реципрокные транслокации 16(14,15)Са и Т43(16,17)Н (см. раздел 3.2.2.2.) и у мышей с кариотипом ХО (8 жив., 54% правильных решений при первом и 52% - при многократных предъявлениях теста). Среди мышей этих групп практически не было животных, способных к решению задачи на экстраполяцию. Особенностью поведения мышей ХО был невысокий уровень двигательной активности, а также длительное отсутствие подходов к поилке, что делало исследование их поведения в камере весьма трудоемким. Таким образом, эти мыши не только были не способны к решению задачи на экстраполяцию, но и плохо адаптировались к обстановке опыта.

Мыши линии 101/HY. Эта линия мышей имеет мутацию локуса, ответственного за эксцизионные репарации ДНК (Малашенко и др. 1983). Характерной особенностью этих животных является высокая подверженность их действию химических мутагенов. Тестирование их способности к решению задачи на экстраполяцию показало, что общий уровень правильных решений задачи не превышал случайный, а линия в целом характеризовалась весьма низкой способностью к адаптации к обстановке опыта. Эти мыши демонстрировали многократные "отказы" от решения задачи и "нулевые"решения, т.е. отсутствие выбора бокового отсека за 120 сек теста (Лильп и др., 1992).

Использование разработанной нами методики - комплексного тестирования способности к экстраполяции, активности и др. - позволило установить, что у мышей этой линии обнаруживаются значительные отклонения в поведении после пренатального введения химического мутагена, по контрасту с нечувствительной линией СБА (Лильп и др., 1995).

Мыши с частичной трисомией аутосом. Эта работа была проведена на мышах с транслокациями Т6(14,15)Са и Т43(16,17)Н (Крушинский и др.,1984). Используя специальные схемы скрещиваний носителей транслокации Т43(16,17)Н с мышами, имеющими в кариотипе РТ Rb(16,17)6Bnr (Foreit et al., 1980), можно получить небольшое число потомков, в кариотипе которых наряду с двумя нормальными аутосомами п. 17 имеется также избыточный участок этой аутосомы, "пересаженный" на аугосому 16. Среди мышей с транслокацией Т6(14,15)Са также можно найти животных с маленькой дополнительной маркерной хромосомой Т6, которая является продуктом транслокации небольшого участка аутосомы 14 на околоцентромерный участок аутосомы 15 (Eicher, Green, 1972).

Способность к экстраполяции тестировали у 42 мышей с Т43(16,17)Н, из которых 7 животных имели частичную трисомию по аутосоме 17. Результаты тестирования представлены на рис.2. Данные свидетельствуют о том, что мыши, гомозиготные по Т43Н, способны к решению задачи на экстраполяцию, а наличие трисомия этой способности не снижает. Особенно высоким был уро-

вень решения задачи мышами с этой трисомией при первом ее предъявлении Уровень локомоторной активности трисомиков (число пересеченных квадратов в тесте открытого поля") не отличался от такового у животных, контрольных групп. г

Иная картина наблюдалась у мышей с транслокацией Т6(14 15)Са Ни у мышей, гомозиготных по этой транслокации, ни у мышей с трисомией способность к экстраполяции практически не обнаруживалось.

Федоров и др.()973) также обнаружили достоверно сниженную способность обучению реакции избегания у мышей с трисомией по Т6.

Рис.2. Гистограмма долей правильных решений задачи на экстраполяцию ( осьУ) контрольными мышами (гомо- и гетерозиготными по транслокациям - а, Ь) и мышалм-трисомикамл (с). Справа- мыши сТ6(14б)5)Са. слева - е Т43(16,17)Н. *,**.**♦ -достоверно отличается от случайного уровня при р<0,05;0,01,0,001

Таким образом, частичная трисомия по фрагментам разных аугосом неодинаково сказывалась ка результатах теста на экстраполяцию Нарушения поведения мышей при трисомии по Т6 неудивительны, так как эти данные хорошо согласуются со сведениями об отрицательном влиянии трисомий некоторых ау-тосом на развитие ЦНС и психики человека (напр. синдром Дауна). Данные по способности к экстраполяции у мышей с частичной трисомией по хромосоме 17 представляются нам более неожиданными. При хромосомной аномалии этого типа мы не только не обнаружили ухудшения этого достаточно сложного адаптивного поведения, но даже обнаружили тенденцию к его улучшению.

Робертсоповские траислокацш. В коллекции мышей, имевших различные нарушения в строении хромосомного аппарата и предоставленных нам для работа, имелись и животные с робертсоновскими транслокациями хромосом. Способность к экстраполяции была тестирована у мышей с робертсоновскими транслокациями КЬ(8,17)Нет, КЬ(5519)1т, Щ6,15)1АМ, ЯЬ(9,14)6Впг, Шэ(1б,17)7Вт\ За исключением мышей с ЯЬ(8,17)11ет все эти животные не обнаружили превышения доли правильных решений задачи на экстраполяциию над 50% случайным уровнем. У мышей с НЬ(16,17)7Впг (51 жив.) доля правильных решении задачи на Э составила 56,7% для 1-го и 55% для многократных

предъявлений; для с Rb(9,14)6Bnr (31 жив.) это были 51,6% и 59,3%, для Rb(6,15)1 Aid (27 жив.) это были 40,7% и 47,7%, для Rb(5,19)lWh (23 жив.) -56,5% и 49,6% соответственно.

При тестировании мышей с РТ, получившей название Rb(8,17)llem (слияние 8 и 17 хромосом), оказалось, что показатели решения с разной степенью достоверности (см. ниже) превосходили 50% случайный уровень.

Достоверное превышение случайного 50% уровня было обнаружено у мышей, гомозиготных по двум РТ Rb(8,17)llem и Rb(6,15)l ALD (26 жив.).

3.2.2.1. Первичное исследование эффекта робертсоноской транслокации (слияния) хромосом 8 и 17 на поведение мышей.

Следующей задачей стало выяснение, какие взаимно друг друга не исключающие факторы могут быть причиной обнаруженного явления - большей, чем у мышей других групп, доли животных, способных к решению задачи на экстраполяцию среди мышей-носителей этой транслокащш. Первый возможный фактор - это благоприятствующий формированию этого признака генетический фон той популяции (колония ИЭМ АМН СССР, Ленинград), в которой возникла данная РТ (т.е. многочисленные локусы, влияющие на поведение, локализацию которых было провести практически невозможно); второй фактор - фиксация в новой «двойной» хромосоме каких-то локусов, которые у мышей данной группы несли благоприятные для развития данного признака аллели и не утратили их в последующих поколениях, поскольку при РТ может снижаться процент кроссинговера (Gropp, Winkung. 1981). Третьим фактором могли быть изменения, возникшие в функции генома именно вследствие данной перестройки ка-риотипа.

Перечисленные выше возможные причины обнаруженных отличий в поведении мышей с Rb(8,17)llem были проанализированы в специальных экспериментах (Крушинский и др., 1986).

Поглотительное скрещивание. В целях создания инбредного генетического фона, на котором можно - было бы оценить влияние РТ на поведение, животных, гомозиготных по Rb(8,17)llem и по Rb(6,15)lAld, скрещивали с ин-бредными линиями СВА и BLN. Потомство от поглотительного скрещивания носителей Rb(6,15)1 Aid с линией СВА и обеих РТ с линией BLN сохранить не удалось. Поглотительное скрещивание гетерозигот по Rb(8,17)llem на линию СВА было успешно завершено. После восьми поколений такого скрещивания мыши, гетерозиготные по Rb(8,17)llem, были скрещены между собой, а их гомозиготные по РТ потомки размножались путем братско-сестринского скрещивания в течение большого числа поколений. В ходе этой работы мы тестировали мышей ранних поколений поглотительного скрещивания и инбредных животных новой линии с маркерной хромосомой Rb(8,17)llem . Результаты представлены в табл. 1.

Таблица 1.

Решение задачи на экстраполяцию мышами разных генотипов. Данные поглотительного скрещивания. Здесь а далее успешность решения дана в виде доли правильных решений. __ __ ______

Гр

Поколение I ! Решение

............ _]___________!_ ___ задачи на экстраполяцию

Скрещив. ' N ; 1предъяв. 11-6 предъяв.

Р2-Р4

¥2

1-2-Р6

"гё-п

И-БЗ

133

трг

~137~ • 28 :23

Р5>6*

! 87,5*

Р12-Р13. Jб2

........ :40

j 72,6*^ 46,4 •60,9

55.0

¡66^2* 1

" : 62,0*

.....50,2 '

''¡ 50,2 ^' ~ ' 61,9** .....153^,5

В левом столбце - номера групп: 1 - гегерозиготы по №(8,17) Ист на фоне С57ВЬ/61, 2 - сибсы гр.1 с нормальным кариотипом, 3-гетерозлготы по КЬ(ВД7)11ет на фоне СВА, 4 - гегерозиготы по ЯЬ(6,15)1А!ё на фоне С В А, 5 - сибсы групп 3 и 4 с нормальным кариотипом, 6 - гомозиготы по ЯЬ(8Д7)Игт иа фоне СВА, 7- инбредная линия СВА. N - число животных.

*,**- достоверно отлично от 50% случайного уровня, р<0,05, р<0,01 соответственно. У мышей Р1(21 жив.), обе РТ в гетерозиготном состоянии) уровень решения задачи на Э был ниже, чем у гомозиготных мышей и недостоверно превышал случайный уровень для 1-го предъявления.

Мыши группы 6, т.е. инбредные мыши линии СВА с 11Ь(8,17)1Тет в карио-типе, решают задачу при первом предъявлении в достоверном большинстве случаев, тогда как мыши контрольной группы (инбредная линия СВА с нормальным кариотипом) задачи на экстраполяцию не решают. Данные по 1-6 предъявлениям носят тот же характер.

Отметим, что мыши 2-5 поколений скрещиваний на линию СВА, имевшие ИЬ(8,17)11ет в кариотипе в гетерозиготном состоянии, решали задачу на Э на уровне достоверно большем, чем случайный (группа 3), тогда как потомки от скрещивания мышей липии СВА с носителями ЯЬ(6,15)1А1с1 такого преобладания не обнаружили. У сибсов мышей групп 3 и 4, которые не имели РТ в кариотипе (т.е. у группы 5), но имели сходный с группой 6 уровень общей гетерози-готности, доля правильных решений превышает 50% уровень недостоверно. Тестирование мышей, гетерозиготных по ЛЬ(8Д7)11ет с фоном ВЬИ дало несколько иные результаты. Оказалось, что как мыши с Мэ(8,17)11ет, так и их сибсы с нормальным кариотипом решали задачу правильно в достоверном большинстве случаев. Выявить влияние транслокации в этом случае оказалось невозможным. К сожалению данную серию скрещиваний в этой попытке не удалось довести до конца.

Итак, мыши новой инбредной линии с генетическим фоном линии СБА и наличием Ш)(8,17)11ет в кариотипе обнаружили более высокий уровень способности к экстраполяции, чем мыши лиши СБА с нормальным кариотипом.

Представленные данные свидетельствуют, что первый из упоминавшихся факторов, которые, возможно, определяют особенности поведения мышей с Ш)(8,17)11ет - общий генетический фон линии, в кариотипе которой находится №(8,17) Пет - влияет на выполнение теста. Мыши с Шэ(8,17)11ет и генетическим фоном линии СБА решали задачу хуже, чем мыши исходной популяции. В дальнейшем это было подтверждено при сравнении мышей сублиний СВАШ) и ВЦчЬ (см. ниже). Возможной причиной такого влияния генетического фона являются особенности поведения мышей линии СВА, о которых будет сказано ниже. Однако наиболее важным нам представляется то обстоятельство, что тестированные группы мышей линии СВА с нормальным кариотипом практически во всех случаях не обнаруживали превышения доли правильных решений над случайным, тогда как мыши СВА с Шз(8,17)11ет решали задачу на экстраполяцию в доле, превышающей (чаще всего достоверно) 50% случайный уровень.

Мыши с ЛЬ(8,17)6$1с. Мыши, гомозиготные по транслокации 11Ь(8,17)68к (6 самцов и 8 самок), были любезно предоставлены нам проф.А.Гроппом (Любек, Мед. ин-т, ФРГ).

Все мыши этой группы решили задачу правильно при ее первом предъявлении, а за 1-6 предъявления доля правильных решений составила 84,0%, что достоверно (р<0,001) превышает случайный уровень.

Таким образом, мыши, имеющие в кариотипе возникшее независимо слияние тех же, что и у ЫЬ(8,17)11ет хромосом, способны к решению задачи на экстраполяцию. Итак, возможное влияние другого фактора - случайной фиксации благоприятных для теста на экстраполяцию аллелей как причина более высоких показателей у мышей с ИЬ(8,17)11ет практически можно исключить, поскольку сходный эффект был получен в небольшом, но достаточно убедительном эксперименте с мышами-носителями Ш)(8,17)65к.

Полученные результаты позволяют заключить, что хромосомная мутация -слияние хромосом - обнаруживает свой эффект на уровне сложной поведенческой адаптации, поскольку мыши с КЬ(8,17)11еш в целом обладают более высокой способностью к экстраполяции, чем мыши большинства генетических групп, тестированных в наших экспериментах. Кроме того, наличие такой способности у дашюй группы могло быть использовано для исследования физиологических механизмов такого поведения.

Данные этого эксперимента, а также результаты тестирования мышей с двумя типами трисомий, могут быть свидетельством дифференциального участия разных участков генома в определении функции ЦНС и поведения. Можно допустить, что у мышей хромосома 17 (например, районы Н-2 и Л-локуса) играет существенную роль в формировании свойств нервных клеток, что может отразиться и на адаптивных способностях индивидуума.

Целью дальнейшей работы было исследование способностей этих мышей к обучению, поведения в установке "открытое поле", особенностей пищевого поведения, ориентации в пространстве и др.

Часть исследований представляла собой тестирование поведения аутбред-ных мышей с Rb(8,17)llem, а часть - мышей инбредных линий с Rb(8,17)IIem с генетическим фоном СВЛ и фоном, близким к BLN.

3.2.3. Тестирование двигательной активности.

Уровень спонтанной локомоции. Уровень спонтанной двигательной активности (число движений) мышей BLN, содержавшихся в домашней клетке и при естественном освещении, оценивали с помощью прибора Animex (LKB, Швеция). Усредненные суточные кривые двигательной активности были построены по данным не менее 3 суток наблюдений. По этим дашшм максимум двигательной активности у исследованных животных приходился на период с 19 до 23 ч.ЗО мин. В следующей серии опытов уровень двигательной активности оценивали у мышей разных линий - СВА, BLN and BLRb (по 12 самцов в каждой груше) только в активную фазу суточного цикла, т.е. тогда, когда возможные различия могут быть наиболее выражены. Различий в уровне локомоции между исследованными линиями, в том числе и мышами с Rb(8,17)llem обнаружено не было. Аналогичные данные были получены и В.В.Вознесенской (1984).

Уровень горизонтальной активности. Тестирование мышей этих групп в установке "открытое поле" осуществляли неоднократно, с использованием ряда установок (Leitinger et al., 1994; Полетаева, Салимов, 1992; Салимов и др., 1995). Проведем анализ полученных данных по отдельным сериям опытов.

1. Число квадратов, пересеченных мышью за 2 мин теста, сравнивали у самцов двух пар линий - BLN, BLRb, СВА и CBARB . Оказалось, что мыши BLRb обнаружили более низкий уровень горизонтальной локомоции, чем мыши BLN, тогда как мыши СВА и CBARb почти не различались между собой, но при этом обнаружили более низкие значения этого признака, чем животные генотипа BL.

2. Тестирование самок четырех генотипов (6-8 особей в группе) в тесте открытого поля в автоматизированной установке с компьютерной обработкой результатов (см. также раздел 3.2.11) не обнаружило межлинейиых различий ни в общем уровне активности, ни во времени активного перемещения, ни в числе поворотов во время пребывания на арене (Leitinger et al., 1994). В то же время было обнаружено, что мыши-носители транслокации в целом перемещались быстрее и достоверно чаще меняли направление перемещения.

3. В условиях сильнейшего стресса при плавании в тесте водного лабиринта Морриса самки мышей с Rb(8,17)llem обоих генотипов (BL и СВА) обнаружили достоверно большую скорость плавания, чем мыши с нормальным карнотитом (Leitinger et al., 1994).

3.2.4. Ориентировочно-исследовательская активность и эмоциональная реактивность

Видоспецифические компоненты исследовательского поведения (вставания на задние лапы и так называемые "норковые реакции" - опускание носа в отверстия в полу камеры) у исследуемых групп мышей сопоставлялись неоднократно. Мыши линий ВЬЫ и СВА с нормальным кариотипом, а также мыши с КЬ(8Д7)11ет были тестированы в арене открытого поля и в специальной камере, имевшей меньшую площадь (см. Методы).

Исследовательская активность у мышей ВЬИ практически всегда была более интенсивной, чем у СВА. В то же время средние величины показателей этого поведения у мышей-носителей Ш>(8,17)11ет не обнаруживали устойчивых отличий от контрольных групп (Вознесенская, Полетаева, 1987; Полетаева, Салимое, 1992; Салимови др., 1995).

Уровни дефекации, как показатели эмоциональной реактивности, и , в целом тенденция животных к реакции испуга, были выше у мышей СВА, и приблизительно одинаковыми у обеих групп с генотипом ВЬ (Вознесенская, Полетаева, 1987; Полетаева, Салимов, 1992; Салимов и др., 1995). В разделе 3.3, посвященном корреляционному анализу набора признаков поведения у мышей этих групп, специально рассматривается один из выделенных факторов, который, по смыслу его нагрузок, связан с реакцией страха.

3.2.5. Пищевая мотивация

Поскольку мы использовали тесты с пищевым подкреплением, то в качестве первого этапа анализа межлинейных различий следовало сравнить особенности пищевого поведения у животных исследуемых генотипов, а также особенности проявления пищевой мотивации. Для этого мы провели оценку уровня потребления нищи этими животными.

Межлинейных различий по объему молока, выпиваемого мышью в домашней клетке после суточной депривации, обнаружено не было (Вознесенская, Полетаева, 1989).

Относительная потеря веса тела мыши после суточной пищевой и питьевой депривации была выбрана как один из косвенных индикаторов возникающего при голодании алиментарного дефицита, который определяет соответствующий уровень пищевой мотивации. Мыши линии СВА с нормальным кариотипом, как правило, весят больше, чем линии ВЬ из-за значительных отложений жира. Ввиду этого относительная потеря веса у них была (в части опытов) меньше, чем у линий ВЬ и несколько меньше, чем у СВАШэ (в последнем случае не всегда достоверно). Мыши ВЬЫ и ВЬИЬ по этому признаку не различались. Поскольку в тех сериях опытов (см. ниже), в которых использовались все 4 линии, наибольшие различия в поведении обнаруживались между парой линий ВЬ, то представляется маловероятным, чтобы различия в поведении были бы связаны

с более низким уровнем пищевой мотивации у мышей СВА (Салимов и др., 1995).

Определяли также время, в течение которого мышь выпивала поилку с молоком (идентичную таковой в опытах с экстраполяцией, объем 0,1 мл), а также особенности поведения животного в этот период. Оказалось, что мыши обеих групп с Rb(8,17)llem обнаружили тенденцию выпивать фиксированный объем молока с меньшим числом "отвлечений". Число дискретных подходов к поилке во время выпивания всей порции молока было у них достоверно меньше, чем у мышей с нормальным кариотипом (см. ниже).

3.2.6. Адаптивное поведение мыши и выключение обоняния.

В опытах на определение способности к Э у грызунов методически (см.рис.1) предусмотрено использование второй, контрольной поилки. Она остается невидимой животному и перемещается в направлении, противоположном движению тестовой поилки. Этим в определенной степени достигается "уравновешивание" запаха пищи с двух сторон камеры. Дополшггельным средством такого уравновешивания служили капли молока, которые помещали около обоих боковых отверстий в местах, невидимых мыши. Иными словами, как от "правильного", так и от "неправильного" боковых отверстий исходил достаточно интенсивный запах пищи, что вынуждало животное при поиске пищи "полагаться" на зрение и кинестетическое чувство.

Однако нельзя было полностью исключить предположение, что мыши с Rb(8,17)llem решают задачу на экстраполяцию успешнее, чем другие, в связи с улавливанием и прослеживанием обонятельных сигналов от исчезнувшей пшци.

В связи с этим мы провели серию экспериментов с мышами, имеющими Rb(8,17)llem, в которой им выключали обоняние интраназальным введением сульфата цинка (Полетаева, 1985). Его введение вызывает дегенеративные изменения обонятельного эпителия, но практически не затрагивает целостность нейронных структур обонятельной системы. Считается (Bean, 1982), что при этом воздействии некротическим изменениям подвергаются в основном области, относящиеся к основной или латеральной обонятельной системе, в то время как обонятельные рецепторы так называемой дополнительной или вомеро-назальной системы сохраняются. Функцией основной обонятельной системы считается восприят ие "фоновых" запахов, а дополнительная связана с формированием видоспецифического репродуктивного поведения. Выключение обоняния производили под эфирным наркозом с фиксацией животного в положении на спине. В каждую ноздрю с помощью микроманипулятора медленно вводили по 50 мкл 0,17М р-ра этой соли. 3 мыши погибли в разные сроки после введения в-ва. Контрольным мышам вводили такой же объем дистиллированной воды. Эффективность выключения обоняния оценивали непосредственно перед опытом: у мышей опытной группы было отмечено очень резкое ослабление или

полнее отсутствие авереивной реакции на сильный неприятный запах (эфир или аммиак).

Результаты этих экспериментов представлены в табл. 2. Как и в других случаях контрольные мыши обнаружили способность к экстраполяции как по данным первого, так и суммарно по всем шести предъявлениям. У мышей с выключенным обонянием доли правильных решений как при первом, так и при шести предъявлениях была ниже, чем в контроле соответственно на 5,9 и 7,9%, и превышение над 50% случайным уровнем было недостоверным. Иными словами, судя по этому критерию у них произошло снижение способности к экстраполяции.

Таблица 2

Решение задачи на Э мышами с И?(8,17)11ет после выключения обоняния

Группа 1 2 3 4 5 6 7 8

Опыт 34 182 64,4 56,6 35,9 61,5 54,3 54,8

от 50%* р>0,05 р>0,05 р<0,05 р>0,05 р<0,05

Контроль 28 159 70,3 64,7 50,9 58,0 71,4 55,6

от 50%* р<0,05 р<0,001 р<0,05 р<0,01 р>0,05

различия между группами р>0,05 р>0,05 р<0,01 р>0,05 р<0,001 р>0,05

* - отличие от 50% случайного уровня, # - различия между опытной и контрольной группами

Стобцы: число животных (1), число предъявлений (2), доля правильных решений задачи при 1-м предъявлении (3), при 1-6 предъявлениях (4), общая доля целенаправленнных решений (5), правильные целенаправленные решения (6), правильные нецеленаправленные решения(7), первое движение в "правильную" сторону (8).

Более подробно изменения в решении задачи на экстраполяцию мышами с КЬ(8,17)11сга после выключения у них обоняния можно рассмотреть, анализируя их поведение в камере. Интактные мыши начинают поиск корма сразу же после его исчезновения, направляясь к правой или левой стороне камеры и соответствующим отверстиям. Их путь к боковому отверстию не всегда бывает самым коротким, однако их поведение в целом можно охарактеризовать как "поиск пищи". Мыши с выключенным обонянием ведут себя в камере иначе. Исчезновение корма провоцирует у них поиск пищи не всегда, а длительность его периодов бывает невелика. Они передвигаются по камере в основном хаотично. Эта особенность поведения деафферентированных мышей отражается и на характере решений ими задачи на экстраполяцию. Если принять за критерий целенаправленности реакции ее осуществление за 20 с и менее при прямой тра-

екгорин перемещения животного, то как видно из табл.2, мыши с выключенным обонянием также обнаруживают целенаправленные решения задачи на экстраполяцию (и в правильном, и в неправильном направлении), однако их доля достоверно ниже, чем в контроле. В то же время прослеживание ими направления движения стимула (доля случаев, когда первое движение вдоль ширмы мышь совершает в направлении исчезновения корма) у этих групп одинаково. Доли правильных решений в категории целенаправленных обходов (столбец 3) одинаковы в обеих группах и достоверно отличаются от 50% случайного уровня. Как следует далее из табл.2, основные различия в доле правильных решений задачи на экстраполяцию между деафферентированными и контрольными животными обнаруживаются в доле правильных нецеленаправленных решений. Иными словами, беспорядочные по внешней форме перемещения контрольных мышей по камере в меньшей степени отвлекают их от правильного обхода ширмы, чем это бывает в случае обонятельной деафферентации. Как говорилось выше, мыши с выключенным обонянием характеризуются нестабильностью поведения, частым переключением с одного типа активности на другой, что находит подтверждение в других работах (¡УНя.чИп, Лора^, 1981). Создается впечатление, что, отойдя от отверстия и от ширмы, мышь с выключенным обонянием не помнит о предложенном и исчезнувшем корме, тогда как у контрольных животных доля правильных нецеленаправлепных решений достоверно превышает 50% случайный уровень.

Можно предположить, что у мышей сохранность обоняния может быть необходимым условием сохранения в ЦНС информации о корме: о его предъявлении и исчезновении. Если бы способность к экстраполяции у мышей с 11Ь(8,17)11ет определялась более тонким, чем у других мышей обонянием, то аноемия вызывала бы в первую очередь снижение правильности тех решений задачи, которые происходят сразу же после исчезновения корма. Однако именно доли правильных целенаправленных решений задачи у обеих групп мышей были одинаковыми. Следовательно, более высокая, чем у других групп способность к экстраполяции у мышей с 11Ь(8,17)11еп1, по-видимому, не связана с особенностями обоняния этих животных.

3.2.7. Способность к решению задачи на экстраполяции и реакция спонтанного чередования.

Анализ поведения мышей при решении теста на экстраполяцию показывает, что некоторая доля правильных его решений определяется тем, что животное, получив корм из центрального отверстия, в последовательных предъявлениях перемещается после этого то вправо, то влево, достаточно строго чередуя направления. При этом может происходить совпадение направления такой стереотипно чередующейся побежки с направлением перемещения корма (в части опытов направление движения корма строго чередовалось).

Мы предположили, что мыши с 11Ь(8,17)11ет и СБА различаются по использованию такой тенденции к спонтанному чередованию при решении теста на экстраполяцию. Мы предположили, что мыши СБА чередуют направления побежки без их соответствия движению корма, тогда как у мышей с ]\-Ь(8,17)11ет подход к боковому отверстию осуществляется с учетом внешней ситуации. Для проверки этого предположения мы провели 2 специальных серии опытов.

В первой из них оценивали реакцию спонтанного чередования у мышей в закрытом У-образном лабиринте с длиной лучей 18 см. Животное помещали в стартовый отсек лабиринта, после чего регистрировав выбор им правого или левого луча в пяти последовательных тестах. Подсчитывали долю пар побежек каждого животного, осуществленных в противоположных направлениях. Эти эксперименты не выявили достоверных различий в данном свойстве поведения между исследуемыми группами мышей. Мыши с 11Ь(8,17)11ет чередовали направление поворота в лабиринте при последовательных пробах в 72% случаев, а мыши линии СБА - в 67%. Таким образом, врожденная тенденция к чередованию у этих групп мышей заметно не различалась.

Во второй серии опытов тест на экстраполяцию одной части животных давали при строгом чередовании направления движения корма, а другой - при квазислучайном порядке (Крушинский и др., 1982).

Таблица 3

Решение задач}' на экстраполяцию мышами при разных режимах чередования

Группа N Режим дви- 1 предъ- 1-6 предъ- 4 правильных, ре-

жения явл. явл. шения подряд

СБА 56 Чередование 51,6 57,9 39,6#

СБА 28 Случайный 44,5 50.7 12.5

И) 94 Чередование 63,0** 50,7 24,1

Из 28 Случайный 68,9* 67,1** 35,3

# - достоверно отличается от соответствующей доли при "случайном" режиме. *, ** - достоверно отличается от 50% случайного уровня

Как видно из табл.3, мыши двух групп при этом по разному решали тест на экстраполяцию. У СБА показатели были ниже при квазислучайном чередовании направления движения корма.

Мыши с КЬ(8,]7)11ет решают эту задачу на одинаковом уровне в обоих типах условий. Можно полагать, что свойственная этим мышам склонность к стереотипному чередованию направления побежки в условиях опыта на экстраполяцию не проявляется (в отличие от мышей СБА), а их поведение при этом

формируется под влиянием внешних сигналов, ориентируясь на которые животное выполняет реакции, адекватные складывающейся ситуации.

3.2.8. Способность к экстраполяции при радиальном перемещении корма.

Способность к экстраполяции мы исследовали и в камере, предусматривающей многовариантный выбор направления перемещения (см. раздел 2.2). В этом случае корм мог перемещаться в одном из 5 направлений, и выбор "правильного" практически не мог определяться тенденцией животного к чередованию направления перемещения.

У мышей с Ш)(8,17)]1ет был отмечен достоверно отличный от случайного уровень решения задачи (табл.4), тогда как у СВА выбор "правильной" поилки происходил случайно. Таким образом, замена альтернативного продвижения корма "вправо-влево" на радиальное перемещение поилок не изменила характера различий между группами. По результатам этого теста мыши с КЪ(8,17)11ет отличались от мышей линии СВА.

Таблица 4

Решение задачи на экстраполяцию мышами двух генотипов при радиальном

Группа N 1-е предъявление 1-6 предъявления

СВА 20 25,0 27,0

КЬ(8,17)11ет 25 62,0* 73,0**

*,** - достоверно отличается от 20% случайного уровня при р<0,05 и 0,01.

3.2.9. Способность к обучению

Анализ межлинейных различий в поведении мышей был продолжен в опытах по обучению животных двум навыкам, основаниям на разных биологических мотивациях - пищевой и тревоги (страха).

Пищедобывательный навык. Эксперименты имели целью сопоставить показатели решения задачи па экстраполяцию мышей СВА, виы и мышей с ЯЬ(8Д7)Пет со способностью тех же животных к обучению двигательному пшцедобывательному навыку (побежке), максимально сходному по своей моторике с движениями, которые мышь совершает при решении задачи на экстраполяцию.

Как уже говорилось выше, способность к решению задачи на экстраполяцию при первом ее предъявлении представляет собой нейрофизиологический феномен, отличный от процесса формирования условнорефлекторного навыка (Крушинский, 1986). Однако при последовательных многократных предъявлениях такой задачи у животного накапливается определенный опыт ее решения, т.е. происходит и некоторое научение, однако эффективность этого процесса невысока.

В специальных экспериментах мы проводили выработку двигательной пищевой условной реакции в тех же экспериментальных камерах , что и тестирование способности к экстраполяции. Было использовано две модификации камер, которые далее называются П-образный лабиринт (аналогичный камере с альтернативным движением корма) и пятилучевой лабиринт (аналогичный камере с радиальным перемещением корма).

П-образный лабиринт. Камера была модифицирована так, что мыши были доступны только 2 отверстия - центральное и одно из боковых. Мышь обучалась бегать от одного отверстия к другому для получения пищи (Крушинский и др., 1982).

Опыты проводили ежедневно в течение пяти дней по 10 предъявлений в каждом опыте. Оценивали латешный период (ЛП) подхода к боковой поилке. Условным критерием обученности было принято осуществление в опыте минимум 7 из 10 побежек с ЛП 5 сек и менее. В следующий после достижения критерия опыт у такого животного осуществляли переделку навыка. Боковой отсек, бывший до этого открытым, закрывали, а открывали ранее недоступный и начинали подкреплять подход мыши к другому боковому отверстию.

Успешность обучения мышей оценивали по укорочению среднего ЛП реакции, доле животных данной группы, достигших критерия, по быстроте его достижения и числу переделок двигательного навыка. В опытах по обучению были использованы мыши-самцы линий СВА (29 жив.), BLN (9 жив.) и мыши с Rb(8,l7)llem (17 жив.).

У 19 мышей линии СВА к пятому дню опытов произошло укорочение ЛП реакции, что видно и по суммарной кривой средних ЛП (рис.3). Условного критерия обученности достигли 10 из 29 мышей, но достижение этого критерия произошло у СВА на более поздних этапах обучения, нежели у мышей с Rb(8,17)llem. После переделки навыка ни одна из этих мышей повторно критерия не достигла.

У мышей с Rb(8,17)llem к пятому дню обучения было обнаружено отчетливое и достоверное укорочение ЛП (рис.3). Условного критерия обученности достигли 16 мышей из 17, причем это произошло преимущественно на второй день опытов. За пять опытов некоторые из этих мышей осуществили но три переделки. Соответствующие доли животных обеих групп достоверно (р<0,001) различаются, что можно считать указанием на то, что мыши с Rb(8,17)llem обладают способностью к более быстрому усвоению навыка при пищевом подкреплении, чем мыши линий СВА и BLN.

Пространственная конфигурация камер для обучения и для тестов на экстраполяцию была идентична, и поскольку у мышей Rb(8,17)llem было обнаружено более резко выраженное укорочение ЛП реакций в ходе опытов, представляло интерес выяснить, не происходит ли такого же ускорения побежки при многократных тестах на экстраполяцию.

1-й день 1

сек

Г-Т-Г"1

3-й день

вщ

1-й день

' Т ' 5-й день 1

вы*ь 1-й день ■ Я) 3-й день 1 -•-—> -...... < | 1 . »_1 1-й день ^ \ М 1 , V/ 5-й день т—

1 ,- СВА \ 30 г 3-й день —------ и 1-Т , . -к-----■ » ---- -- 1 ! . 1-й день 1 • т ' --».—-Г ' -т г 1 5-й день » 1 1 1 Г -»- 1--» 1 ' '' 1"

[ГРЕДЪЯЯПЕНИЯ

ЭКСТРАПОЛЯЦИЯ

ПРЕДЪЯВЛЕНИЯ

ОБУЧЕНИЕ

Рис.3. Средние ЛП (ось ординат) выполнения двигательной реакции (побежки) в тестах на обучение и на экстраполяцгию в первый и последний дни опытов у мышей трех групп. По оси абсцисс - предъявления теста в течение одного дня.

Оказалось, что у мышей линий СБА и ВЬИ такое укорочение произошло и почти для всех предъявлений было достоверным (р<0,05), а у мышей с НЬ(8,17)Пет никакой тенденции к укорочению ЛП обнаружено не было, хотя начальные величины ЛП у них были несколько меньше (рис.3).

Опыт работы с лабораторными грызунами по определению способности к экстраполяции свидетельствовал, что за три-пять опытных дней (18-20 предъявлений теста) у них практически не происходит обучения его решению ( Флесс, 1975, Крушинский и др., 1975, Кузнецова, 1985) - доля правильных решений по ходу опытов не увеличивается. В опытах Д.А.Флесса (1975) было показано, что лабораторных крыс можно обучить обходить ширму в направлении исчезновения корма только после сотен предъявлений. В наших опытах у мышей СВА и ВЦЧ заметно укорачивается время выполнения реакции. Иными словами, оптимизация поведения у них заключалась в ускорении побежки. У мышей с НЬ(8,17)11ет такого укорочения ЛП не происходило - возможно, что они решают задачу на основе улавливания ее элементарной логики и ускорения двигательной реакции может и не происходить.

Эти данные могут быть дополнительным доказательством того, что характер поведения мышей с КЬ(8,17)11ет при предъявлении им задачи на экстраполяцию оказывается принципиально иным, чем у других линий.

Таким образом, мыши разного генотипа решают задачу на экстраполяцию на основе разных «принципов» - в одном случае (мыши с Ш}(8,17)11ет) решение осуществляется на основе улавливания, определенной закономерности (способность к экстраполяции), тогда как в другом (СВА и ВЬИ) она формируется в большей степени на основе выработки условнорефлекторного двигательного навыка.

Способность к экстраполяции как проявление более общего свойства -способности к элементарной рассудочной деятельности, может в разной степени участвовать в формировании адаптивных поведенческих реакций поиска пищи в новой обстановке у животных разных генотипов, что и обнаруживается в наших экспериментах.

Еще одна серия опытов с обучением мышей СВА, ВЬЫ и мышей с Ш)(8,17)11ет в П-образном лабиринте была проведена при анализе влияния фрагмента АКТГ4.ю на поведение мышей (Вознесенская, Полетаева, 1989). Характер различий в обучении этой реакции между животными контрольных групп был таким же, как и в данных опытах.

Радиальный лабиринт. Радиальную камеру для исследования способности к экстраполяции при многовариантном выборе модифицировали: центр камеры теперь представлял собой свободное пространство (диаметром 8 см), от него симметрично отходили пять открытых сверху рукавов-коридоров с непрозрачными стенками. В конце каждого из них в полу было отверстие (диам. 1 см), в глубине которого была поилка с молоком. Подкрепление поочередно помещали поочередно в соседние рукава. Животное должно было обучиться последо-

вательно заходить во все рукава этого лабиринта для получения пищи. Ошибкой считался заход в любой другой, кроме соседнего (в направлении против часовой стрелки) рукав. Критерием обученности служило выполнение 5 безошибочных заходов в рукава, совершенных подряд.

У мышей с Rb(8,l 7)1 lern и BLN, доля мышей, достигших критерия обученности была достоверно выше (40%), чем у линии СВА (20%). В опытах было использовано 25 мышей с Rb(8,17)llem и по 20 животных линий СВА и BLN. Более подробно эти результаты рассматриваются в разделе, посвященном влиянию фрагмента АКТГ 4-ю на поведение мышей (раздел 3.2.10.2).

Обучение реащии активного избегания в челночной камере. Сравнение способности к обучению у мышей анализируемых генетических групп было продолжено при формировании навыка на основе другой мотивации. Мышей-самцов линий СВА (25 жив.), BLN (19 жив.) и мышей с Rb(8,17)llem (24 жив.) обучати реакции активного избегания в челночной камере. (Полетаева, Якушин, 1985). С каждым животным было проведено по 8-10 опытов, по 10 сочетаний в каждом.

При сравнении долей реакций избегания, осуществленных мышами трех групп, было обнаружено, что у линии СВА они были достоверно ниже в течение всего периода опытов, по сравнению с двумя другими группами. У мышей с Rb(8,17)llem и мышей СВА скорость формирования реакции активного избегания достоверно различается. У мышей BLN доля реакций избегания была выше, чем у мышей с транслокацией (в 3 и 5 опытах достоверно).Таким образом, различия в поведении обнаруживаются и при обучении на основе оборонительной мотивации. Доля правильных решений теста на экстраполяцию достоверно превышала случайный уровень (76,9%) у мышей с Rb(8,17)llem и не превышала его у обеих линий (BLN - 52,3%, СВА -53,2%). Поскольку самый высокий уровень обучаемости реакции избегания был обнаружен у мышей BLN, то можно заключить, что это свойство не обязательно коррелирует со способностью к экстраполяции. Следует помнить, что успех обучения реакции избегания в челночной камере есть результат не только ассоциативных способностей, но также и уровня толерантности боли, и стрессоустойчивостн. Способность противостоять стрессу в такой ситуации может в большей степени определить успешность научения, нежели собственно ассоциативные способности. Как будет показано ниже (раздел 3.2.11), превосходство мышей BLN было обнаружено и в тесте с обучением в водном лабирилте Морриса, где также велика роль стресс-реакции.

Сравнение способности к обучению и к решению задачи на Э у мышей, селектированных на большой и малый вес мозга. Селекция мышей на вес мозга с параллельным тестированием поведения осуществлялась в конце 70-х - начале 80-х годов в пашей лаборатории Н.В.Поповой (Попова и др., 1977, Крушинский и др., 1978). Роль изменчивости размеров мозга в формировании разнообразия

адаптивных поведенческих реакций остается пока еще не достаточно исследованной областью нейробиологии (Passingham, 1977, Fuller, 1979, Diaz, 1988).

Селекция на вес мозга оказывается, как правило, успешной (Fuller, 1979), и уже через несколько поколений формируются линии, различия в абсолютном весе мозга между которыми может составлять до 90 мг (Попова и др., 1977). Такую селекцию наиболее перспективно проводить на основе линии регрессии, связывающей вес тела и вес мозга (Попова, 1986), поскольку при этом не будет происходить отбора на крупных и мелких животных.

Эксперименты показали, что мыши линий, достоверно различающихся по весу мозга, не обнаруживают устойчивых различий в способности к решению задачи на экстраполяцию (Попова и др., 1981), но достоверно различаются по быстроте приобретения навыка побежки за пищей при обучении в П-образном лабиринте с пищевым подреплением и при обучении реакции пассивного избегания удара электрического тока (Попова и др., 1981, Попова, Полетаева, 1983).

Таким образом, селекция на разный вес мозга не повлияла на способность к решению элементарной логической задачи, однако мыши, селектированные на большой вес мозга, обнаружили несколько более высокую способность к обучению. Такого же рода корреляции были обнаружены и в двух других селекционных экспериментах с выведением линий, различающихся по весу мозга (Fuller, 1979, Wimer et al., 1973), а также в данных, полученных на сублиниях в нашем новом селекционном эксперименте (Маркина и др., 1997). Общий характер таких корреляций позволяет заключить, что в данном случае мы имеем дело с физиолого-генетическим явлением - лучшей обучаемостью мышей, селектированных на большой вес мозга - а не с феноменом дрейфа генов и/или скорел-лировашшми признаками (Эрман, Парсонс, 1985). Конкретный механизм этого явления еще предстоит исследовать. Некоторые особенности в цитоархитекго-нике новой коры (Попова и др., 1984) у мышей этих линий позволяют думать, что такой механизм может быть доступным для анализа и лежит в особенностях формирования мозга в условиях отбора на его разную массу. Использованный в работе с другими линиями способ оценки поведения - комплексное тестирование способности к экстраполяции и к обучению позволило четко выявить принципиальную разницу между РД (решением элементарной логической задачи) и обучением.

3.2.10.Исследование способности мышей двух генетических групп к экстраполяции при введении фармакологических препаратов

Выявленные различия в поведении мышей, имеющих у кариотипе роберт-соновскую транслокацию и мышей с нормальным кариотипом, мы проанализировали при фармакологической модуляции их поведения. Выбор фармакологических агентов при этом определялся необходимостью производить небольшие изменения в поведении и/или способностях животных. В связи с этим мы практически не могли использовать блокаторы или стимуляторы нейромедиаторных

систем, по которым накоплено много информации (напр., Семенова, 1987, Никулина, 1991), а ограничились гептапептидом ТР-1 (аналог тафцина) и фрагментом АКТГфю, обладающими ноотропными свойствами.

Гсптапептид ТР-1. Гептапептид с условным названием ТР-1 обладает по-тенциирующим действием на обучаемость, память и ориентировочно-исследовательскую активность (БагусЬсу, 1987, Семенова и др., 1988, ЯагусЬеуа et а1., 1989). Его вводили в/бр. в дозе 250 мкг/кг за 15 мин. до теста. Контрольным животным вводили физиол. р-р.

Таблица 5

Группа Воздействие N 1 предъявление 1-6 предъявления

СВА физиол. р-р 22 44,8 ±8,2 54,2±3,3

СВА пептид 21 65,7±8,1* 64,7±2,6*

Ю> физиол. р-р 21 70,0±8,5* 63,9±2,5*

Ю> пептид 20 63,9±2,5* 71,6±2,3**

*,** - достоверно отличается от 50% случайного уровня при р<0,05 р<0,001 соответственно.

У мышей СВА контрольной группы уровень правильных решений задачи на экстраполяцию не превышал случайный (табл.5). При введении пептида он был достоверно выше случайного уровня. Различия между опытной и контрольной группами у мышей этой линии были достоверными (р<0,05) для 1-6 предъявлений и приближались к достоверным для первого предъявления. У контрольных мышей с ВД>(8,17)11ет доля правильных решений в обоих случаях отличалась от случайной, однако введение пептида эти показатели увеличило ее лишь незначительно.

Таким образом, ТР-1 усиливает способность мышей СВА к решению когнитивного теста. Мы полагаем, что способность к экстраполяции, обнаруживаемая мышами с 11Ь(8,17)11ет в норме, близка к максимально возможной у данного вида, поэтому ее усиление под влиянием пептида было небольшим.. Иначе говоря, если способность к экстраполяции у мышей СВА под влиянием ТР-1 усилилась, то у мышей с Шз(8,17)11ет было "почти нечего улучшать" (БагусЬеу е1 а1;., 1991).

Опыты с применением ТР-1 можно проанализировать и с точки зрения его влияния на обучение двигательному навыку (см. выше). Если определить доли правильных целенаправленных решений от всех правильных решений, то оказывается, что соответствующие величины под влиянием ТР-1 растут и у СВА, и у мышей с Ш>(8,17)11ет, т.е. при введении данного агента происходит более отчетливое, чем в контроле, совершенствование инструментальной двигательной реакции (побежки). Это подтверждает данные других авторов о стимулирующем эффекте ТР-1 на процессы обучения (Семенова и др. 1988).

Фрагмент АКТГ4_ю. Многочисленные исследования показали, что пептиды семейства проопиомеланокортина вовлечены в осуществление адаптивных функций организма (Ашмарин и др. 1980, De Wied, 1983 и мн.др.). Фрагмент АКТГ4-10 оказывает свойственное полной молекуле АКТГ действие на поведение животных, но не вызывает гормональных эффектов. Для оценки влияния этого пептида на способность к Э мы использовали мышей трех генетических групп - СВА, BLN и мышей с Rb(8,17)llera на фоне BL. В целях анализа особенностей действия пептида в нашей работе с В.В.Вознесенской мы проанализировали его действие на поведение мышей трех генетических групп в нескольких тестах.

Ориентировочно-исследовательское поведение. Оценку действия АКТГ 4.10 на поведенческие реакции мышей разных групп, служащие показателем интенсивности ориентировочно-исследовательского поведения (стойки, норковые реакции) и "противоположного" ему по знаку поведения испуга (застывание и, в определенной степени, груминг), мы проводили в раздельных экспериментах.

Мыши BLN. Введение пептида (40 мкг/кг) вызывало снижение по сравнению с контролем числа стоек (6,5 и 12,7 соответственно). Число "норковых" реакций также снизилось, но недостоверно. Введение пептида сопровождалось достоверным снижением уровня дефекации и числа "сеансов" умывания, что может служить указанием на снижение уровня страха.

Мыши с Rb(8J7)lIem и СВА. Оценивали эффекты внутрибрюшинного (40мкг/кг) или внутрижелудочкового (1 мкг/кг) введения пептида. Он увеличивал и без того более высокое, чем у СВА число "стоек" у мышей с Rb(8,17)llem и снижал число этих реакций у мышей СВА. Эти эффекты обнаруживались через 2 и 24 ч после введения и постепенно ослабевали к 7 дню (Вознесенская, Полетаева, 1989).

Итак, под действием АКТГ4.10 происходит усиление исходных межлинейных различий. Подобное явление обычно связывают с генетическими различиями в организации медиаторных систем мозга (Van Abeelen, 1974). Показано, что модулирующее действие АКТГ 4.ю на медиаторные системы мозга обнаруживается лишь при определенных условиях (Spruijt, Gispen, 1983). В наших опытах введение этого пептида действительно вызывало зависимые от генотипа изменения в уровнях катехоламинов (Вознесенская и др., 1988).

Обучение в П-образном лабиринте. В опыте были использованы мыши-самцы линий BLN (66 жив.), СВА (40 жив.), и мыши с Rb(8,17)llem с генетическим фоном, близким к BLN (40 жив.).

В контроле мыши линии СВА обучались данному навыку медленнее, чем мыши двух других групп (табл.6). Условного критерия обученности к 70-му предъявлению достигли соответственно 100% мышей с Rb(8,17)llem, 68% животных BLN и 53% мышей СВА.

Таблица 6

Средние латентные периоды (сек) пищедобывательной реакции мышей разных групп при обучении. П- П-образный лабиринт, Р - радиальный лабиринт Контроль - дистиллированная вода, опыт - АКТГш, 40 мкг/кг, вн.бр.

Группа тип опыта СВА ВЪТч! В1ЛЬ

Контроль П 44,0+4,8 30,2±2,8 26,8±1,9

Контроль Р 67,8±5,5 49,2±3,5 46,5±4,2

Опыт П 32,2±2,5 21,0+2,1 18,2±1,4

Опыт Р 38,6±4,0 32,0±2,2 34,0+2,0

* - достоверно отличается от опытной группы при р<0,01

У всех мышей внутрибрюшинное введение пептида (40 мкг/кг) ускоряло обучение навыку побежки за пищей в этой камере, причем у мышей ВЬИ и КЬ(8,17)Пет эффект был статистически достоверным (табл.6). Число отказов от выполнения реакции в группах, получавших пептид, было также существенно нюке - у мышей с ИЪ(8,17)11ет - 8% и 0,1% (от числа предъявлений теста), у ВШ - 11% и 0,5%, у СВА - 10% и 0,3% для контрольных и опытных групп соответственно.

Обучение в радиальном лабиринте. В опыте были использованы мыши-самцы линий ВЬЫ (40 жив.), СВА (40 жив.), и йыши с Ш)(8,17)11ет (50). У контрольных животных линии СВА доля мышей, достигших критерия обучен-ности, была достоверно ниже (20%), чем у животных двух других групп (40%). Внутрибрюшинное введение АКТГ фм (40 мкг/кг) вызывало у мышей с Ш)(8,17)11ет небольшой (р>0,05), но устойчивый эффект. В опытной группе доля мышей, достигших критерия обучешюсти, была несколько выше, чем в контроле на протяжении всех пяти опытных дней, а доля "повторных ошибок" была у них ниже. У мышей ВЬЫ введение пептида практически не повлияло на обучение, но немного уменьшило число "ошибок", тогда как у мышей СВА при введении АКТГ 4_10 доля животных, достигших критерия обученности, уменьшилась (недостоверно) при одновременном небольшом повышении числа "ошибок". Как и в предыдущем тесте произошло сокращение числа "отказов" (р<0,05) и некоторое укорочение ЛП реакции (табл.6).

Способность к экстраполяции при альтернативном перемещении корма. Внутрибрюшинное и внутримозговое (в/жел.) введение АКТГ 4.10 влияют на способность к экстраполяции качественно сходным образом, однако при в/жел. введении эффект оказывается несколько сильнее. Введете пептида несколько повышало долю правильных решений задачи (см. табл. 7), и укорачивало ЛП (р<0,05). У мышей СВА введение пептида вызывало снижение доли правильных решений задачи во всех вариантах опыта. У мышей линии ВЬЫ под влия-

нием пептида доля правильных решений при многократных предъявлениях увеличилась.

ЛП решения задачи у мышей линии BLN и СБА при введении пептида немного сократился. Так, в опытной и контрольной группах этот показатель составил соответственно 14,0 с и 21,0 с (в.бр.), 12,1 с и 20,0 с (в/жел) у мышей СВА и 10,0 с и 15,6 с (вн/бр.) у мышей BLN. Число отказов также уменьшилось.

Способность к экстраполяции при радиальном перемещении корма. Мыши с Rb(8,17)llem обнаружили способность к решению данного варианта задачи на экстраполяцию. У мышей линии СВА доля правильных решений не отличается от этого уровня. АКТГ 4_ю вызывает улучшение способности к решению задачи у мышей с Rb(8,17)llem (табл.7). Доля отказов от выполнения теста также снижается. ЛП реакции при введении пептида несколько сократился у мышей обеих групп. Однако у мышей линии СВА сократилось время и правильных, и неправильных решений, тогда как у мышей с Rb(8,17)llem произошло ускорение выполнения только правильных решений задачи. Так в опытной группе средний ЛП правильных решений был равен 16,4 с , а неправильных -24,8 с (р<0,001), тогда как в контрольной группе эти величины были равны соответственно 28,0 и 23,8 с.

Таблица 7

Влияние AKTTVio на способность к экстраполяции альтернативного (А) и радиального (Р) перемещения корма у мышей разных генетических групп. I (опыт)-введение АКТГ4.10, II (контроль) - введение дистиллированной воды или искусственной цереброспинальной жидкости (доли правильных решений, в %).

Группа Число живота. Способ введения тип оп. 1 пред 1 пред 1-6 пред 1-6 пред ОГК. ОГК.

Мыши с КЬ(8,17) Пет I П I II I II I П

21 19 вн.бр А 71 63 69 61 0,00 0,16

15 15 вн мозг.жел. А 73 60 72 63 0,14 0,07

27 25 вн.бр Р 48 36 42 35 0,06 0,11

BLN

31 47 вн.бр А 55 62 79 73 0,07 0,13

34 34

СВА вн.бр А 59 69 61 63 0,09 0,11

30 30 вн.мозг.жел. А 53 69 57 58 0,58 0,16

20 20 вн.бр Р 11 25 22 27 0,10 0,20

Сравнение эффектов АЮТ4-10 на способность к экстраполяции и к обучению. Как это очевидно из описания тестов, предлагавшихся животным, задача на обучение в лабиринтах обоих типов более проста по структуре, чем задача на экстраполяцию направления движения стимула. В первом случае животному не надо улавливать направление перемещения стимула, а достаточно запомнить либо место подкрепления (П-образнъга лабиринт), либо порядок изменения мест подкрепления. В тесте на экстраполяцию животное должно было определить направление, в котором исчез раздражитель, по начальному отрезку его траектории, и построить адекватную этому стратегию поиска пищи.

Наши данные по обучению в П-образном лабиринте подтвердили ранее описанное в литературе свойство АКТГ4.10 ускорять выработку пищевых условных рефлексов (Ашмарин и др., 1980). Однако у двух линий мышей, которые в контроле обучались этому навыку быстрее, данный эффект был выражен сильнее, чем у мышей линии СВА.

Как упоминалось выше, уровень двигательной активности этих мышей не различался (Вознесенская, Полетаева, 1984). По-видимому, фоновые различия в способности мышей к обучению нельзя относить на счет различий в общем уровне возбудимости, показателем которого может быть уровень двигательной активности. Различия в способности к обучению, усугубляемые введением пептида, вероятно, связаны с другими причинами, напр., с усилением целенаправленности поиска пищи в лабиринте. Конкретные физиологические механизмы этого эффекта АКТГ 4_ю так и остались неизученными, но предположительно их относят к феномену усиления внимания (Sandman, Kastin, 1987).

Достоверное уменьшение числа "отказов" от решения теста под влиянием пептида можно рассматривать как показатель облегчения физиологической адаптации к условиям эксперимента. С другой стороны, и в этом тесте AKTTVio несколько ускорял обучение животных только тех групп, которые в целом в ин-такгаом состоянии обучаются этому навыку успешнее, чем другие, т.е. он как бы потенцировал уже имеющуюся способность к обучению решению этой задачи. Иным оказалось действие пептида на мышей линии СВА, имеющих более низкие показатели обучения. У них он вызывал ускорение выполнения двигательной пищедобывательной реакции (сокращение средних ЛП, р<0,05), тогда как возрастание доли животных, достигших критерия, было выражено слабо (разница недостоверна).

Трудность данной задачи для мышей линии СВА была очевидна - доля этих животных, достигших критерия обучешюсти, не превышала 20%, и была почти в 2 раза меньше, чем у двух других групп.

Проблема развития неврозоподобных состояний (Крушинский, 1986) при столкновении животного с трудно разрешимыми задачами исследована недостаточно. В соответствии со взглядами Л.В.Крушинского можно полагать, что попытки усвоения столь сложного навыка, как поиск пищи в пятилучевом радиальном лабиринте при последовательном помещении корма в соседние рукава,

представляют для мышей СВА "непостижимо" трудную задачу, и введение пептида мало что в этом меняет (за исключением некоторого ускорения выполнения теста). С другой стороны, некоторое уменьшение числа ошибок - повторных заходов в уже посещенный рукав, после введения пептида может быть показателем того, что поведение мышей становится более адекватным обстановке.

Доля правильных решений задачи на экстраполяцию у контрольных мышей с №(8,17)11еш, как и в большинстве других серий экспериментов, достоверно превышала случайный уровень при тестировании их в камерах обоих типов. Введение АКТГ 4_ю вызывало у них небольшое увеличение доли правильных решений обеих задач на экстраполяцию.

У мышей СВА доля правильных решений задачи не превышала случайного уровня, т.е. для большинства мышей этого генотипа задача на экстраполяцию не соответствует их возможностям. Тем не менее, отсутствие достоверного отличия уровня правильных решений от случайного не исключает возможности, что среди мышей линии СВА есть отдельные особи, обладающие такой способностью. Животные, обнаружившие 100% уровень правильных решений этой задачи, составляют лишь 3-4% мышей линии СВА (Вознесенская, 1986). В соответствии с представлениями Л.В.Крушинского, адекватные решения задачи на экстраполяцию у животных тех групп, которые в целом характеризуются низким уровнем этой способности, могут сопровождаться некоторым перенапряжением ЦНС. Если следовать предположению, что АКТГ 4.ш облегчает такое состояние, то у тех животных, которым эта способность в целом присуща (мыши с ЛЬ(8,17)Пет) решение будет более успешным, а у других пептид будет способствовать переходу к более примитивным стратегиям поиска пищи (мыши линии СВА).

Снижение количества "отказов" от решения задачи у обеих групп мышей под влиянием пептида свидетельствует об оптимизации физиологического состояния, способствующей решению задачи. Специально отметим, что это относится к ситуации "трудного" когнитивного теста, а не к формированию стресс-реакций на сильные и сверхсильные стимулы.

Обнаруженные различия в реакции на пептид частично можно отнести за счет разного характера сдвигов в уровнях норадреналина и дофамина у мышей ВЬКЬ и СВА при его инъекции (Вознесенская и др., 1987). Эти данные предположительно свидетельствовали о связи успешности в решении теста на экстраполяцию с состоянием моноаминовой системы мозга.

3.2.11. Исследование поведения мышей в водном лабиринте

Далее мы проанализировали влияние транслокации Шэ(8,17)11ет на показатели поведения в другом когнитивном тесте, в котором оценивается способность животных к усвоению навыка пространственной ориентации - к обучению в водном лабиринте Морриса.

Работа была выполнена на мышах-самках BLN (9 жив.), BLRb (8 жив.), СВА (7 жив.) и CBARb (9 жив.) в Институте Анатомии Цюрихского университета (Lcitinger et al., 1994).

Были проведены эксперименты в установке "открытое поле", и в водном лабиринте Морриса. Методика их описана выше (раздел Методы). "Открытое поле" представляло собой круглую площадку (1,5 х 1,5 м, пустой бассейн от водного лабиринта), окруженную барьером и освещенную неярким диффузным светом. По окончании экспериментов с водным лабиринтом всех мышей тестировали на способность к экстраполяции. Данные анализировали с помощью программы ANO VA для выявления эффектов транслокации, генетического фона и хода обучения.

Тест "открытое поле". Значительных межлинейных различий в длине пройденного пути, в доле времени активного перемещения, в числе и направлениях поворотов обнаружено не было. Не было различий и в показателях привыкания в пределах одного опыта. Привыкание , обнаруженное при тестировании на второй день, было более сильно выражено у мышей BLN. Эффект транслокации выражался в несколько большей скорости передвижения мышей с Rb(8,17)llem, а также в большей "искривленности" их пути, т.е. в большем числе поворотов.

Водный лабиринт. Все мыши, за исключением группы BLRb, усвоили навык отыскания подводной платформы с показателями, которые в целом были сходны с таковыми мышей других линий, тестированных ранее (напр. Schopke et al., 1991) Путь, который животные проплывали за первый день теста составлял примерно 1200см, тогда как на третий день (попытки с 13 по 18) - 400-600 см. У мышей BLRb длина пути в первый день теста была больше, чем у BLN, на третий день они выполняли тест хаотично, и только одна мышь из 8 регулярно находила платформу. У BLRb время пассивного плавания (зависания) было больше, чем у контрольной группы с нормальным кариотипом. Поскольку мыши BLRb не научились находить платформу за 18 попыток, то изменение положения последней не повлияло на их поведение. К 5-му опытному дню все мыши этой группы научились находить платформу, но делали это медленнее, чем животные других генотипов.

Мыши СВА обучались навыку более успешно, чем BL, но наиболее заметно на второй день обучения. У мышей CBARb, путь, который они проплывали, был длиннее, чем у СВА только в первый день, но не в последующие. В течение первых двух попыток после изменения положения платформы мыши CBARb реже пересекали место прежнего положения платформы, и поиск был менее точен, чем у СВА. В последний день теста они дольше отыскивали платформу в ее новом положении, чем мыши СВА.

Рис.4. Пример траекторий мышей при плавании в тесте водного лабиринта в первом тесте после изменения положения платформы. У мышей поиск платформы в "привычном" месте выражен отчета и водогда как у ВЬМз он практически отсутствует. Черный квадрат - новое положение платформы, серый - старое.

ЙЬЫ ЯЬ(8,17)

Трехпараметрический тест АЫОУА показал, что в фазе усвоения навыка имеют место достоверные и независимые влияния линии и транслокации на длину пути (см. табл.10). Эффект транслокации был связан в большей степени с различиями между линиями ВЬ и в меньшей - с различиями между линиями СВА в 1-й и 3-й дни теста. Достоверные и независимые влияния линии и транслокации были обнаружены также для времени поиска платформы в соответствующем квадранте. Дирекциональная ошибка, т.е. угловое отклонение от прямого пути к платформе от места выпуска, достоверно зависело от линии и транслокации. Анализ траекторий показал, что пересечение старого места расположения платформы в течение первых двух предъявлений теста после переделки обнаруживает только достоверный эффект транслокации и не обнаруживает межлинейных различий. Достоверный эффект транслокации и взаимодействие с эффектом линии был отмечен для времени зависания, т.е. времени пассивного плавания, которое было очень характерно для мышей ВЬЯЬ.

Способность к экстраполяции. Исследованные группы животных были очень малочисленными, поэтому несмотря на то, что характер различий в решении теста на способность к экстраполяции в целом был таким же, как и в других экспериментах, превышение доли правильных решений в группах мышей с НЬ(В,17)11еш было статистически недостоверным. Так, по данным 1-го предъявления задачи мыши, имеющие транслокацию (обоих генотипов) решили задачу правильно в 70,6% случаев, а мыши с нормальным кариотипом - в 60%.

По данным шести предъявлений доля правильных решений у мышей с Ш)(8,17)11ет достоверно (р<0,001) превышала случайный уровень, тогда как у мышей с нормальным кариотипом она не отличалась от 50% случайного уровня. Интересно отметить, что общие темпы "работы" мышей группы ВЬШ> в тесте на Э были значительно выше, чем у мышей обеих групп СВА. Это находится в контрасте с данными по водному лабиринту, где практически во всех случаях у мышей ВЬШ) путь к платформе был более длинным.

МО

Таким образом, и в тесте водного лабиринта Морриса обнаружилось влияние Шэ(8,17)11ет и более отчетливым оно было у мышей ВЬ. Отметим, что по данным статистического анализа влияние транслокации было достоверным только в тех случаях, когда заметный эффект обнаруживался и у лшши СВА.

Таблица 8

Средние величины показателей поведения в тесте водного лабиринта

ГРУППЫ МЫШЕЙ ANOVA (р)*

Показатели поведения (сред, величины) BLN BLRb СВА CBARb Линия Транс Линия X Транс

Длина пути,см, 1-3 дни, обучение 7б9± 96 115±1 08 651±90 756+ 70 0,0085 0,012

Длина пути,см, 4-5 дни, переделка 623± 70 882 ±147 452±93 506±56 0,0085

Средняя скорость 18,2 ±0,5 17,2 ±0,8 17,1± 0,2 17,7+0,4

Среднее время пасс.плав. 1,1+ 0,2 10,7 ±2,5 4,7 ±1,5 3,5 ±0,5 0,007

"Искривл" пути 0,1+ 0,5 -2,1 ±1,8 0,1±0,6 0,2+0,2

Время в зоне платформы 35,8 ±1,0 30,1± 1,3 37,2± 1,6 36,9 ±1,7 0,0099 0,050

Абсол.дирекц.ош. 1-5дн, град 34± 1,9 49,7± 3,4 30,6 ±2,0 31,4 ±2,1 0,0001 0,002 0,005

Пересечен, старого места платф. -19 предьявл. 2,9± 1,1 0,3±0 ,2 3,1± 1,2 1,9+0,5 0,031 **

* - трехпараметрический тест ANO VA с повторяющимся фактором (лиши х траяслокация х переменная 1-й день,....переменная 5-й день) ** - негомогенность варианс.

Из восьми показателей поведения в тесте открытого поля и в водном лабиринте три обнаруживали достоверное взаимодействие эффектов генотипа и транслокации (т.е. отличия от линий N были выражены заметно сильнее у BL), а остальные проявлялись и у BLRb, и у CBARb. Подобное взаимодействие двух факторов - генотипа и мутации - часто обнаруживается при исследовании поведения (Van Abeelen, 1974, Peck, Schlesinger, 1984, Эрман, Парсонс, 1985). Например, корреляция вариаций размера мозолистого тела со степенью предпочтения одной лапы обнаруживалась только у линии 129/J (Ward et al., 1987). Ре-

альной причиной такой генотип-зависимости эффекта Ш)(8,17)11ет могут быть особешюсти поведения мышей СВА и ВЬ, которые частично были проанализированы в экспериментах, изложенных выше.

Неспособность мышей В1Л*.Ь быстро научиться этому навыку может быть связала с сенсорным, двигательным, "когнитивным" или эмоциональным дефектом. Зрение у этих животных было в пределах нормы, поскольку к концу опыта они все-таки могли отыскать платформу. Не было у них и аномалий движения, которые препятствовали бы их перемещению в воде. В пользу существования эмоционального фактора (испуга или общего состояния стресса) у мышей В1ЛЬ говорит достоверно большее, чем у других групп время, проведенное в пассивном плавании. Развитие у этих мышей интенсивного стресса косвенно подтверждается проявлением у них тнгмотаксиса - стремления держаться ближе к стенке бассейна и избегать его середины. Очевидно, что такая стратегия препятствует отысканию платформы.

В тесте открытого поля мыши с Ш> обнаруживали большую, чем мыши К, скорость перемещения и достоверно большую "искривленность" пути (эффект транслокации был достоверен, р<0,05). Поведение обычной "средней" мыши в "открытом поле" - это прямолинейные короткие перебежки, в интервалах между которыми она становится на задние лапы и/или принюхивается. Синусоидальная траектория с медленным перемещением свидетельствует о настороженности животного. У мышей с ЯЬ(8,17)11еш было обнаружено крайне нетипичное сочетание большой скорости бега и большого числа поворотов. Можно полагать, что такие повороты связаны с реакциями этих мышей на малозаметные внешние стимулы - например, слабые шорохи. Мыши с нормальным кариоти-пом на такие стимулы, по-видимому, не реагировали.

Таким образом, данные этого эксперимента четко свидетельствуют о разнонаправленном влиянии Ш)(8,17)11еш на способности к экстраполяции и к обучению пространственному навыку. Возможными причинами сниженной способности мышей-носителей КЬ(8,17)11еш к пространственному обучению могут быть формирование у них стресс-реакции на пребывание в аномальной среде и их повышенная реактивность к внешним стимулам.

3.3. Использование генетической модели для анализа организации поведения мыши в разных тестах

Для более детального анализа влияния Шэ(8,17)11ет на поведение мышей нам представлялось существенным охарактеризовать связь способности к решению задачи на экстраполяцию с другими признаками поведения у мышей разных генотипов.

Мы предположили, что корреляционные связи между элементами поведения могут различаться у животных разных генотипов и количественно, и по структуре, т.е. отдельные показатели поведения у животных одного генотипа

могут достоверно коррелировать между собой, тогда как у другой группы такие связи могут либо отсутствовать, либо быть недостоверными.

Корреляционный анализ использовался в большом числе работ по генетике поведения лабораторных грызунов (Ройс и др., 1975, Burright et al., 1983, Tachibana, 1986, Diaz, 1988, Crusio, 1995 и др.) и продолжает оставаться важным методом оценки экспериментальных данных. Известно, что существование корреляций между отдельными признаками поведения, например, уровнем двигательной активности, эмоциональности, индексами условнорефлекгорных реакций, ответа организма на фармакологические препараты и т.д. может отражать как истинно существующие, функционально значимые связи между реакциями, имеющими сходные мозговые механизмы, так и случайные ассоциации (Эрман, Парсонс, 1985). Последнее означает, что различия в характере корреляционных связей между фенотипическими величинами у неродственных между собой линий не всегда могут быть отражением истинно существующих генетических различий между линиями (Crusio, 1995). В то же время если, как это было в случае нашей генетической модели, между линиями имеется высокая степень родства (BL и BLRb, СБА и CBARb), то сходство характера корреляций у таких попарно сходных/различных линий может отражать сходство механизмов, определяющих вариации признаков у этих генотипов.

В силу особенностей исследуемых поведенческих реакций нам было практически трудно анализировать различия между линиями с использованием традиционных методов - классического генанализа и/или диатлельного скрещивания. Ввиду этого корреляции исследуемых признаков мы сравнивали у мышей, имеющих либо идентичную хромосомную мутацию, либо идентичный генотип. Однонаправленные различия, или сходный характер корреляций у мышей двух генотипов, имевших в кариотипе транслокацию, могут отражать сходные вариации в работе соответствующих мозговых механизмов, с большой вероятностью связанные именно с этой мутацией.

3.3.1. Корреляционный анализ организации поведения мышей.

В связи с вышеизложенным мы поставили задачу анализа корреляций между характеристиками поведения мышей в условиях ряда тестов с последующим использованием факторного анализа.

Абсолютные значения признаков и их различия. В работе были использованы мыши-самцы с Rb(8,17)1 Теш на генетическом фоне двух линий - линии, практически идентичной BLN (71 жив.), и линии СВА (35 жив.) , а также мыши линии СВА с нормальным кариотююм (44 жив.) (Полетаева, Салимов, 1992). По техническим причинам в этом эксперименте нам не удалось использовать мышей линии BLN. Тестировали ориентировочно-исследовательское поведение, способность к экстраполяции и организацию пищевого поведения (см. Методы). По данным разных тестов мы получили 16 показателей, наименования и значения которых приведены в таблице 8. Различия средних величин признаков

у мышей данных групп в целом совпали с обнаруженными ранее, но некоторые показатели не обнаружили закономерных межлинейных различий.

Таблица 8

Абсолютные значения признаков поведения мышей разных генотипов

Линии мышей (номера групп)

Признак BLRb 1 CBARb 2 CBAN 3 t**

1* 8,12 ±0,91 13,7 6± 0,92 15Д6±1,12 4,62 (1-3 /*

2* 15,3 ±2,36 11,00+1,78 12,59+1,94 1,41 (1-2)

3* 2,59 ±0,77 2,03±0,48 1,31 ±0,20 0,79(1-3)

4* 2,28 ±0,42 1,40+0,30 2,81±0,35 3,06 (2-3/

5* 3,00±0,18 2,63±0,21 2,47±0,23 1,58 (1-3)

6* 4,47 ±0,19 4,07±0,18 3,69±0,21 2,75 (1-3/

7* 1,62+0,21 1,77±0,21 1,37±0,21 1,79(1-3)

8* 29,69+3,77 26,63±2,96 29,00±4,96 0,64(1-2)

9* 39,03+5,64 26,73±4,63 29,97±4,97 1,63 (1-2)

10* 34,00±4,60 26,73+4,19 23,31 ±3,33 1,77(1-3)

11* 31,16±5,19 23,37±4,92 18,19±3,33 2,75 (1-3/

12* 24,97±5,41 27,47±4,17 32,16±5,77 0,55(1-2)

18* 16,05±0,80 25,93±4,95 25,81 ±6,28 0,40 (1-3)

14* 52,41±5,83 14,35±0,66 13,11+0,51 3,09 (1-3/

15* 52,41±5,83 76,23 ±13,56 66,31 ±4,57 1,61 (1-2)

16* 2,25±0,25 2,33 ±0,32 5,62±2,57 1,31(1-3)

*- использованные в работе тесты: 1 - число "норковых" реакций, 2 - число вставаний, 3 - число умываний, 4 - число актов дефекации и уринации, 5 -успешность решения задачи на экстраполяцию (в баллах) при первом предъявлении, 6 - то же за 1-6 предъявлений, 7 - число "целенаправленных" правильных решений, 8-13 -латентные периоды решения задачи с 1-го по 6-е предъявления 14 -относительная потеря веса (%) после 24 часов голодания, 15 - время выпивания 0,1мл пор дин молока, 16 - число подходов к пище га это время.

** - величины критерия Стьюдента при попарном сравнении наиболее различающихся средних значений признаков (номера групп даны в скобках).

*, ** - различия достоверны соответственно при р<0,01, р<0,001

При рассмотрении результатов корреляционного и факторного анализа очевидным образом учитывались и различия в абсолютных величинах количественных и ранговых значениях признаков.

Анализ полученных данных методом факторного анализа. Были рассчитаны коэффициенты корреляций всех признаков для каждой из изучавшихся групп. Соответствующие корреляционные матрицы приводятся в статье (см. Полетаева, Салимов, 1992). Анализ корреляций исходных данных и факторный анализ с процедурой вращения "Варимакс" были выполнены с помощью стандартного пакета программ "Scientific subroutines package" (Digital equipment

Corporation, 1980). Для проведения факторного анализа корреляционных матриц был использован метод главных факторов, преимуществом которого является то, что он дает единственное решение для данной совокупности параметров относительно выявляемых факторов. В отличие от метода главных компонент данный метод не требует принятия предварительного решения о количестве главных факторов, выбранных для определения.

Поскольку признаки были представлены и количественными, и ранговыми показателями (балловая оценка способности к экстраполяции: см. Методы), то проведение совместного факторного анализа этих величин содержало в себе возможность ненадежности получаемых выводов. Именно в связи с этим параллельно с данными факторного анатиза мы рассматривали и абсолютные значения признаков.

Достоверность различий количественных признаков проводили по методу Стьюдента, а ранговых показателей - с помощью точного метода Фишера при р<0,05.

Анализ данных, представленных в таблице 8, позволяет дате следующую предположительную интерпретацию выявленных факторов, которым присвоены порядковые номера в соответствии с их расположением у мышей с Rb(8,17)llem. Номера соответствующих факторов у двух других групп даны в скобках.

Фактор 3 (ф.2 - CBARb. ф.2 - СВА)- "структурированность пищевого поведения". Обнаруживает достоверную связь с числом подходов и временем выпивания молока после суточного голодания. Эта связь тривиальна - чем чаще мышь отвлекается и прерывает питье, тем большим оказывается время выпивания. По данным корреляционных матриц эта связь наиболее сильна у СВА, но она достоверна и у других групп. Эти показатели достоверно коррелируют с потерей массы при голодании только у мышей СВА; у CBARb эта связь положительна, но недостоверна, а у мышей с Rb(8,17)llem - отсутствует. У мышей с Rb(8,17)llem этот фактор пе имеет значимой нагрузки на показатели решения задачи на экстраполяцию, тогда как у обеих групп СВА эта связь обнаруживается. У CBARb достоверную положительную связь с фактором имеет решение задачи при первом предъявлении, у СВА она недостоверна.

Итак, "структурированность пищевого поведения" не сказывается на решении задачи мышами с Rb(8,17)llem, а у группы СВА склонность к прерыванию приема пищи способствует адекватному решению задачи при 1-м предъявлении.

Иначе говоря, перерыв в приеме пищи (в тесте на Э вызванный отодвиганием поилки) в момент, когда у животного нет "склонности" к такому перерыву, мешает правильности решения задачи - нарушение стереотипно выполняемой реакции снижает адекватность последующего поведения. Большая частота перерывов в приеме пищи может способствовать более частому совпадению отодвигания поилки с естественным перерывом в питании.

Нагрузки факторов на признаки поведения (номера признаков такие же, как в таблице 8). ! Мыши ВЦМ Мыши ВЬ М> Мыши СБА

1— НОМЕРА ФАКТОРОВ НОМЕРА ФАКТОРОВ НОМЕРА ФАКТОРОВ

N I 2 3 4 5 6 N 1 2 3 4 5 6 7 7 N 1 2 3 4 5 6

1 -из -.06 -,87 ,02 П5 ,06 1 -,02 0,74 -,02 ,02 -,29 ,03 ,06 ,06 1 -П5 ,48 ,18 ,43 ,17 ,16

2 ,26 ,16 -,77 -Пб ,27 2 ,19 ,31 -Н5 ,29 -,46 -,39 ,35 ,35 2 -,32 ,05 ,39 -,08 -,07 -,51

3 ,14 -П5 ,20 -из -,01 -39 3 ,08 -НО ,и ,22 -,79 ,12 -,оз -,03 3 -,01 -П4 ,13 -.18 ,04 ,66

4 ИЗ ,35 ,29 ,70 ,10 ,06 4 ,18 ,12 -,19 -,72 П5 ,29 -,01 -,01 4 ,85 -,05 -П5 ,13 -,18 ,04

5 ¿3 -,50 ,16 -,24 -,13 -,08 5 -,81 ,01 ,10 ,16 ,15 ,04 ,23 ,23 5 »28 ,23 -,31 -,38

6 -,01 ,01 -ИЗ ,06 ,92 ,00 6 -,01 ,06 -,02 -,08 ,01 ,00 ,92 ,92 6 ,07 -,20 А7 ,13 -П5 ,00

7 -,27 -,21 ,08 -,35 ,73 Н4 7 -П2 ,50 -,20 ,20 -,09 ,22 ,55 ,55 7 ,14 ,11 ,79 -,01 -,29 ,07

8 -,13 -,14 -,17 ,76 -,17 ,02 8 -,12 -,76 -,оз ,03 -,31 -,01 -,08 -,08 8 ,42 ,34 ,09 -,24 ,55 -,16

9 ,01 ,22 ,07 ПО -,06 -,87 9 -,08 -.22 П7 -,74 -,02 -,33 ,03 ,03 9 ,14 ,18 ,01 ,07 ,84 -,04-

10 ,53 -,14 ,04 ,36 ,02 -,47 10 -ПО ,05 ,15 ,09 ,07 -,81 -,11 -Н1 10 -,24 -ПО ,19 ,06 ,05

11 ,62 -,зз ,31 ,51 -,10 -,44 11 -,07 -,14 -П9 -,16 -,07 -76 -,оз -,03 11 ,17 ,09 -.05 ,83 ,17 -,04

12 ,29 ,09 ,31 -ПО -,44 12 -,54 -,07 ПО -,00 -,06 -,39 -52 -52 12 ,28 ,10 Пб -,40 ,50 П9

13 ,47 ,07 ,48 "И 7 -,21 -,47 13 -,67 -,07 -Пб -,19 -,17 -,24 -,36 -.36 13 ,73 ,01 ,15 -,09 ,47 -,10

14 -.81 -,31 ,08 ,04 ,06 -.05 14 ,14 -,18 -,06 -,44 ,67 ,16 ,01 ,01 14 Пб ,24 -,01 -,14 ,06 -,76

15 ,06 -,78 ,14 -,оз ,05 ,27 15 -ИЗ ;о4 ,86 ,01 ,05 ,06 -.12 -.12 15 ,04 ,89 -,17 ,12 ,И -.29

16 -,88 -.15 ,00 ИЗ -ИЗ 16 ,08 ,04 ,83 ,01 ,05 ,06 -,12 -,12 16 -,06 ,91 ,08 ,11 ,03 -,23

Жирным шрифтов выделены величины нагрузок, достоверно отличающиеся от случайного уровня (р<0,01).

гт\

. Таким образом, этот фактор имеет разную структуру у мышей разного генотипа.

Фактор 4 (ф.4 - СВАКЬ. ф.1 СБА) - "страх". Он достоверно положительно коррелирует с уровнем эмоциональной реактивности и с одной из величии ЛП решения задачи на экстраполяцию. Это означает, что у мышей всех групп возникновение страха замедляет подходы к боковому отверстию, и, наоборот, в отсутствие страха мыши решают задачу быстро.

Фактор 5 (ф.1 - СВАШт, ф.б-СВА) - "потеря массы". Он достоверно связан с величиной относительной потери веса при суточном голодании и лишении воды, т.е. с реакцией организма на голод. У мышей с 11Ь(8,17)11ет потеря веса не связана с успешностью решения задачи на экстраполяцию, тогда как у мышей СБА обеих групп потеря веса после голода отрицательно коррелирует со способностью к решению теста при 1-м предъявлении (но у СВАКЬ - недостоверно). Таким образом, данный фактор также обнаруживает разную структуру у мышей разного генотипа. Относительная потеря веса при голоде в этом эксперименте была наиболее высока у мышей с ЯЬ(8,17)11ет.

Группа факторов "экстраполяция". Фактор 1 (ф.1 - СВАЛЬ, ф.4 -СБА). Он достоверно положительно связан с баллом решения задачи на экстраполяцию при первом предъявлении, и с величинами ЛП во 2-4-м предъявлениях теста.

Иными словами, чем выше показатели решения задачи при первом ее предъявлении, тем медленнее осуществляется решение в следующей части опыта.

Можно полагать, что совершенствование двигательного навыка побежки за шпцей в ситуации теста не только не ускоряется правильностью решения задачи на экстраполяцию, но в какой-то степени оказывается задержанным при правильном решении первого теста. Этот результат совпадает с представленными выше данными, в которых была выявлена разная динамика ускорения побежки при решении задачи на экстраполяцию и при формировании сходного по эф-фекторному звену условнорефлекторного навыка (см. раздел 3.2.9). Видимо подобная зависимость характерна и для решения задачи на экстраполяцию в целом, поскольку данный фактор имеет сходную структуру у мышей всех трех групп, хотя абсолютная величина нагрузки от него на показатели решения задачи на экстраполяцию при первом предъявлении выше у мышей с ЯЬ(8,17)11ет.

Фактор 7 (ф.5 - СВАЯЬ, ф.З -СВА) - "экстраполяция 2". Обнаруживает тривиальную связь с высоким числом целенаправленных решений и с суммарным баллом решения задачи на экстраполяцию по данным 1-6 предъявлений (у мышей с большим числом правильных решений больше и целенаправленных решений). Отрицательная нагрузка этого фактора на величины ЛП при 5-м предъявлении задачи на экстраполяцию у мышей с КЪ(8,17)11еш может свидетельствовать о большей доле правильных целенаправленных (т.е. быстрых) решений у мышей этой группы.

Фактор 6 (ф.1 -СВАЯЬ. ф.6 - СБА) -"экстраполяция 3". Видно, что у СВАКЬ он совпадает с фактором "экстраполяция 1". Он, вероятно, характеризует устойчивость поведения мыши в пределах опыта, поскольку дает положительную нагрузку иа потерю веса при голодании - большая потеря веса, видимо, способствует более медленному решению задачи. Этот фактор может отражать склонность животного осуществлять либо быстрые, либо медленные решения.

Фактор 2 (только у мышей с 11Ь(8Л7Шего~) - "экстраполяция 4". Оп дает отрицательную нагрузку на величину ЛП решения задачи на экстраполяцию при ее первом предъявлении, а положительную - на число "норковых" реакций. У СВА, которые были в "малой" камере, эта связь отсутствует, а у СВАКЬ выявляется фактор 3 с иной структурой - с максимальными нагрузками на число "норковых" реакций и вставаний, но без нагрузки на показатели решения задачи на экстраполяцию. Данные собственно корреляционного анализа (Полетаева, Салимов, 1992) показывают, что количественные показатели ориентировочно-исследовательского поведения - стереотипные реакции вставания и заглядыва-ния в отверстия у мышей с КЬ(8,17)11ет и СВАЯЬ - положительно коррелируют друг с другом, однако они связаны с суммарными решениями задачи (и обнаруживают отрицательную корреляцию с величинами ЛП только у мышей с М>(8,17)11ет). В то же время эти показатели не коррелируют у СВА, у которых, однако, отмечена достоверная связь числа вставаний с числом правильных целенаправленных решений. Возможно, что высокий уровень ориентировочно-исследовательского поведения (вставания и "норковые" реакции) связан с быстротой решения задачи (в частности и с числом целенаправленных, т.е. быстрых, решений).

Таким образом у мышей СВАШз и СВА быстрое (но не обязательно правильное) решение задачи осуществляется на основе стереотипного выполнения локомоторной реакции. У мышей всех групп правильность первого решения задачи коррелирует с более медленным решением задачи на экстраполяцию и в последующих предъявлениях теста.

В то же время только у мышей с КЬ(8,17)Пет уровень исследовательской реакции коррелирует с успешностью решения элементарной логической задачи.

Таким образом, можно сделать вывод, что нагрузки факторов, связанных с решением задачи на экстраполяцию, также обнаруживают различия у мышей исследованных групп.

Можно полагать, что эти различия отражают разную способность мышей к формированию пластичной адаптивной реакции. В то же время сходный характер нагрузок факторов, связанных с решением задачи на экстраполяцию у мышей трех групп, позволяет заключить, что такая задача решается всеми животными по сходному типу, но среди мышей с КЬ(8,17)Пет по каким-то причинам больше "решающих" животных, чем среди мышей других групп. Существование описанных выше различий в "наборах" нагрузок выявленных факторов подтверждает правильность такой линии рассуждений.

Данные факторного анализа позволяют сделать принципиально важное заключение - показатели решения задачи на экстраполяцию имеют нагрузки не от одного, а от нескольких факторов. Это может означать, во-первых, что внешне легко измеряемый признак на самом деле имеет непростую структуру, т.е. в основе его лежит достаточно сложный физиологический механизм, а во-вторых, что способность к решению подобной элементарной логической задачи может обнаруживаться только при одновременном выполнении нескольких условий, точнее в тех случаях, когда у данного животного параметры ЦНС (или параметры состояния ЦНС в данный момент времени) отвечают некоторому набору требований.

Таким образом, в решении задачи на экстраполяцию мышами исследованных групп в этом эксперименте также выявляются различия в тенденциях к стереотипности или к пластичности поведения при выполнении теста. Это находится в согласии с данными, изложенными в предыдущих разделах.

Как уже упоминалось, среди видов, у которых была исследована способность к экстраполяции, грызуны характеризуются ее наиболее низким уровнем. Возможной причиной этого является сложная природа такой способности, продемонстрированная в нашей работе. Возможно, что это было причиной неудачи при попытках селекции крыс на высокие показатели решения теста (Крушинский и др., 1975).

3.3.2.Сравнительный анализ способности. к экстраполяции и ориентаро-вочно-исследовательского поведения у мышей четырех групп.

Мыши 4 генотипов были тестированы в установке крестообразного лабиринта (Salimov et al., 1993). Это было необходимо для сравнения их способности к ориентации в достаточно сложной среде, когда стресс тестирования сведен к минимуму, поскольку выявленные в тесте Морриса различия могли быть связаны именно с пребыванием животных в воде.

В экспериментах были использованы мыши-самцы BLN (36 жив.), BLRb (51 жив.), СВА (44 жив.) и CBARb (48 жив.) (Салимов и др., 1995). Эти результаты позволили сопоставить характер фенотипической изменчивости поведения мышей разных генотипов по данным нескольких тестов. У одних и тех же животных были тестированы ориентировочно-исследовательские реакции, способность к экстраполяции и пищевое поведение (см. Методы).В табл.10 представлены данные этого эксперимента, комментарий к которым следует ниже (Салимов и др., 1995).

Двигательная активность ( тест "открытое поле"). По данным за 2 мин она была достоверно выше у линии BLN, по сравнению с СВА и ниже у BLRb, по сравнению с BLN. Линии с генотипом СВА между собой достоверно не различались, но по данным за 1-ю минуту теста картина была в целом такой же, как и у линий BL. В экспериментах с 10 мин пребыванием животных в установке открытого поля длина пути (уровень локомоции) различалась обрат-

ньш образом, т.е. более высокий уровень этого показателя был у обеих групп с транслокадией (см. выше). Однако в случае этого эксперимента данные по 3 пассивным мышам были исключены из обработки, что не позволяет обсуждать смысл обнаруженных различий. Отметим, что знак недостоверных различий между линиями СВА (CBAN выше, чем CBARb, т.е. так же, как и у линий BL) оказывается, что таким же как и у показателей способности к экстраполяции, и обратным по различиям обучения в водном лабиринте. Число актов дефекации, которое обычно интерпретируют как показатель уровня эмоциональной реактивности животных, было достоверно ниже у BLN по сравнению с СВА и достоверно ниже у BLRb по сравнению с BLN.

Ориентировочно-исследовательские реакции. Число стоек было достоверно выше у BLN по сравнению с CBAN, а у мышей с транслокацией число этих дискретных поведенческих актов было ниже, у линий СВА - недостоверно.

Крестообразный лабиринт. Достоверные различия между СВА и BLN были выявлены в индексе "патрулирования", т.е. в числе полных циклов обхода всех лучей за 13 "дозволенных" заходов. Мыши линии BLN совершали достоверно большее число циклов патрулирования лабиринта по сравнению с СВА, а у BLRb этот показатель был достоверно ниже, чем у BLN. Между линиями СВА достоверных различий не выявлено. Характер межлинейных различий по этому показателю практически полностью совпадает с таковым для "стоек" в тесте открытого поля и для двигательной активности в 1-ю минуту теста. Это совпадение свидетельствует, что исследование крестообразного лабиринта, видимо, действительно зависит от общего уровня активности животного.

Тенденция к "персеверации", т.е. к немедленному заходу в тот луч, из которого мышь только что вышла, была достоверно ниже у мышей BLN по сравнению с СВА. Эта тенденция была выше у BLRb по сравнению с BLN, но не различалась у линий СВА.

Показатели чередования заходов в отсеки не различалась у BLN и СВА, но были достоверно выше у BLRb по сравнению с BLN. Предпочтение поворотов направо было достоверно выше у мышей BLN по сравнению с СВА и ниже у обеих групп с транслокацией, а повороты налево были более частыми у мышей с Rb обоих генотипов. Отметим, что этот показатель был единственным, который обнаружил межлинейные различия, сходные по "рисунку" с обнаруженными различиями в способности к Э. Объяснение этому совпадению следует, видимо, искать на пути анализа возможной роли асимметрии в морфо-функциональной организации мозга и в поведении мышей.

Пищевое поведение. Следует отметить высокую тучность данной выборки мышей CBAN по сравнению с мышами других генетических групп (хотя возраст их был одинаковым), что можно отнести за счет особенностей конкретного стока этой линии. Видимо эта особенность определила их меньшую величину относительной потери веса при суточном лишении воды и пищи. Как и в предыдущем опыте, время, за которое мышь выпивала стандартную порцию

молока, как показатель скорости утоления голода, было достоверно короче у мышей ВО4! по сравнению с СИЛЫ, и у мышей с транслокациями по сравнению с животными с нормальным кариотипом. Число подходов к поилке, т.е. тенденция к прерыванию приема пищи, не обнаружило достоверных различий между С ВАК и ВЬМ, и оно было достоверно ниже у носителей транслокации (т.е. также как и в предыдущем опыте, раздел 3.3.1). Таким образом, показатели пищевого поведеття, обнаружили и межлинейные различия (СВА-ВЬИ), и различия между мышами с нормальным кариотипом и с КЬ.

Способность к экстраполяции. Доли правильных решений задачи, вычисленные для полных выборок животных, использованных в настоящей работе, в целом совпали с полученными ранее - они не отличались от случайного 50% уровня у мышей ВЬЫ и СБА и были достоверно отличными от него у обеих групп с ЛЬ.

Оценка успешности решения задачи в баллах, использованная в этих опытах, является более жесткой, чем определение доли правильных решений.. Это объясняет тот факт, что межлинейные различия при этой оценке , обнаруживая тот же знак, часто бывают недостоверными (ЪеИтсег & а1., 1994). При такой оценке межлинейные различия в данной серии опытов были достоверными только для показателей правильных целенаправленных решений (быстрые ответы с кратчайшей траекторией побежки).

Отличия линии СВА и ВЬН от СВАШ> и В1.11Ь соответственно были достоверными также для показателей суммарной успешности решения этой задачи по данным 6 предъявлений. ЛП решения задачи при ее первых трех предъявлениях были достоверно короче у мышей ВЬК по сравнению с СВА. Достоверных различий в ЛП между группами, различающимися по строению кариотнпа, выявлено не было.

Анализ совпадений характера изменчивости. Представляло интерес обнаружить такие признаки поведения, у которых характер межлинейных различий был бы одинаковым.

Точное совпадение "рисунка" межлинейных различий в исследовательской активности двух разных уровней было обнаружено в числе вертикальных стоек в специальном тесте, и в некоторых показателях освоения крестообразного лабиринта (Салимов и др., 1995). То обстоятельство, что оба эти показателя были достоверно выше у мышей ВЬЫ по сравнению с ВЬШз, а у линий СВА различались таким же образом, но недостоверно, позволяет предположить, что исследовательское поведение и в его простейшем выражении, и в сложной форме имеет общую основу.

Таблица 10.

Показатели тестирования поведения мышей 4 генотипов.

ЛИНИИ, СТАТИСТИЧЕСКИЕ ИНДЕКСЫ

вьк сравн. с СБА Р сравн с СБА вшь 1сравн с ВЬК Р сравн сВШ СВА СВАКЬ 1 срав с СВА Р сра с СБу

кора:

НА 3,0270 0,02 0,983 1,6974 9,82 0,000 13,0305 2,5259 2,73 0,010

ДА 0,4345 1,66 0,105 0,7321 3,19 0,003 0,6520 0,9532 1,86 0,071

ДФК 0,4960 4,57 0,000 0,5342 0,65 0,517 0,2390 0,5895 5,93 0,000

ДФК/ДА 1,3385 5,74 0,000 0,8326 3,86 0,000 0,5460 0,7421 1,55 0,130

СТ 2,9720 0,07 0,942 2,7495 1,08 0,287 2,9410 4,0724 2,09 0,044

гоик 0,9240 2,04 0.048 1,0895 1,36 0,181 0,7460 1,4547 6,12 0,000

ГОИК/СТ 1,8545 1,03 0,310 0,3905 0,93 0,359 0,2755 0,3318 1,69 0.100

стриатум:

НА 1,1580 9,93 0.000 1,6489 2,08 0,044 2,7275 1,3982 6,07 0.000

ДА 88,266 5,13 0,000 49,895 6,82 0,000 59,626 3,693 0,77 0,444

ДФК 3,5860 1,37 0,180 2,8947 1,51 0,140 2,9605 3,9576 2,88 0,007

ДФК/ДА 0,0395 1,23 0,227 0,1653 1,22 0,230 0,0945 0,0600 0,71 0,483

СТ 2,3335 2,18 0,036 2,8626 1,91 0,064 2,7645 3,4347 2,50 0,017

гоик 2,0260 5,54 0,000 1,8363 0,96 0,343 1,1695 1,8506 5,33 0,000

гвк 4,3070 1,05 0,300 6,4842 4,14 0,000 3,8950 6,9153 6,56 0,000

ГОИК/СТ 0,8630 9,69 0,000 0,6937 2,28 Й,028 0,4325 0,6076 3,00 0,005

гиппокамп:

НА 2,8120 1,35 0,184 1,6726 8,19 0,000 3,3875 2,6371 1,23 0,226

ДА 0,8633 1,72 0,094 1,3400 0,55 0,583 1,6715 0,9176 1,45 0,146

ДФК 0,6635 0,12 0,902 0,2016 1,85 0,073 0,6970 0,2435 3,04 0,004

ДФК/ДА 1,3430 0,24 0,807 0,4705 3,22 0,005 1,2140 0,3706 1,65 0,107

СТ 3,0070 3,75 0.001 3,3216 1.25 0,220 2,0500 3,9482 5,63 0,000

ГОИК 2,4282 7,29 0,000 3,5126 4,44 0,000 0,9535 4,1629 20,7 0,000

ГОИК/СТ 0,7987 2,06 0,046 1,1154 4,13 0,000 0,6080 1,1112 4,71 0,000

¡-"патрулирование", число "циклов"; 2 - персеверация, число немедленных повторных заходов; 3 - возвращение в 1-й луч, число заходов; 4 стереотипия, число чередующихся посещений двух лучей; 5 - предпочтение поворотов направо; 6 - предпочтение поворотов налево; индексы; 7 - число вертикальных, стоек; 8 - уровень дефекации; 9 - число пересеченных квадратов в тесте "открытое поле" 1-я мин); 10 - балл успеха решения задачи на экстраполяцию для 6 предъявлений; 11 - балл успешности целенапраленных решений задачи; 12 - латентный период первого решения задачи на Э, сек; 13 - число подходов к поилке в тесте на пищевое поведение; 14- время питья 1 мл молока, сек; 15 - относительная потеря веса после 24 часов лишения пищи, %; 16 - исходный вес,г. ** - значения критерия Стьюдента; Р - уровень значимости. Жирным шрифтом выделены значения Р, меньшие, чем 0,05.

Такое сходство "рисунков" межлинейных различий было и в индексах пищевого поведения. Напомним, что в предыдущем исследовании (раздел 3.3.1) был выделен фактор, названный "структурированность пищевого поведения", достоверно связанный с временем питья и »шелом подходов к поилке. При этом оказалось, что у мышей В1ЛЬ перерывы в приеме пищи (число подходов к поилке) не сказывались на правильности решения задачи на экстраполяцию, тогда как у обеих линий СВА склонность животного к прерыванию приема пищи коррелировала с адекватностью решения задачи при первом предъявлении (или способствовала правильному решению). Таким образом, более частые перерывы при питье могут способствовать более частому совпадению отодвигания поилки с естественным перерывом в питье, что увеличивает вероятность "правильного" решения.

"Патрулирование" в крестообразном лабиринте, частота стоек и число квадратов, пересеченных в первую минуту теста, обратным образом связаны с показателями теста на экстраполяцию, но с той разницей, что различия между линиями СВА выражены значительно слабее (и недостоверны).

Иными словами, наличие 11Ь в кариотипе как бы делает мышей менее подвижными в 1-ю М1ш теста и менее активными в "вертикальной" плоскости. Поскольку это совпадает (у двух неродственных генотипов) с более высокими показателями теста на экстраполяцию и более низкими показателями теста в водном лабиринте, то кажется логичным заключение о том, что наличие Шз в кариотипе вызывает в ЦНС изменения, специфически влияющие на поведение. Это влияние "положительно" сказывается на способности к экстраполяции и несколько снижает тенденцию животного к интенсивному исследованию новой среды. Выше мы предположили, что наличие транслокации изменяет поведение мыши в сторону его большей "пластичности", т.е. в сторону его большей изменчивости в согласии с констелляцией средовых условий. Подтверждение правильности такого направления рассуждений мы получили и в данных настоящей серии опытов. Напомним, что у мышей ВЬШ> достоверно меньше число "полных циклов" обхода всех лучей крестообразного лабиринта, что молено трактовать как сниженную "планомерность" исследования новой среды. И наоборот, те показатели исследовательского поведения, которые отражают отклонения от такой "планомерности" - и стереотипии, и персеверации - оказываются выше у мышей с транслокацией.

Как упоминалось выше, тенденция мышей исследованных групп к однонаправленным поворотам (индексы поворотов направо и налево, табл.10) обнаруживают сходство в межлинейных различиях с таковыми способности к экстраполяции. Этот факт нуждается в более детальном исследовании, поскольку данный вопрос только начинает исследоваться. Однако существующие данные позволяют предполагать, что асимметрия (или латерализация) поведения может быть связана с морфологической и/или нейрохимической асимметрией (Маркина и др., 1997, в печати).

Как и во всех других тестах практически все различия более четко выражены у мышей с генотипом ВЬ, и слабее, а часто и недостоверны, у СВА. Как уже говорилось выше, основные исходные данные по решению мышами с КЬ теста на экстраполяцию, также выявили значительно более сильный эффект транслокации у линий ВЬ.

Таким образом, сравнение мышей четырех групп по разным физиологическим показателям, во-первых подтвердило обнаруженные у них ранее различия в способности к экстраполяции, во-вторых, выявило сходные по знаку различия в организации пищевого поведения у животных этих групп, что совпало и с данными корреляционного анализа, а в-третьих, показало, что поведение мышей этих групп при освоении сложной среды также различается, а характер различий совпадает с таковым исследовательского поведения в тесте открытого поля.

Достоверно более сильно выраженная склонность мышей ВЬКЬ к разнообразию поведения при освоении новой среды может быть интерпретирована как большая изменчивость, "пластичность" их поведения по сравнению с таковым линии СВА. Такое свойство может оказаться благоприятным в ситуациях, когда решение стоящей перед животным задачи требует гибкого изменения поведения и реакции на экстренно сложившуюся ситуацию. Как можно заметить, именно такой тип реакций предрасполагает животных к обнаружению способностей к элементарной рассудочной деятельности (Крушинский, 1986).

В физиологии поведения известно явление, называемое латентным обучением. Исследовательское поведение, которое животное проявляет при видимом отсутствии мотивации, оказывается основой более успешного "знания" этой среды, когда этому же, но уже голодному животному ставится задача научиться быстро находить пшцу в уже "освоенной среде". Приблизительное сходство "рисунков" межяинейных различий для решения задачи на экстраполяцию и для исследовательского поведения позволяет сделать прогноз, что между генетически различными группами мышей, исследованными в нашей работе, обнаружатся и различия в латентном обучении.

По существующим представлениям успешность латентного обучения у животных исследователи склонны объяснять большей или меньшей выраженностью процесса внимания, привлекая тем самым чисто психологическое понятие для объяснения поведения животного (ВилБеу & а1., 1990). Интуитивно, однако, понятно, что уровень внимания к средовой ситуации - это объективно существующий феномен, выраженность которого оценивают, например, по времени, которое затрачивает животное на обследование нового предмета , появившегося в ранее знакомой обстановке (КооЬ е! а1., 1978) или по способности осуществлять выбор раздражителя на основе сигналов сложной и изменчивой конфигурации (Вишеу а!., 1990). Измененный процесс внимания у мышей с транслокацией может быть одной из причин их более высокой способности к экстраполяции.

Выявленные в этой серии экспериментов межлинейные различия позволяют предположить, что наличие в кариотипе робертсоновской транслокции КЬ(8Д7)1Гет влияет на поведение мышей, делая более эффективным поиск пищи в направлении исчезновения корма и, видимо, внося изменения в организацию исследовательского поведения в целом.

3.3.3. Исследование моноаминергической системы мозга у мышей разных генетических групп.

Поскольку нам удалось провести определение уровней основных моноаминов мозга у мышей изучавшихся генотипов, то обнаруженные межлинейные различия в поведении мы можем сопоставить и с нейрохимическими данными.

Таблица 11

Уровни моноаминов мозга и решение задачи на экстраполяцию у мышей ВШЬ, С ВАЛЬ и СВА (I - число мышей, генотип; N -номер опыта)_

I N НОРАДРЕНА ЛИН мкг/г НОРАДРЕНА ЛИН мкг/г СЕРОТОНИН мкг/г СЕРОТОНИН мкг/г

76 новая кора ствол мозга новая кора ствол мозга

BLRb 1 ,088 ±0,011** 0,260±0,041* 0,271 ±0,014 0,445±0,080

BLRb 2 0,174+0,016* 0,528+0,072* 0,256±0,018 0,268±0,022

BLRb 3 0,233±0,014** 0,462±0,068* 0,286±0,028 0,350±0,032

BLRb 4 0,190±0,044** 0,450±0,030*

BLRb 5 0,209±0,060* 0,358±0,070 0;468±0,045 0,427±0,020

CBARb 1 0,141±0,026* 0,173+0,033 0,351+0,011 0,645±0,021

CBARb 2 0,207±0,019** 0,275±0,049** 0,258±0,008 0,277+0,019

CBARb 5 0.220 ±0,020* 0,334±0,012* 0,540±0,031 0,500+0,017

CBA 1 0,200±0,041 0,184±0,047 0,370 ±0,019 0,639±0,018

CBA 2 0,308±0,022 0,479+0,067 0,267±0,033 0,254±0,012

CBA 3 0,436±0,069 0,453+0,055 0,243±0,032 0,316±0,020

CBA 4 0,291±0,048 0,307±0,026

CBA 5 0,278±0,035 0,361+0,042 0,441±0,061 0,416±0,077

Способность к экстраполяции исследованных мышей

Группа мышей Первое предъявление 1-6 предъявления

BLRb 73,5"" 60,0""

СВАДЬ 66,0" 64,0"

СВА 42,8 47,0

*,** - достоверно отличается от данных линии СВА (р<0,05 и р,0,01) ","" - достоверно отличается от 50% случайного уровня.

Данные по содержанию мозговых моноаминов были получены в совместных исследованиях с Т.М.Третьяк и Г.Н.Смирновой (Ин-т биофизики АН СССР. Пущино, Полетаева и др., 1989) - 1-й эксперимент, и с Г.И.Ковалевым и Р.Р.Гайнетдиновым (Ин-г фармакологии РАМН, Салимов и др., 1995) - 2-й эксперимент (см. Методы).

Первый эксперимент. За 1-2 недели до нейрохимического эксперимента (см. раздел 2.3) мышей трех групп тестировали на способность к экстраполяции. Все эксперименты были проведены в течение 6 мес. Нейрохимические показатели представлены в табл.11 для каждого опыта отдельно, а данные по тестированию способности к Э - суммарно.

Как видно из табл.11, мыши, с Rb(8,17)llem и фоном: близким к BLN, имеют достоверно более низкий уровень норадреналина в переднем мозге, и более высокий (за исключением одного опыта) - в стволе мозга по сравнению с мышами линии СВА. Мыши CBARb, занимающие промежуточное положение по решению теста на экстраполяцию, обнаружили и промежуточные уровни норадреналина в обоих отделах мозга. Уровень серотонина в коре больших полушарий и в стволе у мышей исследованных групп не различался, а у мышей с Rb(8,17)lletn отличался нестабильностью.

Второй эксперимент. Данные, полученные в этом эксперименте (см. разлил. 2.3), представлены в табл.12.

Моноамины мозга и генотип. Проанализируем сначала различия в показателях мозговых моноаминовых систем между генотипами BL и СВА. Они были обнаружены и в уровнях нейромедиаторов, и в скорости их обмена. Рассмотрим их отдельно по каждой из исследованных структур.

Новая кора. У мышей BLN был выше уровень метаболитов дофамина и серотонина. Уровень дофамина был у них ниже (недостоверно).

Стриатум. У мышей BLN был ниже уровень норадреналина и серотонина. Уровень дофамина был у них выше, также как н индекс обмена серотонина

Гиппокамп. Уровни норадреналина и дофамина были (недостоверно) ниже у BLN, а уровни серотонина и гидроксииндолуксусной кислоты, а также индекс его обмена были выше у BLN.

Таким образом, у мышей BLN уровни норадреналина и дофамина были ниже (не во всех случаях достоверно) в коре и гиппокампе, тогда как уровень дофамина в стриатуме был у них достоверно выше, чем у СВА.

У BLN с разным уровнем достоверности обнаруживаются более высокие скорости обмена дофамина и серотонина в коре, более высокие скорости обмена серотонина в гиппокампе, более высокие скорости обмена серотонина в гиппокампе и в стриатуме, тогда как различия в уровнях этих нейромедиаторов не имеют однонаправленного характера.

Таблица 12

Нейрохимические показатели (в пга/г) состояния моноаминергических систем у мышей 4 генотипов в разных отделах мозга

ИНИИ, СТАТИСТИЧЕСКИЕ ИНДЕКСЫ

BLN сравн. с СВА Р# сравн с СВА BLRb t сравн с BLN Р сравн с BLN СВА СВАКЬ t сравн с СВА Р сравн с СВА

2,5 2,52 0,016 1,74 3,54 0,001 2,00 2,11 0,53 0.599

0,1 2,52 0,032 0,47 2,02 0,051 0,65 0,58 0,22 0,826

2,7 2,24 0,031 3,26 1,80 0,081 3,60 2,94 1,46 0,154

1,3 1,33 0,191 2,00 2,39 0,020 1,75 1,59 0,51 0,611

4,6 3,16 0,003 3,37 2,21 0,033 2,85 2,29 1,17 0,248

2,7 0,65 0,518 3,52 1,37 0,179 3,05 4,88 3,15 0,003

21,3 9,39 0,000 10,1 4,77 0,000 4,50 2,47 1,40 0,170

0,3 4,86 0,000 1,26 2,40 0,021 2,40 1,94 0,84 0,406

127,3 5,32 0,000 64,5 11,43 0,000 36,2 28,4 1,59 0,121

) 2,8 1,15 0,257 3,74 1,76 0,037 2,30 3,47 2,05 0,047

1 1,4 1,90 0,065 2,05 1,76 0,087 0,75 1,53 2,11 0,042

> 18.5 1,88 0,068 14,7 0,98 0,334 36,6 26,1 0,92 0,363

S 4,3 0,58 0,563 2,58 2,58 0,014 4,85 2,71 2,75 0,009

87,1 3,83 0,000 50,4 3,62 0,001 197 67.8 3,94 0,000

5 15,3 5,78 0,000 15,3 0,00 0,958 9,67 12,8 3,73 0,001

> 24,2 7,35 0,000 26,2 1,81 0,078 32,2 22,6 9,37 0,000

* - НА - норадреналин; ДА - дофамин; ДФК - 3,4-дигидроксяфен1шуксусная кислота; Д'Д - отношение ДФК к ДА; СТ - серотонин; ГОИ-5 -гидроксиедол -уксусная кислота ГОИ - 5-; Г/СТ - отношение ГОИК к СТ; ГВК - 5-гомованилиновая кислота.*^ - значения критерия Стьюдента, #Р - уровень значимости.

Можно заключить, что у мышей BLN более интенсивен обмен моноаминов и , в особенности, серотонина. Это может быть проявлением более высокого уровня фоновой активации мозга. Чувствительность к действию стресси-рующих факторов у них отличается от других линий (Tolliver, Carney, 1994).

Сравнения содержания основных нейромедиаторов в мозге мышей разных линий проводились разными исследователями неоднократно. Еще в старой сводке по этому вопросу (Ingram, 1978) эти данные были представлены очень подробно. Попытки связать данные различия с теми или иными показателями физиологической активности мозга практически всегда касались отдельных специфических функций (Никулина, 1993).

Моноамины и кариотип. Различия в содержании мозговых моноаминов были обнаружены и между группами мышей, различающихся по строению ка-риотипа. Выделим сначала различия, общие для обеих пар линий.

Новая кора. Уровни норадреналина были достоверно ниже у обеих линий с Rb. Уровни дофамина и ДОФУК, а также индекс обмена дофамина были выше

у мышей с Rb, но не во всех случаях достоверно (см. табл. 12). Уровни гид-роксииндолуксусной кислоты были выше у обеих линий с Rb (у линий BL - недостоверно).

Стриатум. У мышей с Rb уровни серотонина и гомованилиновой кислоты были выше (для линий СВА - достоверно).

Ггтпокаип. Уровни норадреналина были ниже у мышей с Rb (для линий СВА - недостоверно). Такие же различия были в уровне ДОФУК и в индексе обмена дофамина (но не во всех случаях достоверно). Все показатели серотони-нергической системы были выше у мышей с Rb (для уровня серотонина у линий BL - недостоверно).

Таким образом, наличие Rb в кариотипе сказывается сходным образом на некоторых показателях функционального состояния моноаминергических систем мозга у животных обоих генотипов.

Кратко Olm, повидимому, их можио свести к изменениям в норадренерги-ческой и, в меньшей степени, дофаминергической иннервации нейронов новой коры и гиппокампа, а также к различиям (возможно причинно связанным с первыми) в серотониновой системе стриатума и гиппокампа.

Разнонаправленные изменения мозговых моноаминов. Специально рассмотрим случаи, когда выявляемые различия у мышей с Rb оказываются разнонаправленными у генотипов BL и СВА.

Новая кора. Уровни серотонина и его метаболитов у CBARb были высоко достоверно выше, чем у СВА, тогда как у другой пары линий различия в этих показателях отсутствовали, а недостоверные различия были разнонаправленными (вспомним различия между этими линиями в весе тела - мыши СВА в этой серии были очень тучными).

Стриатум. Уровень норадреналина был высоко достоверно выше у мышей BLRb по сравнению с BLN, и ниже у CBARb по сравнению с СВА. Уровень дофамина в стриатуме был высокодостоверно выше у мышей BLRb (от BLN), однако у линий СВА эти различия были недостоверными ( хотя показатель был ниже у мышей с Rb). Напомним, что и между линиями с нормальным кариоти-пом были отмечены высокодостоверные различия по этому показателю - уровень дофамина в стриатуме был выше у BLN.

3.3.4. Комплексный анализ межлинейных различий. Влияние транслокации.

Рассмотрим выявленные типы различий в нейрохимических показателях в сопоставлении с вариациями показателей поведения, обнаруженными у мышей с Rb и без нее.

При более высокой способности к экстраполяции мыши обоих генотипов с транслокациями обнаруживали более низкий, чем соответствующая линия с нормальным кариотипом, уровень двигательной активности в первую минуту теста, меньшее число стоек в тесте с матой ареной, большее число поворотов

налево, более короткое время выпивания молока за меньшее число дискретных подходов к поилке. При этом у мышей с транслокацией был достоверно более низкий уровень норадреналина в коре (и более высокий в стволе, по данным первого опыта) и более высокий уровень серотонина в стрнатуме.

Уровни гомованшшновой кислоты в новой коре и гидроксиндолуксусной кислоты в гиппокампе (а также отношение последней к серотонлну) были достоверно выше у носителей транслокации обеих линий.

Такие различия позволяют сделать вывод, что у мышей-носитетей транслокации имеет место более интенсивный (по крайней мере регионально) обмен мозговых моноаминов. Совпадение этих различий с таковыми по способности к экстраполяции также предполагает, что по крайней мере частично эффект более высокой способности к решению этого теста мышами с транслокацией можно связать именно с такими особенностями моноаминовой системы. Поскольку уровень норадреналина в мозге связан, в соответствии с мнением очень многих авторов, с процессом внимания (напр. Koob et al., 1978, Minor et al.,1988, Seiden et al., 1990), мы можем предположить, что именно усиление процесса внимания у мышей с Rb может быть одним из факторов, определяющих их более успешное решение теста на экстраполяцию.

Содержание норадреналина в гиппокампе различается между нашими линиями также, как различается способность этих мышей (тестированная в другом опыте) к обучению в водном лабиринте. Уровень его достоверно ниже у BLRb по сравнению с BLN, у линий СВА различия имеют тот же знак, но значительно меньше по размаху и недостоверны. Точно такой же характер межлинейных различий был по уровню локомоции и числу стоек.

Подобные совпадения рисунка межлинейных различий могут отражать определенный физиологический феномен. На линейных мышах показано, что стресс при плавании снижает уровень норадреналина в гиппокампе мыши (Miura et al., 1993), стрессирование животных вызывает ухудшение выполнения теста в водном лабиринте (Luine et al., 1994). Действие стрессоров вызывает эффекты, выраженность которых вариирует у разных линий (Shanks et al., 1994). Поскольку тест в водном лабиринте адресован не только способности к ориентации, но и оборонительному поведению мышей, то устойчивость к стрессу должна быть одним из важных факторов, который определяет успешность его выполнения и который, как правило, не рассматривается при анализе межлинейных различий.

Напомним, что мыши с Rb обучались в водном лабиринте значительно хуже, чем мыши с нормальным кариотипом. Обучение реакции активного избегания удара тока (см. раздел 3.2.9.2) также было более эффективным у мышей BL с нормальным кариотипом по сравнению с носителями транслокации. Эти данные заставляют предполагать, что возможной причиной низких показателей теста в водном лабиринте у мышей с Rb было истощение запасов норадренали-

на в гиппокампе, уровень которого у них был достоверно ниже, чем у группы с нормальным кариотипом.

Сходный с указанными особенностями поведения тип различий в показателях серотонинергической системы стриатума и гиппокампа трактовать достаточно сложно, поскольку такого типа данных в литературе практически нет. Однако можно предположить, что особенности организации пищевого поведения мышей с Ю> могут быть иметь отношение к этим различиям, поскольку се-ротонинергическая система связана также и с контролем пищевого поведения. С другой стороны, поскольку известна тесная взаимосвязь в функции централь-пых катехоламиновой и серотониновой систем, то содружественные различия между нормальными и мугантными линиями в показателях обеих систем могут быть результатом какого-то одного, общего для обеих систем фактора. Природа его на сегодня остается неизвестной.

Различия в показателях обмена дофамина в коре и уровень дофамина в стриатуме были в определенной степени сходными по "рисунку" с обнаруженными различиями поведения в тесте с крестообразным лабиринтом, а также с различиями поведения в тесте открытого поля.

Как уже говорилось при обсуждении данных поведенческих экспериментов (раздел 3.3.2), сходный рисунок с некоторыми оговорками имеют и вариации в успешности решения теста на экстраполяцию. Поскольку последние четко коррелируют (с обратным знаком) и с уровнем норадреналина в коре и рядом других нейрохимических показателей, можно предположить, что высокие показатели способности к решению элементарной логической задачи у мышей могут реализоваться только при определенном функциональном статусе моноамино-вых систем мозга. Полученные нами данные указывают на существование связи между уровнями этих нейромедиаторов и особенностями решения теста на Э.

Особенностью функционирования ЦП С мышей, имеющих данную хромосомную мутацию, является сильно выраженная реакция на стрессирующие воздействия. И в ситуации челночной камеры (удары током), и в тесте Морриса (плавание) поведение мышей с БА оказалось менее "адаптивными", чем мышей с нормальным кариотипом..

Как уже упоминалось выше, мыши отличаются от мышей СВА по значительному числу признаков поведения и по некоторым нейрохимическим индексам. В наших опытах у них был более высокий уровень вертикальной и горизонтальной активности, более эффективное пищевое поведение, более интенсивное освоение новой среды.

По нашему мнению такие различия могут быть отражением и различий в организации "двигательной сферы" мышей ВЬ в целом. Такого рода данные, свидетельствующие в целом о более "интенсивном" поведении мышей линии ВЬ получены и при сравнении этих животных с другими линиями (напр. Ра1ассЫоЦ а а!., 1989; ИакагаЮ, Актата, 1989; Бакзтопе е! а!., 1989; Кайкоу е1 а1., 1994; МсСи11оёЬ, Бактопе, 1992; Майт г\ а!., 1994).

Подтверждением тому могут быть и высоко достоверные межлинейные различия в уровне дофамина в стриагуме между двумя линиями с нормальным кариотипом, полученные в наших экспериментах.

Эти различия, по аналогии с известными данными по линейным мышам (Baker et а]., 1983, 1983, 1985, см. обзор: Полетаева, Романова, 1991), могут быть интерпретированы как отражение возможных нейроанатомических различий - разного числа нейронов соответствующей эргичности в той или иной структуре или разного числа соответствующих молекулярных рецепторов.

4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Множественные и разнообразные отклонения в поведении мышей, возникающие при неврологических мутациях, как правило неспецифичны и отражают внутренний дисбаланс в функции мозга, возникший вследствие нарушения нейрогенетических процессов (Messer, Stromingen, 1980; Levitt, Noebels, 1981; Bullock et al., 1982; Blatt, Goffinet, 1984; Eisenman, 1985; Lalonde et al., 1985-1989; Goldowitz, Koch, 1986; Feiten et al., 1986; Goodall, Ghesi, 1987; Pullara, Marshall, 1989 и др.).

Очевидно однако, что и у нормальных особей "повседневное" поведение может обнаруживать изменчивость. Она проявляется в виде так называемого популяционного политипизма (Plomin, Manosevitz, 1974), который является одним из основных свойств, обеспечивающих жизнеспособность любой популяции (Крушинский, Полетаева, 1981). Эта вариабельность поведешь определяется генетическими и средовыми факторами, а также их взаимодействием. Исследования вариабельности поведения мыши касались агрессивности (Benus et al., 1988, 1989; Sluyter et al., 1993), исследовательской активности (Crusio, 1995; Swegler et al., 1993), обучения ( Pick, Yanai, 1986; Schwegler, Lipp, 1995; Pico, Davis, 1984; Amraasari-Teule, Caprioli, 1985; Touman et al., 1988; Upchirch et al., 1988, 1995).

При исследовании адаптивных возможностей поведения животных (в частности лабораторных грызунов) разных генотипов сопоставления решения элементарной логической задачи и выполнения теми же животными других тестов практически не проводилось. Наша работа заполняет существующий пробел.

Как показали данные факторного анализа, показатели решения задачи на Э имеют нагрузки не от одного, а от нескольких факторов. Это, видимо, означает, что внешне легко измеряемый признак на самом деле имеет сложную структуру, и что эта способность может обнаруживаться при одновременном выполнении нескольких условий.

Сравнение способности к обучению и способности к экстраполяции у мышей разных линий позволило достаточно четко показать, что эти феномены относятся к разным категориям. Мыши, селектированные на разный вес мозга, обнаруживают межлинейные различия в способности к обучешпо, но не разли-

чаются по способности к решению теста на экстраполяцию. В тех случаях, когда логическая структура задачи требует от животного "мобилизации" способности к экстраполяции, обнаруживается, что мыши с 11Ь(8Д7)11ет решают ее в достоверном большинстве случаев правильно, тогда как мыши с нормальным кариотипом, как правило, пытаются приспособить свое поведение более более примитивным образом - прибегая к чередованию направления побежек и/или просто ускоряя выполнение теста. В то же время, когда в сходной по конфигурации обстановке опыта предъявляется тест на обучение, мыши с Ш) обнаруживают достаточно хорошую способность к научению обхода ширмы, превосходя в этом другие группы. Эти данные заставляют предполагать, что решение элементарной логической задачи, проходит в соответствии с иными, чем при формировании навыка побежки, принципами.

Более высокая эффективность решения задачи на экстраполяцию у мышей с транслокацией, устойчиво обнаруживаемая у них в течение более чем 20 лет лабораторного разведения, была проанализирована с точки зрения ее возможных причин. Ни измененное обоняние этих мышей, ни их большая способность к обучению не могут считаться вероятной физиологической причиной обнаруженного явления. Поскольку для решения задачи на экстраполяцию животное должно обладать и хорошо развитой краткосрочной памятью, и способностью улавливать закономерность перемещения стимула, и адекватно строить свою ответную реакцию, мы можем предположить, что наличие в кариотипе данной робертсоновской транслокации делает эти процессы более эффективными, а поведение таких животных оказывается более "пластичным". И наоборот, мыши линий, среди которых мало животных, успешно решающих эту задачу, имеют, повидимому, склонность к стереотипному выполнению поведенческих реакций.

Сходная картина различий была обнаружена у мышей, селектированных на различия в агрессивности (Вепш & а1., 1888, 1989). При обучении избеганию и поиску корма агрессивные мыши ведут себя более стереотипно, чем неагрессивные, а для провокации фармакологической стереотипии им нужны меньшие дозы апоморфина (БЬиег й а1., 1993). Мыши с повышенной агрессивностью сильнее реагируют на изменение своего внутреннего состояния, тогда как неагрессивные животные более реактивны (а по интерпретации авторов - более внимательны) к внешним стимулам.

При пребывании мыши в небольшом, знакомом, замкнутом пространстве у нее происходит угашение ориентировочно-исследовательской реакции, а какое-либо изменение в обстановке она может заметить (или не заметить) вследствие работы механизмов внимания. Достаточно очевидно, что процесс внимания "противоположен" страху. В литературе, посвященной исследовательскому поведению мыши, вопрос о соотношении неспецифического исследовательского поведения, которое протекает в соответствии с "отологическим оснащением" животного, и процесса внимания практически не рассматривается. Видимо, они

разворачиваются синхронно, но не обязательно содружественно, поскольку исследовательские реакции, обладают, как известно, тенденцией к "спонтанному" и стереотипному выполнению, тогда как проявление внимания в поведении относится к "когнитивной" сфере поведения и требует пластичности последнего.

Если наличие Rb в кариотипе меняет поведение таким образом, что усиливается внимание, то это должно иметь и другие проявления в виде "стабилизации" некоторых показателей поведения. Действительно у мышей-носителей транслокации оказывается сниженным по сравнению с исходным генотипом число пересеченных квадратов в тесте открытого поля, ниже число стоек, слабее выражен груминг (недостоверно), они совершают меньше излишних перемещений.

У мышей с Rb(8,17)llem выявлены дефекты обучения в водном лабиринте Морриса, а обучаемость их простому непространственному навыку избегания удара электрического тока в челночной камере также оказалась несколько ниже, чем у мышей BLN. В обоих случаях дефект обучения мышей с Rb был обнаружен в тестах, требующих избегания действия неприятного (стрессирующего) фактора, и причиной этого могут быть особенности реакций этих мышей на стрессогенную ситуацию. Дефицит внимания и когнитивной функции, связанный с особенностями обмена катехоламинов мозга (Grauer, Карол, 1993, Rüssel et al., 1995, Raevsky et al., 1990), описан у крыс при остром стрессе.

Связь содержания норадреналина в мозге ,с механизмами внимания описана в физиологических экспериментах, главным образом при избирательных разрушениях катехоламинергических нейронов и/или отдельных структур мозга, например, голубого пятпа и продольного пучка переднего мозга (Steketee et al., 1989, Koob et al., 1978), а также гиппокампа (Oades, 1979). В наших экспериментах, построенных на сравнении показателей тестов и нейрохимических индексов у разных генетических групп, обнаружена описанная выше сопряженность показателей ряда тестов и уровней моноаминов. В то же время физиологические и нейрохимические эксперименты свидетельствуют, что мозговые ка-техоламины являются одним из важных звеньев в формировании реакции организма на вредоносные или потенциально вредоносные агенты, т.е. в формировании стресс-реакции.

Иными словами, особенности функционирования нервной системы мышей с транслокацией оказались таковы, что эти животные с больпшм успехом справляются с тестами, требующими адаптации в отсутствие угрожающих факторов (обучение пищевому навыку, тест на экстраполяцию.

Основой успешности решения теста является также способность уловить закономерность перемещения стимула и построить последующее поведение таким образом, чтобы добиться цели - найти исчезнувший корм. Как показали наши эксперименты, мыши линии СВА, в обычных условиях неспособные к решению теста на экстраполяцию, улучшили показатели решения при введении

им ноотропного пептида ТР-1. Тем самым, как мы полагаем, продемонстрировало, что проявление способности к решению теста у мышей определяется не только "способностью" к улавливанию направления движения, как таковой, но и какими-то факторами, способствующими проявлению этой способности.

В соответствии с гипотезой, высказанной нами вначале, наши данные свидетельствуют, что способность мышей к решению элементарной логической задачи существует у большинства особей, и ее можно выявить, подобрав соответствующие условия.

Мы предполагаем, что хромосомная мутация - слияние хромосом 8 и 17-вызывает пока нам не известные, но, видимо, достаточно локальные изменения в функции ЦНС. Можно полагать, что такие изменения затрагивают условия функционирования нейронов определенных классов, например, катехоаминер-гических (но может быть и других), в результате чего измененными могут оказаться целые группы нейронных ансамблей.

Интересно отметить, что выявленная в нашей работе, условно говоря, "несовместимость" способности к решению теста на Э со способностью к преодолению действия стрессирующих факторов, была обнаружена ранее в опытах с крысами (Крушинский и др., 1975). Мы считаем, что в селекционном эксперименте с крысами отбор животных на высокие показатели теста "сформировал" таких особей, у которых оказалась резко усиленной реакция на стрессирующую ситуацию. Данные, полученные в нашей работе с мышами, подтверждают правильность такой интерпретации.

Наши исследования позволили выявить особенности поведения, свойственные мышам-носителям робертсоновской транслокации КЬ(8,17)11ега. Поскольку влияние таких генетических отклонений на поведение лабораторных животных практически не было исследованным, наши данные представляют общебиологический интерес. Они показывают, что подобная мутация оказывается далеко не нейтральной в плане влияния на организм, и что такого рода хромосомные перестройки в принципе могут индуцировать слабые, не нарушающие нормальной жизнедеятельности изменения, которые могут служить материалом для естественного отбора.

5. ВЫВОДЫ

1) Экспериментально продемонстрировано влияние на поведение мыши робертсоновской транслокации И)(8,17) Пет - слияния двух аугосом. Эта перестройка кариотипа вызывает изменения в способности животных к решению элементарной логической задачи, что в целом может затрагивать способность животных к адаптации к меняющимся условиям.

2) Использование новой биологической модели - группы из 4 попарно различающихся инбредных линий мышей позволило провести сравнительное исследование поведения этих животных, в котором были выявлены и межлиней-

ные различия в ряде признаков, и различия, специфически связанные с эффектом хромосомной мутации - робертсоновской транслокации (слияния) хромосом 8 и 17.

3) У лабораторных мышей разных генотипов была исследована способность к решению элементарной логической задачи - к экстраполяции направления движения раздражителя после исчезновения его из поля зрения. Успешность решения этого теста зависела и от генотипа. Мыши с робертсоновской транслокацией (слиянием) хромосом 8 и 17 характеризуются достоверным превышением уровня правильных решений этой задачи, в отличие от большинства других групп мышей. Эта особенность была обнаружена у мышей с этой РТ, возникшим независимо в двух популяциях - ЯЬ(8,17)11ет и ЯЬ(8,17)6Яю. Тестирование мышей с трисомией по фрагменту 17-й хромосомы подтвердило возможное участие локусов этого участка генома в формировании поведения.

4) Наитие 11Ь(8,17)11ет в кариотипе изменяет реактивность животных к введению препаратов с ноотропным действием, что обнаруживается в тестах на обучение в лабиринтах разного типа, и в способности к экстраполяции.

5) Способность к экстраполяции не обнаруживает корреляции с весом мозга у мышей, селектированных на большой и малый вес мозга, тогда как способность к обучению обнаруживает положительную корреляцию - .мыши селектированные на большой вес мозга, обучаются навыку поиска пищи и навыку избегания успешнее, чем мыши, селектированные на малый вес мозга.

6) Способность к экстраполяции и способность к обучению являются независимыми друг от друга свойствами поведения мыши, которые могут варииро-вать совместно, но могут обнаруживать разный характер изменчивости. Это является доказательством того, что они относятся к разным типам когнитивного поведения.

7) Способность к обучению в водном лабиринте и способность к экстраполяции являются независимыми свойствами поведения мыши. У мышей с ЛЬ(8,17)11ет способность к обучению пространственному навыку при плавании была достоверно хуже, чем у мышей с нормальным кариотипом. Это является доказательством различий в механизмах осуществления 2 типов когнитивного поведения.

8) Уровень исследовательской активности (число "стоек" в тесте открытого поля) обнаруживает такой же характер межлинейной изменчивости, что и более сложное исследовательское поведение при освоении крестообразного лабиринта. Межлинейная изменчивость (влияние генотипа и наличия транслокации) в показателях теста на экстраполяцию неточно совпадает с таковой исследовательской активности и имеет сходный характер с организацией пищевого поведения и с рядом тенденций в освоении новой среды.

9) У мышей с ИЬ(8,17)1Гет (независимо от генотипа) обнаруживается достоверно более низкий уровень норадреналина в новой коре, более низкий его уровень в стволе мозга, более высокий уровень серотонина в стриатуме и более

высокие индексы его обмена в гиппокамне. Таким образом, наличие Rb(8,17)llem в кариотиие влияет на функцию мозга, вызывая сдвиги в работе моноаминергических систем мозга.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

1. Крушинский JI.B., Астаурова Н.Б., Кузнецова JI.M., Очинская Е.И., Полетаева И.И., Романова Л.Г., Сотская М.Н. Роль генотипических факторов в определении способности к экстраполяции. В сб. (Отв. ред. В.К.Федоров, В.В.Пономаренко). Актуальные проблемы генетики поведения, 1975, Л., Наука, с.98-110.

2. Полетаева И.И. Влияние фенамина на поведение мышей разных линий. 25 совещ.по пробл. ВНД. Тезисы докладов. Ленинград, 1977, стр.120.

3. Крушинский Л.В., Дыбан А.П., Полетаева И.И., Романова Л.Г., Баранов B.C. Исследование способности к экстраполяции у мышей с робертсоновскими транслокациями хромосом. ДАН СССР, 1977,т.231,3, с.759-761.

4. Крушинский Л.В., Дыбан А.П., Полетаева И.И., Баранов B.C., Романова Л.Г. Способность к экстраполяции у мышей с робертсоновскими транслокациями хромосом. П Всес. совещ. по управлению поведением животных. Тезисы докладов. Москва, 1977, стр.125.

5. Poletaeva I.I., Romanova L.G. Genetical differences in complex behavior of rodents. Activitas Nervosa Super., 1977, v.19,3, P.45.

6. Крушинский Л.В., Дыбан А.П., Полетаева И.И., Романова Л.Г., Баранов B.C. Исследование поведения мышей с робертсоновскими транслокациями хромосом. 14 Международный генетический конгресс, Тезисы докладов, Москва, 1978, т.1, с.561.,

7. Попова Н.В., Полетаева И.И., Романова Л.Г. Селекция мышей на большой и малый вес мозга. ДАН СССР, 1978, т.240, N5, с. 1234-1236.

8. Крушинский Л.В., Дыбан А.П., Полетаева И.И., Романова Л.Г., Попова Н.В , Баранов B.C. Пути физиолого-генетического исследования способности к экстраполяции у мышей. Журн. высш. нервн. деят., 1978, т.28, N5, с.903-912.

9. Крушинский Л.В., Дыбан А.П., Полетаева И.И., Романова Л.Г., Баранов B.C. Исследование сложных форм поведения мышей с робертсоновскими транслокациями хромосом. ХШ съезд Всес. физиол. о-ва, тезисы, Алма-Ата, 1979, стр.59-60.

10. Попова Н.В., Полетаева И.И., Романова Л.Г. Способность к обучению и экстраполяции у мышей, селектированных на разный вес мозга. Журн. высш. нервн. деят., 1981, т.31, N3, с.550-555.

11. Крушинский Л.В., Полетаева И.И. Поведение как фактор процесса микроэволюции. Руководство по физиологии, том "Физиологическая генетика и генетика поведения" (отв. ред. Крушинский Л.В.), 1981, Л., Наука, с.303-329.

12. Крушинский Л.В., Полетаева И.И., Романова Л.Г., Баранов B.C. Поведение мышей с аномалиями кариотипа. IV съезд ВОГИС, Кишинев, тезисы докладов, 1981, стр.75-76.

13. Крушинский Л.В., Дыбан А.П., Полетаева И.И., Романова Л.Г., Баранов B.C., Грегорова С., Форейт Е. Исследование способности к экстраполяции у лабораторных мышей с частичной трисомией аутосом. ДАН СССР, 1982, т.260, с.1497-1499.

14. Крушинский Л.В., Дыбан А.П., Полетаева И.И., Романова Л.Г., Баранов B.C., Особенности высшей нервной деятельности мышей с робертсоновскими транслокациями хромосом. Журн. высш. нервн. деят., 1982, т.32, N3, с.446-453.

15. Попова Н.В., Полетаева И.И. Способность к решению экстраполяционной задачи у мышей, селектированных на большой и малый вес мозга. Журн. высш. нервн. деят., 1983, т.ЗЗ, N2, с.370-372.

16. Попова Н.В., Кесарев B.C., Полетаева И.И., Романова Л.Г. Цитоархитекто-ника коры головного мозга мышей, селектированных на большой и малый вес мозга. Вестник МГУ, 1983, сер.16, Биология, N3, с.30-34.

17. Romanova L.G., Poletaeva I.I., Baranov V.S., Dyban A.P., Rrushinsky L.V. The investigation of behaviour in laboratoiy mice with chromosomal translocations. Evolution and Environment, 1982, V.J.A.Novak, J.Milkovsky (eds.), p.913-919, Pralia, CSAV.

18. Крушинский Л.В., Зорина З.А., Полетаева И.И., Романова Л.Г. Введение в этологию и генетику поведения (учебное пособие для студентов), Изд-во МГУ,

1983.

19. Попова Н.В., Полетаева И.И. Исследование некоторых особенностей поведения мышей, селектированных на разную массу мозга. Журн. высш. нервн. деят., 1983, т.ЗЗ, N3, с.576-582.

20. Вознесенская В.В., Полетаева И.И., Суточный ритм двигательной активности мышей и влияние на него АКТГфю- Журн. высш нервн. деят., 1983, т.ЗЗ, N5, с.960-962.

21. Крушинский Л.В., Дыбан А.П., Полетаева И.И., Романова Л.Г., Баранов B.C. Хромосомные перестройки и поведение мышей. Ш Всес. совещ. по управл. по-вед. животных, тезисы, т. 1, с.10-11, Москва, 1984.

22. Вознесенская В.В., Полетаева И.И. Влияние АКТГ4.ю на поведение мышей. Журн. высш. нервн. деят., 1984, т.34, N1, с.32-37.

23. Крушинский Л.В., Дыбан А.П., Баранов B.C., Романова Л.Г., Удалова Л.Д. Влияние робертсоновских транслокаций на поведение мышей. ДАН СССР,

1984, т.276, N6, с. 1497-1500.

24. Крушинский Л.В., Дыбан А.П., Полетаева И.И., Баранов B.C., Романова Л.Г. Исследование роли робертсоновских транслокаций в решении мышами задачи на экстраполяцию 27 совещ.по пробл. высш. нервн. деят. Тезисы, Ленинград, Наука, 1984, с.224-225.

25. Попова Н.В., Полетаева И.И. Выработка условной оборонительной реакции у мышей, различающихся по весу мозга. Журн. высш. нервн. деят., 1985, т.35, N1,170-172.

26. Полетаева И.И., Якушин С.Б. Обучение активному избеганию у мышей с робертсоновской транслокацией хромосом. Журн. высш. нервн. деят., 1985, т.35, с.588-590.

27. Крушинский Л.В., Дыбан А.П., Полетаева И.И., Романова Л.Г., Баранов B.C., Удалова Л.Д. Влияние робертсоновских транслокаций на поведение мышей. Генетика, 1986,T.22,N3, с.434-441.

28. Полетаева И.И. Поиск пищи мышами при решении задачи на экстраполяцию после выключения обоняния сульфатом цинка. Журн. высш. нервн. деят., 1986, т.36, N4, с.680-685.

29. Вознесенская И.И., Кутузова Т.Б., Полетаева И.И. Влияние фрагмента АКТГ4_] о на поведение мышей разных линий. Всес.симп."Медиагоры в генетическом контроле поведения", тезисы, Новосибирск, 1986, с.9-10.

30. Полетаева И.И., Третьяк Т.М., Смирнова Г.Н. Содержание норадреналина и серотонина у мышей с робертсоновскими транслокациями хромосом. Всес. симп. "Медиаторы в генетическом контроле поведения", тезисы, Новосибирск, 1986, с.60-61.

31. Полетаева И.И. Решение мышами задачи на экстраполяцию при выключении обоняния сульфатом цинка. IV Съезд Всес. Териолог, о-ва, тезисы, Москва, 1986, с.8

32. Вознесенская В.В., Полетаева И.И. Роль генотипа в формировании сложных форм поведения. Всес. конф. 50лет . Ин-та физиологии АН ГССР, тезисы, Тбилиси, 1986, с.298-299.

33. Вознесенская В.В., Полетаева И.И. Ориентировочно-исследовательская реакция у мышей с разным генотипом при введении фрагмента AKTI Vio- Журн. высш. нервн. деят., 1987, т.37, N1, с.174-176.

34. Вознесенская В.В., Кутузова Т.Б., Полетаева И.И. Влияние амизила на способность мышей к экстраполяции направления движения. Журн. высш. нервн. деят. 1987, т.37, N2,293-297.

35. Полетаева И.И., Романова Л.Г. Роль организации генетического аппарата в формировании адаптивного поведения у домовой мыши. Межд. симп. памяти П.К. Анохина, тезисы, Ялта, 1988, с.35.

36. Вознесенская В.В., Полетаева И.И. Нейрохимические реакции на введение АКТГ4.ю мышам разных генетических групп. Всес. симп. "Медиаторы и поведение", тезисы, Новосибирск, 1988, с.17-18.

37. Полетаева И.И. Адаптивное поведение у мышей с различиями в строении кариотипа. Всес. совещ. по грызунам, Нальчик, 1988, тезисы, Свердловск, 1988, с. 129.

38. Попова Н.В, Полетаева И.И. Морфологическая билатеральная асимметрия некоторых структур головного мозга у мышей, селектированных по весу мозга. Всес.совещ. по грызунам, Нальчик, 1988, тезисы, Свердловск, 1988, с.131.

39. Sarychev E.I., Kozlovskaya М.М., Poletaeva I.I., Alfeeva L.Yu. Logic task solution and noothropic drug effect. In: Signal molecules and mechanisms of animal behavior. Sympos. abstr. Pushchino, 1989, p.51.

40. Вознесенская B.B., Полетаева И.И. Влияние фрагмента АКТГ4_ш на некоторые формы адаптивного поведения мышей разных генетических групп. Журн. высш. нервн. деят., 1989, т.39, N5, с.903-913.

41. Полетаева И.И., Третьяк Т.М., Смирнова Г.Н. Уровень норадреналина и се-ротошша у мышей, различающихся по поведению. Журн. высш. нервн. деят.,

1989, т.39, Nl,c.76-80.

42. Poletaeva I.I., Romanova L.G., Salimov R.M. Genetical differences in mouse goal directed behavior. 21 Ethological Conf. Abstr. Utrecht,1989, p.247

43. Полетаева И.И., Романова Л.Г. Поведение животных и генетические подходы к его исследованию Rb(8,17)llera. В кн."Успехи совр. генетики". Ред. Дубинин Н.П., Москва, 1989, т. 18, с.7-32.

44. Полетаева И.И., Романова Л.Г. Генетические аспекты поведения животных, ВИНИТИ, Итоги науки, сер. Физиология человека и животных, т.42, с.1-176,

1990.

45. Sarychev E.I., Kozlovskaya М.М., Poletaeva I.I., Alfeeva L.Yu. Logic task solution and noothropic drug effect. In: Signal Molecules and Behavior, (eds) Winlovv W., Vinogradova O., Sakharov D. Manchester Univ.Press, 1991, p.278-285.

46. Полетаева И.И., Салимов P.M. Факторный анализ организации поведения мышей. Журн. высш. нервн. деят., 1992, т.42, N2, с.314-324.

47. Лильп И.Г., Полетаева И.И., Бизикоева Ф.З., Иванов В.И. Поведение мышей линии 101/HY - модели наследственных заболеваний человека с хромосомной нестабильностью. Генетика, 1992, т.28, с.87-97.

48. Poletaeva I.I.,Popova N.V., Romanova L.G. Genetical aspect of animal reasoning. Behavior Genetics, 1993, v.23, p.467-475.

49. Leitinger В., Poletaeva LI., Wolfer D., Lipp H.P. Swimming navigation, open-field activity, extrapolation behavior of two inbred mouse strains with robertsonian translocation of chromosomes. Behav.Genetics, 1994, v.24, p.273-284.

50. Полетаева И.И. Физиолого-генетические механизмы сложных форм поведения грызунов. Съезд ВОГИС, тезисы, дек.1994, Генетика, 1994, т.ЗО, прилож..

51. SalimovR.M., Poletaeva I.I., SalimovaN.B., Kovalev G.I. Spatial problem solving in mice: a neurochemical correlates. XII Int. Congr. Phann. Abstr, 1994, Monreal, Can. J. Physiol. Pharm. 1994, v.72, Suppl.l, P.13.7.42.

52. Poletaeva I.I. Animal reasoning ability in L.V. Krushinsky experiments. Studies of extrapolation ability. Behavioral and Brain Research in Naturalistic and Semi-Naturalistic Settings (eds.E.Alleva, et al.). 1995, Kluwer Acad. Publ., NATO ASI Series,v.82, pp.375-393.

53. Салимов P.M., Салимова Н.Б., Ковалев Г.И., Гайнетдинов P.P., Полетаева И.И. Межлинейные различия адаптивном поведении коррелируют с некоторыми показателями обмена моноаминов мозга. Журн. высш. нервн. деят., 1995, т.45, в.5, с.914-923.

54. Полетаева И.И. Роль генотипа в формировании адаптивных реакций мышей. 1(Х1) Международное совещание по эволюционной физиологии 22-26 апреля 1996 г, тез.докладов, Санкт-Петербург, 1996, с.183-184.

Благодарности

Подводя итог работе, изложенной в докладе, я с благодарностью думаю о моих друзьях и коллегах.

Создатель и руководитель нашей лаборатории - лаборатории физиолоши и генетики поведения Леонид Викторович Крушинский был не только яркам и оригинальным ученым, создателем учения об элементраной рассудочной деятельности животных, он был требовательным руководителем и настоящим учителем. Мы всегда с благодарностью вспоминаем его. Ему принадлежит иииуиатива использования генетических методов в анализе элементарной рассудочной деятельности животных.

Я благодарна своим учителям - Л.Г.Воронину и В.И.Гусельникову за доброжелательность и знания, которые я получила. Обращаясь со словами большой благодарности к моим коллегам по кафедре высшей нервной деятельности и, в первую очередь, к заведующему кафедрой профессору В.В.Шульговскому за поддержку и помощь.

Профессор Андрей Павлович Дыбан был первым, который привлек наше внимание к возможности использовать в исследованиях поведения мышей с абберантным кариотипом. Выполнение этой работы было бы невозможно без дружеской и квалифицированной помощи д.б.н. Владислава Сергеевича Баранова. Большая благодарность им и всем коллегам тогдашнего отдела эмбриологии ИЭМ АМН СССР за помошь и поддержку.

С большой благодарностью я всегда думаю о коллегах, совместная работа с которыми позволила провести настоящую работу. Я горячо благодарю Л.ДУдалову, С.В.Якушина, В.В.Вознесенскую, Т.В.Кутузову, Е.ИСарычева, М.М.Козяовскую, Л.Ю.Алфееву, Т.М.Трегьяк, Г,Н.Смирнову, Н.Б.Салимову, Г.ИКовалева, Р.Р.Гайнегдинова, Ф.З. Бизикое-ву, Д.Вольфера, Б.Лейтингер.

Сотрудничество с И.Г.Лильп и В.И.Ивановым (Всероссийский медико-генетический центр) приносит мне чувство удовлетворения, поскольку при этом полученные нами знания и навыки имеют вероятность быть использованными в практических целях. Я благодарна им за понимание и помощь.

Совместная работа с Р.ЖСалимовым была очень полезной и плодотворной, поскольку не только позволила провести серии дополнительных экспериментов, за что я ему очень благодарна, но и открыла для меня и моих коллег возможность дальнейшего сотрудничества с этим блестящим экспериментатором и высококвалифицированным специалистом.

Возможность работать совместно с Наталией Васильевной Поповой было всегда большой радостью, ее профессиональные навыки и замечательные человеческие качества всегда служат меня восхищают. Ей я выражаю глубокую благодарность.

Я благодарю свое "начальство" в секторе физиологии ВИНИТИ - М.А.Каменскую и А.В.Титову, которые способствовали тому, чтобы я и мои коллеги долгие годы получали не

только интеллектуальную пищу, но и пищу земную. Я всегда ценила эту поддержку и очень за пее благодарна.

Большая благодарность нашим, к сожалению, бывшим коллег-ам Б.А.Дашевскому и Л.С.Бондарчуку, работа которых в нашей лаборатории много дала мне в профессиональном отношении, и дружбой с которыми я горжусь.

Я очень благодарна Леониду Ивановичу Корочкину за поддержку и помощь в работе. Его идеи и энтузиазм экспериментатора вселяют оптимизм и помогают в жизни.

Работа в лаборатории, в особенности после смерти Л.В.Крушинского, а также в связи с финансовыми обстоятельствами последнего десятилетия, проходила в трудных условиях. Однако мы смогли работать, поддерживать денные линии животных и даже начинать новые направления исследований. В этом большая заслуга всего коллектива нашей лаборатории, которую в самое трудное время возглавляла А.Ф.Семиохина. Большая благодарность сотрудникам, совместно с которыми мы преодолевали трудности в содержании животных -З.А.Костыне, Л.И.Чебыкиной, И.В.Мамичевой. Сочувсгвиме, понимание и помощь я всегда находила у М.Г.Плескачевой, О.ОЛкименко, И.Б.Федотовой, АЛ.Крушинского, А.АХмирновой, Н.Б.Маркиной. Хочется самыми добрыми славами вспомнить наше сотрудничество с О.П.Полежаевой, Л.М.Кузнецовой, Д.А.Флессом, Е.И.Очинской, Л.ПДоброхотовой. И хочется вспомнить самыми теплыми словами коллег, которых нет с нами Л.Н.Молодкину и А.П.Стешенко.

В выполнении исследований, приведенных в докладе, важная роль принадлежит моему дорогому другу и коллеге Ларисе Гурьевне Романовой. Я благодарю ее за огромную доброту, с которой она всегда относится ко мне и моим близким, за мужество и стойкость, которые ей понадобились в неизмеримо больших количествах, чем многим и многим из нас, за опгамизм и умение видеть наши скромные проблемы в новом и необычном свете, словом за все...

Я очень благодарна судьбе за дружбу с Зоей Александровной Зориной, которая является для меня эталоном лучших человеческих качеств. Ее деятельно-доброжелательное отношение ко мне и этой работе сделало возможным появление последней. За это ей особая благодарность.

Надежным и благородным другом для меня и моих коллег в последние годы был Ханс-Петер Липп, профессор Цюрихского университета. Его человеческое участие и помощь в работе, его энтузиазм и высочайшая организованность помогли не только наладить научное сотрудничество, которое, будем надеяться, окажется плодотаорным, но и помочь нашей лаборатории технически. Я выражаю ему самую горяую благодарность.

Я приношу благодарность деканату и администрации Биологического факультгета МГУ - М.В.Гусеву, И. П. Ер макову, К.Н.Тимофееву, В.А.Федину, Г.В.Воронцовой, С.АКапле, а также бывшим зав.отделом экспериментальных животных Ф.А.Ильиной и Т.В.Бородкиной за поддержку и помощь.

Я благодарна моей семье за понимание, терпение, мужество и помощь - моей маме М.Д. Стерлиговой, мужу Г.В.Гурскому, детям - Ярославу и Надежде, брату А.ИЛолетаеву, а также Т.Д.Гурской и К.А. Лукьянову.

Заключительные этапы работы были поддержаны полученным лабораторией грантами по программам "Университеты России", РФФИ N 95-04-11099, Приоритетные направления генетики.

Текст научной работыДиссертация по биологии, доктора биологических наук, Полетаева, Инга Игоревна, Москва

& ■ 3 / /л г

Московский государственный университет им.М.В.Ломоносова Биологический факультет

На правах рукописи

Полетаева Инга Игоревна

Фичиолого-генетическ'ое исследование пов^ения лабораторной мыши оп!

Специальность - 03. 00.13

Диссертация

на соискание ученой степени доктора биологических наук, представленная в форме научного доклада

> V ' ^ V. , V

V ■■ (V

^ С

т / , $ - $ / ^у«.

Работа выполнена н лаборатории физиологии и генетики поведения кафедры высшей нервной деятельности Московского государственного университета

Официальные оппоненты:

Ведущее учреждение -

Институт цитологии и генетики СО РАН (г.Новосибирск)

Защита состоится 23 феврали rodo диссертационного совета Д. 053. i верситете ям.М Б. Ломоносова ! Биологический факультет МГУ,

~>с 30 чин на заседании ¿рственном учи-Воробьевы горы,

С публикациями автора можно факультета МГУ

миологического

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук

А| ^Б.А.Умарова

Московский государственный университет им.М.В.Ломоносова Биологический факультет

На правах рукописи

Полетаева Инга Игоревна

Физиолого-генетическое исследование поведения лабораторной мыши

Специальность - 03. 00.13

в 2 • о р

о 5

Диссертация

на соискание ученой степени доктора биологических наук, представленная в форме научного доклада

Работа выполнена в лаборатории физиологии л генетики поведения кафедры высшей нервной деятельности Московского государственного университета

Официальные оппоненты:

Ведущее учреждение -

Институт цитологии и генетики СО РАН (г.Новосибирск)

Защита состоится 23 февраля 2998 года з 15 час 30 мин па заседании диссертационного совета Д. 053.00.35 при Московском государственном университете гш.М.В.Ломоносова по адресу 119899, Москва, Воробьевы горы, Биологический факультет МГУ, ББА

С публикациями автора можно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета МГУ

Автореферат разослан

573 ^

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат биологических наук Б.А.Умарова

1. Общая характеристика работы

1.1. Актуальность работы.

Одна из фундаментальных проблем неврологии и яейробиологии - изучение генетических механизмов формирования мозга и поведения. Использование традиционных генетических методов - генетического и мутационного анализа, селекционного метода и др. - позволило установить существование генетического контроля практически всех форм поведения (Hay, 1980; Goldowitz, ed.,1992; Полетаева, Романова, 1990). Наряду с этим в анализе генетической изменчивости поведения успешно используются новые генетические и молеку-лярно-биологические методы (Crabbe et al., 1994; Hsiao et al., 1995: Herdegen et al., 1995 и мн. др.). Основной трудностью в проведении исследований поведения является исключительно большая сложность этого феномена и его субстрата - мозга. Ввиду этого чрезвычайно важен выбор модели, которая была бы адекватна поставленной цели. Хорошо генетически изученный объект, о поведении которого известно достаточно много - это лабораторная мышь (Oreen, 1965; Goldowitz, ed., 1992).

Исследования особенностей поведения мыщей разных линий выявили его многочисленные и разнообразные вариации, которые касались не только обучения и памяти (Wahlsten, 1972; Van Abeelen, ed., 1974; Oliverio, ed., 1977; Anisman, 1979), но и видоспецифического поведения, а также темпов сенсомо-торного созревания (Oliverio, Castellano, 1974) и уровня локомоторной и исследовательской активности (DeFries, Hegmaim, 1970; Thissen et al., 1970; Van Abeelen, 1974; DeFries et al., 1978).

Были установлены основные принципы генетической детерминации поведения, к которым относится полигенное (в большинстве случаев) наследование (Эрман, Парсонс, 1985), множественность межлинейных различий в поведении. (Van Abeelen, ed., 1974; Ingram, 1978), разная степень устойчивости к модулирующему действию средовых факторов ( форма инстинктивных движений или а способность к научению, исследовательская активность и др. - Henderson, 1978; Carlier et aí., 1992; Goldowitz, ed., 1992). Кроме того, было установлено, что во многих случаях в основе вариаций поведения лежат модификации его морфологического субстрата - того или иного отдела головного мозга (Wimer, Wimer, 1988; Lipp et al., 1989; Lipp, Wahlsten, 1992 и мн. др.), и/или биохимические особенности (Van Abeelen, 1974; Mandel et al., 1974; Lapin, 1974).

1986), сложных форм обучения (Pico, Davis, 1984; Ammasari-Teule, Caprioü, 1985; Toumrni et al., 1988; Upchirch et al., 1988, 1995).

В исследованиях элементарной рассудочной деятельности, проведенных Л.В.Крушинским и его сотрудниками в 60-70 годы, бьша проанализирована способность животных многих видов к экстраполяции направления движения стимула, т.е. их умение оперировать закономерностями перемещения предметов. Сравнительные исследования поведения животных разных видов позволили сделать заключение, что уровень рассудочной деятельности тем выше, чем сложнее мозг животного.

Однако для изучения физиолого-генетичееких основ этого феномена было необходимо исследовать животных одного вида, а наиболее подходящими объектами такой работы могли бы стать хорошо физиологически и генетически изученные лабораторные грызуны. В то же время именно грызуны оказались "критическими" по проявлению способности к экстраполяции объектами - у лабораторных крыс и мышей она далеко не всегда (Крушинский и др., 1975). Это позволило предположить, что широкое сравнительное исследование разных аспектов поведения у мышей генетических групп, способных и не способных к решению теста на экстраполяцию, может пролить некоторый свет на механизмы формирования способности к экстраполяции.

Первые экспериментальные данные о существовании генетических различий в способностях животных к решению элементарных логических задач были получены при сравнении способности к экстраполяции у диких и доместициро-ванных форм лисицы и серой крысы (Крушинский и др., 1975) - дикие формы обнаруживали высокий уровень правильных решений, тогда как одомашненные выполняли тест хуже (Сотская, 1978). В то же время попытка дальнейшего исследования генетических различий в способности крыс к экстраполяции путем селекционного эксперимента бьша неудачной (Кузнецова, 1986).

У мышей были также такие группы, у которых доля правильных решений задачи достоверно превышала случайную - это были мыши с робертсоновской транслокацией хромосом Rb(8,17)llem. В течение более чем двадцатилетнего разведения в нашей лаборатории мыши с этой хромосомной мутацией устойчиво обнаруживали отличный от случайного уровень решения задачи на экстраполяцию. Позднее мы имели возможность сравнить поведение мышей 4 ин-бредвых линий, которые попарно различались либо по генотипу (СВА и C57BL/6J), либо по наличию или отсутствию этой транслокации. Эта группа линий представляет собой уникальную биологическую модель, с помощью которой можно выявлять вариации поведения, связанные с этой перестройкой..

Начиная исследования, мы руководствовались следующей гипотезой.

Поскольку существуют группы мьппей, у которых способность к экстраполяции обнаруживается на достоверно неслучайном уровне, это означает, что в ЦНС мыши, существуют нейрофизиологические механизмы, которые обеспечивают сенсорные и когнитивные аспекты такой способности, а также формиро-

вание эффекторного ответа. Мы предполагаем, что у большинства лабораторных мышей работа этих механизмов затруднена в силу каких-то физиологических особенностей функции их мозга - у этих животных способности к экстраполяции не обнаруживается. Полученные нами данные показали правильность такого предположения.

1.2.Цель работы.

Анализ поведения лабораторных мышей разных генотипов имел целью обнаружение и разностороннюю физиологическую характеристику различий (в том числе генетических) в уровне способности к экстраполяции как проявления элементарной рассудочной деятельности.

Для исследования этого вопроса следовало решить несколько задач:

6) Исследовать реакции мышей разных линий на введение фармакологических агентов, обладающих слабо активирующим и ноотрошым эффектом.

1.3.Научно-теоретическое и практическое значение.

Исследование элементарной рассудочной деятельности на основе генетического подхода продемонстрировало принципиально важный для физиологиии и генетики поведения феномен - влияние робертсоновской транслокацин хромосом Rb(8,17)llem на поведение.

Усиление способности к экстраполяции при введении пептида ТР-1 и специфичность эффектов фрагмента АКТГ 4.ю имеют важное значение, поскольку во-первых, впервые показывает не только теоретическую, но и практическую возможность усиления способности к экстраполяции, а во вторых демонстрирует перспективность использования данной генетической модели (набор линий) для оценки эффектов фармакологических препаратов.

Поскольку доя мышей с КЬ(8,17)Пет характерны специфические особенности содержания и обмена мозговых моноаминов, одним из конкретных путей реализации эффекта данной хромосомной мутации может быть влияние на мо-ноаминергическую систему мозга. В теоретическом отношении этот факт можно считать свидетельством влияния вариаций в содержании моноаминов на осуществление нормального поведения мыши. Использованная нами модель - 4 попарно различающиеся линии мышей - позволила установить, что одним из эффектов робертсоновской транслокации является изменения в уровне норад-реналина в коре и другие сдвиги в моноаминергической системе мозга, а также продемонстрировать роль этой системы в осуществлении когнитивного поведения мыши.

Полученные данные о разной "структуре" организации поведения мышей при приеме пищи у животных разного генотипа имеют значения в нейроэтоло-гическом аспекте, как проявление генетических различий в видоспецифическом поведении.

Проведенные исследования подтвердили высказанное теоретическое предположение о том, что мыши способны к решению элементарной логической задачи (на экстраполяцию), поскольку она обнаруживается у животных с робертсоновской транслокацией и при фармакологической модуляции поведения.

Проведенное исследование поведения лабораторных мышей, различающихся между собой как по кариотипу, так и генетически, имеет научно-теоретическое и практическое значение для исследования нормальных и патологических признаков поведения. Такой подход необходим для формирования представлений о нормальных вариациях в поведении лабораторного животного, что важно для более полной оценки поведения при действии фармакологических препаратов, для оценки эффективности пренатальных и'шга неонатальных воздействий на ЦНС, при проведении мониторинга экосистем с использованием отклонений в поведении животных, как показателей экологического неблагополучия биоценозов и т.п.

1.4. Научная новизна работы.

Полученные в работе данные свидетельствуют о влиянии Ш>(8,17)11ет на функцию организма в целом. Влияние перестройки кариотипа на поведение является специальным случаем так называемого "эффекта положения", и как ге-

нетическое явление еще ждет подробного анализа методами современной молекулярной биологии.

В работе впервые были получены данные о межлинейных различиях в поведении лабораторной мыши при решении задачи на экстраполяцию с использованием уникальной генетической модели - двух пар линий с нормальным и аберрантным карштипом. Их попарное сравнение дало информацию и о роли генетического фона, и о роли хромосомной мутации в выявленных различиях в поведении. Впервые получены данные о влиянии на поведение мышей грисо-мий по фрагментам разных аутосом. На большом фактическом материале впервые показано влияние перестройки кариотипа как на поведение мышей в лабораторных тестах, так и на нейрохимические признаки.

Впервые показано, что введение фармакологических препаратов гептапептида ноотропного действи�

Информация о работе

Полетаева, Инга Игоревна
доктора биологических наук
Москва, 1998
ВАК 03.00.13

Диссертация

Физиолого-генетическое исследование поведения лабораторной мыши - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему Физиолого-генетическое исследование поведения лабораторной мыши ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Физиолого-генетическое исследование поведения лабораторной мыши"

Текст научной работыДиссертация по биологии, доктора биологических наук, Полетаева, Инга Игоревна, Москва

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Физиолого-генетическое исследование поведения лабораторной мыши
ВАК РФ 03.00.13, Физиология