Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Нейрофизиологические и нейрохимические механизмы индивидуально-типологических особенностей крыс в условиях выбора стратегии поведения
ВАК РФ 03.03.01, Физиология
Автореферат диссертации по теме "Нейрофизиологические и нейрохимические механизмы индивидуально-типологических особенностей крыс в условиях выбора стратегии поведения"
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И НЕЙРОФИЗИОЛОГИИ РАН
На правах рукописи
005531840
ЗАЙЧЕНКО Мария Ильинична
03.03.01 - физиология
Нейрофизиологические и нейрохимические механизмы индивидуально-типологических особенностей крыс в условиях выбора стратегии поведения
-1 авг №
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук
тг ш і
Москва - 2013
005531845
Работа выполнена в лаборатории условных рефлексов и физиологии эмоций (зав. лабораторией - д.б.н. Г.Х.Мержанова) федерального государственного бюджетного учреждения науки института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН.
Научный консультант: доктор биологических наук
Г.Х. Мержанова
Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор, засл. деят. науки РФ доктор биологических наук доктор биологических наук
Ю.В. Урываев М.Л. Пигарева В.Т. Шуваев
Ведущее учреждение: МГУ им. М.В.Ломоносова, биологический факультет.
Защита состоится « 25 » сентября 2013г.
в 14 часов на заседании Диссертационного Совета 002.044.01 при федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН по адресу: 117485, Москва, ГС П-7, ул. Бутлерова, д. 5-а С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН.
Автореферат разослан «_»_2013г.
Ученый секретарь Диссертационного Совета,
доктор биологических наук .. В.Н.Иерусалимский
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы.
Вопрос о том, что лежит в основе индивидуальных различий, с давних времен привлекал внимание ученых. Наиболее ярко индивидуальные особенности человека и животных проявляются в ситуациях, когда существует возможность выбора стратегии поведения в зависимости от ценности и вероятности получения вознаграждения. Ценность вознаграждения по психологической оценке убывает по мере увеличения трудности или задержки его получения. Неспособность индивидуума переносить задержку в получении вознаграждения является одним из характерных проявлений импульсивности, тогда как самоконтролируемые индивидуумы, наоборот, готовы терпеть неудобства ради получения более ценного результата. Исследование импульсивности и самоконтролируемости стало актуальным с тех пор, как было установлено, что импульсивное поведение является важным KOMnoneirroM многих психиатрических синдромов, таких как психопатии, склонность к суицидам, синдром дефицита внимания у гиперактивных детей и так далее. Импульсивность также связана с агрессивностью, гиперактивноегью, алкоголизмом и наркоманией, принятием скоропалительных решении в бизнесе, склонностью к азартным играм и другими нежелательными социальными проявлениями (Sagvolden, Sergeant, 1998; Sonuga-Barke, 2003; Swanson et al., 1998). Изучение импульсивного поведения у животных может быть использовано для понимания биологических основ этого поведения и коррекции его чрезмерного проявления.
При исследованиях импульсивности довольно много внимания уделяется связи этого поведения с различного рода зависимостями к химическим препаратам (Homberg et al., 2004; Nadal et al., 2005; Schramm-Sapyta et al, 2011 и др.). В то же время пока мало известно о том, как импульсивность соотносится с другими чертами поведения, такими как тревожность, исследовательская активность, социальное поведение и могут ли различные мотивационно-эмоциональные состояния оказывать влияния на ее проявление.
Поведение, связанное со способностью реагировать на сигналы эмоционального (в частности, негативного) состояния другой особи, относится к социальному поведению. Существует, в основном, две точки зрения относительно физиологических механизмов этого поведения. Одна из них состоит в том, что негативное эмоциональное состояние (эмоциональный резонанс) в ответ на оборонительные сигналы партнера возникает только у крыс, избегающих крика партнера-жертвы («альтруистов»), и не возникает у неизбегающих («эгоистов»). Согласно другой точке зрения - эмоционально негативное возбуждение при крике жертвы имеет место в обоих случаях, различна лишь форма поведенческого реагирования - активное избегание - у «альтруистов» и пассивно-оборонительная реакция - у «эгоистов». Так или иначе, животные выбирают стратегию поведения в предложенных им условиях эксперимента.
Исследования особенностей нейронной активности у животных, различающихся по своим поведенческим реакциям, имеют большое значение для выяснения нейрофизиологических механизмов, лежащих в основе этих индивидуальных различий.
Л 3
Особый интерес в этом плане представляет изучение активности нервных клеток в отделах мозга, имеющих отношение к эмоциональному реагированию — в структурах лимбического круга и гипоталамусе. В исследованиях Г.Х.Мержановой с соав. (19962002) на кошках было показано, что импульсивное поведение характеризуется наиболее тесным взаимодействием таких структур лимбического круга, как миндалина и латеральный гипоталамус, в отличие от противоположной особенности поведения -самоконтролируемости, при которой эти взаимодействия были выражены слабее. В основе типологических различий у людей и животных может также лежать неодинаковая активность право- и левосторонних структур мозга (Бианки, 1989; Davidson, 1992).
Понимание нейрохимической природы импульсивного поведения может помочь в лечении психических заболеваний. В большинстве случаев при изучении роли дофаминергической и серотонинергической систем мозга (а также многих других нейромедиаторных систем) в организации поведения не учитываются индивидуально-типологические особенности животных. Представляется весьма вероятным, что изменение в уровне активности того или другого нейротрансмштера, будет оказывать неодинаковое воздействие на поведение особей, различающихся по ряду индивидуальных характеристик.
Таким образом, исследование нейрофизиологических и нейрохимических процессов, лежащих в основе индивидуального поведения продолжает и в настоящее время оставаться актуальной научной проблемой.
Цель работы. Изучить импульсивное поведение крыс в условиях «возможности выбора» ценности подкрепления в зависимости от времени его получения, сопоставить его с поведением в тесте «эмоциональный резонанс» и других поведенческих тестах. Выявить на клеточном уровне роль эмоциогенных структур мозга и участие дофаминергической и серотонинергической медиаторных систем в организации импульсивного поведения животных. Задачи исследования,
1. Оценить животных по проявлению импульсивности с использованием методик «эмоционального резонанса» и «права выбора» ценности подкрепления в зависимости от времени его получения.
2. Сопоставить поведение «импульсивных» и «самоконтролирующих» крыс, разделенных в соответствии с выбором ими малоценного немедленного и ценного задержанного пищевого подкрепления в тесте «эмоциональный резонанс».
3. Сравнить нейронную активность гипоталамуса, префронтальной коры и гиппокампа крыс, отнесенных к группе избегающих («альтруистов») и не избегающих крика партнера-жертвы («эгоистов») при разном уровне пищевой мотивации и внутримозговом электрическом раздражении эмоционально позитивных и негативных структур мозга, а также при болевом раздражении партнера-жертвы.
4. Изучить уровни двигательно-исследовательской активности и тревожности у «импульсивных» и «самоконтролирующих» крыс при использовании методик
«открытого поля», «светло-темной камеры» и «приподнятого крестообразного лабиринта».
5. Исследовать влияния изменения уровней дофамина и серотонина па поведение крыс по «выбору ценности подкрепления».
Научная новизна работы.
В данной работе было впервые проведено сопоставление поведения одной и той же совокупности крыс при тестировании их по методике «эмоционального резонанса» и «выбора ценности пищевого подкрепления» и показана высокая степень корреляции между поведением животных в этих тестах: практически все импульсивные крысы, в отличие от самоконтролирующих, активно избегали крика партнера-жертвы.
Показано влияние уровня пищевой мотивации на проявление импульсивности у крыс: голодные животные чаще выбирали ценное, хотя и задержанное подкрепление.
Выявлены различия в уровнях исследовательской активности и тревожности у импульсивных и самокоптролирующих крыс: импульсивные животные более активны и менее тревожны по сравнению с самоконтролирующими.
Впервые проведено исследование нейронной активности эмоциогенных структур мозга, в котором было выявлено влияние действия зоосоциалышх стимулов на крыс с разными типологическими особенностями. Нейроны крыс, избегающих крика партнера-жертвы («альтруистов»), в отличие от неизбегающих («эгоистов»), реагировали на оборонительные сигналы жертвы так же, как и на впугримозговую эмоционально-негативную стимуляцию.
Впервые были выявлены межполушарные различия в нейронной активности животных, избегающих и не избегающих крика партнера-жертвы. У «альтруистов» в поле CAI реакция нейронов левого гиппокампа на эмоционально значимую электромозговую стимуляцию была выше, чем реакция нейронов правого гиппокампа, тогда как у крыс группы «эгоистов» такой асимметрии обнаружено не было. В поле САЗ, наоборот, межполушарные различия проявлялись лишь у крыс группы «эгоистов» - активность левого гиппокампа у них была выше.
Установлено, что блокада рецепторов дофамина изменяет поведение самоконтролирующих крыс, увеличивая их импульсивность. Введение агонистов и антагонистов серотонина влияет только на поведение животных импульсивной группы: агонисты снижают импульсивность, тогда как атагшгасты увеличивают ее.
Научно-практическое зиачепие работы. Полученные в работе данные о нейрофизиологических и нейрохимических процессах, лежащих в основе разделения особей на типологические группы, способствуют как пониманию внутренней природы индивидуальности, так и могут внести вклад в нахождение методов коррекции чрезмерного, патологического проявления нежелательных индивидуальных черт поведения. Выявленные в ходе исследования факты могут быть полезны при дальнейшей разработке вопросов, связанных с исследованием основ индивидуальных различий. Методы исследования индивидуально типологических особенностей и результаты,
полученные с их помощью, могут быть использованы в Институте фармакологии РАМН, Институте нормальной физиологии им. П.К.Анохина РАМН, Институте эволюционной физиологии и биохимии им. И.М.Сеченова РАМН. Результаты работы могут быть использованы в педагогической практике, при профориентации учащихся, в неврологической клинике, при чтении лекционных курсов «Физиология высшей нервной деятельности».
Положения, выносимые на защиту:
1. Существуют общие физиологические механизмы, определяющие стратегию поведения крыс в ситуациях с выбором ценности подкрепления в зависимости от задержки его получения и избеганием или не избеганием крика партнера в модели «эмоционального резонанса». В основе неспособности крыс выдерживать эмоционально-негативное состояние, вызываемое как задержкой вознаграждения, так и сигналами оборонительного возбуждения партнера лежит импульсивность.
2. Имеются специфические различия в характере изменений нейронной активности эмоциогенных структур мозга в ответ на эмоционально значимые стимулы у крыс, избегающих («альтруистов») и не избегающих («эгоистов») крика партнера-жертвы. У крыс «альтруистов», в отличие от «эгоистов», реакции нейронов гипоталамуса и префронтальной коры на крик партнера имели одинаковую направленность с реакциями на внутримозговую стимуляцию эмоционально-негативных структур.
3. Введение фармакологических препаратов, изменяющих уровни дофамина и серотонина, оказывает разнонаправленный эффект на поведение индивидуумов с разными типологическими особенностями: поведение импульсивных животных зависит от изменения уровня активности серотонинергической системы мозга, а самоконтролирующих животных - дофаминергической системы.
Апробация работы. Результаты научно-исследовательской деятельности докладывались и обсуждались на V, VI и VII Международном междисциплинарном конгрессе «Нейронаука для медицины и психологии» (Судак, Украина, 2009, 2010, 2011, 2013гг), И Съезде физиологов СНГ (2008г., Кишинев, Молдавия), XIX XX и XXI съездах Физиологического об-ва им. И.П.Павлова, 8 международном форуме FENS 2012 г в Барселоне (Испания).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 47 печатных работ, из них 21 статья в журналах, рекомендованных ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания методов исследования, результатов исследования и их обсуждения, заключения, выводов и списка литературы. Работа изложена на 291 стр. машинописного текста, включает 87 рисунков. Список литературы содержит 613 источников, из них 115 отечественных и 498 иностранных.
МЕТОДИЧЕСКИЕ ПРИЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Опыты проводили на крысах самцах линии Вистар в возрасте от 6 до 12 месяцев и массой 250-500г. Эксперименты осуществляли с соблюдением принципов гуманности,
изложенных в директивах Европейского сообщества (86/609/ЕС) и одобренных Комитетом по медицинской этике в соответствии с положением Института ВНД и НФ РАН о работе с экспериментальными животными. Вне опытов крыс содержали в клетках группами по 5 животных при свободном доступе к воде. Доступ к пище зависел от характера проводимого эксперимента
Поведенческие методики «Эмоциональный раонанс». Установка представляла собой камеру размером 40x40x35, разделенную на 3 отсека. Один отсек - «светлый», занимал половину камеры. Он имел прозрачные стенки и был хорошо освещен. Другая половина камеры была разделена прозрачной перфорированной перегородкой на две равные части, одна из которых -«темный домик» имела темные стенки и крышу и выход в светлый отсек, а другая -«отсек для жертвы» была изолирована от остальных и снабжена проволочным электропроводящим полом. Методика опытов предусматривала выбор животными одной из равнодоступных ситуаций: нахождение в просторном светлом первом отсеке, либо пребывание в этологически более предпочитаемом «темном домике». В течение первых 5-ти дней эксперименты проводили в отсутствии каких-либо аверсивных стимулов. В последующие 10 дней нахождение крысы в "темном домике" сопровождалось раздражением лап крысы-партнера (ток 1-2 мА), находящейся за перегородкой в «отсеке для жертвы». Длительность каждой ежедневной экспериментальной сессии составляла 300с. В этих условиях одни животные быстро выходили из «темного домика» -«альтруисты», другие — «эгоисты» - почти все время проводили в домике. Измеряли время нахождения крысы в «темном домике», в «светлом» отсеке и количество переходов из «темного домика» в «светлый» отсек и обратно.
Метод выбора подкрепления, различающегося по ценности и времени его предоставления. Количество подаваемой пищи регулировалось так, чтобы поддерживать массу животного на уровне приблизительно 80% его массы при свободном доступе к пище. Крысам, предварительно обученным в экспериментальной установке нажимать на педаль для получения пищи - стандартной пищевой гранулы (dustless precision pellets) 45мг производства фирмы «Bio-Serv» (США), предоставлялся выбор между получением скудного, но даваемого сразу после нажатия подкрепления (1 пищевая гранула) и более ценного (4 гранулы), но отсроченного корма. Экспериментальная установка представляла собой прямоугольную камеру размером 30x60x30 см. В середине передней стенки была встроена кормушка, вход в которую загораживала подвижная шторка га прозрачного пластика. С даух сторон от кормушки размещались выдвижные педали. В кормушке и над каждой из педалей находились сигнальные лампочки. После запуска экспериментальной программы (автор - Д А. Ивлиев), в камере зажигалась лампочка общего освещения камеры и одновременно лампочка в кормушке. В течение 10с крысе предоставлялась возможность заглянуть в кормушку, отодвинув, таким образом, расположенную перед ней шторку. При отсутствии такой реакции действие программы останавливалось, свет гас и через 5с производился перезапуск программы. Отодвигание шторки служило сигналом
для выдвижения обеих педалей, которые оставались выдвинутыми в течение 10с. При отсутствии реакции педали задвигались, свет гас и через 5с производился перезапуск программы. При нажатии на одну из педалей крыса получала 1 гранулу сразу, на другую -4 гранулы с задержкой. Какая из педалей будет предоставлять отсроченное подкрепление, а также время задержки задавалось в начале эксперимента. За время одной экспериментальной сессии крысе предоставлялось 25 проб. Регистрировали число нажатий на педали для получения того или иного вида подкрепления (kl- число нажатий на педаль, предоставляющую малоценное, но немедленное подкрепление, к2 - число нажатий на педаль для получения более ценного, но задержанного подкрепления), число пропусков (кЗ) в каждой экспериментальной сессии, а также латентный период нажатия на педаль. Изучали влияние длительности задержки подкрепления на выбор педали. Для этого использовали временные задержки 3,5,7 и 10 с, причем опыты с каждой из временных задержек проводили в течение 10 дней. Крыс, выбирающих более чем в 60% случаев ценное задержанное подкрепление при времени его отставления 5 с. относили к «самокошролирующим» животным, в 60% случаев предпочитающих малоценное немедленное — к «импульсивным». Проводили исследование влияния уровня пищевой мотивации на указанные параметры. Крысу считали голодной после 24-часовой пищевой депривации и сытой, если перед началом эксперимента в кормушке оставался несъеденный корм.
«Открытое поле». Открытое поле представляло собой стандартную арену диаметром 1 м с бортиком 0.5 м, разделенную на квадраты (зоны) размером 20x20 см. 16 квадратов располагались на периферии арены у бортика и 9 в центре. Регистрировали число пересечений периферических и центральных квадратов, общую дистанцию, пройденную крысой за время тестирования, скорость передвижения, среднее время нахождения в одном квадрате, вертикальную активность (стойки), число и общее время реакций груминга и фризинга (замирания), число реакций дефекации и уринации. Крыс тестировали в течение 3 дней, продолжительность ежедневной экспериментальной сессии для каждой крысы составляла 15 мин. Регистрацию и анализ данных осуществляли с помощью программы Noldus EthoVision 3.1.
«Светло-темная камера». Светло-темная камера представляла собой бокс размером 36x18x30 см, разделенный на две равные части перегородкой, имеющей отверстие для прохождения крысы. Один отсек камеры имел стенки, выполненные га черного пластика, и сверху закрывался черной пластиковой крышкой. Другой отсек был открыт сверху и имел прозрачные стенки. Регистрировали время нахождения крысы в темном отсеке, число выходов в светлую камеру, количество выглядываний из темного отсека и стоек при нахождении крысы в светлом отсеке.
«Приподнятый крестообразный лабиринт». В работе использовали крестообразный приподнятый лабиринт (ПКЛ), сконструированный из фанеры (толщиной 3 мм) и окрашенный в черный цвет. Ширина рукавов составляла 10 см при длине 50 см, высота стенок в закрытых рукавах составляла 40 см. В месте пересечения рукавов располагалась
центральная площадка 10 см х 10 см. Использовали модификацию ПКЛ, в которой отсутствовали торцевые стенки на концах закрытых рукавов. Лабиринт находился на 4-х опорах (ножках) на высоте 50 см над уровнем пола Регистрировали такие параметры как число посещений и общее время нахождения в открытых и закрытых рукавах лабиринта и центральной площадке, число реакций свешивания из открытых рукавов и торцевой части закрытых рукавов лабиринта, число стоек, число и продолжительность реакций груминга, число реакций дефекации и уринации. Крыс тестировали однократно, продолжительность сессии для каждой крысы составляла 5 мин. Регистрацию и анализ данных осуществляли с помощью программы Noldus EthoVision 3.1. Сравнивали различия между группами «импульсивных» и «само ко i rrpo лиругащнх» животных.
Электрофизиологические методы Хирургическая операция по вживлению электродов. Нейрофизиологическим исследованиям предшествовала хирургическая операция, при которой животным под наркозом (нембутал, 40 мг/кг) стереотаксически билатерально вживляли множественные электроды для хронической регистрации импульсной нейронной активности в латеральном гипоталамусе, префронтальной коре и полях CAI и САЗ гиппокампа. Для стимуляции электроды погружались в латеральную преоптическую область (эмоционально-позитивная стимуляция) и дорзомедиальную покрышку среднего мозга (эмоционально-негативная стимуляция). Вживление производили по координатам согласно атласу Paxinos, Watson, 1982. Регистрирующие нихромовые электроды диаметром 30 мкм в винифлексовой изоляции вживляли в виде пучка из семи стволов, для стимуляции использовали одноствольные нихромовые электроды диаметром 100 мкм. Электроды фиксировали на черепе животного с помощью быстротвердеющей пластмассы (акрилоксид).
Электрическая стимуляция мозга. Перед элекгрофизиологическим исследованием производили поведенческое тестирование локализации стимулирующих электродов. Воздействие считали эмоционально-позитивным при наличии реакции поиска и самораздражения и негативным - при наличии реакции избегания места нанесения раздражения. Электростимуляцию производили ритмическим током частотой 100Гц (импульсы прямоугольные, монофазные, отрицательной полярности, длительностью 0.1мс при длительности пачки 0.3с). Применяли серию из пяти пачек импульсов с интервалом между ними 0.7с. Для каждого электрода подбирали оптимальные параметры тока стимуляции в диапазоне от 30 до 250 мкА.
Регистрация нейронной активности. Эксперимент начинали с тестирования регистрирующих электродов и выбора тех из них, с которых наблюдались отчетливо выделяемые спайки. Выделяли импульсные ряды спайков, соответствующие одному нейрону. Из мультинейрониой активности выделяли два, редко три импульсных ряда. Одновременно регистрировали активность нервных клеток правой и левой сторон мозга. Регистрацию активности каждого пула нейронов осуществляли в течение 4-6 ч. При
повторных экспериментах регистрацию нейронного пула осуществляли, используя другие электроды вживленного пучка.
Анализировали усредненные по 10 наложениям 30-секундные отрезки записи клеточной активности крыс с суточной пищевой депривацией, после насыщения и при эмоционально-позитивной и негативной стимуляции структур мозга тремя уровнями тока. Клетки, частота разрядов которых снижалась более чем на 20% после кормления голодного животного, относили к «мотивационной» группе, тех, у которых частота импульсации в той ситуации увеличивалась более чем на 20% - к группе «подкрепляющих» нейронов. Интервал между каждым видом стимуляции составлял 10-30 мин. Данные, выраженные в процентах к фоновому уровню, суммировали по всем животным исследуемой группы.
Морфологический контроль. По завершении всех экспериментов мозг извлекали и после фиксации в 10%-ном растворе формалина проводили морфологический контроль. При дальнейшем анализе учитывали только те данные, которые были получены при нахождении электродов в заданной области.
Нейрофармакологические методы Вводили: анатагонист и агонист рецепторов дофамина 5СН 23 390 в дозе 50 мкг/кг и ЭКБ (0,5 мг/кг), анатагонист и агонист 02 рецепторов дофамина раклоприд (0.08 мг/кг) и ТОРА (0,1 мг/кг); антаготкл- и агонист 5-НТ1А рецепторов серотонина \\'АУ 100,635 (0,2 мг/кг) и 8-ОН ЭРАТ (0,1 мг/кг); антагонист и агонист 5-НТ2С рецепторов серотонина кетансерин (0.2 мг/кг) и Э01 (0,2 мг/кг). ЙСН 23 390 и раклоприд вводили за 1 час до тестирования, остальные препараты за 30 мин. Все препараты вводились внутриперитонально, за исключением \¥АУ 100,635, который вводили подкожно. Все вещества растворялись в физиологическом растворе, вводимый объем раствора составлял 1мл/кг веса животного. В качестве контроля использовали введение физиологического раствора в том же объеме, что и исследуемые препараты.
Статистическая обработка полученных данных Данные проверялись на нормальность распределения применяя критерий Пирсона. Статистическую обработку материала проводили с помощью пакета программ \VINSTAT при использовании критериев Стьюдента ^-тест, параметрический), и Манна-Уигни (II-тест, непараметрический) и АЫОУА для независимых переменных и непараметрические критерии Вилкоксона (\У-тест) и Фридмана для зависимых переменных. Для сравнения выборок по частоте встречаемости эффекта использовался критерий Фишера (ф-критерий). Различия считались значимыми при р<0.05, различия при р<0.1 определялись как тенденция.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Особенности поведения крыс в модели с «правом выбора» пищевого подкрепления разной ценности и тесте «эмоциональный резонанс». Сопоставление с другими видами поведения (в тестах «открытое поле», «светло-темная камера», «крестообразный приподнятый лабирипт»)
Исследование проявлений импульсивности крыс при увеличении времени ожидания подкрепления Опыты проводили на 32 крысах в течение б мес. После обучения крыс нажатию на педаль для получения пищевого подкрепления приступали к определению поведенческого типа животного. На основании тестирования животных с применением методики с «правом» выбора ценности подкрепления в зависимости от времени задержки его получения 16 крыс были отнесены к группе «импульсивных» и 16 - к группе «самоконтролирующих».
Уже при длительности задержки в Зс выделились животные, предпочитающие малоценное немедленное подкрепление, и те, которые предпочитали большее по количеству, но отсроченное подкрепление. Применялась временная задержка 3, 5, 7 и 10 с. Животные, отнесенные к «импульсивной» группе при задержке вознаграждения в Зс в 80% случаев выбирали ценное подкрепление, при дальнейшем увеличении времени задержки, стратегия поведения сменялась на получение немедленного, но малоценного подкрепления. Соотношение к2/(к1+к2) у них составляло 0.81±0.05; 0.32Ю.02; 0.18±0.05 и 0.14±0.02 соответственно (где к2 - число нажатий на педаль с ценным подкреплением, к1 - число нажатий на педаль со скудным немедленным подкреплением). Наибольшее предпочтение педали 1с2 у «самоконтролирующих» животных наблюдалось при временной задержке 3 с - коэффициент к2/(к1+к2) в этом случае составлял 0.82±0.05. При увеличении времени задержки до 5 с предпочтение педали к2 оставалось довольно выраженным, хотя отношение к2/(к1+к2) снижается до 0.73±0.05. 7-секундная задержка оказалось критичной в наших экспериментах. В течение 10 дней опытов с использованием этой задержки предпочтение крысами «самоконтролирующей» группы педали для получения большего, но задержанного подкрепления сменилось некоторым преимуществом в выборе немедленного и малоценного подкрепления - к2/(к1+к2) составлял 0.42+0.04. При отсрочке подачи подкрепления 10 с все крысы «самоконтролирующей» группы демонстрировали выраженное импульсивное поведение. Педаль для получения ценного подкрепления выбиралась лишь приблизительно в 18% случаев. Таким образом, наибольшие различия в предпочтении педалей между двумя исследуемыми группами животных наблюдались при времени задержки между нажатием на педаль и получением подкрепления от 3 до 7 с. В связи с этим, разделение животных на
группы в дальнейшем проводили при 5-ти секундной задержке подкрепления. При постепенном снижении времени задержки восстановление исходного поведения происходило не полностью: через 20 дней опытов крысы выбирали педаль к2 примерно в 38% случаев при 5-секундной отсрочке подкрепления.
Помимо регистрации выбранной педали в каждом опыте регистрировали длительность периода, прошедшего с момента выдвижения педалей до момента нажатия крысой на педаль и количество пропусков нажатий в сессии. Исследование латентных периодов нажатия выявило существенные различия по длительности между крысами «импульсивной» и «самоконтролирующей» групп. Животные «импульсивной» группы более чем в 2 раза быстрее производили реакцию нажатия на педаль по сравнению с крысами «самоконтролирующей» группы.
По числу пропусков нажатий также были выявлены различия между крысами исследуемых групп. Количество проб с пропущенными нажатиями в экспериментальной сессии (кЗ) у «импульсивных» животных в среднем составлял 0.75±0.30, тогда как у «самококгролирующих» животных этот показатель был равен 2.19+0.63. Однако эти различия были статистически недостоверны (р=0.06).
Влияние изменения уровня пищевой мотивации на импульсивное поведеппе
крыс
В наших экспериментах мы также исследовали влияние уровня пищевой мотивации на выбор крысами выделенных типологических групп той или иной педали для получения подкрепления. Опыты проводами на 32 крысах. Результаты исследований показали, что животные с 24-часовой пищевой депривацией в большем проценте случаев (к2/(к1+к2) = 0.35+0.04), выбирают большее по количеству, хотя и отставленное подкрепление. Сытые же животные, наоборот, достоверно чаще (р<0.05) предпочитают скудное подкрепление, получаемое сразу же после нажатия. Сравнение количества пропущенных реакций показало, что сытые крысы достоверно (р<0.01) чаще пропускают нажатия по сравнению с голодными крысам» и животными в обычном состоянии. Следует отметить, что голодные животные также больше по сравнению с нормой пропускают нажатия. Однако причины этих пропусков различны. Сытые крысы часто вообще не подходят к педалям, укладываются на пол, чешутся, вылизываются. Ошибки же голодных крыс заключаются в недостаточно точных и неэффективных нажатиях на педаль, после чего они устремляются к кормушке и в течение оставшегося времени пытаются найти там корм.
Исследование латентного периода нажатия на педаль также выявило достоверное (р<0.05) удлинение времени, прошедшего с момента выдвижения педалей до нажатия у сытых животных и укорочение у голодных (1.98±0.18 и 1.48±0.08 с соответственно, при 1.7+0,14 с в норме).
Исследование поведения импульсивных и самоконтролирующих крыс в тесте «открытое поле»
Эксперименты были проведены на 50 крысах. 30 животных исследовали в ежедневной экспериментальной сессии на протяжении 5 мин и 20 - в течение 15 мин. На основании выбора крысами либо ценного задержанного, либо небольшого, но немедленного подкрепления, 21 животное было отнесено к группе «импульсивных», 26 -к группе «самоконтролирующих», 3 крысы не проявили какого-либо предпочтения в выборе ценности подкрепления и были определены как амбивалентные. Из-за малочисленности последней группы, данные по поведению таких животных в работе не приводятся.
При тестировании в 1-й день крысы «импульсивной» группы продемонстрировали тенденцию к более высокой двигательной активности. По числу пересеченных квадратов за первые 5 минут тестирования, выходов в центральные квадраты, пройденной дистанции, средней скорости и числу стоек «импульсивные» животные превосходили «самоконтролирующих». В то же время средняя продолжительность нахождения крыс в квадрате (зоне) была выше у «самоконтролирующих» крыс. Таким образом, все показатели двигательной активности у «импульсивных» крыс превышали таковые у «самоконтролирующих», однако ни в одном случае эти различия не были достоверными и носили лишь характер тенденции.
При анализе двигательной активности крыс за все 15 мни 1-го дня экспериментов статистически значимые различия (р<0.05) между «импульсивным™ и «самоконтролирующими» животными были получены только по числу стоек. По остальным параметрам была выявлена лишь тенденция к тому, что «импульсивные» крысы более активны. Следует отметить, что скорость перебежек у «самоконтролирующих» животных увеличивалась с 5-й по 15-ю минуты тестирования и превышала таковую «импульсивных» крыс (/К0.05).
Во 2-й и 3-й дни тестирования практически все показатели двигательной активности за первые 5 мин тестирования превышали таковые в последующий период времени и были выше у животных импульсивной группы. На этом этапе тестирования выявляются достоверные различия (р<0.05) в длительности пройденной дистанции и по числу стоек. Среднее время нахождения в зоне было больше у «самокоптролирующих» животных по сравнению с «импульсивными», однако различия в данном случае недостоверны.
Усредненные данные 15-минутного тестирования во 2-й и 3-й дни еще больше продемонстрировали различия в двигательной активности крыс исследуемых нами групп. Крысы «импульсивной» группы пересекали достоверно (¿><0.05) больше квадратов, в том числе и центральных, по сравнению с «самоконтролирующими» животными. Общая дистанция, пройденная «импульсивными» крысами, также оказалась достоверно (р<0.05) больше, и они продемонстрировали достоверно (р<0.05) больше стоек по сравнению с «самоконтролирующими» крысами. Скорость же, усредненная за 15 мин у крыс исследуемых нами групп практически не различалась. Однако следует отметить, что скорость передвижения «импульсивных» животных на протяжении всех трех 5-минутных
интервалов оставалась примерно одинаковой, тогда как у «самоконтролирующих» крыс скорость передвижения во второй и -третий 5-минутные интервалы снижалась почти вдвое по сравнению со скоростью за первые 5 мин тестирования. Среднее время пребывания в зоне было больше у «самоконгролирующих» крыс.
Показатели, отражающие эмоциональные аспекты поведения, такие как груминг, фризинг, дефекация и уринация , зарегистрированные в 1-й день, резко отличаются от наблюдаемых в последующие дай тестирования, однако существенных различий между этими показателями в первую и последующие 5 мин ежедневных сессий не наблюдалось, в связи с чем мы рассматриваем усредненные данные за весь 15-минутный период тестирования. В 1-е сутки регистрации число реакций груминга мало различалось у животных исследуемых нами групп. Число реакций замирания (фризинг) на этой стадии у «импульсивных» крыс было больше по сравнению с «самокошролирующими», однако следует отметить чрезвычайный разброс этого показателя в группе импульсивных крыс, что делает различия недостоверными. Что касается длительности указанных реакций, то у «самоконтролирующих» животных она несколько выше. Самоконгролирующие животные демонстрировали достоверно больше (р<0.05), чем импульсивные, реакций дефекации и уринации.
В последующие 2 суток число реакций груминга у «импульсивных» крыс становилось достоверно больше (р<0.05), чем у «самоконтролирующих», а реакций фризинга достоверно (р<0.05) меньше. Общее время груминга у крыс обеих групп близко по значению, тогда как длительность реакций фризинга достоверно (р<0.05) выше у «самоконтролирующих» крыс. По числу реакций дефекации «самоконтролирующие» крысы по-прежнему достоверно (р<0.05) превосходили импульсивных, тогда как по числу реакций уринации существенных различий обнаружено не было.
Исследование поведения крыс при тестировании их в светло-темной камере Исследование поведения крыс выделенных нами групп в «светло-темной камере» выявило существенные различия по ряду показателей. «Импульсивные» крысы совершали достоверно (/?<0.05) больше выходов из темной камеры в светлую по сравнению с самоюнггролирующими, а также демонстрировали больше стоек. По количеству выглядываний существенных различий между «импульсивными» и «самоконтролирующими» животными обнаружено не было. Крысы всех групп в течение 1-го дня тестирования предпочитали находиться в темной камере, однако общее время пребывания в темной камере у самоконтролирующих крыс было достоверно больше по сравнению с «импульсивными)).
Исследование поведения крыс в крестообразном приподнятом лабиринте На основании выбора крысами ценного задержашюго, либо небольшого, но немедленного подкрепления 28 животных было отнесено к группе "импульсивных", 30 - к группе "самоконтролирующих", 12 животных не показали какого-либо предпочтения в выборе педалей и были отнесены к группе "амбивалентных".
Наибольший интерес в тесте приподнятого крестообразного лабиринта представляет сопоставление поведения животных при посещении его открытых и закрытых рукавов. Мы рассчитывали поведенческую активность как отношения конкретного параметра поведения (частота посещений, их длительность, пройденная дистанция и скорость) в открытых рукавах к усредненному значению этого параметра в открытом и закрытом рукавах. По количеству заходов в открытые рукава самоконтролирующие крысы статистически значимо отставали от животных амбивалентной (F(l,40)=6,7762, р=0.01213) группы и в открытых рукавах они проходили статистически значимо меньшую дистанцию по сравнению с амбивалентными (F(l,40)=16,509, р=0.00023) и импульсивными (F(l,38)=5,5240, р=0.02378) крысами. Длительность нахождения в открытых рукавах самоконтролирующих крыс была также меньше по сравнению с амбивалентными животными (F(l,40)=3,9354, р=0.05278) . Таким образом, амбивалентные животные оказались наиболее активными при тестировании их в ПКЛ - они чаще других крыс посещали открытые рукава лабиринта, дольше в mix находились, больше двигались, о чем мы судили по протяженности пройденной ими дистанции и скорости передвижения. Все эти показатели были наименьшими у самоконтролирующих животных, импульсивные же крысы занимали промежуточное положение. Еще одним важным параметром при оценке уровня тревожности является латентное время захода в открытые рукава, где нами также были выявлены различия между исследуемыми группами животных (F(2,67)=3,5769, р=€.03215). И в этом случае время первого посещения открытого рукава у самоконтролирующих крыс было статистически значимо больше, чем у амбивалентной группы животных (F(l,40)=4,6197, р=0.03668).
Исследование поведения крыс в тесте «эмоциональный резонанс»
В нашей работе тест «эмоционального резонанса» применялся лишь для разделения крыс на две противоположные группы - избегающих крика партнера-жертвы («альтруисты») и неизбегающих действия этого стимула («эгоисты»). Результаты тестирования с использованием болевого раздражения крысы-партнера позволили разделить крыс на три группы: группу животных, избегающих крика крысы-партнера и отказывающихся заходить в темный отсек (суммарное время нахождения в темном отсеке менее 20% от общего времени сеанса) - "альтруистов"; животных, игнорирующих оборонительные сигналы крысы-"жертвы" и проводящих более 80% времени сеанса в темном отсеке - "эгоистов" и животных, не имеющих четкого предпочтения того или иного отсека - амбивалентные крысы. По методике «эмоционального резонанса» было протестировано 96 животных, из которых 33 (34%) были отнесены к группе «альтруистов» и 41 (43%) к группе «эгоистов» и 22 (23%) к амбивалентной группе.
Для дальнейшего исследования использовали крыс крайних групп: "альтруистов" "эгоистов".
Сопоставление поведения крыс в тестах «выбора ценности подкрепления» и «эмоцноналыш резонанс»
Сопоставление поведения животных исследуемых нами типологических групп в разных тестах позволяет лучше понять природу импульсивности. Целью данного раздела работы было выявление способности крыс, классифицированных как «импульсивные» и «самоконтролирующие», реагировать на сигналы оборонительного возбуждения другой особи того же вида. В соответствии с задачей работы, крысы, идентифицированные как импульсивные и самоко1гтролирующие, тестировались по методике «эмоционального резонанса».
На основании тестирования животных по методике с правом выбора ценности подкрепления 10 крыс были отнесены к группе «импульсивных» и 12 - к группе «самоконтролирующих».
В наших экспериментах отношение числа нажатий на педаль с отсроченным подкреплением (к2) к общему количеству эффективных нажатий (kl+k2) у «самоконтролирующих» животных в среднем составляло 0.76±0.03, а у «импульсивных» 0.22±0.02. Этот коэффициент мог изменяться у каждой крысы от опыта к опыту в небольших пределах, однако предпочитаемая стратегия поведения в отношении выбора педалей не менялась на протяжении всего времени проведения экспериментов. Из 22 исследованных по методу «эмоционального резонанса» животных у 8-ми время пребывания в «темном домике» не превышаю 140 с , остальные 14 крыс находились в «темном домике» более 160с.
Сопоставление поведения крыс в тесте выбора ценности подкрепления и «эмоционального резонанса» показало, что все животные, отнесенные к группе «самоконтролирующих», практически не избегали крика крысы-партнера и проводили в темном отсеке камеры «эмоционального резонанса» более 160 с. Из 12-ти «самоконтролирующих» животных у 9-ти (75%) среднее время нахождения в домике составляло более 200 с. Из 10-ти «импульсивных» животных 8 оказались достаточно чувствительными к крику партнера и находились в «домике» менее 140 с, а у 5 из них время нахождения в темном отсеке не превышало 100 с. Среднее время пребывания в темном отсеке крыс, отнесенных к «самоконтролирующей» группе» (237.2±12.4 с) было достоверно (pcO.Ol) больше, чем у отнесенных к группе «импульсивных», время нахождения которых в «домике» составляло 119.6±23.3 с. С другой стороны, отношение количества нажатий на педаль для получения более ценного, но задержанного подкрепления к общему числу нажатий у крыс-«альтруистов» (0.27±0.02) было достоверно меньше OkO.OI), чем у крыс, отнесенных к группе «эгоистов» (0.70±0.07).
Таким образом, выявлена зависимость между способностью крыс избегать крика партнера и выбором ими задержанного или немедленного подкрепления. Крысы, более чем в 60 % случаев выбирающие более ценное, но задержанное подкрепление, в большей степени предпочитали находиться в темном отсеке камеры. Животные, выбирающие немедленное малоценное подкрепление, оказались более чувствительными к болевым
сигналам «жертвы», что проявлялось в стремлении большую часть времени проводить в светлом отсеке, избавляя тем самым партнера от болевого раздражения. Обсуждение результатов. Согласно теории оптимизации пищевого поведения (optimal foraging) (Houston A.I., McNamara J.M., 1985), выбор того или иного вида подкрепления зависит от трех параметров: вероятности, с которой добыча (пища) встречается в окружающей среде, времени, требуемого для овладения добычей (начало еды), и разности между количеством энергии, полученной при поглощении пищи, и количеством энергии, затраченной на ее добывание. Теория оптимизации пищевого поведения успешно применяется в случае с выбором между большим, более задержанным и меньшим, менее задержанным подкреплением. Предпочтение к подкреплению, таким образом, зависит от его субъективной оценки, которая является функцией величины (ценности) и времени задержки подкрепления (Herrstein, 1970), при этом ценность отставленного подкрепления уменьшается как гиперболическая функция длительности задержки (Mazur, 1987). В наших экспериментах часть крыс («самокошролирующая» группа) в большем проценте случаев выбирала получение большего по количеству подкрепления при задержке от 3 до 6 с. Предпочтение большего подкрепления снижалось, как и предсказано в описанной выше модели, в соответствии с гиперболической функцией по мере увеличения длительности задержки подкрепления. При увеличении задержки до 7 секунд предпочтение менялось в сторону меньшего, но немедленного подкрепления. Таким образом, длительность задержки в 7 секунд оказалась критичной для крыс и дальнейшее ожидание нивелировало ценность подкрепления в размере 4 пищевых таблеток. Существует и еще одна вероятная причина, по которой при увеличении задержки свыше определенной величины животные прекращают попытки получения более ценного подкрепления. Предполагается, что существует определенное время, в течение которого организм может интегрировать серию событий («окно памяти», «временное окно», «временной горизо1гг» организма) (Kffleen, 1982; Lea, 1981; Timberlake et al., 1987). Если это временное окно очень коротко, то выбор в задаче с «самоконтролем» происходит между маленьким подкреплением с небольшой задержкой и отсутствием подкрепления.
Однако выбор ценности подкрепления зависит не только от его физических характеристик. Предпочтение того или иного подкрепления зависит от особенности индивидуума и его состояния. Кроме того, в любой группе, независимо от возраста и ситуации, выделяются индивидуумы, предпочитающие меньшее, немедленное подкрепление более ценному, задержанному. Такая неспособность к ожиданию более ценного подкрепления (импульсивность) обнаруживается приблизительно у 40% от всех испытуемых (Millar, Navarick, 1984), причем дети и молодые животные чаще выбирают менее задержанное и менее ценное подкрепление по сравнению со взрослыми (Adriani, Lavóla, 2003; Schwärzet al., 1998). В наших экспериментах число таких «импульсивных» животных составило 43% у крыс в возрасте от года до двух лет. Причем эти животные не только выбирали немедленное подкрепление, но и старались быстрее нажать на педаль
для получения этого подкрепления и допускали меньше пропусков нажатий. Таким образом, ожидание в любом виде было для этих животных непереносимым.
Характер поведения зависит также от текущего состояния организма, например, уровня пищевой мотивации. В наших экспериментах голодные крысы в достоверно большем проценте случаев предпочитали большее отсроченное подкрепление по сравнению с сытыми животными. В литературе данные о влиянии пищевой депривации на предпочтение того или иного вида подкрепления весьма неоднозначны. Эксперименты, проводимые на людях, не выявили какой-либо заметной связи между депривацией и импульсивностью, хотя по словесным отчетам испытуемых самоконтролируемость негативно коррелировала с субъективной оценкой чувства голода и положительно с количеством сока, которое они желали бы выпить (Forzano, Logue, 1992; Logue, King, 1991). Опыты, проведетше на голубях, не выявили влияния голода на проявление импульсивности, однако птицы быстрее подходили к кормушке и сокращали период ночного покоя (Logue, 1988; Logue, Pena-Correal, 1985). В опытах на крысах было показано, что животные, содержащиеся в условиях, когда их масса поддерживалась на уровне 80% от их массы в нормальных условиях, предпочитали больше времени ожидать ценное подкрепление по сравнению с теми крысами, масса которых находилась на уровне 90% от нормальной (Wogar et at, 1992). Эти результаты, так же как и полученные в настоящем исследовании, свидетельствуют о том, что пищевая депривация увеличивает субъективную ценность подкрепления и сдвигает выбор в сторону «самоконтролируемости». Это согласуется с теорией общей максимизации энергии и соотношением cost/benefit, согласно которым живые существа стремятся максимизировать получаемую энергию и минимизировать затраченную. Более голодные животные имеют больше оснований экономить энергию, предпочитая ожидание более ценного подкрепления после одного нажатия многократным нажатиям для получения того же количества пищи. Другими словами, животные реагировали на текущее внутреннее состояние, каковым является высокий уровень пищевой мотивации.
Известно, что первые минуты пребывания в новой обстановке являются наиболее стрессорными для животного, и реакция страха в этот период времени оказывает доминирующее влияние на поведение (Маркель A.JL, 1981). Однако проявление этой реакции страха может заключаться как в усилении двигательной активности («метание»), так и в противоположной ему реакции затаивания («фризинг») (Калуев, 1998). Результаты наших исследований показали, что в первые 5 мин тестирования 1-го дня экспериментов практически все показатели, отражающие двигательную активность, у животных исследуемых нами групп были довольно близки. При этом «импульсивные» животные по всем параметрам все-таки немного превосходили «самоконтролирующих» крыс. По числу реакций затаивания «импульсивные» животные опережали «самоконтролирующих», однако внутри этой группы число таких реакций сильно варьировало, в связи с чем, достоверных различий по сравнению с группой «самоконтролирующих» животных отмечено не было. По общему времени затаивания
крысы исследованных нами групп практически не различались. В этот период исследований не было обнаружено и различий по количеству и времени реакции груминга. Естественный груминг наряду с потягиванием и зеванием относят к т.н. «категории комфортного поведения» (Самохвалов, 1993), но, с другой стороны, помимо прямой биологической функции груминг часто используется как адаптивная реакция при боли, страхе и у грызунов является специфической общепризнанной реакцией на стресс (Barros et al., 1994; Celis, Torne, 1993). Анализ всего 15-минутного отрезка времени показал, что «импульсивные» животные быстрее адаптируются к условиям новой среды, о чем можно судить по увеличению исследовательской активности, которая выражается в большем количестве пересеченных квадратов и числу выходов в центр арены. Более высокая двигательная активность «импульсивных» животных в «открытом поле» отмечалась и другими авторами (Bardo et al., 2006; Stoffel, Cunningham, 2008), хотя следует отметить, что импульсивность в этих работах исследовалась с помощью методов различного подкрепления при задержанной реакции (differential reinforcement of low rates of responding; DRL) и фиксированной последовательности (fixed consecutive number; FCN), что требовало от животного также концентрации внимания и активации системы внутреннего отсчета времени. Индексом исследовательской активности, чувствительным к уровню тревожности и действию анксиолитиков, является вертикальная активность (стойки) (Саркисова и др., 1996). Число стоек у «импульсивных» животных достоверно, более чем в 2 раза превышало количество таковых у «самоконтролирующих» крыс. О более быстрой адаптации свидетельствует также достоверно меньшее общее время груминга и замирания «импульсивных» животных, хотя число реакций замирания у них было больше. Таким образом, для «импульсивных» животных были характерны короткие, но довольно частые замирания при достаточно высокой двигательной активности, что, по-видимому, отражает конкурентные отношения между реакцией страха или тревожности и исследовательской активностью на данном этапе исследований.
Характерными чертами крестообразного приподнятого лабиринта, позволяющими выявить уровень тревожности животных, является наличие открытых и закрытых рукавов. Известно, что грызуны, такие как крысы и мыши, предпочитают темные защищенные участки, которыми в данном случае являются закрытые рукава лабиринта и, соответственно, избегают посещать открытые рукава. Число заходов и общее время нахождения в закрытых рукавах, а также пройденное в них расстояние являются надежными параметрами при оценке уровня тревожности (Dourish et al., 1995; Rodgers, Cole, 1994; Rodgers et aL, 1995). Результаты нашего исследования показали, что крысы исследованных нами групп не отличаются поведением в закрытых рукавах. Нахождение же в открытых рукавах являются более стрессорным фактором для самоконтролирующих крыс. Они меньшее число раз посещали эти рукава и находились в mix меньшее время. В то же время самоконтролирующие крысы демонстрируют большее число свешивапий, особенно из средних сегментов открытых рукавов. Животное находится перед выбором между конкурирующими стремлениями: покинуть открытое пространство рукава и
боязнью высоты. Многие авторы связывают реакцию свешивания с оценкой риска перед принятием решения. Таким образом, оказывается, что оценочная функция больше присуща именно самоконтролирующим животным.
Существенными факторами, определяющим состояние страха и тревожности, являются показатели дефекации и уринации (Буреш и др., 1991; Rodgers, et al., 1995). Известно, что при стрессе и тревожности нарушается нормальное функционирование желудочно-кишечного тракта и повышается интенсивность дефекации, позволяя, таким образом судить о силе эмоционального стресса (Griebel et al., 1993). В 1-й день экспериментов самоконтролирующие животные продемонстрировали достоверно большее количество реакций дефекации и уринации по сравнению с «импульсивными», что свидетельствует о более высоком уровне их тревожности и меньшей способности к адаптации в ходе тестирования. Клинические исследования свидетельствуют о наличии связи между тревожностью и импульсивностью (Bowen, et al., 2008; Schatz., Rostain, 2006). Исследования на мышах инбредных линий также показали, что мыши более импульсивных линий отличаются меньшей тревожностью (Loos et al., 2009). В работе (Kindlundh-Högberg et al., 2007) на взрослых мышах и крысах снижение тревожности приводило к усилению импульсивности. Что касается связи импульсивности с эмоциональностью, то в экспериментах на мутированных линиях крыс также было показано, что высокоимпульсивные животные отличаются меньшей эмоциональностью по сравнению с низкоимпульсивными («самоконтролирующими») (Lindemaet al., 2008).
Выявляемые различия в поведении животных при крике «жертвы» по одному из предположений можно объяснить, исходя из того, что негативное эмоциональное состояние ("эмоциональный резонанс") в ответ на сигналы, исходящие от партнера возникает только у избегающих крыс («альтруистов») и не возникает у неизбегающих («эгоистов»). Было также установлено, что крысы, не проявляющие феномена эмоционального резонанса, демонстрируют ярко выраженную пассивно-оборонительную тактику поведения, что связано со степенью устойчивости у животных врожденного пассивно-оборонительного поведения (Айрапетянц и др., 1980; Кулешова и др., 2008; Симонов, 1976).
Что касается второй формы исследуемого нами поведения - импульсивности - то в ее основе также лежит эмоционально-негативное состояние, вызванное ожиданием подкрепления. Наиболее ярко импульсивность и самоконтролируемость у животных проявляются в случаях, когда обязательно присутствует выбор, при котором оцениваются и сравниваются между собой разные по величине, качеству или вероятности виды подкрепления. Импульсивное поведение проявляется в том случае, когда мозг не может правильно определить ценность подкрепления в условиях неопределенности и/или трудности его достижения. В большом числе работ, посвященных психофизиологическим исследованиям импульсивности (Ainslie, 1974; Cardinal et al.,2002; Dalley, 2007; Evcnden, Ryan, 1999; Logue, 1988), практически однозначно утверждается, что в условиях свободы выбора двух разных по ценности подкреплений, увеличение неопределенности в
достижении одного из них (например, при уменьшении вероятности предъявления или увеличении задержки), переориентирует поведение в пользу выбора другого, менее ценного. Следовательно, недооценка подкрепления переориентирует поведете на достижение более простого, легкодоступного и быстрого результата, проявляющегося в форме импульсивных реакций. Быстрое решение «альтруистами» прекратить крик партнера-<окертвы» также говорит о недооценке собственной опасности нахождения в светлом отсеке камеры. По-видимому, в основе поведения «импульсивных» и «самоконтрольных» животных лежит различная организация тормозных процессов, складывающихся на разных структурных уровнях целого мозга. И «альтруисты» и «импульсивные» крысы также отличаются большей активностью при тестировании их в «открытом поле», что проявляется в более частых выходах в центральные секторы, меньшей выраженностью реакций пассивно-оборонительного страха (Калуев, 1998; Daruna, Barnes, 1993).
Нейронная активность крыс, избегающих н не избегающих крика партпера, при действии эмоциопально значимых стимулов Исследование активности нейронов гипоталамуса
Результаты тестирования крыс по методике "эмоционального резонанса" показали, что из 21 исследованного животного у 8 крыс (группа «альтруисты») времянахождения в темном "домике" при крике "жертвы" снижалось по сравнению с фоновым и не превышало 100 с. 5 крыс в первые 3-5 дней опытов с раздражением крысы-партнера избегали находиться в темном отсеке, затем их поведете резко менялось на предпочтение темного отсека, 8 крыс, несмотря на крики партнера, большую часть времени проводили в темном отсеке (группа «эгоисты»). Далее в работе учитывали лишь данные исследования животных с четко выраженным поведением - «альтруистов» и «эгоистов». Исследовалась активность 57 нейронов крыс «альтруистов» (38 «мотивационных и 19 «подкрепляющих») и 28 нейронов крыс «эгоистов (16 «мотивационных и 12 «подкрепляющих»). «Мотивациоипые» нейроны крыс обеих групп после кормления животных статистически значимо (р<0,05) снижали частоту разрядов. В процентном выражении это составляло 60±4% у крыс «альтруистов» и 56±5% у крыс группы «эгоистов» (за 100% принята частота разрядов нейронов у крыс в голодном состоянии). При помещении в специальный отсек экспериментальной камеры крысы-«жертвы» частота разрядов нейронов у крыс обеих групп достоверно (р<0,05) увеличивалась по сравнению с таковой в состоянии насыщения и становилась сопоставимой со значением частоты импульсации, наблюдаемой у голодных животных (88±8% и 88±5% у крыс группы «альтруистов» и «эгоистов» соответственно). Обратные отношения наблюдались у нейронов «подкрепляющего» типа в группе крыс «альтруистов». Активность «подкрепляющих» нейронов после кормления животного увеличивалась (163±13%), а в присутствии крысы-«жертвы» вновь снижалась (118±22%) (все изменения статистически значимы (р<0,05)). Для нейронов «подкрепляющего» типа
крыс группы «эгоистов», в отличие от подобных нейронов крыс группы «альтруистов», характерны значения импульсной активности, превышающие частоту разрядов при голоде, не только после кормления (143±12%), но и в присутствии партнера-"жертвы" (152±17%). Изменения клеточной активности в ответ на крик жертвы сопоставлялись с реакцией нейронов латеральных отделов гипоталамуса на электростимуляцию эмоционально позитивных (ЛПО и ЛГ) и негативных структур (ДМТ). Сопоставление изменений частоты импульсации «мотивационных» нейронов в группе «альтруистов» показало, что активность нейронов на крик партнера (126±8%, за 100% принята усредненная частота разрядов клеток перед стимуляцией), так же как при негативной стимуляции (141±14%), статистически значимо (р<0,05) выше, чем при внутримозговой позитивной стимуляции (107±6%). У нейронов «подкрепляющего» типа крыс группы «альтруистов» обнаружились обратные отношения по сравнению с «мотивационными» нейронами крыс этой же группы: максимальная частота импульсации наблюдалась при позитивной стимуляции (167±13%), достоверно (р<0,05) отличаясь от значений частоты импульсации при крике «жертвы» (112±17%) и эмоционально-негативной стимуляции (101±20%).
В группе «эгоистов» ответы «мотивационных» и «подкрепляющих» нейронов на крик партнера отличаются от реакции клеток крыс группы «альтруистов». Так, при крике «жертвы» частота разрядов «мотивационных» нейронов достоверно (р<0,01) ниже (90±4%), чем при негативной стимуляции (168±33%) и близка к таковой при стимуляции эмоционально позитивных структур (108±11%). У «подкрепляющих нейронов статистически значимых различий между ответами на крик «жертвы» (120±16%) и на эмоционально негативную (93±9%) и позитивную (161±28%) стимуляцию обнаружено не было. Таким образом, у этой группы крыс в реакциях нейронов обоих типов на крик «жертвы» обнаруживается сходство с ответами на позитивную стимуляцию и различия с ответами на негативную стимуляцию. У крыс группы «альтруистов» доминируют (68% от общего числа зарегистрированных клеток) нейроны, чьи ответы на крик крысы партнера сходны с реакцией на эмоционально негативную стимуляцию. У крыс группы «эгоистов» преобладающего сходства с ответами на негативную стимуляцию не было, но у 43% процентов клеток ответы на крик «жертвы» были аналогичны реакциям на эмоционально позитивную стимуляцию.
Полученные данные свидетельствуют о наличии взаимосвязи между типом поведения в группах «альтруистов» и «эгоистов» в сшуации с крысой-партнером и особенностями реакций нейронов гипоталамуса у этих животных на примененные эмоциогенные внутримозговые воздействия. Различия наблюдались в реагировании и «мотивационных», и «подкрепляющих» нейронов у двух поведенческих групп животных как на присутствие потенциальной "жертвы", так и на крик партнера в сопоставлении этих реакций с состоянием животных при разных уровнях пищевой мотивации и ответами на эмоционально позитивные и негативные внутримозговые воздействия. Изменения нейронной активности латеральных отделов гипоталамуса при
виде "жертвы" и на ее крик носили качественно различный характер в исследованных группах крыс. Так, если частота разрядов «подкрепляющих» нейронов в группе «альтруистов» в присутствии крысы-партнера, также как и в ситуации голода значимо ниже, чем после кормления, то в группе «эгоистов» этот тип нейронов в присутствии крысы-"жертвы", наоборот, обнаружил высокую частоту импульсации, статистически значимо не отличающуюся от частоты разрядов у накормленного животного.
Исследование активности нейронов прсфроптальпой коры
На основании результатов тестирования с использованием болевого раздражения крысы-партнера крыс разделили на две группы: группу "альтруистов" - 8 крыс, 91 нейрон и группу "эгоистов" - 12 крыс, 70 нейронов.
Полученные данные свидетельствуют о том, что у этих двух групп крыс (группы «альтруистов» и «эгоистов») по ряду показателей имеются различия в импульсной активности нейронов префронтальной коры. В условиях суточного голодания нейроны префронтальной коры крыс «альтруистов» имели достоверно большую активность по сравнению с нервными клетками крыс группы «эгоистов». У «альтруистов» средняя частота разрядов в состоянии голода была 133,2±9,4%, у группы «эгоистов» 93,8±8,2%, р<0,005 (за 100 % принята частота разрядов нейронов животных в сьгюм состоянии). Причем обнаруживается некоторое преобладание частоты в правом полушарии по сравнению с левым полушарием у группы «альтруистов» - 135,9±14% в правом полушарии и 130±11% в левом и соответственно 100,9±10% и 87±13% у группы «эгоистов».
При стимуляции позитивных и негативных эмоциогенных зон у этих групп животных также проявились различия в реакциях нейронов. В обеих группах крыс при электрической стимуляции мозга наблюдалось увеличение частоты разрядов в префронтальных зонах коры, причем в целом реакция нейронов на позитивную стимуляцию была статистически значимо выше (137,5±3,3%), чем на негативную (123,7± 2,9%) при р<0,01. Нервные клетки крыс группы «эгоистов», как показали результаты исследования, реагировали на электрическую внутримозговую стимуляцию как позитивного, так и негативного знака достоверно большим увеличением частоты импульсации, чем нейроны крыс группы «альтруистов». Показатели изменения частоты разрядов нейронов составляли при позитивной стимуляции 145,9±5.2% у крыс «эгоистов» и 126,0±3,7% у крыс «альтруистов» (р<0,01), а при негативной соответственно 137,4±4,5% и 107,7±3,2% (р<0,01). Следует отметить, что преобладание активности нервных клеток префронтальной коры у крыс группы «эгоистов» при электрической внугримозговой стимуляции проявлялось как при регистрации в правом, так и в левом полушариях мозга.
Сравнение показателей изменения частоты импульсации нейронов префронтальной коры правого и левого полушарий при электрической внугримозговой стимуляции выявило статистически значимое преобладание активности нервных клеток правого полушария при эмоционально-негативной стимуляции как у крыс группы «альтруистов»
(113,9±5,0% в правом полушарии и 102,0±4,0% в левом при р<0.05), так и у крыс группы «эгоистов» (146,1±7,2% и 130,7±5,6% при р<0.05 соответственно). При эмоционально-позитивной стимуляции отмечалась большая активация в левом полушарии (129,9±5,7% у крыс группы «альтруистов» и 151,2±7,4% у крыс группы «эгоистов») по сравнению с правым (121,7±4,7 и 139,4±7,1% соответственно), однако в этом случае различия были недостоверны.
Что касается реакции животных на зоосоциальные негативные стимулы, то здесь наблюдались кардинально противоположные изменения клеточной активности в ответ на крик крысы-партнера Реакция нейронов крыс группы «альтруистов» статистически значимо (р<0,001) выше, чем у «эгоистов» как в правом (116, ±95,0% у крыс группы «альтруистов» и 89,5±4,8% группы «эгоистов»), так и в левом (116, ±37,2% и 96,9±8,3% соответственно) полушариях Причем у крыс группы «альтруистов» реакция нейронов префроптальной коры на крик крысы-партнера (116,6±5,4%) была ниже реакции на эмоционально-позитивную электрическую стимуляцию мозга (126,0+3,7 %) и выше реакции на эмоционально-негативную (107,7±3, 2%). Нервные клетки крыс группы «эгоистов» практически не реагировали на крик партнера (93,6±5,1%). Ответы нейронов крыс группы «эгоистов» на сигналы оборонительного возбуждения крысы-партнера были статистически значимо ниже реакции этих нейронов как на эмоционально-позитивную стимуляцию (145,9±5,2%; р <0,001), так и на эмоционально-негативную (138,3±4,6%; р<0,001).
Наши эксперименты с изучением нейронной активности префронтальной коры также выявили ряд различий в реакциях нервных клеток у крыс указанных групп при определенных воздействиях. Так чувство голода вызывает активацию нейронов префронтальных отделов коры мозга у животных, проявляющих феномен «эмоционального резонанса», тогда как активность нейронов крыс группы «эгоистов» в этой ситуации практически не отличается от фоновой и даже несколько ниже таковой. В то же время у обеих групп животных в состоянии голода преобладает активность правого полушария. Исследование особенностей импульсации нейронов префронтальной коры при действии электрической внутримозговой стимуляции эмоционально-позитивных и негативных структур мозга стимулов не выявило различий в характере доминирования какого-либо из полушарий у животных исследуемых групп. И у крыс группы «альтруистов» и «эгоистов» при действии эмоционально-негативных стимулов статистически значимо преобладала активность правого полушария, а при эмоционально-позитивной стимуляции частота разрядов была выше в левом полушарии. Оборонительные крики крысы-партнера, находящейся за прозрачной, звукопроницаемой перегородкой вызывают различную реакцию нервных клеток коры у крыс, исследуемых групп. Частота разрядов нейронов префронтальной коры крыс группы «альтруистов» увеличивалась и ее значения были близки к тем, которые наблюдались у этих животных при электрической стимуляции эмоционально-негативных структур мозга. У крыс группы «эгоистов» в этой ситуации активность нервных клеток практически не менялась по
отношению к фоновому уровню. Изучение различий в реагировании на крик крысы-партнера нейронов правого или левого полушарий достоверных различий не показало. У крыс группы «альтруистов» частота разрядов нейронов правого и левого отделов префронтачыюй коры практически одинакова. У крыс группы «эгоистов» все же можно выделить тенденцию к доминированию левого полушария. Следует также отметить различное реагирование нейронов крыс исследуемых нами групп на искусственные и натуральные эмоциональные воздействия. Если клетки префро1гталыюй коры крыс группы «альтруистов» отвечают увеличением, хотя и в разной степени, частоты импульсации на все применяемые воздействия, то у крыс группы «эгоистов» акгивационная реакция нейронов на электрические стимулы хорошо выражена и превышает таковую у крыс» альтруистов», тогда как на натуральные стимулы реакция этих клеток практически отсутствует. Можно предположить, что в нашей экспериментальной ситуации, применяемые электрические стимулы (вызывающие реакцию самораздражения при стимуляции латерального гипоталамуса и реакцию избегания места нанесения раздражения при стимуляции дорзомедиалыюй покрышки) являются для этих крыс более сильным раздражителем, чем суточная пищевая депривация и крик партнера. Таким образом, нейроны префронтальной коры крыс группы «эгоистов» оказываются менее чувствительными к более слабым стимулам и более чувствительными к воздействиям относительно высокой интенсивности по сравнению с крысами группы А.
Исследование активности нейронов гиппокампа
По методике «эмоционального резонанса» было протестировано 45 животных, из которых 17 были отнесены к группе «альтруистов» и 21 к группе «эгоистов». У 7 животных поведенческий тип не был четко определен и в дальнейших экспериментах они не участвовали. Исследована активность 370 нейронов крыс (53 нейронов крыс «альтруистов» и 111 группы «эгоистов» в поле CAI и 96 группы «альтруистов» и 110 группы «эгоистов» в поле САЗ).
Изучение активности нейронов гиппокампа до и после кормления крысы с суточной пищевой депривацией показало, что изменение уровня пищевой мотивации в большинстве случаев приводит к изменению частоты импульсации клеток. Были выявлены существенные различия в реагировании нервных клеток полей CAI и САЗ в условиях смены пищевой мотивации. В поле CAI преобладали клетки (45%), частота разрядов которых увеличивалась после удовлетворения пищевой мотивации (подкрепляющие), 38% нейронов снижали свою активность в этих условиях (мотивационные) и 17% клеток не реагировали на смену пищевой мотивации. В поле САЗ, наоборот, было достоверно больше (р<0.05) клеток, снижающих свою активность после еды - 46% (мотивационные), 34% нейронов относились к типу подкрепляющих и 20% составляли клетки, не меняющие свою активность в этих экспериментальных условиях. Таким образом в поле CAI было достоверно (р<0.05) больше клеток «подкрепляющего» типа по сравнению с полем САЗ. Клеток «мотивационного» типа, наоборот, было больше в поле САЗ, но различия в данном случае недостоверны.
Кроме того, были обнаружены различи в реагировании клеток правого и левого отделов гиппокампа на изменение уровня пищевой мотивации у крыс с различным зоосоциальным поведением. В поле CAI наибольшие различия (р<0.05) в соотношении нейронов «мотивационного» и «подкрепляющего» типов наблюдалось в правом полушарии у крыс, избегающих крика партнера «альтруистов» (48% клеток увеличивали активность и 20% снижали). В левом полушарии у крыс этой группы преобладание нейронов «подкрепляющего» типа было не столь значительным (36% клеток, снижающих и 46% увеличивающих частоту разрядов). У крыс, не избегающих крика партнера (группа «эгоистов»), соотношение «мотивационных» и «подкрепляющих» нейронов в целом по группе было примерно одинаково (42% и 44% соответственно). Однако здесь были выявлены межполушарные различия: в левом полушарии преобладали «подкрепляющие» нейроны -54% по сравнению с 44% мотивационных клеток, в правом же полушарии в несколько большем проценте случаев регистрировали нейроны «мотивационного» типа (40% по сравнению с 36% подкрепляющих клеток). Статистически значимо (р<0,05) различалось количество «мотивационных» нейронов в правом полушарии у крыс группы «альтруистов» (20% клеток) и крыс группы «эгоистов» (40%).
В поле САЗ у крыс группы «альтруистов» в той или иной мере преобладали нейроны, снижающие активность после устранения пищевой мотивации («мотивационные»). Процентное содержание таких клеток было существенно больше (р<0.05) в правом полушарии (52% мотивационных и 27% подкрепляющих), тогда как в левом полушарии крыс этой группы преобладание таких нейронов было незначительным (45% и 42% соответственно). У крыс, группы «эгоистов», так же как и в поле CAI были выявлены межполушарные различия в распределении клеток, тормозящихся и активирующихся после кормления животного. В левом полушарии значительно преобладали (р<0.01) «мотивационные» нейроны (56% по сравнению с 21% подкрепляющих клеток). В правом же полушарии статистически значимо (/?<0.01) было больше клеток «подкрепляющего» типа по сравнению с левым гиппокампом (45%) и достоверно (/К0.05) меньше клеток «мотивационного» типа (33%). Кроме того, были выявлены значимые (р<0.01) различия в процентном содержании «подкрепляющих» клеток в левом отделе гиппокампа (р<0.01) и нейронов обоих типов (р<0.05) в правом между крысами групп «альтруистов» и «эгоистов».
Исследование реакций нейронов поля CAI и САЗ гиппокампа на действие эмоционально-позитивных и негативных электрических внутримозговых стимулов показало, что эмоционально-позитивная стимуляция вызывала активацию клеток, которая была несколько выше в поле САЗ (в среднем 121±2.4% от фонового уровня по сравнению с 115±4.% в поле CAI). При действии эмоционально-негативных стимулов также наблюдалась активация в работе нервных клеток, однако она была статистически значимо (р<0.05) ниже, чем при эмоционально позитивной стимуляции и в среднем составляла 105±3.0% от фонового уровня в поле CAI и 111±3.2% в поле САЗ. Следует отметить, что
характер реагирования у крыс групп «альтруистов» и «эгоистов» на применяемые эмоционально позитивные и негативные стимулы практически не отличался.
Сравнение реакции нервных клеток правого и левого отделов гиппокампа при действии эмоционально значимых стимулов выявило различие в проявлении межполушарной асимметрии между полями CAI и САЗ у крыс исследуемых групп. Так в поле CAI у животных группы «альтруистов» реакция нейронов левого гиппокампа как при эмоционально-позитивной (127.0±5%), так и эмоционально негативной (115.0±6%) стимуляции была достоверно выше (р<0.05), чем реакция нейронов правой стороны мозга (100.0±5 и 96.0±7), тогда как у крыс группы «эгоистов» существенных различий в активности нейронов правого и левого гиппокампа обнаружено не было (114.0±5% в левом отделе и 115.0±4% в правом при эмоционально позитивной стимуляции; 99.0±5% и 110.0±4% соответственно при эмоционально негативной).
В поле САЗ межполушарные различия, наоборот, проявлялись лишь у крыс группы «эгоистов». Активация клеток левого полушария была значимо выше (р<0.05) и составляла при эмоционально позитивной стимуляции 132.9±5.7% по сравнению с 101.6±2.9 в правом отделе и 120.5±6.3% и 106.8±2.9% соответственно при эмоционально негативных воздействиях. У крыс же группы «альтруистов» значимых межполушарных различий не наблюдалось (128.5±4.4% в левом полушарии и 125.4±7.4% в правом полушарии при эмоционально позитивной стимуляции; 115.0±5.7% и 111.5±3.0% соответственно при эмоционально негативной).
Проведенные нами исследования особенностей организации нейронной активности гиппокампа при разных эмоциональных состояниях выявили ряд различий в реагировании клеток полей CAI и САЗ. Так, большинство нейронов поля CAI увеличивало частоту импульсации после насыщения голодной крысы, тогда как клетки поля САЗ, наоборот, снижали свою активность при устранении пищевой мотивации.
Наши исследования также выявили различия в реагировании клеток полей CAI и САЗ между животными, принадлежащими к разным типологическим группам. Эти различия в основном проявляются в разной степени активации правых и левых отделов гиппокампа - у крыс группы «альтруистов» в поле CAI при эмоционально значимой стимуляции мозга активируется лишь левосторонние нейроны, тогда как справа реакция клеток не отличается от фонового уровня. У крыс группы «эгоистов» то же самое наблюдалось в поле САЗ. Подобная латерализация свидетельствует о большей специализации данной структуры в отношении определенной реакции (Геодакян, 1993,1993). Обнаруженную нами выраженную асимметрию в активности нервных клеток поля CAI у крыс группы «альтруистов» можно объяснить исходя как из существования определенных морфологических связей этой структуры, так и стратегии поведения крыс этой группы в условиях выбора между собственным комфортным состоянием и негативными зоосоциальными стимулами. Крысы группы «альтруистов» избегают крика крысы-партнера, выбирая не предпочитаемый в обычных условиях отсек
экспериментальной камеры. Таким образом, внешние отрицательные зоосоциальные стимулы для них более значимы, чем их собственное комфортное состояние. Обсуждение результатов. Полученные нами данные свидетельствуют о наличии взаимосвязи между типом поведения в группах «альтруистов» и «эгоистов» в ситуации с партнером и особешюстями реакций нейронов исследуемых структур у этих животных на примененные как натуральных, так и внутримозговых эмоциогенных воздействий. Различия наблюдались в реагировании и мотивационных, и подкрепляющих нейронов у двух поведенческих групп животных как на присутствие потенциальной "жертвы", так и на крик партнера в сопоставлении этих реакций с состоянием животных при разных уровнях пищевой мотивации и ответами на эмоционально позитивные и негативные внутримозговые воздействия.
Так чувство голода вызывает активацию нейронов префронтальных отделов коры мозга у животных, проявляющих феномен «эмоционального резонанса», тогда как активность нейронов крыс группы «эгоистов» в этой сшуации практически не отличается от фоновой и даже несколько ниже таковой. В то же время у обеих групп животных в состоянии голода преобладает активность правого полушария.
Исследование особенностей импульсации нейронов префронталыюй коры при действии электрической внутримозговой стимуляции эмоционально-позитивных и негативных структур мозга стимулов не выявило различий в характере доминирования какого-либо из полушарий у животных исследуемых групп. И у крыс группы «альтруистов» и группы «эгоистов» при действии эмоционально-негативных стимулов статистически значимо преобладала активность правого полушария, а при эмоционально-позитивной стимуляции частота разрядов была выше в левом полушарии. Эти данные подтверждают выдвинутые ранее рядом авторов (Левшина, Гуляева, 1991; Cocioppo et al., 1979; Davidson, 1993; Harman, Ray, 1977) предположения о большей причастности правых отделов коры к формированию эмоционально-негативных состояний, а левого - эмоционально-позитивных. При исследовании реагирования клеток полей CAI и САЗ у животных, принадлежащих к разным типологическим группам были выявлены различия, которые в основном проявлялись в разной степени активации правых и левых отделов гиппокампа: у крыс группы «альтруистов» в поле CAI при эмоционально значимой стимуляции мозга активируются лишь левосторонние нейроны, тогда как справа реакция клеток не отличается от фонового уровня. У крыс группы «эгоистов» то же самое наблюдалось в поле САЗ. Сравнение нейронной активности при эмоционально-негативной и позитивной электрической стимуляции крыс групп «альтруистов» и «эгоистов» показало большую реактивность нервных клеток крыс "эгоистов".
Характер клеточной активности идентифицированных нейронов на крик партнера в сравнении с реакциями на эмоционально позитивные и негативные внутримозговые стимулы также был различен. Если нейроны мотивационного типа в группе «альтруистов» имели частоту разрядов при крике и негативной внутримозговой
стимуляции значительно выше, чем при позитивных воздействиях, то в группе «эгоистов» этот тип нейронов, наоборот, реагировал значительным снижением активности. Хотя эти же нейроны в данной группе отвечали на негативную внутримозговую стимуляцию высоким уровнем активности.
Анализ суммарных данных о характере изменений нейронной активности латеральных отделов гипоталамуса на зоосоциальные воздействия свидетельствует, что в группе «альтруистов» эти реакции по направленности были сходны с эмоционально негативными естественными и внутримозговыми воздействиями, в то время как в группе «эгоистов», наоборот, имела место некоторая тенденция к увеличению процента ответов сходных с реакциями на эмоционально позитивные стимулы. Частота разрядов нейронов префронтальной коры крыс группы «альтруистов» увеличивалась и ее значения были близки к тем, которые наблюдались при электрической стимуляции эмоционально-негативных структур мозга у этих животных. У крыс группы «эгоистов» в этой ситуации активность нервных клеток практически не менялась но отношению к фоновой.
Следует также отметить различное реагирование нейронов крыс группы «альтруистов» и «эгоистов» на искусственные и натуральные эмоциональные воздействия. Если клетки префронтальной коры крыс группы «альтруистов» отвечали увеличением, хотя и в разной степени, частоты импульсации на все применяемые воздействия, то у крыс группы «эгоистов» активационная реакция нейронов на электрические стимулы была хорошо выражена и превышала таковую у крыс группы «альтруистов», тогда как на натуральные стимулы реакция этих клеток практически отсутствовала.
Таким образом, при исследовании нейронной активности получены данные, свидетельствующие о том, что у крыс «эгоистов» ослаблено эмоционально негативное восприятие крика партнера, тогда как крысы «альтруисты» высоко чувствительны к негативным зоосоциальным стимулам. Так, в группе «альтруистов» ответы нейронов на все негативные воздействия, в том числе зоосоциальные, были однонаправлены. У крыс группы «эгоистов» реакция на негативные внутримозговые воздействия не отличалась от реакции крыс группы «альтруистов», однако была снижена реакция на зоосоциальные негативные стимулы (вид, крик партнера), которая была близка к фоновому уровню или даже по направленности сходна с ответами на позитивные воздействия. Можно предположить, что в нашей ситуации применяемые электрические стимулы (вызывающие реакцию самораздражения при стимуляции латерального гипоталамуса и реакцию избегания места нанесения раздражения при стимуляции дорзомедиальной покрышки) являются для крыс группы «эгоистов» более сильным раздражителем, чем суточная пищевая депривация и крик партнера. Таким образом, нейроны префронтальной коры крыс группы «эгоистов» оказываются менее чувствительными к более слабым стимулам и более чувствительными к воздействиям относительно высокой интенсивности по сравнению с крысами группы «альтруистов».
Мы приходим к выводу о том, что реакцию избегания крика "партнера" мотивирует эмоционально негативное состояние, возникающее под влиянием этого крика у исследуемого животного. У крыс-«эгоистов» этот механизм ослаблен. Более того, можно предполагать, что сочетание крика партнера с отсутствием каких-либо негативных воздействий па самого "эгоиста", создает у последнего эмоционально положительное состояние личного благополучия.
Влияние биологически активных препаратов на импульсивное поведение крыс
Большинство ученых сходится во мнении, что важную роль в опосредовании импульсивного поведения играют нейрохимические механизмы. Это и определяет тот интерес, который в последние годы вызывают исследования различных биологически активных веществ, способных повлиять на уровень импульсивности индивидуумов. Выявление препаратов, направленно и безопасно воздействующих на поведение, связанное с импульсивным выбором, может внести неоценимый вклад в лечение многих психиатрических заболеваний и существенно повлиять на борьбу с наркозависимостью и алкоголизмом. Наиболее вероятными кандидатами на роль таких биологически активных веществ являются нейромедиаторы дофамин и серотонин.
Дофамин играет ключевую роль в мотивационных процессах и представляет собой один из химических факторов внутреннего подкрепления (Ивлиева, 2010; Kalivas , Nakamura, 1999; Robbins, Everitt, 1996). Дофаминовые рецепторы участвуют в определении относительной ценности задержанного подкрепления (Wade, de Wit , Richards, 2000). Они также включены в контроль движения, сигнализирование об ошибке в предсказании подкрепления и познавательной деятельности (Alex, Pehek, 2007; Phillips et al., 2004). Хота проведено достаточно много работ по изучению влияния изменения уровня дофамина на импульсивное поведение, результаты их не всегда однозначны. Большинство исследователей сходятся во мнении, что снижение уровня дофамина приводит к увеличению импульсивности, однако существуют работы, указывающие на то, что введение дофаминергических блокаторов в целом не изменяет поведение импульсивных животных, но приводит к ошибкам в воспроизведении условнорефлекторных реакций (Кулешова и др., 2006). Существуют также и разногласия в отношении того, какие из рецепторов дофамина в большей степени ответственны за выбор ценности подкрепления (Beninger, Miller, 1998; Van Gaalen et al, .2006;, Wade et al, 2000). Наиболее изученными являются дофаминергические D1/D2 рецепторы, они имеют неодинаковое представительство в мозге и контролируют разные эфферентные пути (Missale, 1998).
Существует также большое количество доказательств, свидетельствующих о связи между импульсивностью и функционированием 5-НТ системы. В одной из первых работ, свидетельствующих о связи между 5-НТ и импульсивностью, был обнаружен пониженный уровень метаболита 5-НТ - 5-ШАА в цереброспинальной жидкости у пациентов с депрессией, совершивших суицид (Asberg et al, 1976). Это наблюдение было
подтверждено и в дальнейших экспериментах при исследовании других выборок испытуемых, включающих алкоголиков, преступников, совершивших жестокие действия, поджигателей, а также здоровых волонтеров имеющих импульсивность как черту характер а. (В allenger et al., 1979; Linnoila et al., 1983; Roy et al., 1988; Virkkunen, 1987). Существует гипотеза, что снижение функции 5-НТ приводит к увеличению импульсивного поведения (Linnoila et al., 1983; Soubrie, 1986), селективное разрушение 5-НТ системы у крыс приводит к усилению импульсивного поведения в различных его аспектах. (Fletcher, 1995; Harrison et al, 1997). Однако полученные на сегодняшний день результаты влияния введения препаратов, снижающих или увеличивающих уровень серотонина не всегда однозначны. Кроме того, очень мало работ, в которых избирательно исследовали бы влияние изменения уровня серотонина на индивидуумов, различающихся по выраженности импульсивности.
В настоящее время известно о существовании по меньшей мере 15 структурно разделенных подтипов 5-НТ рецепторов, которые имеют по меньшей мере три различных эффекгорных механизма - через аденилциклазу, фосфолипазу С и как ионные каналы (Saxena, 1995). К сожалению, специфические агонисты и антагонисты для многих 5-НТ рецепторов пока недоступны. Изучение роли рецепторов серотонина в контроле поведения в настоящее время ограничено исследованием действия нескольких подтипов рецепторов в экспериментах, проводимых на животных. Наиболее полно изученным является подтипы 1А, 2С.
Введение физиологического раствора Введение физиологического раствора за 1 ч до тестирования не вызывало изменений в выборе педалей для получения подкрепления. У «самоконтролирующих» животных показатели k2/(kl+k2) (отношение количества нажатий на педаль с ценным подкреплением к общему количеству эффективных нажатий) в фоне и после введения физиологического раствора составляли соответственно 0.66±0.05, 0.65±0.08 (р=0.91), у «импульсивных» 0.31±0.05, 0.36±0.18 (р=0.41). После введения физиологического раствора не было обнаружено статистически значимых изменений ни в длительности латентных периодов отодвигания шторки (у «самоконтролирующих» />=0.13, «импульсивных» />=0.21), ни в латентности нажатия на педаль (р=0.10 и р=0.13 соответственно). Также не было выявлено влияния введения физиологического раствора на количество пропущенных реакций отодвигания шторки (/з=0.84 у «самоконтролирующих», р=0.21 у «импульсивных») и нажатия на педаль (р=0.27 и р=0.89 соответствешю).
Введение препаратов, изменяющих уровень дофамина Введение антагониста Dl-рецепторов (SCH23390). Опыта проводились на 42 крысах, из которых 21 были отнесены к «самоконтролирующим» и 18 - к «импульсивным». Введение SCH23390 в целом по всем группам животных не вызывало значимых изменений в предпочтении педалей для получения подкрепления ни по сравнению с фоновым уровнем, ни с показателями следующего дня: отношение k2/(kl+k2) было равно в фоне 0.52±0.04; после введения препарата - 0.5±0.05; через 24 ч - 0.48±0.05. Однако при
рассмотрении результатов введения препарата для каждой их исследуемых групп были выявлены различия. Животные «самоконтролирующей» группы, хотя по-прежнему предпочитали более ценное подкрепление, стали достоверно чаще по (р<0.05) сравнению с фоновым уровнем нажимать педаль для получения менее ценного, немедленного подкрепления. Крысы «импульсивной» группы не продемонстрировали статистически значимых изменений в выборе педали (р=0.80). Введение ЭСН 23 390 также вызывало увеличение числа пропусков отодвигания шторки (кЗ) в ответ на условный раздражитель (свет в кормушке) и реакции нажатия на педаль (к4) для получения подкрепления. У 13% животных отмечался полный отказ от выполнения условных реакций. Однако число пропусков отодвигания шторки и реакций нажатия на педаль статистически значимо увеличивалось (р<0.05) по сравнению с фоном без блокаторов только у «самоконтролирующих» животных. У «импульсивных» крыс это увеличение имело характер тенденции (р>0.05).
Введение ЭСН 23 390 влияло на длительность латентного периода отодвигания шторки и нажатия на педаль. После инъекции препарата наблюдалось увеличение (р<0.05) латентного периода реакций отодвигания шторки в ответ на условный стимул у «самоконтролирующих» животных. В случае с «импульсивными» животными наблюдалась тенденция к уменьшению (р>0,05) времени реагирования при отодвигании шторки по сравнению с фоновым уровнем.
Латентный период нажатия на педаль после введения препарата у «импульсивных» крыс статистически значимо (р<0,05) увеличивался по сравнению с фоновым уровнем. У «самоконтролирующих» животных увеличение латентного периода носило характер тенденции (р=0,51).
Введение агониста 01-рецепторов ЖК Опыты проводились на 19 крысах, из которых 13 относились к группе «самоконтролирующих» и 6 к «импульсивной» группе. При рассмотрении влияния препарата через 60 мин после его введения на характеристики поведения всей совокупности животных никаких достоверных изменений по отношению к фоновому уровню ни по одному из исследуемых параметров поведения отмечено не было. Однако через 24 часа после введения отмечались достоверные изменения в количестве пропусков реакции отодвигания шторки (р<0,01) и нажатий на педаль (р<0,01). При разделении крыс на группы «самоконтролирующих» и «импульсивных» в поведении животных после введения препарата просматриваются некоторые изменения, которые носят противоположный характер у животных с разной типологией. Так у «самоконтролирующих» животных просматривается очень небольшое снижение выбора педали для получения ценного подкрепления, тогда как у «импульсивных» крыс, наоборот, отмечается увеличение величины этого показателя, однако, в обоих случаях эти изменения не являются статистически значимыми. У тех и других животных наблюдалось небольшое увеличение количества пропусков реакции отодвигания пгторки, однако, число пропусков нажатий на педаль даже несколько снижается, опять же эти изменения недостоверны. Однако, через 24 часа у «самоконтролирующих» крыс наблюдаются уже
статистически значимое увеличение количества пропусков реакции отодвигания шторки (р<0,01). Длительность латентного периода реакций для получения малоценного скудного подкрепления после введения препарата немного снижалась, а на следующий день возвращаясь к фоновому уровню. Латентные периоды же реакций для получения ценного подкрепления менялись противоположным образом - латентный период реакции отодвигания шторки снижался после введения препарата и еще больше уменьшался через 24 часа после введения. Латентность реакции нажатия на педаль, наоборот, увеличивалась, и это увеличение усиливалось через 24 часа после инъекции препарата. У «импульсивных» крыс латентность реакция для получения ценного подкрепления слегка увеличивалась через 60 минут после введения и на следующие сутки возвращалась к фоновому уровню. Латентный период реакции для получения немедленного подкрепления снижался во всех случаях, однако длительность латентного периода реакции отодвигания шторки продолжала увеличиваться и на следующие сутки, тогда как латентность реакции нажатия на педаль оставалась на уровне, отмеченным через 60 минут после введения препарата.
Введение антагонист 02-рецепторов раклоприда. Опыты проводились на 42 крысах, из которых 21 были отнесены к «самокоптролирующии» и 18 - к «импульсивным». Через 1ч после введения раклоприда у «самоконтролирующих» крыс отмечалось статистически значимое (р<0,01) снижение выбора ценного подкрепления по сравнению с фоновым уровнем. Через 24 часа эти изменения в выборе педалей для получения подкрепления у крыс этой группы сохранялись (р<0.01). У «импульсивных» животных после введения препарата изменений в предпочтении педалей не отмечалось (р=0.74). Однако через 24 часа наблюдалось статистически значимое (р<0.05) снижение числа нажатий для получения более цепного подкрепления.
В отличие от результатов действия введения ЯСН 23 390, введение раклоприда у животных всех групп не вызывало статистически значимого увеличения числа пропущенных реакций. Только у одной крысы (2% от общего количества животных) наблюдался полный отказ от выполнения инструментальных реакций для получения пищевого подкрепления. Отношение числа пропусков реакции нажатая на педаль (к4) к общему количеству проб (п) у «самоконтролирующих» крыс составляло в фоне 0.07±0.02 и 0.09±0.05 после введения препарата и соответственно 0.07x0.04 и 0.083-0.03 у «импульсивных». Через 24 ч число пропущенных реакций у «самоконтролирующих» крыс статистически значимо (р<0.05) увеличилось, и коэффициент к4/п составлял 0.18±0.06. У «импульсивных» животных число пропусков не изменилось - 0.08±0 05
Введение раклоприда у «самоконтролирующих» животных не вызвало изменений в длительности латентного периода нажатий па педаль дая получения ценного подкрепления (р=0.20). У крыс «импульсивной» группы после введения препарата наблюдалась тенденция к уменьшению латигпюсти.
Введение агониста 02-рецепторов TNPA. Опыты проводились на 19 крысах, из которых 13 относились к группе «самоконтролирующих» и 6 к «импульсивной» группе. В целом
после введения препарата количество нажатий на педаль для получения ценного подкрепления снижалось, и это снижение продолжалось на следующие сутки. Количество пропусков реакции отодвигания шторки достоверно (р<0,01) увеличивалось после введения вещества, сохраняясь на этом же уровне через 24 часа после введения (р<0,01). Количество пропусков реакции нажатия на педаль увеличивалось недостоверно, однако на следующие сутки отмечалось достоверное (р<0,05) снижение пропусков по сравнению с показателем через 60 минут после введения и на уровне тенденции по сравнению с фоновым показателем. Длительность латентного периода реакции отодвигания шторки снижалась, причем статистически значимо (р<0,05) при последующем получении немедленного подкрепления. Латентный период реакций нажатия на педаль имел тенденцию к увеличению. Длительность латентного периода реакций для получения ценного задержашюго подкрепления увеличивалась на следующие сутки после введения вещества При рассмотрении отдельно групп «импульсивных» и «самоконтролирующих» животных отмечались разнонаправленные, хотя и недостоверные изменения в выборе педалей для получения подкрепления - у «самоконтролирующих» крыс отмечалось снижение числа нажатий педали для получения ценного задержанного подкрепления, тогда как у «импульсивных» животных, наоборот, количество выборов педали для получения ценного подкрепления увеличивалось. Число пропусков реакций у всех групп крыс увеличивался, причем в большей степени у «самоконтролирующих» крыс достигая уровня статистической значимости (р<0,05) в количестве пропусков реакции отодвигания шторки. У «самоконгролирующих» крыс длительность латентного периода реакций для получения ценного подкрепления после введения препарата не изменилась, однако увеличивалась на следующие сутки. Длительность латентного периода реакции отодвигания шторки для получения малоценного подкрепления снижалась, а нажатия на педаль увеличивалась. На следующие сутки в обоих случаях отмечалось снижение латентного периода реакций и по сравнению с фоном и с показателями через 60 минут после введения препарата. Латентный период реагирования «импульсивных» животных после введения препарата либо не изменялся в случае латентности реакции нажатия на педаль для получения ценного подкрепления, либо снижался во всех остальных случаях, не достигая при этом уровня статистической достоверности.
Введение препаратов, изменяющих уровень серотонина Введение агониста 5-НТ 1А рецепторов 8-ОН ВРАТ Эксперимент проводили на 39 животных, из которых 25 были отнесены к группе «самоконтролирующих» и 14 - к «импульсивной» группе. Рассмотрение результатов введения 8-ОН ОРАТ суммарно по всем группам животных выявило статистически достоверное (р<0.01) увеличение предпочтения педали для получети более ценного задержанного подкрепления, что, таким образом, свидетельствует об увеличении самоконтролируемости животных. На следующий день после введения препарата этот показатель возвращался к фоновому уровню. Вводимый препарат также достоверно увеличивал число пропусков как реакции отодвигания шторки кормушки (р<0.01), так и реакции нажатия на педаль для получети
подкрепления (/)<().05). После инъекции препарата мы наблюдали также увеличение латеш-ного периода реакции отодвигания шторки (р<0.05) , которое не только сохранялось, но даже увеличивалось на следующие сутки (/?<0.()1).
Однако если рассматривать результаты введения 8-ОН DPAT отдельно по исследуемым нами группам животных - «самоконтролирующих» и «импульсивных», то прослеживается различие во влиянии препарата у крыс с разной типологией. Так, самоконтролирующие животные, хотя и несколько увеличивали число нажатий на педаль с более ценным подкреплением, однако это увеличение не достигало уровня статистической достоверности (р=0.39). В этой же ситуации, у «импульсивных» крыс мы наблюдали статистически значимое увеличение в выборе более ценного подкрепления (р<0.01), которое, в отличие от «самоконтролирующих» крыс, продолжало сохранять тенденцию к увеличению и на следующие сутки после введения.
Увеличение числа пропущенных реакций в большей степени наблюдалось у «самоконтролирующих» крыс. Что же касается числа пропусков реакции нажатия на педаль для получения подкрепления, то у «самоконтролирующих» крыс его увеличение после введения препарата было статистически значимым (р<0.05), тогда как у «импульсивных» оно имело характер тенденции (р=0.07).
Различия между исследуемыми группами животных наблюдались и при исследовании латентного периода реагирования на применяемые стимулы. У «самоконтролирующих» крыс мы наблюдали статистически значимое увеличение латентности при отодвигании шторки кормушки через 24 часа после введения препарата (/КО.01). В этой же ситуации «импульсивные» крысы статистически значимо сокращали латентный период реакции отодвигании шторки (р<0.01). Латентный период реакции нажатия на педаль после введения препарата снижался у животных «самоконтролирующей» группы и это снижение было статистически достоверным (р<0.05).
Введение антагониста 5-НТ1А рецепторов WAY 100,635. После введения антагониста 5-НТ 1А рецепторов у всех крыс отмечалась тенденция к снижению выбора ценного задержанного подкрепления (р=0.09). На следующий день этот показатель возвращался к фоновому уровню. Относительное предпочтение ценного подкрепления (значение k2/(kl + k2)) в этой ситуации составляло в фоне 0.68±0.03, после введения вещества 0.63±0.04 и 0.68±0.04 на следующие сутки. Никаких значимых изменений в числе пропусков реакции отодвигания шторки обнаружено не было, однако была выявлена тенденция к увеличению числа пропусков реакции нажатия на педаль для получения подкрепления (р-0.09), В целом го всем группам крыс после введения WAY 100,635 отмечалось статистически значимое увеличение латентного периода отодвигания шторки (р<0.05). Значимых изменений в латеютости реакции нажатия на педаль не наблюдалось.
При раздельном рассмотрении влияния антагониста 5-НТ 1А рецепторов WAY 100,625 на выбор ценности подкрепления ни в одной группе животных не отмечалось статистически значимого изменения значения k2/(kl + k2). И в той, и в другой группе
выявлялась лишь тенденция к уменьшению выбора ценного подкрепления у «импульсивных» животных (р=0.10) через 1ч после введения препарата. Ни у одной группы крыс не обнаружилось изменений числа пропусков реакции отодвигания шторки и только у «самоконтролирующих» крыс было отмечено статистически значимое (р<0.05) увеличение числа пропусков реакции нажатия на педаль. В то же время у «импульсивных» животных наблюдалось даже некоторое снижение величины этого показателя (р=0.61). У обеих групп животных увеличивалась длительность латентного периода реакции отодвигания пгторки, однако уровня статистической значимости (р<0.05) этот показатель достигал лишь у «импульсивных» животных. Ни у одной группы крыс не было достоверного изменения латентности реакции нажатия на педаль, однако у «самоконтролирующих» крыс ее время несколько увеличилось (р=0.45), а у «импульсивных» - снизилось (р=0.67).
Введение агониста 5-НТ2С рецепторов ДО/. Анализ изменений поведения крыс, без разделения их на группы, показал, что введение 1301 приводило к статистически значимому (р<0.05) увеличению предпочтения педали для получения более ценного задержанного подкрепления. При рассмотрении результатов введения ОО! отдельно по исследуемым нами группам животных мы обнаружили тенденцию (р=0.09) к увеличению выбора более ценного подкрепления лишь у «импульсивных» крыс. Через 24 часа влияние препарата сохранялось. У «самокошролирующих» крыс процент выбора ценного подкрепления после введения 001 не отличался от фонового уровня. Введение препарата не влияло на число пропущенных реакций, как отодвигания шторки, так и нажатия на педаль у «самоконтролирующих» крыс. У импульсивных же животных через 1 час после введения ЕЮ1 мы наблюдали статистически значимое снижение числа пропусков реакций отодвигания шторки (р<0.01). Существенных различий в числе пропущенных реакций нажатий на педаль у крыс этой группы обнаружено не было. Также никаких изменений в длительности латентного периода реакций после введения П01 не наблюдалось ни у одной группы исследованных животных.
Введение антагониста 5-НТ 2Срецепторов кетансерина (кЫатегт). После введения кетансерина у крыс, если рассматривать данные без разделения на группы по приоритетным реакциям, отмечалась тенденция к увеличению выбора ценного задержанного подкрепления (р=0.1). При рассмотрении результатов влияния антагониста 5-НТ2А/С рецепторов кетансерина на выбор ценности подкрепления отдельно по группам крыс было выявлено, что в группе «самокошролирующих» животных было отмечено уменьшение выбора ценного подкрепления, однако эта изменения не были статистически значимыми. «Импульсивные» же крысы статистически значимо (р<0.01) увеличили число проб с выбором ценного задержанного подкрепления. В то же время ни в одной группе крыс не было обнаружено изменений числа пропусков реакций. У «самоконтролирующих» животных статистически значимо уменьшалась длительность
латентного периода реакции отодвигания шторки (р<0.01). Изменений в длительности латентного периода реакции нажатия на педаль у крыс обеих групп не было выявлено.
Следует отметить, что у 53% животных введение DOI и кетансерина вызывало противоположные изменения в импульсивности, из них 78% «самоконтролирующих» крыс, имеющих разнонаправленную реакцию на введение препаратов, снижали уровень импульсивности после введения DOI и увеличивали после введения кетансерина. В такой же группе «импульсивных» крыс также у 78% на введение этих препаратов наблюдались реакции обратной направленности.
Обсуждение результатов. Наши исследования показали, что агонисты и антагонисты и D1- и 02-рецепторов оказывают влияние на выбор подкрепления. Эти результаты находятся в соответствии с так называемой дофаминовой гипотезой организации поведения в ситуации выбора подкрепления, различающегося своей ценностью и задержкой в его получении. Гипотеза предполагает, что агонисты дофаминовых рецепторов, такие как амфетамин, увеличивают ценность задержанного подкрепления, в то время как антагонисты, наоборот, снижают ее. В работе Дж. Перри с соавторами было выявлено также различное влияния дофамина на поведение импульсивных и самоконтролирующих животных: введение агонистов (амфетамина) снижало уровень импульсивности у импульсивных крыс и увеличивало у самоконтролирующих (Perry et al., 2008). Результаты наших экспериментов показали, что введение блокаторов дофаминовых рецепторов приводило к статистически значимым изменениям в выборе подкрепления преимущественно у крыс самоконтролирующей группы, хотя общая стратегия поведения и не изменялась. Крысы, выбирающие более ценное задержанное подкрепление, после введения препаратов стали чаще выбирать педаль с немедленным скудным подкреплением. Введение агонистов рецепторов дофамина изменяло поведение в направлении, противоположном тому, что наблюдалось после введения блокаторов дофамина
В наших исследованиях введение блокаторов и D1 рецепторов - SCH 23 390 и D2 -раклоприда приводило к статистически значимому увеличению выбора педали для получения немедленного подкрепления у «самокошролирующих» крыс. Однако в литературе существуют разногласия в отношении того, антагонисты каких именно рецепторов дофамина ответственны за поведение, связанное с выбором ценности подкрепления. С одной стороны, имеются работы, указывающие на то, что блокаторы D2-рецепторов (раклоприд) увеличивают импульсивность, тогда как введение блокатора D1-рецепторов SCH 23 390 не оказывает влияния на выбор подкрепления. В связи с этим было сделано предположение, что только блокирование D2 рецепторов имеет селективный эффект на субъективное определение ценности подкрепления. Как наиболее вероятное объяснение этому предтагается то, что этот препарат снижает условную ценность подкрепления стимула (Wade et al., 2000). С другой стороны, многие авторы, наоборот, предполагают, что D1-рецепторы более важны по сравнению с Ц2-рецепторами при опосредовании побудительной силы подкрепления (Beninger, Miller, 1998). Есть
данные, что импульсивный выбор увеличивается антагонистом Dl-рецептора SCH 23 390, но не антагонистом Г)2-рецептора дофамина этиклопридом (Van Gaalen et al., 2006). Нейронная активность префроптальной коры, которая позитивно коррелирует с точностью поведения, регулируется D1- рецепторами (Pratt, Mizumori, 2001; Williams, Goldman-Rakic, 1995), а фармакологическая блокада этих рецепторов в префронгальной коре разрушает поведение выбора (Schimo, Hikosaka, 2001). Агонисты и D1 и D2 несколько увеличивают импульсивность у самоконтролирующих животных и снижают ее у импульсивных, т.е. прослеживается тенденция к выравниванию поведения крыс по этому параметру поведения. Следует, однако, отметить, что в нашем случае влияние агониста D2 рецептора TNPA было более выраженным, по сравнению с результата.™ введения агониста D1 SKF.
В большинстве работ указывается на то, что введете блокагоров дофамина приводит к затормаживанию поведения и отказу животных выполнять инструментальные реакции (Шаповалова, Камкина, 2008; Wade et al., 2000). Однако есть и работы, в которых сообщается об отсутствии тормозного влияния этих препаратов (Саркисова и др., 2007; Van Gaalen, 2009). В нашем исследовании полный отказ животных от выполнения инструментальных реакций для получения пищевого подкрепления был зарегистрирован в 23.8% случаев после введения SCH 23 390 и только в 5.5% после введения раклоприда. Число же пропущенных реакций отодвигания шторки в ответ на условный раздражитель и реакций нажатия на педаль в течение экспериментальной сессии после введения SCH 23 390 увеличивалось, причем у «самоконтролирующих» крыс различия по сравнению с фоном были статистически значимыми. После ведения раклоприда увеличение числа пропусков наблюдалось лишь у «самоконтролирующих» животных и только на следующие сутки после введения. В литературе также встречаются данные о подобном, более пролонгированном действии этого препарата (Майоров, Фролов, 2004). Наиболее часто дофамин ассоциируется с поведением, основанном на положительном подкреплении и положительных мотивациях (Schimo, Hikosaka, 2001; Wise, 1082), что связано с активацией мезолимбического дофаминергического пути. Вполне вероятно, что отказ животных от выполнения условных реакций, связанных с получением пищевого подкрепления, является результатом снижения уровня мотивации вследствие введения блокагоров дофамина Существует предположение, что блокагшры D1-дофаминовых рецепторов в небольших концентрациях, при которых не наблюдаются общие двигательные нарушения, затрудняют инициацию инструментальных рефлексов (Майоров, Фролов, 2004). Более выраженное действие SCH 23 390 может быть связано с тем, что D1 рецепторы дофамина, селективным блокатором которого этот препарат является, больше распространены в ЦНС по сравнению с другими типами дофаминергических рецепторов (Missale et al., 1998). При введении агопистав дофамина мы также наблюдали некоторое увеличение пропусков реакций, однако эти изменения не были статистически значимыми. По-видимому, это является результатом некоторого неспецифического воздействия, связанного с болевой реакцией на введение препарата.
Затормаживание поведения, что выражалось в увеличении латентпости реагирования под влиянием блокаторов, проявилось в нашей работе неоднозначно. Изменение латентного периода зависело от типологии животного и от стадии экспериментальной пробы. У «самоконтролирующих» животных увеличение латентного периода было незначительно, но проявлялось и при открывании шторки, и при нажатии на педаль. У импульсивных крыс при введении SCH 23 390 наблюдалось ускорение в выполнении первой реакции, а при введении раклоприда, где эта стадия эксперимента отсутствовала, в реакции нажатия на педаль для получения подкрепления. Латентный период нажатия на педаль у импульсивных крыс после применения SCH 23 390 статистически значимо увеличивался. В то же время после введения агонистов дофамина мы наблюдали даже уменьшение латентпости, особенно для реакций, связанных с получением немедленного подкрепления. Заторможенность поведения после введения блокаторов дофамина может быть вызвана подавлением активности дофамина нигростриарного пути. Нигростриарный путь участвует в инициации двигательной активности, являясь частью системы под названием «моторная петля базальных ганглиев. В экстрапирамидной системе дофамин играет роль стимулирующего нейромедиатора, способствующего повышению двигательной активности, уменьшению двигательной заторможенности и скованности, снижению гипертонуса мышц. D1- рецепторы играют ключевую роль в запуске прямого выхода неостриатума, тогда как D2 рецепторы связаны с регуляцией непрямого пути. Предполагается, что прямой путь более тесно связан с регуляцией двигательной активности (Шаповалова, Камкина, 2008), что подтверждают и полученные нами результаты о большем влиянии блокапора Dl-рецепторов дофамина SCH 23 390 на длительность латентного периода реакций.
Введение агониста 1А рецепторов серотопина 8-OH-DPAT в дозе 0.1 мг/кг увеличивал процент выбора ценного задержанного подкрепления импульсивными животными, тогда как антагонист этих же рецепторов WAY 100,635 в дозе 0.2 мг/кг наоборот несколько уменьшал выбор этого подкрепления. Инъекция агониста 2С рецепторов серотонина DOI не приводила к статистически значимому изменению к импульсивности ни у самоконтролиругощих, ни у импульсивных животных, тогда как введение антагониста этих же рецепторов кетансерина приводило к статистически значимому увеличению самоконтролируемости у импульсивных животных
Существует много работ, результаты которых свидетельствуют о регуляции серотошшом импульсивного поведения. В основном в этих работах исследуется влияние введения серотонинового нейротоксина 5,7-дигитрокситрипгамина, что приводит к редукции содержания серотонина в мозге. Введение этого препарата увеличивало число преждевременных ответов в тестах 5-choice serial reaction time test и differential-reinforcement of low rate (DRL), что свидетельствовало об увеличении импульсивности (Jolly et al., 1999; Wogar et al., 1992). Однако эти тесты требуют от подопытного животного не только способности переносить определенную временную задержку, но также существенной концентрации внимания и активации системы внутреннего отсчета
времени. Дж. Бизот с соавторами (Bizot et al., 1999) проводили исследование влияния препаратов, селективных ингибиторов обратного захвата серотонина, по методике с выбором ценности подкрепления в зависимости от времени его задержки. Работа проводилась в Т-образном лабиринте. Введение этих препаратов приводило к увеличению выбора более ценного задержанного подкрепления. Однако при использовании оперантных методик повторить эти результаты не удавалось.
Что касается конкретно тех препаратов, которые мы применяли, то следует отметить, что в литературе нет однозначного мнения относительно их влияния на импульсивное поведение. Результаты большинства работ сводятся к тому, что введение агониста 5-НТ1А препарата 8-OH-DPAT приводит к увеличению импульсивности (Григорьян, 2011; Winstanley et al., 2004, 2006). Было показано, что введение 8-OH-DPAT приводит к кратковременному снижению уровня 5-НТ через соматодендритные авторецешоры, расположенные на серонинергических клетках nucleus raphe, а также заметно снижает уровень 5-НТ переднего мозга, действуя на пресинаптические 5-НТ 1А рецепторы (Bonvento et al., 1992). WAY 100,635 в большинстве работ признают молчащим антагонистом, чье действие в основном сводится к блокированию эффектов агонистов 5-НТ 1А рецепторов (Barnes, Sharp, 1999). Кегансерин редуцировал преждевременное реагирование у крыс (Talpos et al., 2006; Fletcher et al., 2007), а влияние DOI в целом нарушало условнорефлекторное поведение в пятирукавном лабиринте с выбором пищевого подкрепления по световому сигналу (5-CSRT ) (Fletcher et al., 2007) или привело к увеличению числа преждевременных реакций (Blokland et al., 2005; KoskinenT, SirvkJ, 2001).
В то же время в исследованиях с использованием метода fixed consecutive number schedules (фиксированной последовательности нажатий), когда животному требовалось определенное количество раз нажать на одну, подготовительную педаль, прежде чем нажать на педаль для получения непосредственно подкрепления, и чем короче была цепь последовательных реакций, тем более импульсивным считалось поведение, было показано, То) 8-OH-DPAT увеличивал длину цепи реакций, а антагонист WAY 100,635 наоборот, уменьшал количество звеньев цепочки (Evenden,1998). Системное введение 8-OH-DPAT увеличивало выбор ценного подкрепления в процедуре delay-discount, тогда как введение WAY 100,635 уменьшало выбор ценного подкрепления (Bizot et al., 1999). Эти результаты сопоставимы и с теми, которые получены в работах с использованием теста DRL, где введение 8-ОН DP AT увеличивало величину подкрепления, т.е. удлиняло время ожидания. (Marek et al., 1989).
Известно, что изменения в активности нейротрансмштерных систем индивидуально влияет на животных, с различными типологическими особенностями (Зайченко, Мержанова, 2011; Кулешова и др., 2006). В то же время следует отметить, что практически нет работ, где группы импульсивных и самоконтролирующих животных изучаются отдельно, а не в общей совокупности. Среди существующих, можно отметить работу, в которой указывается на более выраженное влияние введения
серотонинергического токсина 5,7-дигидрокситриптамина на подавление способности амфетамина снижать импульсивный выбор у более импульсивных индивидуумов в тесте с выбором ценности подкрепления (Winstanley et al., 2003). Результаты нашей работы также подтверждают, что поведение импульсивных животных более зависимо от изменения в уровне серотонина.
Что касается влияния изменения уровня серотонина на количество пропусков реакции и латентность реагирования, то таких работ мало. Среди них есть работа, свидетельствующая о том, что введение серотонинового нейротоксина 5,7-дигитрокситриптамина приводит к снижению количества пропущенных реакций (Fletcher et al., 2009). В наших опытах введение агониста и антагониста 5-НТ 1А рецепторов приводило у самоконтрольных животных к выпадению условных рефлексов, о чем мы судили по увеличению числа пропусков реакций отодвигания шторки и нажатия педали. Введение же агониста 2С рецептора серотонина DOI в наших экспериментах приводило к уменьшению количества пропущенных реакций у самоконтролирующих крыс и реакций, отодвигания пггорки у импульсивных. Введение же антагониста этих рецепторов кетансерина практически не оказывал влияния на количество пропущенных реакций. Внутрижелудочковое разрушение 5,7-DHT увеличивает количество преждевременных ответов и локомоторную активность (Winstanley et al., 2004). Известно, что серотонинергические нейроны активно вовлечены в регуляцию сенсорного и моторного входа (Jacobs et al., 2002). Укорочение латентных периодов отодвигания шторки у импульсивных животных через 1ч после введения 8-OH-DPAT и DOI может свидетельствовать об усилении концентрации внимания и общей готовности к реализации условного поведенческого акта.
ОБЩЕЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведенные нами исследования показали связь между поведением животных при тестировании их по методике «эмоционального резонанса» и «выбора ценности подкрепления». Практически все животные, продемонстрировавшие импульсивное поведение оказались высокочувствительными к крику боли партнера-жертвы. Полученная в настоящей работе корреляция поведения крыс в исследованиях с применением двух методик - права выбора подкрепления с учетом его ценности и времени задержки в его получении, а также избегания или не избегания оборонительных сигналов партнера -позволяет сделать вывод, что в обоих случаях проявляется импульсивность. Крик «жертвы», так же как и задержка в получении пищевого подкрепления являются негативными стимулами. Конкурирующими побуждениями становятся в первом случае стремление к собственной безопасности, а во втором - получите максимального вознаграждения с минимальными энергозатратами. Последние два мотива являются более ценными с точки зрения сохранения энергии и выживания. Импульсивность проявляется как невозможность особи выдерживать негативное состояние при крике партнера ценой ухода в небезопасное место, фактически подвергая свою жизнь риску, так
и переносить ожидание в тесте с выбором ценности пищевого подкрепления. С одной стороны это говорит о слабости тормозных процессов мозга, с другой - свидетельствует в пользу выбора поведения, связанного с большими энергозатратами.
Исследование клеточной активности эмоциогенных структур мозга показало, что изменение активности нейронов крыс, избегающих крика партнера, сопоставимо с тем, которое происходит при действии эмоционально негативных стимулов. У животных, не избегающих сигналов болевого раздражения другой особи, реакция нервных клеток на естественные (голод) и внутримозговые негативные воздействия сходна, а часто и более выражена по сравнению с той, которая наблюдалась у крыс «альтруистов». Реакция же клеток на крик партнера не отличается от фонового уровня. Мы приходим к выводу о том, что реакцию избегания крика партнера мотивирует эмоционально негативное состояние, возникающее под влиянием этого крика у исследуемого животного. У крыс-эгоистов этот механизм ослаблен, они более ориентированы на сигналы своего внутреннего состояния. Более того, можно предположить, что сочетание крика партнера с отсутствием каких-либо негативных воздействий на самого "эгоиста", создает у последнего эмоционально положительное состояние личного благополучия.
В последние годы много внимания уделяется исследованию межполушарных отношений в мозге при различного рода видах деятельности как человека, так и животных. Мы также проводили сопоставление клеточной активности эмоциогенных структур правого и левого отделов мозга у животных изучаемых нами типологических групп. У крыс группы «альтруистов» была выявлена асимметрия в реагировании нервных клеток поля CAI правого и левого гиппокампа на эмоциональные воздействия. Левосторонняя активация клеток была достоверно выше, чем правосторонняя, и не зависела от эмоционального знака стимула У крыс «эгоистов» подобной асимметрии не отмечено. Наоборот, у животных группы «эгоистов» латерализация в активности была обнаружена в поле САЗ: частота разрядов была существенно выше в левом гиппокампе. Возможно, это одностороннее доминирование в активности нейронов может в какой-то мере обусловливать ту или иную стратегию поведения животных в определенных условиях и соответственно может лежать в основе индивидуальных различий.
Данные наших исследований также подтвердили важную роль моноаминов в организации поведения, связанного с импульсивным выбором. Изменение уровней дофамина и серотошша путем введения агонистов и антагонистов рецепторов данных нейромедиаторов по-разному влияет на предпочтении того или иного вида подкрепления индивидуумами с разными типологическими особенностями. Изменение уровня дофамина в большей степеш оказывает действие на крыс самоконтролирующей группы, тогда как к изменению уровня активности серотонина более чувствительны импульсивные животные.
выводы
1. Обнаружена высокая корреляция между поведением животных при выборе ценности подкрепления в зависимости от времени задержки его получения и реагированием на оборонительные сигналы партнера в ситуации «эмоционального резонанса» — практически все «импульсивные» животные избегали крика партнера, а «само контролирующие» оказались нечувствительными к нему.
2. Самоконтролирующие крысы продемонстрировали более низкий уровень исследовательской активности в тесте «открытого поля» и были более тревожны по сравнению с импульсивными («альтруистами») при тестировании их в «приподнятом крестообразном лабиринте».
3. Показано сходство ответов нейронов латерального гипоталамуса и префронтальной коры крыс «альтруистов» на крик жертвы и при электростимуляции эмоционально негативных структур мозга, тогда как реакция нейронов у крыс «эгоистов» на болевую стимуляцию партнера практически отсутствовала или была близка к таковой при действии эмоционально положительных стимулов.
4. Клетки префронтальной коры «альтруистов» реагировали активацией разрядов на оборонительные сигналы партнера так же как на эмоционально значимые воздействия, у крыс «эгоистов» реакция на зоосоциальные стимулы отсутствовала.
5. Выявлена асимметрия в активности клеток гиппокампа крыс «альтруистов» и «эгоистов» на эмоционально значимые воздействия. В поле CAI межполушарные различия были выявлены у животных группы «альтруистов», а в поле САЗ, наоборот, лишь у крыс группы «эгоистов».
6. Снижение уров1И активности дофамина, вызванное системным введением антагонистов D1 и D2 рецепторов, оказывает значимое воздействие на крыс «самоконтролирующей» группы, увеличивая их импульсивность.
7. Изменение уровня активности серотонина сильнее влияет па животных «импульсивной» группы, причем агонисты снижают импульсивность, а антагонисты делают их еще более импульсивными.
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Зайчеико М.И., Михайлова Н.Г., Райгородский Ю.В. Реакции нейронов эмоциональных зон гипоталамуса при эмоциональных воздействиях разного знака.ЖВНД. 1995.45(2): 367-377.
2. Кожедуб Р.Г., Зайчеико M.IL, Райгородский Ю.В., Павлик В.Д., Якулова Л.Д., Михайлова Н.Г. Особенности согласованной деятельности функционально
идентифицированных нейронов гипоталамуса при разных мотивационно-эмоциональных состояниях. ЖВНД. 1996. 46(1):.146-156.
3. Кожедуб Р.Г., Зайченко М.И., Райгородский Ю.В., Павлик В.Д., Якупова Л.Д., Михайлова Н.Г. Согласова1шая деятельность функционально однотипных нейронов при разных мотивационно-эмоциональных состояниях. ЖВНД. 1996. 46(2):382-385.
4. Кожедуб Р.Г., Книпст И.Н, Зайченко М.И. Отражение мотивационно-эмоционального состояния животного в сопряженности процессов на клеточном и системном уровнях. Доклады РАН. 1996.349(4):.557-559.
5. Зайченко М.И., Михайлова Н.Г., Райгородский Ю.В. Нейроны гипоталамуса и зоосоциалыше взаимодействия. Журн. высш.нервн.деят. 1996. 46(3):.539-546.
6. Кожедуб Р.Г., Зосимовский В.А., Зайченко М.И. Райгородский Ю.В., Михайлова Н.Г. .Функциональные характеристики гипоталамических и кортикальных нейронов при разных мотивационно- эмоциональных состояниях животного. Бюлл.эксперим.биол. и мед. 1997. 123(5): 501-505.
7. Михайлова Н.Г., Зайченко М.И. Нейроны правой и левой префронтальных областей коры мозга крыс и стимуляция эмоциональных зон. Журн. высш.нервн.деят. 1998. 48(3):.431-437.
8. Зайченко М.И., Михайлова Н.Г., Ю.В Райгородский. Активность нейронов префронтальной коры мозга у крыс с разными типологическими особенностями при эмоциональных воздействиях. Журн. высш.нервн.деят. 2000. 50(3):492-499.
9. Зайченко М.И., Михайлова Н.Г., Райгородский Ю.В. Межполушарные отношения нейронов префронтальной коры крыс при эмоциональных воздействиях нарастающей интенсивности. Журн. высш.нервн.деят. 2002. 52(4):459-501.
10. Михайлова Н.Г., Зайченко М.И., Райгородский Ю.В. Организация функциональной межполушарной асимметрии префронтальной коры у животных разных типологических групп. Журн. высш.нервн.деят2003. 53(3):.299-305.
11. Зайченко М.И., Михайлова Н.Г. Нейроны поля САЗ гиппокампа животных разных типологических групп при эмоциональных воздействиях» Журн. высш.нервн.деят.2004. 55(5):.527-535.
12. Зайченко М.И. Импульсная активность нейронов поля CAI гишюкампа животных разных типологических групп при эмоциональных воздействиях. Рос. Физиол. журн. им. И.М.Сеченова. 2006.92(12):1404-1411.
13. Зайченко М.И. Сравнительный анализ активности нейронов полей CAI и САЗ гиппокампа у крыс разных типологических групп при эмоциональных воздействиях».Журн. высш.нервн.деят. 2008. 58(5):467-476.
14. Зайченко М.И., Мержанова Г.Х. Исследование проявлений импульсивности у крыс в ситуации выбора пищевого подкрепления разной ценности. Журн. высш.нервн.деят. 2010. 60(1):56-64.
15. Зайченко М.Н., Мержанова Г.Х., Демпна Л.В. Исследование поведения «импульсивных» и «самоконтролирующих» животных методом «эмоционального резонанса». Жури. высш.нервн.деят. 2010. 60(2): 192-200.
16. Саркисова К.Ю., Новикова М.Р., Зайченко М.И., Парамохин МЛ., Гадалип Ю.С., Гуляева Н.В. Дистанционное управление целенаправленным поведением свободно передвигающихся крыс посредством телестимуляции подкрепляющих структур мозга. Журн. высш.нервн.деят. 2010. 60(2):236-246
17. Зайченко М. И., Ваиециан Г. Л., Мержанова Г. X. Различия в поведении импульсивных и самоконтролирующих крыс при исследовании их в тестах открытого поля и светло-темной камеры. Журн. высш.нервн.деят. 2011. 61(3):340-350
18. Зайченко М. И., Мержанова Г. X.. Влияние введения блокаторов ОIШ2 рецепторов дофамина на импульсивное и самоконтролыюе поведение крыс. Журн. высш.нервн.деят. 2011. 61(5):1-10.
19. Зайченко М.И., Мержанова Г.Х., Ваиециан Г.Л. Влияние введения селективных лигандов 5-НТ 1А рецепторов на импульсивное и самоконтрольное поведение крыс. Журн. высш. нерв.деят.2012.62(4):465-474.
20. Зайченко М.И., Мержанова Г.Х. Влияние агонистов и блокаторов 01/1)2рецспторов дофамина на поведение крыс, различающихся по выбору ценности подкрепления. Росс, физиол. журн.им. И.М.Сеченова 2012. 98(11): 12861297.
21. Зайченко М.И., Мержанова Г.Х., Ваиециан Г.Л. Влияние агониста и антагониста 5-НТ2 рецепторов на поведение крыс, различающихся по выбору ценности подкрепления. Журн. высш. нерв.деят. 2013. 63(2):1-10.
Подписано в печать:
04.07.2013
Заказ № 8618 Тираж - 100 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru
Текст научной работыДиссертация по биологии, доктора биологических наук, Зайченко, Мария Ильинична, Москва
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ИНСТИТУТ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ _И НЕЙРОФИЗИОЛОГИИ РАН_
_ к л На правах рукописи
05201351623
ЗАИЧЕНКО Мария Ильинична
03.03.01 - физиология
Нейрофизиологические и нейрохимические механизмы индивидуально-типологических особенностей крыс в условиях выбора
стратегии поведения
диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук
Москва - 2013
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение................................................6
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 1.1.. Индивидуальность как основа выбора стратегии поведения
в условиях неопределенности.................................12
1.1.1. Импульсивное поведение..............................22
1.1.2. Эмоциональная реакция избегания при болевом раздражении партнера (эмоциональный резонанс)....................32
1.2. Нейрофизиологические исследования структур мозга,
определяющих индивидуально типологические различия.... 43
1.2.1. Морфология и функции латерального гипоталамуса........47
1.2.2. Морфология и функции префронтальной коры.............61
1.2.3. Морфология и функции гиппокампа......................69
1.3. Нейрохимическая регуляция поведения....................90
1.3.1.Дофаминергическая система.............................91
1.3.2.Серотонинергическая система...........................102
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Поведенческие методики................................112
2.1.1. Метод выбора подкрепления, различающегося по
ценности и времени его предоставления.................112
2.1.2. «Открытое поле».....................................115
2.1.3. «Светло-темная камера»...............................116
2.1.4. «Приподнятый крестообразный лабиринт»...............117
2.1.5. «Эмоциональный резонанс»...........................118
2.2. Электрофизиологические методы.........................121
2.2.1. Хирургическая операция по вживлению электродов.......121
2.2.2. Электрическая стимуляция структур мозга...............124
2.2.3. Регистрация и анализ нейронной активности..............125
2.3. Морфологический контроль локализации электродов.... 128
2.4. Нейрофармакологические методы.......................128
2.5. Статистическая обработка полученных данных...............134
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Изучение поведения крыс в тестах на выявление индивидуально-типологических особенностей высшей нервной деятельности.... 135
3.1.1.Исследование поведения крыс в тесте с «правом выбора» ценности пищевого подкрепления. Классификация животных в группы по типам поведенческих реакций..........................135
3.1.2. Исследование поведения крыс в тесте с «правом выбора» ценности пищевого подкрепления при увеличении времени ожидания подкрепления...............................136
3.1.3. Влияние изменения уровня пищевой мотивации на поведение
крыс в тесте с «правом выбора» ценности пищевого подкрепления........................................139
3.1.4. Исследование поведения импульсивных и самоконтролирующих
крыс в тесте «открытое поле»..........................141
3.1.5. Исследование поведения импульсивных и самоконтролирующих крыс в тесте «светло-темная камера»...................146
3.1.6..Исследование поведения импульсивных и самоконтролирующих
крыс в тесте «приподнятый крестообразный лабиринт»___147
3.1.7.'Исследование поведения импульсивных и самоконтролирующих крыс в тесте «эмоциональный резонанс»................151
3.2. Нейронная активность латерального гипоталамуса, префронтальной коры и гиппокампа крыс, избегающих и не избегающих крика партнера, при действии эмоционально значимых стимулов
3.2.1. Исследование активности нейронов латерального
гипоталамуса.......................................162
3.2.2. Исследование активности нейронов префронтальной коры 171
3.2.3. Исследование активности нейронов гиппокампа.........178
3.3. Влияние биологически активных препаратов на импульсивное поведение крыс
3.3.1.Исследование поведения крыс при введении физиологического
раствора...........................................192
3.3.2. Исследование поведения крыс под влиянием введения препаратов, изменяющих уровень дофамина.............193
3.3.3. Исследование поведения крыс под влиянием введения препаратов, изменяющих уровень серотонина...........203
ОБЩЕЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ......................................223
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.....................................227
Список сокращений
ЛГ - латеральный гипоталамус ЛПО - латеральная преоптическая область ПФК - префронтальная кора ВТО - вентральная тегментальная область ЧС - черная субстанция Ml 111 - медиальный переднемозговой пучок ДС - дорзальный стриатум PAG - периакведуктальное сероге вещество AV - антериовентрикулярное ядро таламуса AM - антериомедиальное ядро таламуса AD- антериодорзальное ядро таламуса VM - вентромедиальное ядро таламуса ДА - дофамин НА - норадреналин 5-НТ - серотонин NPY- нейропептид Y
МСН - меланин-концентрирующий гормон AgRP - белок, связанный с агути
CART - транскрипт, регулируемый кокаином и амфетамином (cocaine and
amphetamine-regulated transcript)
CRF - фактор высвобождения кортикотрофина
ADHD — синдром дефицита внимания, связанного с гиперактивностью
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы.
Вопрос о том, что лежит в основе индивидуальных различий, с давних времен привлекал внимание ученых. Наиболее ярко индивидуальные особенности человека и животных проявляются в ситуациях, когда существует возможность выбора стратегии поведения в зависимости от ценности и вероятности получения вознаграждения. Ценность вознаграждения по психологической оценке убывает по мере увеличения трудности или задержки его получения. Неспособность индивидуума переносить задержку в получении вознаграждения является одним из характерных проявлений импульсивности, тогда как самоконтролируемые индивидуумы, наоборот, готовы терпеть неудобства ради получения более ценного результата. Исследование импульсивности и самоконтролируемости стало актуальным с тех пор, как было установлено, что импульсивное поведение является важным компонентом многих психиатрических синдромов, таких как психопатии, склонность к суицидам, синдром дефицита внимания у гиперактивных детей и так далее. Импульсивность также связана с агрессивностью, гиперактивностью, алкоголизмом и наркоманией, принятием скоропалительных решений в бизнесе, склонностью к азартным играм и другими нежелательными социальными проявлениями (Sagvolden, Sergeant, 1998; Sonuga-Barke, 2003; Swanson et al., 1998). Изучение импульсивного поведения у животных может быть использовано для понимания биологических основ этого поведения и коррекции его чрезмерного проявления.
При исследованиях импульсивности довольно много внимания уделяется связи этого поведения с различного рода зависимостями к химическим препаратам (Homberg et al., 2004; Nadal et al., 2005; Schramm-Sapyta et al., 2011 и др.). В то же время пока мало известно о том, как импульсивность соотносится с другими чертами поведения, такими как тревожность, исследовательская активность, социальное поведение и могут
ли различные мотивационно-эмоциональные состояния оказывать влияния на ее проявление.
Поведение, связанное со способностью реагировать на сигналы эмоционального (в частности, негативного) состояния другой особи, относится к социальному поведению. Существует, в основном, две точки зрения относительно физиологических механизмов этого поведения. Одна из них состоит в том, что негативное эмоциональное состояние (эмоциональный резонанс) в ответ на оборонительные сигналы партнера возникает только у крыс, избегающих крика партнера-жертвы («альтруистов»), и не возникает у неизбегающих («эгоистов»). Согласно другой точке зрения - эмоционально негативное возбуждение при крике жертвы имеет место в обоих случаях, различна лишь форма поведенческого реагирования - активное избегание - у «альтруистов» и пассивно-оборонительная реакция — у «эгоистов». Так или иначе, животные выбирают стратегию поведения в предложенных им условиях эксперимента.
Исследования особенностей нейронной активности у животных, различающихся по своим поведенческим реакциям, имеют большое значение для выяснения нейрофизиологических механизмов, лежащих в основе этих индивидуальных различий. Особый интерес в этом плане представляет изучение активности нервных клеток в отделах мозга, имеющих отношение к эмоциональному реагированию — в структурах лимбического круга и гипоталамусе. В исследованиях Г.Х.Мержановой с соавторами (1996-2002) на кошках было показано, что импульсивное поведение характеризуется наиболее тесным взаимодействием таких структур лимбического круга, как миндалина и латеральный гипоталамус, в отличие от противоположной особенности поведения - самоконтролируемости, при которой эти взаимодействия были выражены слабее. В основе типологических различий у людей и животных может также лежать неодинаковая активность право- и левосторонних структур мозга (Бианки, 1989; Davidson, 1992).
Понимание нейрохимической природы импульсивного поведения может помочь в лечении психических заболеваний. В большинстве случаев при изучении роли дофаминергической и серотонинергической систем мозга (а также многих других нейромедиаторных систем) в организации поведения не учитываются индивидуально-типологические особенности животных. Представляется весьма вероятным, что изменение в уровне активности того или другого нейротрансмиттера, будет оказывать неодинаковое воздействие на поведение особей, различающихся по ряду индивидуальных характеристик.
Таким образом, исследование нейрофизиологических и нейрохимических процессов, лежащих в основе индивидуального поведения продолжает и в настоящее время оставаться актуальной научной проблемой.
Цель работы. Изучить импульсивное поведение крыс в условиях «возможности выбора» ценности подкрепления в зависимости от времени его получения, сопоставить его с поведением в тесте «эмоциональный резонанс» и других поведенческих тестах. Выявить на клеточном уровне роль эмоциогенных структур мозга и участие дофаминергической и серотонинергической медиаторных систем в организации импульсивного поведения животных.
Задачи исследования.
1. Выявить и оценить животных по проявлению импульсивности с использованием методик «эмоционального резонанса» и «права выбора» ценности подкрепления в зависимости от времени его получения.
2. Сопоставить поведение «импульсивных» и «самоконтролирующих» крыс, разделенных в соответствии с выбором ими малоценного немедленного и ценного задержанного пищевого подкрепления в тесте «эмоциональный резонанс».
3. Сравнить нейронную активность гипоталамуса, префронтальной коры и гиппокампа крыс, отнесенных к группе избегающих («альтруистов») и не избегающих крика партнера-жертвы («эгоистов») при разном уровне
пищевой мотивации и внутримозговом электрическом раздражении эмоционально позитивных и негативных структур мозга, а также при болевом раздражении партнера-жертвы.
4. Изучить уровни двигательно-исследовательской активности и тревожности у «импульсивных» и «самоконтролирующих» крыс при использовании методик «открытого поля», «светло-темной камеры» и «приподнятого крестообразного лабиринта».
5. Исследовать влияния изменения уровней активности дофамина и серотонина на поведение крыс по «выбору ценности подкрепления».
Научная новизна работы.
В данной работе было впервые проведено сопоставление поведения одной и той же совокупности крыс при тестировании их по методике «эмоционального резонанса» и «выбора ценности пищевого подкрепления» и показана высокая степень корреляции между поведением животных в этих тестах: практически все импульсивные крысы, в отличие от самоконтролирующих, активно избегали крика партнера-жертвы.
Показано влияние уровня пищевой мотивации на проявление импульсивности у крыс: голодные животные чаще выбирали ценное, хотя и задержанное подкрепление.
Выявлены различия в уровнях исследовательской активности и тревожности у импульсивных и самоконтролирующих крыс: импульсивные животные более активны и менее тревожны по сравнению с самоконтролирующими.
Впервые проведено исследование нейронной активности эмоциогенных структур мозга, в котором было выявлено влияние действия зоосоциальных стимулов на крыс с разными типологическими особенностями. Нейроны крыс, избегающих крика партнера-жертвы («альтруистов»), в отличие от неизбегающих («эгоистов»), реагировали на оборонительные сигналы жертвы так же, как и внутримозговую эмоционально-негативную стимуляцию.
Впервые были выявлены межполушарные различия в нейронной активности животных, избегающих и не избегающих крика партнера-жертвы. У «альтруистов» в поле CAI реакция нейронов левого гиппокампа на эмоционально значимую электромозговую стимуляцию была выше, чем реакция нейронов правого гиппокампа, тогда как у крыс группы «эгоистов» такой асимметрии обнаружено не было. В поле САЗ, наоборот, межполушарные различия проявлялись лишь у крыс группы «эгоистов» -активность левого гиппокампа у них была выше.
Установлено, что блокада рецепторов дофамина изменяет поведение самоконтролирующих крыс, увеличивая их импульсивность. Введение агонистов и антагонистов серотонина влияет только на поведение животных импульсивной группы: агонисты снижают импульсивность, тогда как антагонисты увеличивают ее.
Научно-практическое значение работы. Полученные в работе данные о нейрофизиологических и нейрохимических процессах, лежащих в основе разделения особей на типологические группы, способствуют как пониманию внутренней природы индивидуальности, так и могут внести вклад в нахождение методов коррекции чрезмерного, патологического проявления нежелательных индивидуальных черт поведения. Выявленные в ходе исследования факты могут быть полезны при дальнейшей разработке вопросов, связанных с исследованием основ индивидуальных различий. Методы исследования индивидуально типологических особенностей и результаты, полученные с их помощью, могут быть использованы в Институте фармакологии РАМН, Институте нормальной физиологии им. П.К.Анохина РАМН, Институте эволюционной физиологии и биохимии им. И.М.Сеченова РАМН. Результаты работы могут быть использованы в педагогической практике, при профориентации учащихся, в неврологической клинике, при чтении лекционных курсов «Физиология высшей нервной деятельности».
Положения, выносимые на защиту:
1. Существуют общие физиологические механизмы, определяющие стратегию поведения крыс в ситуациях с выбором ценности подкрепления в зависимости от задержки его получения и избеганием или не избеганием крика партнера в модели «эмоционального резонанса». В основе неспособности крыс выдерживать эмоционально-негативное состояние, вызываемое как задержкой вознаграждения, так и сигналами оборонительного возбуждения партнера лежит импульсивность.
2. Имеются специфические различия в характере изменений нейронной активности эмоциогенных структур мозга в ответ на эмоционально значимые стимулы у крыс, избегающих («альтруистов») и не избегающих («эгоистов») крика партнера-жертвы. У крыс «альтруистов», в отличие от «эгоистов», реакции нейронов гипоталамуса и префронтальной коры на крик партнера имели одинаковую направленность с реакциями на внутримозговую стимуляцию эмоционально-негативных структур.
3. Введение фармакологических препаратов, изменяющих уровни дофамина и серотонина, оказывает разнонаправленный эффект на поведение индивидуумов с разными типологическими особенностями: поведение импульсивных животных зависит от изменения уровня серотонинергической системы мозга, а самоконтролирующих животных - дофаминергической системы.
Апробация работы. Результаты научно-исследовательской деятельности докладывались и обсуждались на V, VI и VII Международном междисциплинарном конгрессе «Нейронаука для медицины и психологии» (Судак, Украина, 2009, 2010, 2011, 2013гг), II Съезде физиологов СНГ (2008г., Кишинев, Молдавия), XIX, XX и XXI съездах Физиологического об-ва им. И.ГШавлова, 8 международном форуме FENS 2012 г в Барселоне (Испания).
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
ИНДИВИДУАЛЬНОСТЬ КАК ОСНОВА ВЫБОРА СТРАТЕГИИ ПОВЕДЕНИЯ В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ
Изучение физиологических механизмов, лежащих в основе индивидуальных различий привлекало внимание ученых с античных времен, Поворотным моментом в истории естественнонаучного изучения индивидуальности явилось учение И.П.Павлова о типах высшей нервной деятельности, которые определялись соотношением силы, подвижности и уравновешенности возбудительных и тормозных процессов, происходящих в нервной системе. Согласно такому соотношению И.П.Павлов выделил четыре типа нервной системы. Слабый тип, характеризующийся слабостью возбудительных и тормозных процессов (соответствует гиппократовскому меланхолику). Сильный неуравновешенный тип, характеризующийся сильными возбудительными и слабыми тормозными процессами (холерик). Сильный уравновешенный подвижный тип соответствует сангвинику, а сильный уравновешенный, но с инертными нервными процессами -флегматик�
-
Зайченко, Мария Ильинична
-
доктора биологических наук
-
Москва, 2013
-
ВАК 03.03.01
- Нейрохимические корреляты индивидуально-типологических особенностей поведения у крыс
- Дыхательный метаболизм, устойчивость к гипоксии и обмен моноаминов в аспекте индивидуально-типологических особенностей поведения животных
- Нейрохимические характеристики дофамин- и гистаминергической системы стриатума у крыс линии крушинского-молодкиной, генетически предрасположенных к аудиогенной эпилепсии
- Роль ГАМК- и NMDA-рецепторов мозга крыс в модуляции латентного торможения: значение эмоционального и генетического факторов
- Структура поведения крыс при поиске пищи в радиальном лабиринте
