Участие катехоламинергической системы в формировании и развитии поведенческих реакций в онтогенезе рыб, проявляющих внутривидовые агонистические отношения

Нечаев, Игорь Вячеславович

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Участие катехоламинергической системы в формировании и развитии поведенческих реакций в онтогенезе рыб, проявляющих внутривидовые агонистические отношения
ВАК РФ 03.00.10, Ихтиология

Автореферат диссертации по теме "Участие катехоламинергической системы в формировании и развитии поведенческих реакций в онтогенезе рыб, проявляющих внутривидовые агонистические отношения"

На правахрукописи

НЕЧАЕВ Игорь Вячеславович

УЧАСТИЕ КАТЕХОЛАМИНЕРГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ В ФОРМИРОВАНИИ И РАЗВИТИИ ПОВЕДЕНЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ В ОНТОГЕНЕЗЕ РЫБ, ПРОЯВЛЯЮЩИХ ВНУТРИВИДОВЫЕ АГОНИСТИЧЕСКИЕ ОТНОШЕНИЯ

Специальности: 03.00.10 - ихтиология, 03.00.13 - физиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Москва - 2004

Работа выполнена в Институте проблем экологии и эволюции им. А.Н Северцова Российской Академии Наук, Москва

Официальные оппоненты: Доктор биологических наук Доктор биологических наук, профессор Доктор биологических наук, профессор

Надежда Борисовна Теренина Юрий Борисович Мангейфель Александр Ованесович Касумян

Ведущее учреждение: ФГУП Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии (ВНИРО)

Защита состоится "12" мая 2004 г. в 10 часов на заседании диссертационного Совета Д 002.213.02 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора биологических наук при Институте проблем экологии и эволюции им. А.Н.Северцова РАИ по адресу: 117071, Москва, Ленинский проспект, д.ЗЗ.

С диссертацией можпо ознакомиться в библиотеке Отделения биологических наук РАН Автореферат разослан "10" апреля 2004 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета, кандидат биологических наук

Л.Т. Капралова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Поведение рыб - чрезвычайно сложное явление, которое изучают в экологических, физиологических, эволюционных и других аспектах. Значительный вклад в изучение поведения рыб на протяжении всего онтогенеза внесли исследования Мантейфеля Б.П., Павлова Д.С., Keenleyside M.HA, Baerends G.P., Winbeig S. и многих др. ученых. Несмотря на огромный материал, полученный в результате этологических исследований, многие аспекты поведения рыб не могли быть объяснены без привлечения исследований физиологических и биохимических механизмов, лежащих в основе той или иной реакции организма на различные факторы окружающей среды. Основы изучения механизмов поведения позвоночных животных впервые были заложены в 1849 году Бертольдом. С тех пор было выделено несколько направлений, которые отличаются методами, предметами и целью исследований. В последние годы резко повысился интерес к вопросам изучения механизмов поведения с позиции определяющих их биохимических и физиологических реакций, которые происходят в головном мозгу и других частях нервной и эндокринной систем (Ашмарин, 1979, Крутиков, 1986, Подольский, 1978, Grunt, Young, 1952, Lehrman, 1955, Harris et al., 1958, Barfield, 1971, Feme, 1978, Gold, Murphy, 1980, Munro, Pitcher, 1983, 1985, Francis et al., 1993, Winberg et al., 1997, Larson et al., 2003, Perreault et al., 2003,). Важное место в развитии исследований функциональных механизмов поведения рыб занимают работы Баранниковой ИА Сопоставление результатов, полученных в поведенческих и биохимических исследованиях, позволяет описать физиологические механизмы поведения рыб, обеспечивающие их поведенческие реакции. Однако до сих пор не имеется четкого представления о функционировании отдельных нейроэндокринных систем на протяжении всей жизни организма и их участии в организации и поддержании отдельных форм поведения, а также о взаимовлиянии и соподчинении этих систем на разных уровнях организации - клеточном, органном, организменном (Наточин, 1987, Мак Фарленд, 1988, Siegeletal., 1989, и др.).

Сложные формы социального поведения животных давно привлекают внимание ученых (Панов, 1983, Crook, 1965, Ewer, 1969, Wilson, 1971, Keenleyside, 1991). Агонистическое поведение (Scott, 1975,1983), как внутривидовая форма агрессивного поведения, свойственно многим видам животных, в том числе и рыбам. Оно возникает в определенном ситуационном контексте, в тесной связи с другими формами поведения, в рамках сложных программ внутривидового поведения. В экспериментальных условиях при ограничении жизненного пространства е особенно

характерно для рыб создающих иерархию в группах (Nilissen, Andries, 1988, Winbeig et al., 1991). Изучение агонистического поведения в естественных условиях сталкивается с рядом проблем, трудных для анализа, т.к. оно легко изменяется процессами обучения, имеет сезонные и суточные изменения и т.д. В то же время моделирование агрессивных взаимодействий усиливает эффект доминирующей мотивации особей и позволяет более четко соотнести оценку поведенческих актов животных и сопровождающих их нейрохимических изменений. В этой связи представляется важным исследование катехоламинергических механизмов характеризующих мотивационное поведение рыб в процессе агрессивных взаимодействий и создании иерархической структуры групп (Munro, 1986, Winbeig et al., 1991). В основе организации иерархии лежат конфликтные взаимодействия особей. В процессе конфликтных взаимодействий происходят физиологические изменения в организме, и важнейшую роль в адаптации организма к нарушению баланса обмена веществ играет катехоламинергическая система (Ельский, 1974, Давыдов, 1978, Громова, Семенова, 1983, Михаилов, Князев, 1983, Пошивалов, 1986, Вальдман и др., 1987, Bliss et al., 1971, Scatton et al., 1975, Munro, 1983, Matter et al., 1998, Larson et al., 2003). Специальных исследований данной системы в онтогенезе рыб до сих пор не проводилось. Впервые на неспецифическую реакцию организма при действии на него различных физических и химических раздражителей обратил внимание Селье (Селье. 1936). Он показал, что организм реагирует на эти воздействия появлением неспецифических признаков, и между ними он увидел определенную связь,, отражающую характер защитной реакции организма на "повреждающее воздействие". Дальнейшие исследования показали важную роль центральной нервной системы, ее эмоциональной сферы в пусковых механизмах стресса. Сейчас уже известна чрезвычайно большая роль симпато-адреналовой системы в развитии общего адаптационного синдрома (Elofsson et al.,2000, Overli et al., 2002). Эта система, совместно с гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой, занимает важное место' в обеспечении реакции организма на стресс (Francis et al., 1993).

Необходимо отметить сложность самой катехоламинергической системы. Биологически активные вещества, продуцируемые данной системой, близки по химической структуре, но каждое из них выполняет собственную функцию, участвуя в регуляции различных процессов в организме. Выделяют гормональное и нейромедиаторное звенья катехоламинергической системы в зависимости от локализации синтеза веществ - в эндокринной или нервной системе, соответственно. У позвоночных животных функцию гормона выполняют дофамин (на ранних этапах онтогенеза), норадреналин и адреналин, а

медиаторов только дофамин и норадреналин (Хухо, 1990, Moore, Bloom, 1979, Winkler, Westhead, 1980 и др.). В то же время до сих пор идут споры о самостоятельной функции ДОФА как нейромедиатора. Продолжаются исследования и самих дофамин- и норадрен-ергической систем. Было показано, что этих систем несколько в организме, различающихся по местоположению, мигаени медиаторов и сродству к рецепторам.

Особый интерес представляет проблема раннего развития поведенческих реакций, на основе которых в дальнейшем строится стратегия поведения взрослых рыб (Крыжановский, 1949,1956, Hamburger, Balaban, 1963). Возникает вопрос, существуют ли в эмбриогенезе специфические физиологические особенности в развитии рыб, для которых характерно агонистическое поведение? Возможно ли в раннем онтогенезе искусственно выявить или вызвать эти особенности? Остается пока неясной роль эмбриональной катехоламинергической системы в видовой стратегии поведения взрослых рыб, впрочем, как и других позвоночных. Между тем, направленные воздействия на данную систему могут сыграть большую роль в адаптации рыб к условиям ограниченного пространства в искусственных водоемах.

Все это обусловило необходимость проведения сравнительного исследования в эмбриогенезе рыб закономерностей развития поведенческих, физиологических и биохимических механизмов; изучения развития поведения молоди рыб в ранний постэмбриональный период и биохимических механизмов его поддерживающих; а также исследования роли катехоламинергической системы в процессе становления и развития сложных форм поведения у взрослых рыб.

Цель и задачи исследования. Установить закономерности развития функциональной активности и последовательность расширения спектра функций нейромедиаторного и гормонального звеньев катехоламинергической системы в онтогенезе рыб, которым свойственно агонистическое поведение в естественных условиях. Основные задачи работы:

1. Эмбриональное и раннее постэмбриональное развитие рыб. Сравнительный анализ роли катехоламинов в икре и у личинок рыб с разным типом поведения.

• Провести сравнительное исследование развития двигательных реакций у эмбрионов рыб с разным типом поведения.

• Исследовать динамику веществ катехоламинового ряда в эмбриогенезе у рыб с различной социальной структурой.

• Исследовать последовательность появления реакций (морфологических, развития двигательных процессов, длительность эмбриогенеза) на катехоламинергические (КА-

ергические) препараты, нарушения в развитии зародыша под их влиянием и, как следствие, возможные модификации поведения взрослых рыб.

• Провести сравнительный анализ развития поведенческих реакций и сопровождающих их изменений в функционировании КА-ергической системы в раннем постэмбриональном онтогенезе у рыб с различной социальной структурой.

2. Развитие социальной структуры в группах рыб и катехоламинергические механизмы, поддерживающие и определяющие взаимодействия особей на различных этапах онтогенеза.

• Исследовать изменения в функционировании КА-ергической системы в период становления социальных отношений и роль отдельных катехоламинов в приобретении рыбами определенного социального статуса в группах с разным числом рыб.

• Определить роль КА-ергической системы в образовании брачной пары, и исследовать динамику катехоламинов в репродуктивный период.

3. Провести теоретический анализ процесса становления функций катехоламинов в индивидуальном развитии, его особенностей у рыб, а также обсудить роль отдельных веществ катехоламинергической системы в поведении.

Научная новизна. Работа является первым комплексным исследованием роли КА-ергической системы в онтогенезе рыб с использованием методологии и методов нескольких научных дисциплин. Новым является подход к проблеме, охватывающий все стороны действия катехоламинов в пределах одного типа поведения (агонистического), свойственного большому числу видов рыб: проведено одновременное исследование дофамин- (ДА), норадрен- (НА) и адренергических (Адр) систем как отдельных элементов общей КА-ергической системы и их взаимного влияния. Впервые для позвоночных животных описана дифференциация потомства от одной пары производителей на две фенотипические группы по ряду физиологических, биохимических и поведенческих признаков.

Были получены следующие результаты: 1. Установлено время появления реакций эмбрионов рыб на весь комплекс экзогенных КА-ергических агентов. 2. Определено время появления катехоламинреактивности эмбриона и специализированных секреторных клеток в эмбриогенезе. 3. Описаны три типа дифференциаций потомства по уровню катехоламинов в процессе развития икры, личинок, мальков и взрослых рыб и обнаружены поведенческие реакции, коррелирующие с данными дифференцировками. 4. Выявлена роль катехоламинов в организации социальной структуры по типу доминирования - подчинения. 5. Показана динамика катехоламинов у "асоциальных"

особей в больших группах и возможность изменения их статуса в группе путем активирования дофаминергической системы. 6. Описана роль катехоламинов в определении мотивационного состояния при образовании брачной пары и их участие в активации смещенной активности при уходе за потомством. 7. Обнаружен период в эмбриональном развитии, во время которого воздействие на дофаминовые рецепторы их антагонистами приводит у взрослых рыб к усилению форм поведения (агрессивного) генетически свойственных этим рыбам.

Положения, выносимые на защиту:

• В раннем постэмбриональном периоде обнаружена дифференциация потомства на две группы по уровню метаболизма КА-ергической системы.

• Впервые на рыбах было показано, что нарушения эмбрионального развития при блокаде ДА-ергических рецепторов оказывают влияние на структуру поведения дефинитивных особей и связаны с ранней дифференцировкой нейронов, содержащих дофамин, в головном мозге. Широкое распространение дофаминергических нейронов в головном мозге с одной стороны, и блокада дофаминовых рецепторов, с другой не только нарушает взаимодействие системы трансмиттер - специфический рецептор, но и может оказывать влияние на развитие других нейрональных популяций, которые являются синаптическими партнерами ранних дофаминергических нейронов. В целом эффект блокады дофаминовой рецепции в период становления нейрогенного контроля является отражением морфофизиологической адаптации эмбриона к нарушению структурно-функциональных связей в нарождающейся катехоламинергической системе.

• Ранние постэмбриональные дифференцировки потомства по уровню катехоламинов не определяют социальной структуры или социального статуса взрослых рыб, а относятся, по-видимому, к биохимическим механизмам ослабления внутривидовой конкуренции. Этологическим проявлением этих дифференцировок являются различия по двигательной активности и ориентировочно-исследовательских реакций.

• На основании полученных результатов предложена концепция о доминировании дофаминергической системы в организации внутривидового агрессивного поведения у рыб. Изменение функциональной активности этой системы в эмбриогенезе и в постэмбриональный периоды жизни приводит к нарушению стратегии поведения в рамках видоспецифичного поведения рыб

Теоретическое и практическое значение работы. Настоящая работа вносит вклад в представления об одном из важнейших нейроэндокринных механизмов, обеспечивающих социальное поведение рыб, и о способах снятия стресса (в том числе

социального) в искусственных условиях. В работе выявлены принципы взаимодействия нервного и гормонального звеньев КА-ергической системы организма в различные периоды жизни рыб.

Особенный интерес представляет исследование расширения спектра функциональной активности ДА- и НА-ергической систем по мере морфологического и психического развития организма, в онтогенезе. Впервые для позвоночных животных изучена дифференциация потомства от одной пары производителей на две фенотипические группы по ряду физиологических, биохимических и поведенческих признаков, по-видимому, непосредственно связанная с первичным расселением молоди и освоением ареала обитания. Показана важная роль ДА- и НА-ергической регуляции двигательных эмбриональных и ранних постэмбриональных процессов в развитии дифференцировки потомства на фенотипические группы и ее регуляции.

Следует отметить, системно-структурный уровень исследования, в котором на первый план выступает обоснование отношений между элементами системы, этологическими и функциональными, и создается концепция объекта, которая отражает его внутреннюю природу. Описанные в работе принципы структурно-функциональной организации агонистического поведения в группах рыб крайне важны для разработки адекватных подходов для его регуляции и контроля. Важную роль играют исследования действия различных групп нейрофармакологических средств. Эффекты использованных в настоящей работе соединений, способных модифицировать синтез, выделение, обратный захват нейромедиаторов. а также их взаимодействие с ДА- и НА-ергическими рецепторными системами позволяют провести анализ становления и развития агонистического поведения у рыб. Также на основании полученных данных выявлено соотношение основных форм поведенческих реакций при агонистическом поведении особей в группах, которые регулируются НА- и/или ДА-ергической системами. Особый интерес в этом плане представляет исследование изменений соотношения роли отдельных нейромедиаторов катехоламинергической системы в репродуктивный период и при охране потомства у самцов и самок при смене их мотивационного состояния.

Данные фармакологических и гистохимических исследований в эмбриональный период имеют большое значение для понимания развития КА-ергической системы организма.

Результаты исследований включены в курс лекций по физиологии рыб и общей ихтиологии.

Вклад автора в реализацию проблемы. Автору принадлежит разработка тематики и программы большинства физиологических и биохимических исследований, организация их осуществления, выполнение лабораторных и ряда полевых исследований, обобщение полученных материалов, теоретические выводы и практические рекомендации.

Апробация. Материалы диссертации апробированы на Международном Симпозиуме "Signal Molecules and Mechanisms of Animal Behaviour" (Pushchino, 1989), на Всесоюзном Симпозиуме "Физиология нервных систем" (Ленинград, 1990), на III Международном Kонгрессе "Comparative Physiology and Biochemistry" (Tokyo, 1991), на Международном симпозиуме "Fish Endocrinology" (Tokyo, 1991), на расширенном-заседании кафедры ихтиологии ЛГУ (Ленинград, 1992), на объединенном коллоквиуме лабораторий Института эволюционной физиологии и биохимии им. И.М.Сеченова РАН (Санкт-Петербург, 1994). на Международных Kонгрессах "From LIFE'S DESIGN to MOLECULAR MEDICINE" (Oslo, 1999) и "V Congress Developmental Physiology & Biochemistry (Calgary, 1999), на Всероссийской конференции "Ранние этапы развития гидробионтов как основа формирования биопродуктивности и запасов промысловых видов в Мировом океане" (Москва, 2001).

Объем и структура диссертации. Диссертация включает введение, 7 глав, выводы и указатель литературы. Работа изложена на 230 страницах, содержит 31 таблицу и 50 рисунков. Указатель литературы включает источника.

Глава I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ В ИССЛЕДОВАНИИ РОЛИ КАТЕХОЛАМИНЕРГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ В ПОВЕДЕНИИ РЫБ

1.1 Катехоламины в эмбриогенезе рыб.

В эмбриогенезе рыб по мере развития структур организма и его формирования как единого целого происходят изменения интенсивности двигательных процессов, сопровождающих развитие и характеризующих физиологическое состояние организма (Bate, 1999). Двигательные процессы в развивающейся икре опосредованы и находятся под контролем внутриклеточных сигнальных молекул (Bate, 1999). В регуляции двигательных процессов участвуют катехоламины и в частности дофамин (ДА) (Lauder, 1986, Smeets, Reiner, 1994). Он присутствует у зародышей различных животных с самого начала развития, участвуя в регуляции клеточных движений, взаимодействии клеток и изменений формы клеток (Smeets, Reiner, 1994). ДА также обнаруживается, начиная с

периода раннего нейрогенеза. в различных структурах эмбриона (Wallace, 1979). Известно, что под контролем ДА-ергической системы находятся двигательная активность, рефлекторная активность и другие элементы поведения (McGeer et al., 1978, Schoots et al., 1983, Smeets, Reiner, 1994).

Особый интерес, как физиологическое отражение хода эмбриогенеза, имеет динамика сердечного ритма с начала образования сердечной трубки и далее на протяжении всего эмбриогенеза и моторной активности эмбриона («движения вылупления») в период, предшествующий вылуплениго. Движения вылупления эмбрионов как важный фактор дальнейшего развития рыб были описаны еще в начале прошлого века (Wintrebert, 1912). В процессе дальнейших исследований было показано, что движения зародыша, во-первых, обеспечивают перемешивание периветтилиновой жидкости, а вместе с ней и фермента вылупления, а, во-вторых, приводят к разрыву оболочки, после того как она теряет определенную степень прочности под действием фермента. Этим достигается действие ферменты вылупления на всю оболочку (Yasumasu et al., 1989, Helvik, 1991, Yamagami, 1996). Таким образом, движения вылупления являются своего рода результирующими двигательными процессами, которые характеризуют физиологическое состояние организма, и необходимы для нормального вылупления молоди (Armstrong, 1936, Takaichi, 1953, Bell et al., 1969,).

Как было показано ранее, на этапах становления нейрогуморальной системы и организации связи между синтезирующей и воспринимающей структурами, блокада рецепции сигнала или его усиление может приводить к необратимым изменениям. Было показано, что КА-ергические соединения нарушают морфогенетические движения клеток и могут приводить к образованию характерных морфозов (Lawrence, Burden, 1973, Jurand, 1980). Имеются основания полагать, что дисфункция эмбриональной моторики, вызванная ДА-ергическими агентами, вызывает на определенных этапах развития мало обратимые или необратимые изменения развития ор'ганизма и постэмбриональных поведенческих стереотипов. Однако эти исследования проводили без учета взаимосвязи эмбрионального развития рыб, развития их нейротрансмиттерных и гормональных систем и влияния характерных элементов этого развития на организацию поведенческих реакций молоди и социачьную структуру дефинитивных особей.

1.2 Катехоламинергическая система- в индивидуальном поведении-позвоночных животных.

В главе рассматриваются данные литературы о роли катехоламинов (КА) - нейро-медиаторов и гормонов в поведении позвоночных животных. В большинстве работ.

посвященных влиянию гормонов на поведение животных, изучали репродуктивное и агрессивное поведение, т.к. в этих случаях наиболее четко определяются мотивации животных. Кроме того, у большинства животных обе эти формы поведения связаны друг с другом и находятся под контролем гипофиза (Михайлов, Князев, 1983, Мельник и др.. 1985, Lashly, 1938, Beach, 1948, Young, 1961, Barfield, 1971, и др.). Изменения в нейромедиаторных процессах рассматриваются авторами в основном в связи с внешними проявлениями нарушений поведения. Анализ таких химических изменений достаточно полно проведен для социально организованных видов, в основном птиц и млекопитающих. Подобный подход связан со сложностью изучения химизма организма при нарушениях его взаимоотношений со средой, т.к. возникающие изменения не постоянны, и их динамика зависит от длительности воздействия, между тем как социальные взаимодействия в экспериментальных условиях хорошо управляются во времени (Гамбарян и др., 1981, Вальдман и др., 1987, Bliss et al., 68, Valzelli, 1968, Bliss et al., 1971, Scatton et al., 1975, Lorner et al., 1980, Frischknecht et al., 1985., Oehler et al., 1987).

Большой цикл работ посвящен нейрофармакологическим воздействиям на КА-ергическую систему. При этом изучали как индивидуальные ответы особей на воздействия, так и изменения во взаимоотношениях двух и более индивидов (Никулина, Соболева, 1983, Никулина и др., 1983, Римкуте, 1979, 1983, Римкуте и др., 1984, Пошивалов, 1986, Подольский, 1987, Маггопе et al., 1966, Sauerbier, Meyer, 1976).

Серия работ посвящена развитию КА-ергической системы и гормоно-компетентности клеток тканей и органов в эмбриогенезе и начальном постнатальном развитии (Мицкевич, 1978, Лейбсон. 1983, Бузников, 1987, Перцева, 1989, Wikbeig, 1982, Yates, 1982, Ask, 1983, Barrington, 1986).

13 Катехоламины у рыб в процессе иерархических отношений.

Агонистическое поведение наиболее ярко проявляется у территориальных рыб, обитающих в гетерогенных богатых убежищами биотопах (коралловые рифы, зоны, богатые растительностью, с каменистым грунтом), где складываются условия обостренной конкуренции за пищу, убежище, нерестовые участки и т.д. (Выскребенцев, 1969, Lorenz, 1969, Mochek. Silva, 1975 и др.). Различия между разными типами социальных структур имеют глубокую генетическую основу. Переходы от одного типа взаимодействий к другому возможны лишь у некоторых видов рыб, причем, скорее всего, только как наследственно закрепленная норма реакции на изменение плотности популяции, среды обитания или по мере развития поведенческих реакций в онтогенезе (Панов, 1983, Мочек.

1987, Tinbeigen, 1951, Kcenleyside, 1962, Sevenster, 1968 и др.). Наследственно-нормативный характер переходов от одного типа социальных взаимодействий к другим описан у многих животных, в том числе и у рыб. Связь таких переходов с разного рода перестройками фенотипа, включая морфологические изменения, обнаружена и описана у азиатской саранчи и у леммингов (Ellis, 1953, 1964). Поскольку фенотипические перестройки у животных непосредственно сопряжены с функциями эндокринной системы, гормональная основа их социального поведения представляется одним из главных аспектов.

У рыб с иерархическими отношениями' внутри групп определенную роль играют изменения в эмоциональной сфере. Мотивационные категории (нападения или защиты) представлены у разных членов. группы различными поведенческими элементами в зависимости от их социальной роли (Пошивалов, 1986). Поведение доминанта по отношению к субдоминантам вызывает сильные. психосоматические расстройства последних (Maler, Ellis, 1987, Elofsson et al., 2000). В осуществлении стресс-реакции, вызванной агрессивностью доминанта, решающую роль играет КА-ергическая система, как наиболее реактивная (Peters et al., 1980, Mason, 1984, Winbeig et al., 1997). Происходит сильное изменение состояния гормонального звена симпатоадреналовой системы у особей всех рангов (Hasselager et al, 1972, Ferno et al, 1976, Mclntyre et al, 1979, Winbeig et al. 1990, Winberg, Nilsson, 1992). В развитии комплекса нарушений при деспотическом длительном эмоциональном воздействии преобладающим фактором является постоянная активация симпато-адреналовой системы, проявляющаяся усиленным синтезом, освобождением и утилизацией катехоламинов в ЦНС Результаты многочисленных исследований показывают, что ранговые отношения определяют тип эмоционально-поведенческой реактивности особей и опосредованы состоянием катехоламиновых систем мозга. Они во многом определяют качественный характер адаптивной деятельности рыб в условиях социального стресса. У доминантов наблюдается снижение уровня дофамина в связи с его усиленной утилизацией и почти полное истощение запасов норадреналина с одновременным появлением адреналина в головном мозге. Это вызвано, по-видимому, развитием психогенной патологии, характерной для деспотического доминирования в условиях ограниченного пространства. Блокада дофаминовых постсинаптических рецепторов и адренергических рецепторов у доминантов устраняет высокий уровень их психомоторного возбуждения и агрессивность, что приводит к некоторым проявлениям адаптивного целенаправленного поведения у субдоминантов. С другой стороны, воздействие антагонистом р-адренорецепторов на подчиненные особи приводит к развитию тормозных процессов, в свою очередь подавляющих их способность к

адаптивному поведению. Обобщая имеющиеся данные, следует отметить, что антагонисты норадреналиновых и дофаминовых рецепторов существенно подавляют агрессивность рыб. Они играют общую депремирующую роль, снижая внутривидовую общительность и агрессивность (Noakes, Leatherland, 1977, Scott, Currie, 1980, Munro, 1986 a, b, Nelissen, 1989). У субдоминантов ингибиторы усиливают защитное поведение, провоцируемое внешней социальной стимуляцией.

Наряду с изменением уровня катехоламинов в головном мозге, происходят изменения их содержания в головной почке. Состояние гормонального звена симпатоадреналовой системы в условиях социального стресса оценивается по содержанию катехоламинов. По Селье, адаптационный синдром включает в себя три основные стадии: тревогу, резистентность и истощение. На первой стадии развития стрессовой реакции происходит снижение концентрации КА с последующим восстановлением их уровня и истощением на последней стадии. Качественный анализ агрессивного поведения рыб свидетельствует о том, что хотя агрессивное и нормализующее (для доминантов) действие нейрофармакологических средств при однократных и повторяющихся инъекциях могут быть изучены, ни один из указанных препаратов не способен вызвать достаточно стойкого длительного нарушения иерархических отношений. С исчезновением временных нейрохимических сдвигов происходит первоначальное восстановление социальной структуры.

Таким образом, анализ роли КА-ергической системы в иерархических отношениях рыб показывает отсутствие целостного представления о ее развитии, взаимосвязи всех веществ данной системы и изменениях, которые она претерпевает на пути становления социальной структуры. Также отсутствуют данные о видоспецифичном развитии данной системы в эмбриональный период, что является существенным пробелом при обсуждении основ формирования нейрохимических механизмов агонистического поведения.

Глава II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Результаты были получены в 1984 - 2003 гг. Эксперименты проводили в лабораторных и естественных условиях обитания рыб. Исследованы 10 видов рыб из 6 семейств. Виды рыб, создающие иерархию в аквариальных условиях: пресноводные -Hemichromis bimaculatus, Hemichromis fasciatus, Cichlasoma nigrofasciatum, Aequidens pulcher(сем.Cichlidae), Oncorhynchusmykiss(Salmogairclneri)(сем. Salmonidae). Thymalus thymalus (сем. Thymalidae), морские - Chromis chromis, Pomacentrus amboinensis (сем. Pomacentridae); не создающие иерархию в аквариальных условиях: пресноводные - Rutilus

гШИш (сем. Cypnnidae) и Hemigrammus еаы^уШШ (сем. Скага^ав). Определяли концентрацию веществ катехоламинового (КА) ряда: тирозингидроксилазу (ТЩ дигидроксифенил аланин (ДОФА), дофамин (ДА), норадреналин (НА), адреналин (Адр). 3, 4- диоксифенилуксусную кислоту (ДОФУК) и гамма-ванильную кислоту (ГВК).

Таблица 1. Задачи, методы и объекты исследований на разных этапах онтогенеза рыб.

Этап Предмет и методы исследований Задачи исследований Объекты и объем исследований Цель исследований

ЭМБРИОГЕНЕЗ Двигательные процессы в икре (Цифровая регистрация) Регистрация пульсаций бластомеров, сокращений сомитов и миотомов, скорость роста зародыша, кардиоритм,боковые флексии, движения вылупления. R rutilus * 50 (жспср ) Р amboincnsis 200 A pulcher »100 Н bimaculatus а 50 С nrgrofasciatum » 100 Поиск характерных черт в эмбриональном и раннем постэмбриональном развитии рыб, создающих иерархию. Определение временных параметров и морфо-физиологических характеристик рыб с родительской заботой о потомстве при первичном расселении от места кладки. Исследование возможности модификации поведения взрослых рыб в результате эмбриональных нарушений функциональной активности КА-ергической систе-,мы. Исследование функциональной активности ДА и НА-ергических систем при развитии поведенческих реакций молоди рыб из разных феноти-пических групп.

Динамика КА (НРЬС) Исследование динамики КА в эмбриогенезе и соотношения активности отдельных звеньев (ДА и НА) КА-ерг. системы R rutilus » 400 (экз) A pulcher» 200 Н bimaculatus * 200 Т thymalus » 80 Н caudovitatus « 150

Время появления рецепторного звена КА-ерг. системы (Фармакология) Определение временных параметров появления КА-ерг структур и исследование порогов чувствительности к КА-ерг препаратам R rutilus - 120 (экспср) A pulcher - 200 Р amboinensis - 30 Н bimaculatus - 10 С nigrofasciatum - 40

Индивидуальное развитие зародышей и развитие в кладке (НРЬС, фармакология) Исследование динамики -КА в икре в кладке и развивающейся поотдельности, изучение эффектов КА-ерг препаратов на развитие R rutilus» 300 (экз) A pulcher » 500 Н bimaculatus» 100 С nigrofasciatum * 100

Развитие КА-ерг. структур (Гистохимия) Определение временных параметров появления специализированных КА-ерг. клеточных структур и влияние на их развитие специфических КА-ерг. агентов R rutilus-20 (экспср) A pulcher - 25 Р amboinensis - 30

ЛИЧИНОЧНОЕ РАЗВИТИЕ Поведение личинок при расселении с мест нереста (Отологические лабораторные и полевые исследования) Определение временных параметров начала расселения молоди рыб с различной стратегией поведения, принципы расселения R rutilus «500 (экз) A pulcher» 100 К bimaculatus » 200 С biocellatum « 50

Динамика КА в период расселения (НРЬС) Регистрация изменений в активности КА-ерг. системы по мере расселения рыб и определение временных параметров фенотипической дифференцировки R rutilus »500 (экз) A pulcher »500 Н bimaculatus ~ 300 С nigrofasciatum * 200 Т thymalus« 100 Н caudovitatus » 60

ПЕРИОД ОНТОГЕНЕЗА С НАЧАЛА СОЦИАЛЬНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ Развитие иерархических отношений и их формы (Этологические методы исследований) Установление последовател ьности организации индивидуальной территории, и ее связь с размером рыб A pulcher * 40 (экз) Н bimaculatus » 70 Н fasciatus « 70 Omykiss« 100 С chromis « 30 Исследование основных принципов организации социального ранжирования рыб и механизмов, определяющих и поддерживающих социальный ранг особей в группах

Динамика КА в период развития иерархии с учетом социального ранга особей в группах (НР1.С) Изменение роли отдельных звеньев КА-ерг системы по мере становления территориально-иерархических отношений в группах разного размера А pulcher* 150 (экз) Н bimaculatus « 150 Н fasciatus » 100 О mykiss « 150 С chromis «30

Влияние КЛ-ерг. системы на поведение рыб с различным социальным рангом (Фармакология) Определение возможности модификации поведения рыб в период становления иерархии и изменения социального ранга отдельных особей A pulcher « 70 (экз) Н bimaculatus« 70 О mykiss» 100 Н caudovitatus « 100

РЕПРОДУКТИВНЫЙ ПЕРИОД Образование пары (Этологические методы исследования) Принципы образования пары в присутствии самцов-конкурентов- роль физических параметров самцов A pulcher = 10 (пар) Н bimaculatus = 10 Н fasciatus = 15 Роль КА-ерг. системы в успехе конкурентной борьбы в репродуктивный период

Динамика КА у самцов-конкурентов и самки в процессе образования семьи (НРЬС) Изучение динамики в-в КА ряда у самцов от начала конкурентной борьбы ДО образования пары. Соотношение агрессивности и уровня гормонального и медиаторного звеньев КА-ерг. системы A pulcher =20 (пар) Н bimaculatus-20 Н fasciatus = 15

Динамика КА у самцов и самок в процессе ухаживания (НР1Х) Изучение изменений соотношения активности отдельных звеньев КА-ерг. системы в период конфликта мотиваций A pulcher *= 10 (пар) Н bimaculatus - 14 Исследование роли отдельных звеньев КА-ерг. системы в репродуктивны й период

Динамика КА у самцов и самок при уходе за потомством (НРЬС) A pulcher = 14 (пар) Н bimaculatus 18

Влияние КА-ергической системы на поведение родителей (Фармакология) Изучение возможности смешения активности при воздействии на НА и ДА звенья КА-ерг. системы A pulcher* 17 (пар) Н bimaculatus = 20

Применялись разнообразные этологические методики: поведение рыб в открытом поле, в лабиринте, реакция на стрессирующие факторы, фотореакция, описание развития иерархических отношений внутри групп и брачного поведения.

Процедуру инъецирования препаратов в икринки проводили под инверторным микроскопом "1X50-121" (Olympus, Japan) с использованием трехмерного масляно -гидравлического манипулятора "ONO-131" (Narishige. Japan) и микроинъектора "IM9-B" (Narishige, Japan).

Запись процессов на компьютер и анализ полученных данных проводили с использованием программы «BioBench» (National Instrumennts, USA). Все данные обрабатывались с помощью Фурье анализа. Также рассчитывали среднее и среднеквадратичное отклонение. Для оценки достоверности различий использовали критерий Стьюдента и в ряде случаев непараметрический критерий Вилкоксона для несонряженных вариант.

Для количественного определения КА применяли спектрофлуориметрические методы (Maikel et al., 1968, Манухин и др., 1975) и метод жидкостной хроматографии (HPLC) (Jaequot et al., 1986, Magnusson, 1980). Для кариометрического анализа хромаффинных клеток использовали метод Визеля (Ромейс, 1953).

Физиологические эксперименты с икрой проводили по методике ЮА Лабаса (Лабас и др., 1968) модифицированной Нечаевым И.В. и Ольшанским В.М. на разработанном в лаборатории цифровом регистраторе двигательных процессов. Метод основан, на преобразовании фотоматрицей изменений освещенности поля зрения микроскопа проходящим светом, создаваемых движением объекта, в электрические сигналы. Сигнал с фотоматрицы усиливался и подавался на вход 24-разрядного АЦП AD7714 фирмы Analog Device. АЦП контролировалась микроконтроллером АТ89С51 фирмы Atmel. Микроконтроллер передавал на СОМ-порт компьютера сигналы 40 раз в секунду. Специально написанная программа для компьютера позволяла отображать динамику сигнала в интерактивном режиме. Математическая обработка данных проводилась в автоматическом режиме с применением быстрого Фурье анализа.

Таблица 2. Минимальные концентрации препаратов (М), при которых проявлялась реакция при экзогенном воздействии на икру Н. Ытаси!ашз._

Фармакологические агенты Стадия развития икры

iii IV V-VII VII-IX x

L-ДОФА 5x10^ 1x10"° 8,2x10"' 2x10"' 1x10'

апоморфин 6,7x10"° 1x10"° 6x10"' 1x10 ' 1x10"'

бромокриптин - 7x10° 2x10'' 5x10"" 3x10'

галоперидол 2x10° 4x10"' 5x10"' 1x10' 1x10'

норадреналин - 3x10" 3x10"' 1x10"' 1x10'

адреналин - - _ - -

меэатон - - 6x10"' 4x10° 6x10°

изадрин - - 5x10"' 7,4x10° 8x10'

фентоламин - - - - _

пропранолол - 8,2x10-° 7x10"' 2x10"' 1x10'

ниаламид - - 6x10"* 2x10"° 8,9x10"'

инказан - - 4,7x10"' 1x10"' 6,9x10""

отсутствие реакции до концентрации 10"* М. (л ■» 18-45 для каждой стадии)

Регистрировали пульсации бластомеров, эпиболию зародышевого диска, скорость роста зародыша, частоту сокращений сомитов и миотомов, двигательную активность и кардиоритм эмбриона. Эксперименты проводили с интактной икрой и при

фармакологических воздействиях. Список препаратов и минимальные концентрации, при которых регистрировалась реакция, приведены в таблице 2.

При изучении поведенческих последствий фармакологического воздействия в эмбриональный период опытным путем определяли оптимальное время данного воздействия, его длительность и этап, на котором оно должно быть произведено. В результатах приводится минимальная концентрация и время действия препаратов, при котором наблюдаются изменения в поведении рыб. Математическую обработку данных, полученных при количественном определении КА и изучении эмбриональной моторики зародышей рыб, проводили с применением непараметрического критерия достоверности отличий между выборками Уайта (Т), Вилкоксона и критерия Стьюдента.

Глава III. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭМБРИОНАЛЬНОГО И РАННЕГО ПОСТЭМБРИОНАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ РЫБ С РАЗЛИЧНОЙ СОЦИАЛЬНОЙ СТРУКТУРОЙ ПОВЕДЕНИЯ НА ВЗРОСЛЫХ СТАДИЯХ.

Эмбриональная моторика интактных рыб из разных экологических групп.

Явления эмбриональной моторики у рыб давно привлекают внимание ученых. Много работ посвящено движению яйцеклеток и протоплазмы (Yamamoto 1956, Yusa 1967), донервной и нервно-мышечной моторике зародышей рыб (Armstrong 1964, Gideiri, Babiker 1968). Однако нам не удалось обнаружить работ, в которых были бы описаны ритмы, сопровождающие развитие эмбриона, на протяжении всего эмбриогенеза. Между тем такое исследование позволяет вплотную подойти к проблеме установления закономерностей формирования • функциональных систем в ходе индивидуального развития организма, появления зачатков функций в момент их зарождения. Кроме того, в эмбриональный период организм изолирован от внешней среды и его развитие сводится в основном к реализации генетической программы. Связана ли реализация этой программы с будущей стратегией поведения взрослых рыб, и в какой мере негенетические модификации развития могут определять это поведение?

Сравнительное исследование показало, что для всех 4 изученных видов рыб (Р. amboinensis, И. bimaculatus, A. pulcher и R. rutilus) характерны одинаковые закономерности развития двигательных процессов в эмбриогенезе.

Развитие моторной активности показано нами на примере A. pulcher (температура инкубации икры 25° С) и P. amboinensis (температура инкубации икры 33° С) и R. rutilus (температура инкубации икры 14° С).

В процессе эмбриогенеза были выделены следующие десять стадий для A. pulcher.

I. Десинхронизация клеточных делений при 32 бластомерах.

II. Появление краевого узелка и развитие сомитов. (18 -ч после оплодотворения [п.о.] для P. amhoinensis[P. a])

III. Формирования первых пар миотомов. (23 -ч п.о. [Р.а])

IV. Закладка глазных пузырей, сердца и 3 мозговых пузырей. (32-35-4 п.о. [Р.а])

V. Формирование сердца. (50-ч п.о. [Р.а])

VI. Пигментированная сосудистая оболочка глаз. (66-ч п.о. [Р.а])

VII. Закладки анального и спинного плавников.'(78-ч п.о. [Р.а])

VIII. Формирование птеригиофоров в закладках анального и спинного плавников. (95-ч п.о.[Р.а])

IX. Предличиночное развитие.

X. Появление зубчатой формы на грудном плавнике. Приобретение дефинитивной формы. Рост эмбриона на стадии асинхронных делений. На ранних стадиях развития в период дробления клеток до начала асинхронного деления рост бластодиска сопровождается четко различимыми пульсациями краев отдельных клеток. Частота этих пульсаций составляет 56 - 60 сокр/мин. К моменту появления краевого узелка скорость роста эмбрионов снижается. Помимо клеточных пульсаций с частотой 60 сокр/мин их рост сопровождается более медленными сокращениями края бластодиска с частотой 14-20 сокр/мин. Эти сокращения также носят ритмический характер.

Сократительная активность структур эмбриона (Табл.3). В период начала формирования осевых структур, когда четко виден выпуклый зародыш, мы регистрировали частоту сокращений первых пар сомитов зародыша. Необходимо отметить пачечный характер сокращений: 2-3 сокращения - пауза и вновь сокращения. В минуту число пачек составляет 3-4. Средняя частота сокращений сомитов, таким образом, колеблется в пределах 7-14 сокр/мин.

В период организации первых миотомов (23-ч п.о) регистрировали сократительную активность как целого эмбриона (за счет сокращений первых туловищных миотомов), так и частоту сокращений отдельного сомита в средней части туловищного отдела. Боковые флексии эмбриона совершались за счет сокращения передних туловищных миотомов. Необходимо отметить отсутствие в этот период нервной иннервации мускулатуры. Было показано, что боковые флексии тела зародыша носят аритмический характер. Частота сокращений зародышей составляет 4 сокращения за 10 минут. В то же время, сокращения отдельных сомитов носят ритмический характер. Пачечный характер сокращений сомитов трансформируется в постоянный ритм: частота составляла 23 сокр/мин.

По мере развития миотомных лент (32-50-ч) резко возрастает частота сокращений отдельных сомитов. Частота флексий по мере развития несколько возрастает и достигает своего максимума к моменту обособления головы зародыша от желточного мешка (50-ч). Однако уже через 2-3 часа резко снижается сократительная активность эмбрионов (до 10 сокр/Юмин). Сократительная активность носит неритмический характер в виде пачек по 2-3 сокращения.

Таблица 3. Развитие ритмических процессов в эмбриогенезе Р. атЬотелях.

Часы после оплодотворения Двигательная активность ([1] сокр/мин) ([2] сокр/10 мин) Сердечный ритм (уд/мин)

3 - -

12 - -

18 (11 10 + 3(11=20) —

23 [1] 23 + 2 (п=20) [2] 4 + 0(п=10) -

32 [1] 25+4(п=20) [2] 8 + 2 (п=10) -

35 [2] 7 + 2(п=14) 50 + 6<п=60)

40 [2] 11 +2 (п=12) 96 + 4 (п=50)

50-53 [2] 18 + 2 (п=20) 128 + 4 (п=50)

66-68 [2] 10 + 3(11=16) 210 + 4 (п=60)

78-81 [2] 12 + 3 (ч=15) 190 + 3 (п=40)

92-97 [2] 24 + 3(п=15) 174 + 3(п=40)

100-110 - 182 + 4 (п=40)

[1] - частота сокращений отдельных сомитов зародыша

[2] - частота миотомальных сокращений зародыша Показаны ср.+ 5.

Такой характер сокращений сохраняется почти до конца эмбрионального развития. Только за несколько часов до вылупления возрастает двигательная активность эмбрионов: число флекций достигает 24 за 10 мин. Как и прежде сокращения носят неритмический пачечный характер (3-5 сокращений в пачке).

Сердечный ритм эмбрионов в процессе развития (Табл. 3). На протяжении первых двух часов после появления сердца наблюдали аритмию сердечного ритма эмбрионов. Через 3 - 3,5 часа сердечный ритм стабилизируется (40-ч). Разброс не только у одного эмбриона, но и между различными составляет не более 8 сокр/мин. По мере формирования кровеносной системы и сегментов тела увеличивается частота сердечного ритма (50-ч). Завершение основного развития кровеносной системы и высокая двигательная активность эмбриона сопровождаются скачкообразным усилением сердечного ритма (66-ч): он достигает 210 сокр/мин. Подобная высокая частота сердечного ритма регистрировалась на протяжении 3-4 часов, после чего наблюдали постепенное снижение частоты сердечного ритма. За несколько часов до вылупления частота сокращений составляла 174 сокр/мин. Перед вылуплением в период начала растворения оболочки икринки вновь несколько возрастает сердечный ритм и достигает 182 сокр/мин.

Движения зародышей в икре и длительность эмбриогенеза (Табл. 4). Мы не обнаружили принципиальных различий в физиологическом развитии зародышей у рыб с разным типом поведения на взрослых стадиях, однако, уже в конце эмбриогенеза была обнаружена дифференциация - потомства на две фенотипические группы по степени двигательной активности эмбрионов и срокам вылупления личинок. По-видимому, все обнаруженные нами межвидовые различия в эмбриогенезе связаны исключительно с экологическими условиями обитания рыб и их видоспецифичностью.

Таблица 4. Частота боковых флексий и движений вылупления эмбрионов в группах из одной кладки,

Вид рыб Условное обозначение рыб с разной длительностью эмбриогенеза Средняя длительность эмбриогенеза (ч) Частота боковых флексий (сокр.- ч'1) Частота движений вылупления (движений' ч'1)

А. ри'.сИсг группа А (НУМ) 88 120,5 + 8,8' 24 + 3"

группа В (ВУМ) 100 152,4 + 10,0 15 + 3

Я. гиЫи$ группа А (НУМ) 144 309,1 +21,6' 17 + 2'

группа В (ВУМ) 170 223,2+27,0 10 + 2

Р. атЬотеп515 группа А (НУМ) 100 240,0+ 17,5 * 38 + 6"

группа В (ВУМ) 115 180,1 + 10,2 22 + 3

Показаны ср. + 8. * - Различия достоверны при р£0,01. (ВУМ и НУМ - см. объяснение в Табл.7)

Результаты экспериментов показали, что различия в интенсивности двигательной активности эмбрионов в разных группах из одной кладки в основном определяются длительностью фазы покоя между сменой разнонаправленных флексий (Табл. 5) и. как следствие, наблюдается различие в частоте «движений вылупления».

Таблица 5. Соотношение средней длительности активной фазы и фазы покоя в эмбриональной моторике

Вид рыб Срок эмбриогенеза (ч) Длительность активной фазы и фазы покоя (сек) Число сокращений в период активной фазы

Активная фаза Фаза покоя

А. ри1скег 88 20 + 3 63+4" 4-5

100 22 + 3 75 + 2 4-5

Л. гепЛи 144 50 + 4 30 + 6* 6 + 2

170 45 + 5 56 + 4 4+1

Р. атЬотеюк 100 16 + 2 32 + 5* 3-4

115 15 ±3' 48 + 3 3-4

Показаны ср. + 8. '-Различия между группами в кладке достоверны при р<0,05

Поведенческие реакции личинок сразу после вылупления исследовали в группах с разной длительностью эмбриогенеза, в связи с уровнем их двигательной активности в икре. У всех исследованных видов рыб вылупление происходило не одновременно. Первые свободные эмбрионы опускались на дно аквариума или оставались около кладки. Для них было характерно отсутствие плавательной активности, большой желточный мешок и малые размеры тела. Свободные эмбрионы, вылупившиеся позже (Табл.5), имели более короткий срок предличиночного развития (для территориальных рыб) или практически сразу (для плотвы и тетры плотвички) приступали к экзогенному питанию и

отличались от первых высокой плавательной активностью. Анализ динамики двигательной активности «задержавшихся» эмбрионов в период времени после выклева группы с ранним развитием показал отсутствие отличия частоты флексий и движений перевертывания в этот период. Однако амплитуда движений и длительность каждого движения эмбриона значительно больше, чем у эмбрионов из первой группы перед вылуплением. Возможно, это связано с большими размерами тела эмбрионов из второй группы (Рис. 1, Табл. 6).

Рис. 1. Свободный эмбрион Р. атЬотеюи через 3 часа после вылупления из икры.

На Рисунке показаны измеряемые параметры (мм): стандартная длина (I), длина головы (2), ширина головы (3), диаметр глаза (4), диаметр желточного мешка (5).

Табл. 6. Морфометрические различия между сибсами Р. атЬотемз с разной длительностью эмбриогенеза в контроле и после инкубировання икры в Б(+)- и К(-)-апоморфине_

Параметры (мм) Контроль 5(+)-апоморфин (п=400) Я(-)-апоморфин (п=320)

92 ч (п=185) 105 ч (п=250)

стандартная длина 3,10 + 0,20 3,50 + 0,28 3,18 + 0,12 2,55 + 0,09*

длина головы 0,70 + 0,06 0,75 + 0,08 0,52 + 0,06* 0,38 + 0,07*

ширина головы 0,50 + 0,04 0,57 + 0,04 0,48 + 0,05 0,39 + 0,04*

диаметр глаза 0,50 ±0,07 0,51 +0,05 0,48 + 0,03 0,36 + 0,03*

диаметр желточного мешка 0,54 + 0,05 0,43 + 0,04 0,13 + 0,02* 0,34 + 0,04*

Б(+)-апоморфин - 120- 125 ч; Я(-)-апоморфин - 100-105 ч

Приведены данные ср + 6 *• различия с контролем достоверны (р<0,05)

Разделение потомства рыб на две группы по уровню катехоламинов (Табл.7). Значительные различия в сроках эмбриогенеза и двигательной активности эмбрионов в конце эмбрионального развития потребовали проведения детального исследования динамики веществ катехоламинового ряда в этот период. Существовала значительная вероятность того, что биохимические изменения в процессе развития позволят выделить какие-либо особенности, свойственные рыбам с агонистическим поведением в группах. Катехоламины и их метаболиты определяли у R. rutilus, H. caudovitatus, H. bimaculatus. С. nigrofasciatum и A pulcher. Проведенное исследование продемонстрировало наличие дифференциации потомства от одной пары производителей на две группы по уровню КА независимо от их видовой принадлежности.

Биохимическое исследование икры из кладки на примере двух видов рыб (Табл. 7) показало, что дифференциация потомства по уровню синтеза и утилизации ДА начинается на этапе обособления головы эмбриона от желточного мешка. У части потомства достоверно возрастает уровень ДОФА, ДА и ГВК. Различий в концентрации НА и Адр не наблюдается.

Таблица 7. Уровень гормонов у потомства Л. гиШиз и Н. ЫтасиШт в икре и в период выхода предличинок (мкг/г).__

Концентрация веществ в икре рыб из одной кладки (мкг/г)

Этапы В-ва Д. гиШш И. Ытаси1иШз

ВУМ НУМ ОРИ ВУМ' НУМ ОРИ

ДОФА 2,9±0,6 2,910,5 3,310,4 3,210,3

нейрула ДА 1,9±0,4 1,910,3 2,910,2 2,710,3

ГВК 1,1±0,2 1,110,2 0,810,2 0,810,3

НА 1,9+0,6 1,810,5 2,910,7 2,810,6

обособление■ ДОФА 4,7±0,1* 4,410,0 4,410,2 4,310,3* 3,710,2 3,510,3

головы ДА 3,5±0,2* 2,6+0,2 2,210,3 3,510,2* 2,610,2 2,510,3

эмбриона ГВК 1,9+0,1* 1,3±0,2 1,210,1 1,110,2* 0,510,3 0,510,1

НА 2,810,6 2,610,5 2,510,7 3,610,5 3,210,4 3,010,5

ДОФА 6,810,3* 6,310,1 6,210,3 10,711,1* 8,310,6 8,310,6

выход предличинок ДА ГВК НА 4,710,2* 1,6±0,1 4,9±0,2* 4,210,2 1,4+0,2 4,310,2 4.110.1 1.410.2 4.310.3 6.0+0,5* 2,7+0,4* 3,910,6* 4,610,7 1,810,2 3,110,3 4,710,6 1,510,4 3,110,4

Адр 0,910,6 0,810,2 0,810,1 6,810,9 6,611,2 6,510,9

Примечание. ВУМ (группа В) - часть потомства с высоким уровнем активности КА-ергической системы (высокий уровень метаболизма), НУМ (группа А) - часть потомства с низким уровнем активности КА-ергической системы (низким уровнем метаболизма), ОРИ' - отдельно развивающиеся икринки. Приведены ср. + 8. * - различия между ВУМ и (НУМ и ОРИ) достоверны при р 5 0,05.

Проведенные-эксперименты со всей очевидностью продемонстрировали наличие общих закономерностей в эмбриональном- развитии рыб с различной стратегией поведения на взрослых этапах развития. Однако возник вопрос: почему происходит разделение потомства, и не появятся ли различия в эмбриогенезе рыб (не связанные с их экологией) в случае индивидуального развития икринок без их взаимного влияния внутри кладки. В результате проведенного отдельного исследования было показано, что при индивидуальной инкубации икринок дифференциации по уровню метаболизма исследуемых веществ не происходит. Концентрация соединений КА-ергической системы у всех эмбрионов в среднем была ниже, чем в контроле у группы с низким уровнем метаболизма, однако эти различия не достоверны (Табл.7).

Еще одним подтверждением взаимного влияния икринок послужил эксперимент с добавлением - воды из емкости с общей кладкой в емкости с индивидуально развивающимися икринками. В этом опыте в группе индивидуально развивающихся икринок была обнаружена дифференциация по уровню КА. Около 20% икринок имели

уровень КА, по абсолютной величине сопоставимый с их уровнем в группе с ВУМ из общей кладки.

Проведенные исследования продемонстрировали несомненную роль дистантно-химических взаимодействий зародышей внутри одной кладки рыб. С другой стороны, эти исследования с такой же очевидностью еще раз доказали, что в эмбриональном развитии рыб отсутствуют характерные черты, связанные с различиями их социальной структуры. Развитие катехоламинреактивности в эмбриональный период. Эффекты фармакологических воздействий на икру КА-ергическими препаратами описаны нами на примере A.pulcher (Табл. 8).

Адреналин и антагонист а-рецепторов - фентоламин в любой из применявшихся концентраций не оказывают заметного влияния ни на моторику раннего эмбриона (стадии I - IV) ни на его сердечный ритм до самого момента выклева. Из других веществ раньше всего, с III стадии (появление краевого узелка, образование первых пар миотомов), начинают действовать блокаторы ДА рецепторов - галоперидол и 5(+)-апоморфин. Они приостанавливают эпиболию зародышевого диска, несмотря на продолжающиеся пульсации его края. Этот эффект остановки снимается предшественником ДА - ДОФА и в значительно меньшей степени агонистом ДА рецепторов - К(-)-апоморфином, который вызывает противоположный эффект - ускорения эпиболии.

Действие ДОФА и К(-)-апоморфина на развивающийся зародыш проявляется в снижении частоты пульсаций бластодиска без изменения темпа эпиболии.

На IV стадии обнаруживается действие НА, который ускоряет ритм сокращений зародышевого диска. Некоторое тормозящее действие, по-видимому, оказывает и р-адреноблокатор - пропранолол. Эффект НА снимается пропранололом, и в этом случае его действие выражено сильнее, чем при действии пропранолола на интактную икринку. При регистрации генерализованных сокращений тела эмбриона вновь обнаруживаются стимулирующие и ускоряющие эффекты ДОФА, а также ДА, снимаемые галоперидолом и Б(+)-апоморфином, но по-прежнему слабо выражен эффект 11(-)-апоморфина. В то же время впервые обнаруживается действие агониста ДА - бромокриптина. На V стадии при появлении авторитмической активности выявляется стабильное действие бромокриптина и одновременно вновь падает необходимая для получения эффекта концентрация R(-)-апоморфина. На этой стадии введение галоперидола на фоне действия агонистов ДА давало хорошо выраженный эффект увеличения длительности медленной эмбриональной моторики. Обратное воздействие агонистами на фоне действия галоперидола было выражено слабее и эффект действия проявлялся позднее, чем в первом случае.

Таблица 8. Эффекты воздействия КА-ергическими препаратами на двигательные процессы в эмбриогенезе рыб А. ри!сИег.

ВЕЩЕСТВА Частота пульсаций бластодиска (сокр/10 мин) Период развития сократительной активности эмбриона(мин) Частота сердечного ритма (уд/мин)

СТАДИИ РАЗВИТИЯ ИКРЫ

I II III IV V VI VII VIII IX X

КОНТРОЛЬ 51 55 68 31,2 93 98 120 148 120 120

ДА-ергическне препараты,% Агонисты Ь-ДОФА - 72,1 92,8 122 123 106 105 186 183

Бромокриптин - - - - 119 120 105 120 141 145

(Я-)-апоморфин - - 78,0 82,1 104 132 108 126 164 166

Антагонист Галоперидол (8+)-апоморфин - - 151,8 88 88 83 83 57 54

НА-ергические препараты,% Агонисты НА . - - - 81,2 118" 123 110 141 115 116

Адр - - - - - _ _ _ -

Мезатон _ - - - - 105 105 113 114 116

Антагонисты Фентоламин - - - - - - ~ _ _ -

Пропранолол - - - 105,4 96 96 93 65 68 66

Ингибитор МАО,% Ниаламид _ - - - - 114 109 103 140 137

В-во, тормоз, обратный захват нейромедиаторов, % Инказаи — — — — 134 117 118 122 125

Примечания. * - При отсутствии влияния на частоту пульсаций бластодиска галоперидол угнетает его эпиболию; ** - в середине стадии НА на протяжении 2-3 часов снижает частоту сердечного ритма до 74 уд/мин; — изменения составляют менее 3% от Контроля при длительности наблюдений не менее 60 мин.

С самого начала регистрации сердечного ритма (V стадия) наблюдалось ускоряющее действие на него НА, хорошо снимаемое пропранололом. Позже, по мере стабилизации этого ритма, он начинает в течение некоторого периода (порядка 2, 5 - 3 часов) не учащаться, а, напротив, уряжаться НА приблизительно на 37% (Рис. 2 а,б). Вслед за тем ускоряющее действие НА возобновляется и сохраняется до самого конца эмбриогенеза. К концу пятой стадии развития' впервые появляются клетки со специфическим зеленым свечением - первые специализированные КА-ергические структуры. Изначально их только две, причем они располагаются проксимолатеральнее головного конца зародыша.

Весьма важным представляется нам эффект нарушения развития эмбрионов, прослеженный на икре P. amboinensis (Рис. 3, Табл. 6), при ее обработке Б(+)-апоморфином в период образования КА-ергических специализированных клеточных структур. В опытах было показано, что данное воздействие приводит к изменению развития кардиоритма эмбриона и увеличению срока эмбриогенеза (Рис. 3). Эти данные согласуются с представленными ниже результатами, по обработке икры.Л. pulcher галоперидолом на том же этапе.

На следующей, VI, стадии развития икры впервые обнаруживается эффект действия агонистов НА мезатона и изадрина, которые • начинают увеличивать частоту сердечных сокращений. Параллельно отмечается последнее заметное уменьшение пороговых концентраций ДОФА и Я(-)-апоморфина, также ускоряющих сердечный ритм. В то же время впервые и далее на всем протяжении развития начинают действовать, опять-таки учащая сердцебиение, ингибитор МАО ниаламид, а также инказан -соединение, тормозящее обратный захват нейромедиаторов.

Начиная с VII стадии, устанавливается постоянный сердечный ритм (около 120 уд/мин.), резко усиливается эффект агонистов и антагонистов НА- и ДА-ергической систем (Рис. 2 в, г, д, е).

В начале VIII стадии в зародыше на том самом месте, где было всего две КА-ергические клетки, их уже видно четыре. Существенно отметить, что ускоряющее влияние норадреналина на сердечный ритм к концу IX стадии несколько ослабевает (Табл. 8). Это ослабление соответствует началу личиночной стадии, на которой далее, после вылупления, начинает действовать Адр. Динамика эндогенных КА в эмбриогенезе показана на Рис. 4 (контроль).

94127106

Кардиоритм (уд/мин)

200

120

160

¡ылупление

Рис. 3. Различия в сроках эмбрионального развития и развитии сердечного ритма зародышей Р. атЬотета после обработки икры антагонистом дофаминовых рецепторов Б(+)-апоморфином.

30 50 70 90 110 130

Время развития икры (час)

Полученные данные подтверждают, с одной стороны, функцию КА в регуляции общей эмбриональной моторики и сократительной активности развивающегося миокарда заведомо до появления ЦНС, а с другой - специфику и ярко выраженную временную последовательность эффектов действия на эмбрион разных КА-ергических медиаторов, их агонистов и антагонистов. Между тем, последовательность ДА - НА - Адр, как известно, соответствует цепи метаболических превращений исходного субстрата ДОФА. Поэтому напрашивается вопрос не является ли наблюдающаяся временная последовательность включения функций КА одним-из проявлений биогенетического закона: повторения филогенеза в онтогенезе. Хотя этот закон решительно отвергается в последнее время некоторыми авторами (Рефф, Кофмен, 1986), он все-таки с известными оговорками признается большинством исследователей.

По крайней мере, нельзя исключить возможность того, что онтогенетическая последовательность появления КА и их рецепторов совпадает с некогда осуществлявшейся в филогенезе очередностью приобретения гормонально-медиаторной функции различными продуктами метаболических превращений ДОФА. То же касается эволюции функций МАО и механизмов обратного захвата КА.

В целом, проведенные эксперименты несомненно подтверждают закономерную последовательность развития в эмбриогенезе комплекса КА-ергических систем, а также их участие в регуляции процесса эмбрионального развития, начиная с начальных стадий. Этологические последствия фармакологических воздействий на КА-ергическую систему в эмбриогенезе. Итак, сравнительное исследование КА-ергической системы в эмбриогенезе рыб с разным типом поведения показало отсутствие характерных особенностей между ними, связанных с будущей структурой поведения. Все различия имели видоспецифичный характер. Так возможно ли все же выявить какие-либо различия в развитии индукционных систем, определяющих генетически детерминированную

стратегию поведения рыб? В дальнейших экспериментах мы исходили из того, что различия могут проявиться только при специфическом воздействии на ту систему, которая в будущем максимально задействована в общем комплексе поведенческих реакций, определяющих данную социальную структуру поведения.

Экспериментальные данные по инкубации икры в различных средах с агонистами и антагонистами КА в период образования специализированных КА-ергических клеток приведены на примере A. pulcher (Рис. 4).

1. Добавление ДА и его предшественника ДОФА даже в минимальной концентрации (5х10"6 М) и на наиболее коротком отрезке времени (24 мин), при котором заметна реакция зародыша, приводит к вылупленюо личинки с сильно обводненным желточным мешком, что в течение суток вызывает гибель личинки.

2. Добавление Адр и НА (1х10"6 М, 10 мин) приводит к гибели зародыша в течение первых 7-11 часов.

3. Добавление фентоламина (7х10'5 М, 30 мин) несколько увеличивает срок развития зародыша (с 4,5 суток до 6), но видимых последствий на поведение мальков и взрослых рыб не оказывает.

4. Добавление 8(+)-апоморфина (2x10° М, 34 мин) и, особенно, галоперидола (1,8х10"3 М, 45 мин) увеличивает срок развития зародыша на 60 - 84 % от контрольного. Биохимический анализ показал, что оба эти воздействия приводили к постепенному увеличению эндогенного ДА. Но только для территориальных рыб A. pulcher гистохимическое исследование выявило различия в форме КА специализированных клеток - униполярные в контроле и мультиполярные в опыте. Ни разу мы не наблюдали мультиполярные ДА-ергические клетки у эмбрионов плотвы.

Таким образом, в результате изучения эмбрионального развития рыб из разных экологических групп и с различной социальной структурой было показано, что различия эмбриональных, поведенческих и физиологических реакций рыб не коррелируют с будущей стратегией поведения. В то же время, по-видимому, направленное воздействие в эмбриогенезе на одну из доминирующих в общем комплексе поведенческих реакций систем, определяющих поведение на взрослых стадиях развития, может приводить к специфическим изменениям в постэмбриональный период развития/

Дальнейшие наблюдения за личинками и мальками R. rutilus и A. pulcher показали отсутствие отклонений в поведении, однако уровень ДА у мальков A. pulcher (до 2 мес), икра которых подверглась воздействию антагонистов ДА рецепторов, выше, чем у контрольных, на 33 - 41 %. Этологические изменения наблюдали у A. pulcher в возрасте 2

месяцев: контрольные рыбы не проявляли агрессивного поведения, а у опытных уже отмечается агрессивная активность. Дальнейшее усиление агрессивности не связано с развитием иерархии, свойственной данным видам. Иерархия не создается, отсутствуют субдоминанты, как особи, подчиняющиеся' определенным законам в структуре доминирование - подчинение, невозможно очертить границы охраняемой территории, независимо от размера аквариума. У всех особей резко смещен синтез КЛ в сторону образования ДА - уровень тирозингидроксилазы остается в пределах контрольного, но резко снижено содержание НА и увеличено ДОФУК и ДА в головном мозге. В хромаффинной ткани головной почки увеличен уровень ТН, но ДА и НА распределены в равно увеличенных количествах. Уровень Адр снижен.

Почему антагонисты КА способствуют повышению эндогенного содержания КА и в то же время замедляют эмбриогенез, но существенно повышают выживаемость икры даже по сравнению с контролем? По какой причине экзогенные НА и Адр, напротив, снижают выживаемость? Мы полагаем, что процессы синтеза и утилизации КА регулируются по принципу обратной связи. При этом моноамины ферментативно окисляются в З-метокси-4 оксиминдальную кислоту, преимущественно не в свободном состоянии,. а после их связывания с соответствующими рецепторами на наружной поверхности клеточных мембран, с которыми (внутри клетки) структурно ассоциирована МАО. Таким образом, антагонисты КА препятствуют их окислению. В то же время токсическое действие экзогенных КА и протекторное их антагонистов, скорее всего, объясняется тем, что некоторые продукты окисления КА (экзо- и эндогенных) моноаминооксидазой содержат активные формы кислорода: супероксид, и, вероятно, в результате его трансмутаций, Н2О2. НО", НС1О". Данные о возможности образования подобного рода токсических продуктов в процессе окисления КА МАО имеются в

Развитие плавательной активности свободных эмбрионов и ее КЛ-ергическая регуляция. После выхода из икры плавательные движения свободных эмбрионов способствуют развитию нервных сетей, сердечно-сосудистой, мышечной и других систем организма, а также организации их в единый ансамбль (Hall, Oppenheim, 1987, Hall, Herring, 1990, Fields, Nelson, 1992). Это, в свою очередь, способствует росту и развитию молоди.

Ранее было показано, что соединения дофамин- (Schoots et al., 1983, Nechaev et al, 2000) и адренергической природы (DiMichele, Taylor, 1981) непосредственно участвуют в регуляции процесса вылупления свободных эмбрионов у рыб (Ensor, 1978, Bal., 1981). Эти результаты показывают, что процесс вылупления и развития первичного постэмбрионального поведения свободных эмбрионов находится под контролем нервной системы и, по-видимому, материнских гормонов из желточного мешка.

Задачей нашего исследования являлось изучение развития плавательного поведения свободных эмбрионов и роль КА-ергических соединений в его регуляции у С. nigrofasciatum, а также сравнительный анализ наших результатов с результатами исследований других авторов.

Регистрация плавательных движений свободных эмбрионов С. nigrofasciatum с высоким уровнем двигательной активности, коротким эмбриогенезом и низким уровнем активности КА-ергической системы (А - группа) сразу после вылупления показала, что их активность значительно ниже таковой, чем у свободных эмбрионов из В - группы после их выхода из икры (Рис. 5). Плавательная активность свободных эмбрионов состоит из активной фазы и фазы покоя. Для свободных эмбрионов из Л - группы характерны короткие двигательные пачки во время активной фазы (30+7 биений), длительность которой составляет 9+2 сек, и паузы между биениями хвоста длительностью 7+2 сек. Для свободных эмбрионов из В - группы число биений хвоста во время активной фазы составляет 105+12, а длительность паузы-- 8+3 сек. Длинная активная фаза периодически чередуется короткими фазами, близкими по количеству биений хвоста к свободным эмбрионам из А - группы. Однако короткие активные фазы не являются обязательным элементом двигательной активности свободных эмбрионов. На Рисунке 5 ai,6i на основе 5 часовых записей представлена форма плавательной активности свободных эмбрионов с различным сроком эмбриогенеза. Длительная регистрация (3 ч) плавательных движений свободных эмбрионов показала, что общее число биений хвоста у свободных эмбрионов из А - группы достигало 470 биений за 10 мин, а число биений хвоста у свободных эмбрионов из В - группы - до 980 биений за 10 мин. Данные результаты соответствуют

результатам полученным Buss R.R. и Drapeau P. (2001) при изучении развития фиктивного плавания Danio rerio (сем. Cyprinoidei).

Через 24 часа после выхода из икры свободных эмбрионов С. nigrofasciatum различия в числе плавательных движений за единицу времени и форме двигательной активности между двумя группами практически исчезают (Рис. 7 а). Плавательные движения хвоста прерываются редкими паузами. При этом ритмичность смены пауз и активной фазы отсутствует. Наблюдения в течение 3 ч показывают, что число биений хвоста колеблется в пределах 425+64 биений/мин.

Влияние КА-ергических соединений на плавательную активность свободных эмбрионов. Инъекция иейротранмиттера 3-гидрокситирамина в желточный мешок икринок С. nigrofasciatum нивелировала распределение свободных эмбрионов на две группы по сроку эмбриогенеза. Свободные эмбрионы вылуплялись в течение 4-5 часов (90-95 часы после оплодотворения) постоянно, без какого-либо разделения на группы. В икре двигательная активность эмбрионов была близка к активности эмбрионов из контрольной Л - группы. После вылупления резко повышалась двигательная активность инъецированных свободных эмбрионов особенно по сравнению со свободными эмбрионами из Л - группы. При этом у свободных эмбрионов не нарушалась ритмичность и регулярность циклов: последовательность активная фаза - пауза сохранялась полностью. В период активной фазы число биений хвоста у свободных эмбрионов составляло 116+18 биений/мин_ Средняя, длительность-, пауз составляла . 13+6 сек. Продолжительность эффекта составляла 60-80 мин.

Инъекции L-тирозина не изменяли двигательную активность эмбрионов в икре. Также он не оказывал влияния на сроки вылупления свободных эмбрионов и разделение потомства на 2 группы. L-тирозина не изменял интенсивности двигательных процессов у свободных эмбрионов в начальный период после их вылупления и по мере их развития в течение 24 часов.

6-гидроксидофамин, нейротоксин, разрушающий КА-ергические терминали, не оказывал влияния на срок эмбриогенеза и разделение кладки на две группы (А - группа -94-96 ч, Б - группа 110-115 ч). Значительные нарушения в плавательном ритме наблюдали сразу после выхода из икры свободных эмбрионов. В этот период были обнаружены различия в действии данного вещества на свободных эмбрионов А и Б групп при регистрации плавательных движений (Рис. 6 б.в). У свободных эмбрионов из А - группы нарушается ритмичность биений хвоста и резко изменяется частота движений в период активной фазы: число движений колеблется от 10-60 биений. Однако сохраняется

относительная регулярность смены активной фазы и паузы в биениях хвоста. Плавательная активность свободных эмбрионов из Б - группы представлена отдельными судорожными движениями хвоста и отдельными не регулярными сокращениями задней части тела. Периодически у свободных эмбрионов в период пауз наблюдали частые сокращения отдельных миотомов.

Влияние КЛ-ергических соединений на плавательную активность свободных эмбрионов через 24 ч после выпупления. 3-гидрокситирамин изменял характер плавательных движений свободных эмбрионов С. mgrofasciatum (Рис. 7 в). Плавательные движения в большой степени напоминают движения взрослой рыбы. Двигательная волна начинается от головной части тела и распространяется до конца хвоста. Увеличение амплитуды движения и вовлечение передних участков тела в двигательный акт приводит к уменьшению частоты плавательных движений у инъецированных свободных эмбрионов по сравнению с интактными (330+20 биений/мин и 425+27 биений/мин, соответственно). Движения туловища при этом были нерегулярны.

Введение L-тирозина также вызывало появление общей туловищной активности свободных эмбрионов (Рис 7 б). Их движения более всего напоминали движения дефинитивных особей в процессе плавания. Частота движений хвоста по сравнению с контролем несколько снижалась (до 320+16 биений/мин). Необходимо отметить регулярность и ритмичность биений хвоста и движений туловища свободных эмбрионов.

Инъекция 6-гидроксидофамина в этот период кардинально изменяла плавательные движения свободных эмбрионов. Движения хвоста были представлены отдельными судорожными движениями, подобными мышечному тремору, с малой амплитудой. Частота этих движений постоянно изменялась и не поддавалась учету, т.к. многие биения хвоста по своей силе не отличались от миотомальных сокращений.

Эксперименты продемонстрировали разделение потомства С nigrofasciatum на две группы по плавательной активности свободных эмбрионов. По-видимому, высокая двигательная активность части эмбрионов из одной кладки является причиной короткого срока эмбриогенеза. Возможно, что разновременное начало созревания желез вылупления и активного синтеза фермента вылупления у части эмбрионов в какой-то мере подавляет таковое у соседних эмбрионов по принципу обратной отрицательной связи Это, в свою очередь, приводит к различию в сроках эмбриогенеза. С другой стороны, свободные эмбрионы с коротким сроком эмбриогенеза вылупляются на более ранних стадиях развития, чем свободные эмбрионы из Б - группы. Более поздние и соответственно более развитые морфологически свободные эмбрионы из Б - группы имеют высокую

плавательную активность сразу после вылупления. По-видимому, удлиненное развитие в икре является причиной сокращения продолжительности стадии свободных эмбрионов у молоди из Б - группы. Данное явление разделения потомства позвоночных животных на две группы наблюдали и ранее (Кузьмин, 1991).

Усиление двигательной активности при введении нейротрансмиттера 3-гидрокситирамина перед вылуплением снимало эффект присутствия сибсов в кладке, и разделения по уровню двигательной активности и сроку эмбриогенеза не происходило. Одновременное вылупление эмбрионов не влияло на длительность стадии свободных эмбрионов, что объясняется, по-видимому, кратковременностью действия нейротрансмиттера. С другой стороны по мере развития организма 3-гидрокситирамин начинает оказывать влияние на формирование движений плавания молоди рыб. Снижение числа биений хвоста и привлечение передней части тела к формированию движения плавания характерно для следующей стадии развития рыб - личинки.

Предшественник катехоламинов L-тирозин не оказывает влияние на ранние двигательные процессы, в отличие от продемонстрированных ранее слабых эффектов НА и Адр. длительность эмбриогенеза.

Мы предполагаем, что это связано с отсутствием на этих стадиях развития единого гормонокомпетентного ансамбля и пока окончательно не сформированным нервным контролем за деятельностью организма. Кроме того, отсутствие эффекта L-тирозин в эмбриональный и ранний постэмбриональный период, может, быть-связана. с_ низкой-активностью тирозингидроксилазы, катализирующей процесс гидроксилирования тирозина до ДОФЛ (Guo et al., 1999; Rink and Wullimann, 2002). По мере развития свободных эмбрионов и стабилизации частоты биений хвоста L-тирозин в небольшой степени начинает оказывать влияние на двигательную активность, модифицируя плавательные движения свободных эмбрионов и приближая их форму к личиночным.

До вылупления 6-гидроксидофамин снижает частоту миотомальных сокращений, но не влияет на число боковых флексий и генерализованных движений вылупления эмбриона. Сроки эмбриогенеза после обработки икринок 6-гидроксидофамин не изменяются, по-видимому, в результате отсутствия его влияния на моторику эмбриона и, как результат, на синтетическую деятельность желез вылупления. После вылупления почти сразу наблюдается эффект 6-гидроксидофамин. Из использованных нами соединений только это вещество, разрушающее КА-ергические терминали, имело различный эффект на свободных эмбрионов с разной длительностью эмбриогенеза. Уже на ранних стадиях 6-гидроксидофамин подавляет плавательную активность свободных

эмбрионов. Однако если у личинок из А - группы он практически полностью останавливает биения хвоста, то у личинок из Б - группы снижает в основном число биений хвоста во время активной фазы. Двигательная активность и в том числе плавательные движения обеспечиваются деятельностью поперечно-полосатой мускулатурой, активность которой и подавляет 6-гидроксидофамин, но при этом практически полностью сохраняются миотомальные сокращения миогенной природы. Различия в действии 6-гидроксидофамин на свободных эмбрионов с различным сроком эмбриогенеза, по-видимому, связаны с разным уровнем развития эмбрионов, т.к. уже через 20-25 часов эффект введения препарата становится одинаков для обеих групп личинок: плавательные движения подавляются почти полностью меньшей концентрацией (10"6 М) данного агента.

1_п_п_г

75 сек

Рис. 3. Запись ритма плавательной активности свободных эмбрионов С. т£го/сиаа1ит с разной длительностью эмбриогенеза.

а, б. Частота движений хвоста и длительность пауз между активными циклами у предличинок с различным сроком эмбриогенеза.

а1, 61. Форма циклов движений плавания и покоя у предличинок с различным сроком эмбриогенеза.

а, а!. Первые выклюнувшиеся предличинки. Срок эмбриогенеза 91 час. Число движений в активной фазе составляет 30+7, пауза составляет 7+2 сек.

б, 61. Последние выклюнувшиеся предличинки. Срок эмбриогенеза 105 часов. Число движений в активной фазе составляет 105+(2, пауза составляет 8+3 сек.

—гтр^^г--%—

45 сек

Рис. 6. Изменение ритма движений плавания предличинок С. nigrofasciatum после воздействия мапроптилина (а) и 6-гидроксидофамина (б,в).

а. Число движений в активной фазе составляет 60+12, пауза составляет 12+4 сек. В период пауз отчетливо наблюдали мышечный тремор.

Эффект воздействия 6-гидроксидофамина на: б - поздних (эмбриогенез - 105 часов). Движения плавания представлены отдельными судорожными движениями хвоста.

в - ранних (эмбриогенез - 91 час) предличинок. Ритмичность движений хвоста нарушена. Частота движений хвоста во время активной фазы непостоянна и изменяется в пределах от 5 до 20. Цикличность активной фазы и фазы покоя сохраняется.

Рис. 7. Движения плавания С. п'^го/аисшшт свободных эмбрионов через 20 часов после выхода из икры, а - контроль. Частота биений хвоста 425+20 движ/мии. б - модификация плавательных движений после воздействия I.-тирозина. Частота биений хвоста 320+16 двкж/мин.

в • модификация плавательных движений после воздействия 3-гидрокситирамина. Частота биений хвоста 330^0 движ/мин.

30 сек

Глава IV. РАЗВИТИЕ КАТЕХОЛАМИНЕРГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ У ЛИЧИНОК И МАЛЬКОВ В СВЯЗИ С ФОРМИРОВАНИЕМ ПОВЕДЕНЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ.

Динамика уровня КА в процессе развития. У личинок исследуемых видов рыб с различной социальной. структурой продолжает развиваться дифференциация. на две группы по содержанию ДОФА, впервые обнаруживаемая на последних стадиях развития икры; обнаруживается ДА, причем его уровень различен у разных особей и также подразделяется на две группы. В этот период мы наблюдали значительные различия в поведении рыб. Личинки рыб. для которых не характерна забота о потомстве, начинают расселение с мест нереста, а личинки всех исследованных видов территориальных рыб еще остаются в гнезде под охраной родителей. Различий в поведении этих последних личинок у разных видов рыб обнаружить не удалось. Они держатся группами, более компактными через 7 дней после выхода из икры и менее компактными - через 15 дней. Уровень НА сильно варьирует, однако не выявлено достоверных различий, которые могли бы дать основание разделить личинок на две группы. Адр появляется между 7 и 15 днем развития, причем его уровень сразу довольно высок. В месячном возрасте мальки в аквариуме образуют группы с постоянно меняющимся составом. Время пребывания мальков поодиночке крайне мало; как правило, это время перемещения от одной группы к другой. Каких-либо антагонистических взаимоотношений нет: у мальков отсутствуют охраняемые территории и взаимно агрессивное поведение. Общая схема развития рыб в этот период показана на Рис. 8 на примере A. pulcher.

При анализе содержания КА у личинок отмечено еще более резкое различие в уровне ДОФА и ДА, чем у свободных эмбрионов. Однако соотношение этих веществ К= ДОФА/ДА в обеих группах остается постоянным и равным. При проведении тестирования мальков по уровню локомоторной исследовательской активности и реакции испуга оказалось, что они четко разделяются на две группы: с высоким уровнем исследовательской активности (А) и с низким (В).

Индивидуальное определение КА показало, что 94% мальков из группы А имеет высокий уровень ДОФА и ДА. Порог "пугливости" этих мальков выше, однако уровень Адр несколько увеличен. В эксперименте в лотке-лабиринте с одним комфортабельным отсеком было показано, что 84% остающихся в первоначальном комфортабельном отсеке рыб принадлежат к группе с низким уровнем ДОФА и ДА. Представляет интерес тот факт, что большинство мальков с низким уровнем ДОФА и ДА имели крупные или мелкие размеры, а с высоким - средние. Таким образом, можно констатировать наличие двух групп мальков из одной кладки, различающихся как по уровню КА, так и по

гис . •М1АМ

БИБЛИОТЕКА ) СПетсрбург I О 100 ш I

поведенческим реакциям. Позже, в 2х месячном возрасте, происходит сильное увеличение размера и веса мальков с одновременным углублением индивидуальных размерных различий. Агрессивных форм поведения не наблюдается, но к 2,5 месяцам оформляются новые две группы, различные, прежде всего, по размеру. Предшествующие группы А и В дают: первая - мелких и крупных рыб, вторая - продолжается усиление различий между мелкими и крупными. В соответствии с этим происходит и дифференциация по уровню КА: у крупных мальков понижалось содержание ДОФА и увеличивалось ДА, увеличивался уровень НА и уменьшался Адр. •

Рис. 8. Биохимические и этологические аспекты раннего онтогенеза на примере A. pulcher.

I - эмбриональное развитие до открепления головы и хвоста от желточного мешка.

II- фенотипическая дифференцировка потомства по уровню активности дофаминового звена КА-ергической системы.

II (а) - период повышенной двигательной активности мальков с высоким уровнем активности КА-ергической системы.

III - окончание фенотипической дифференцировки потомства и начало дифференциации рыб из обеих фенотипических группировок по размеру.

IV - дифференциация рыб по социальному рангу

Опыты в лотке - лабиринте показали, что в течение 7-9 часов крупные мальки вытесняют мелких из комфортабельного отсека, однако без агрессивного поведения по отношению к ним. В случае, когда количество крупных мальков было достаточно велико, часть из них также уходила в соседние отсеки логка, но по уровню КА различий между крупными рыбами из разных отсеков не наблюдали.

Мы предполагаем, что различия в уровне синтеза и утилизации КА, по мере развития личинок и мальков, имеют непосредственное отношение к так называемой предваряющей связи, когда последствия поведения, вызываемые обратной связью, предвосхищаются и принимаются соответствующие меры по предотвращению отклонений (Mac Farland, 1971; Hogan, 1980). Принимая это положение, можно объяснить

столь большие различия в поведении разновозрастных мальков и перестройку их КЛ-ергической системы, как системы, отдельные элементы которой (ДА- и НА-ергические) и их взаимодействие определяют в дальнейшем развитии тактику поведения.

Полученные данные в целом свидетельствуют о наличии ранее не описанных у низших позвоночных четко выраженных корреляций между индивидуальной изменчивостью по биохимическим признакам и по поведению. Очевидно, что по мере изучения индивидуальной изменчивости иных форм поведения рыб могут выявиться новые корреляции подобного же типа, но с другой системой.

Вполне очевидно, что индивидуальная изменчивость по тем или иным провизорным признакам, приуроченная к определенным стадиям онтогенеза и имеющая именно на этих стадиях приспособительный характер, относится к числу пока еще мало исследованных общих закономерностей биологии развития.

Участие катехоламинов в регуляции внутривидового и индивидуального поведения мальков. В возрасте 1,5 месяцев у мальков рыб отчетливо проявляются индивидуальные черты поведения независимые от поведения группы. В связи с этим возникает вопрос об участии КА в регуляции не только двигательной активности, но и их роли в интеграции более сложных индивидуальных поведенческих активностей.

Потомство рыб в этом возрасте держится в аквариуме не единой группой, а образует несколько групп с переменным составом. Индивидуальных предпочтений в межмальковых отношениях не наблюдали. Нами был выделен ряд свойственных рыбам элементов поведения: 1. уровень интегрированной двигательной активности, 2. время, проведенное вне группы, 3. максимальное удаление от сибсов в сравнении с другими мальками, 4. скорость реакции на изменение движения траектории группы при испуге, 5. число взаимодействий с членами группы (тактильные взаимодействия), 6. реакция следования за группой при ее перемещении без перехода в другую группу, 7. смена группы (Табл.9).

Так как многие соединения обладают общим депримирующим действием, при снятии этолого-фармакологического профиля мы не учитывали результаты, при которых мальки теряли аппетит, не реагировали на включение световой вспышки, сильно изменяли окраску и теряли подвижность, затаиваясь около укрытий. Несомненно, наибольший эффект достигается при воздействии соединений НА-ергической природы. Увеличение уровня НА в значительной степени влияет не только на уровень общей двигательной активности, но и на исследовательскую активность рыб: мальки много времени проводят вне группы, исследуя территорию аквариума, а также они не привязаны к одной группе,

свободно перемещаясь между ними. Однако, число индивидуальных контактов с другими членами групп не возрастает.

Среди ДА-ергических соединений только ингибитор ДА оказывал влияние на поведение рыб, снижая общую двигательную активность и «общительность» (по аналогии с млекопитающими) особей. В то же время не наблюдали влияния агониста ДА рецепторов и предшественника ДА на уровень индивидуальных взаимодействий мальков.

Обращает на себя внимание значительное снижение необходимых концентраций фармакологических агентов для получения эффекта. По-видимому, это связано как со снижением порога чувствительности рецепторов и увеличения рецепторных полей, так и с формированием ДА- и НА-ергических систем мозга, развитием межнейронных связей.

Таблица 9. Этологический профиль соединений катехоламинергичсского действия на примере А рикНег.

Фармакологические агенты и концентрация [агент/контроль] Элементы поведения

Индивидуальное поведение Внутривидовоее поведение

уронень двигательной активности время вне группы макс, удаление скорость реакции тактильные взаимод. реакция следования за свосй группой смена группы

М-ацстилдофамин 10 * М (прециествснник ДА) -0,058 +0,011 0,000 40,010 +0,009 -0,017 0,000

4\4"-дифлуоро-За-(лифснилметокси)тропан 10'7М (ингибитор ДА) -0,112* +0,097* +0,102* -0,099 -0.024 -0,004 4 0.064*

5(+)-апоморфин 10' М (атагонист ДА рецепторов) -0,012 0,000 0,000 -0,023 -0,003 -0,003 0,000

Я{-)-апоморфин 10 е М (агоиист ДА рецепторов) 0,000 0,000 0,000 +0,054 0,000 0,000 +0,002

ОЫЬгео-р-(3.4-дигидроксифенил)серин Ю6 М (предшественник НА) +0,114* +0,067* 0,000 +0,009 0,000 +0,027* +0,014

Малротгтилкн 10' М (ингибитор НА) -0,106* +0,091* 0,000 -0,077* 0,000 -0,089* +0,081*

ЬрС1и.;и\м тол1.|;гг Ю ^ М (ингибитор выхола НА) -0,124* +0,111* 0,000 -0,091* 0,000 -0,100* +0,094*

Примечание. Направленность эффекта соединения показана знаками (+) или (-). * - достоверность различий между интактными и опытными мальками по критерию Уилкоксона (Тл) (Р<0,05). Приведена оптимальная концентрация фармакологических агентов, при которой наблюдается этологический эффект, но отсутствует подавление функциональной активности рыб.

Глава V. РАЗВИТИЕ СОЦИАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ У НЕПОЛОВОЗРЕЛЫХ РЫБ И КАТЕХОЛАМИНЕРГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ, ПОДДЕРЖИВАЮЩИЕ КОНФЛИКТНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОСОБЕЙ.

В возрасте 3 месяцев у мальков A. pulcher, //. bimaculatus и С. nigrofasciatum впервые были отмечены агрессивные взаимодействия и разделение их на занимающих придонное пространство и проводящих большую часть времени в средних слоях воды. К 3.5 месяцам появляются истинные доминанты. В общем аквариуме их число зависело от размера и общего количества рыб. В емкостях, где группы состояли из 3-4 рыб.

отношения доминирования - подчинения приобретали классический характер: выделялся доминант, который контролировал всю площадь дна, и подчиненные особи, распределявшиеся в средних слоях (Рис. 9 б).

Масса тела доминирующих рыб резко возрастала и за неделю могла увеличиться на 68%. Однако первоначально максимальная масса малька не всегда являлась определяющей в приобретении высшего социального ранга. Деспотического доминирования в этом возрасте не наблюдали.

Полученные результаты мы проиллюстрируем на примере Н. bimaculatus.

При определении КА в головном мозге было обнаружено пониженное содержание ДОФА и увеличенное ДА и его метаболита - ДОФУК у доминирующих особей. Уровень НА у доминантов был ниже, чем у субдоминантов, а Адр присутствовал только у доминирующих рыб в период максимальной агрессивной активности (Рис.9 а).

В гормональном звене в хромаффинной ткани головной почки различия только намечались. Можно говорить только о тенденции к уменьшению уровня ДА у доминантов. Только уровень Адр у доминантов достоверно был ниже, чем у субдоминантов. Анализ поведения рыб всех трех видов в 4-6 месячном возрасте в группах показал, что независимо от количества рыб социальная структура образующегося сообщества относится к иерархическому типу. Однако, если в группах из 3 рыб устанавливается доминирование по типу деспотизма, то в больших группах (до 7-8 рыб)

- линейное доминирование. Кроме того, в трех группах из 5 рыб и во всех группах из 7 рыб появлялись особи, которые не принимали участия в социальных взаимодействиях рыб

- "асоциальные" особи (Рис. 9 б). Их наличие, возможно, объясняется тем, что, во-первых, данные особи могут являться потенциальными доминантами, агрессивная активность которых и групповая мотивация подавляется истинным доминантом и, во-вторых, значение может иметь уровень индивидуального узнавания, свойственный одной рыбе. В группах из 9 и 11 рыб происходило нарушение социальной структуры сообщества и практически отсутствовали персонализированные отношения, хотя сохранялись агрессивные взаимодействия между членаи групп.

Биохимический анализ содержания КА в мозге рыб показал, что существует только 5 возможных вариантов соотношений КА независимо от числа рыб в группах (Рис. 9). Прежде всего, выделяется доминант. Во всех группах до 8 особей доминирующая рыба имела повышенное содержание ДА в мозге. Близкий уровень имели только "асоциальные" рыбы, которые не подвергались нападению со стороны доминанта. Однако уровень Адр в головной почке превышал таковой у "асоциальных" рыб. Уровень ПА возрастал по мере

снижения социального ранга рыбы в группе.

Меньшие различия по содержанию КА обнаружены в головной почке. При деспотическом доминировании снижается уровень НА и ДА у особи низшего ранга, но в больших группах подобных явных изменений мы не наблюдали.

Инъецирование одной из произвольно выбранных рыб во вновь созданной группе из 3 особей ДОФА или (Я-)-апоморфина почти во всех случаях приводило к тому, что эта рыба становилась доминантом (до 86%) (Табл. 10). При введении НА (10"5 М) она занимала лидирующее положение в 55% опытов (Табл. 10).

Внутримышечное введение пропранолола и 8(+)-апоморфина снижало как двигательную активность, так и агрессивность рыб, что, в свою очередь, не позволяло занять рыбам ни доминирующего положения, ни положения второй по рангу рыбы (Табл. 10). Инъекции фентоламина в крайне малой степени оказывали влияние на поведение рыб, и из 24 опытов в 16 случаях инъецированная рыба занимала низший иерархический ранг, в 6 - второй и в 2 - доминирующее положение.

В экспериментах по инъецированию "асоциальных" рыб было показано, что при введении ДОФА и (11-)-апоморфина рыбы увеличивали свою социальную активность, вступали во взаимодействия с другими особями группы и особую агрессивную активность начинали проявлять к доминанту и второй по рангу особи. В результате подобной активности инъецированная рыба в 7% случаев занимала доминирующее положение, оттесняя бывшего доминанта на более низкий социальный ранг, в 91% случаев занимала положение второй по рангу особи и в 2% - третьей (Табл. 10).

Качественный анализ агрессивного поведения рыб свидетельствует о том, что хотя антиагрессивное и нормализующее (для доминантов) действие нейрофармакологических средств катехоламинового действия при однократных и повторяющихся инъекциях могут быть получены, ни один из этих препаратов не способен вызвать достаточно стойкого длительного нарушения иерархических отношений. С исчезновением временных нейрохимических сдвигов происходит восстановление первоначальной. социальной структуры. Однако активация ДА системы путем инъецирования предшественников ДА одной из особей группы до образования иерархической структуры однозначно приводит к необратимому доминированию этой рыбы.

Таблица 10. Распределение по социальному рангу Н ЫтаЫаШз во вновь созданной группе из 3 особей и изменение ранга асоциальной особи в уже существующей группе из 7 рыб после в/м инъекций катехоламинергических препаратов._

Инъецируемые вещества - Конц. (Моль) Изменение социального ранга рыб при воздействии КА-ерг. препаратами^

в группе из 3 рыб в группе из 7 рыб

2x104 1-31% 2-52% 3-17% 1-4% 2-90% 3-6%

(Я-)-апоморфин 3x10й 1-53% 2-47% - 1-7% 2-91% 3-2%

ЗхЮ"5 1-72% 2-28% - 1-2% 2-96% 3-2%

2x10* 1-61% 2-39% _ 1-5% 2-95% _

Ь-ДОФА 2x10* 1-86% 2-14% — 1-7% 2-93% _

4x10"6 1-58% 2-42% - 1-1% 2-87% 3-12%

4x10"" 1-49% 2-38% 3-13% 1-4% 2-77% 3-19%

НА 4x10"5 1-55% 2-37% 3-8% 1-4% 2-79% 3-17%

ЗхЮ'® 1-33% 2-45% 3-22% 1-1% 2-62% 3-37%

8(+)-апоморфин 2x10-6 3-100% - - 7-88% 4-7% 5-5%

Пропранолол ЗхЮ5 3x10"6 3-100% 2-8% 3-92% - 7-94% 7-98% 4-5% 4-2% -

Примечание. 1 - 7 - социальные ранги особей в группах (7 - асоциальная особь, не принимающая участия в антагонистических взаимодействиях рыб внутри группы). % обозначают число особей занявших тот или иной ранг в группе после инъекции препарата.

Учитывая вышеизложенное можно констатировать, что ДА система может играть определяющую роль и на этих этапах развития в распределении социальных рангов между особями, но лишь в том случае, если у членов группы еще не выработан условный рефлекс на присутствие доминанта.

Глава VI. РОЛЬ КАТЕХОЛАМИНЕРГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ В РЕПРОДУКТИВНЫЙ ПЕРИОД.

Эксперименты, проведенные с семьями Н. bimaculatus, С. nigrofasciatum и А. pulcher показали, что у самок и самцов в период подготовки к кладке и охране икры активируются разные системы. У самок активируется НА-ергическая система (Рис. 10). Усиливается синтез НА, его количество в головном мозге резко возрастает, причем фармакологические воздействия антагонистами НА практически не изменяют поведения, связанного с уходом за икрой и ее охраной. Максимум, чего нам удалось добиться - это снижение двигательной активности. Дополнительная активация НА-ергической системы мезатоном (5 мкг/г) и изадрином (5, 8 мкг/г) удлиняла у самки единовременный уход за икрой (чистку и обмахивание плавниками) на 22 - 36%.

Некоторое не длительное влияние оказывал ниаламид в концентрации 5 мкг/г. Оно заключалось в периодическом появлении серии быстрых агрессивных бросков в сторону самца. Наибольшая длительность этих серий после инъекций составляла 6,4 мин. Надо отметить, что уровень ДА в этот период не изменялся. Искусственная активация ДА-ергической системы введением ДОФА и (11-)-апоморфина не приводила к видимым изменениям поведения.

Более того, анализ уровня ДА и НА через 7 мин после инъекций показывал увеличение уровня НА. Концентрация уровня ДА в мозге не изменялась.

По мере развития икры и постепенного выхода предличинок и начала их расселения увеличивается "тревожное" состояние самки: часть икры еще развивается в убежище, а предличинки уже начали рассредоточиваться по дну аквариума. В это время у самки постепенно увеличивается уровень ДА, причем в мозге хорошо выделяются два пика этих изменений: минимальный к моменту появления первых предличинок и максимальный при выходе личинок из убежищ (Рис. 10).

Однако анализ уровня ТН и ДОФУК показывают, что эти изменения не связаны с усилением синтеза ДА. Происходит накопление его в клетках в связи со снижением уровня утилизации. В этот период сильный эффект вызывают инъекции инказана (10"* М): у самки в поведении появляются черты, свойственные самцу - барражирование над личинками и кладкой, отход к поверхности воды и быстрое возвращение, а также движение вдоль стенок аквариума с поднятыми плавниками.

После начала брачных танцев и подготовки места для будущей кладки у самца наблюдаются изменения в соотношении ДА и НА (Рис. 11). Уровень НА снижается, однако количество ТН не изменяется. Резко возрастает уровень ДОФУК. Синтез смещен в

сторону образования ДА и его усиленной утилизации. В это время резко повышается агрессивность самца Он приобретает яркую окраску и практически все время передвигается с поднятыми плавниками Появление любого объекта в непосредственной близости от границ индивидуального участка вызывает однозначно агрессивную реакцию После оплодотворения икры самец принимает на себя функцию ее охраны В это время и вплоть до вылупления личинок у самца не происходит изменений в функционировании НА- и ДА-ергических систем

Интересен тот факт, что никакие фармакологические инъекции не могли подавить основной тактики поведения по защите потомства Мощное воздействие галоперидолом (10"4 М) и пропранололом (10"4 М) подавляли общую активность рыб, самцы в этом случае занимали постоянное место самки над кладкой, а самки временно выполняли функции

самцов, т.е. существует взаимозаменяемость членов пары в случае нарушения нормального поведения самца.

После вылупления личинок у самцов восстанавливается высокий уровень ДА, при этом уровень ТН и ДОФУК не изменяется (Рис. 11) Постоянная активация агрессивного поведения сменяется потенциально высокой агрессивностью, но без беспрерывной реализации ее даже при отсутствии выраженной опасности. Уровень НА остается низким и приближается к таковому до репродуктивного периода.

В это время легко вызывается поведение охраны потомства инъекциями Щ-)-апоморфина (10"5 М) и ДОФА (10"6 М). При этом траектория движений самца восстанавливается в первоначальном виде, хотя произошло частичное рассредоточение личинок и вызванное охранение самцом не в полной мере соответствует своей задаче.

Известно, что у млекопитающих нейроны различных областей ЦНС изменяют чувствительность к ДА и НА в ходе эстрального цикла. Было показано, что наиболее выраженные изменения в чувствительности нейронов к ДА возникают в начале проэструса, который характеризуется высоким уровнем эстрогенов и началом развития преовуляторной волны лютеинизирующего гормона (ЛГ) в крови. С другой стороны, сам ДА не оказывает прямого влияния на активность нейронов и уровень ЛГ, только для стадии диэструса есть данные о его роли в накоплении ЛГ. На этих же стадиях (ди- и проэструса) большинство нейронов отвечает торможением на действие НА (Бихе й а1., 1970). Лишь к концу проэструса, когда уровень эстрогенов резко падает, а преовуляторная волна достигает максимума, число клеток с активацией на НА возрастает. В наших экспериментах у самок рыб максимум активности НА звена достигается в период, предшествующий откладке икры, что не соответствует данным по млекопитающим и птицам. У самок рыб активность НА-ергического звена снижается в период откладки икры и вновь возрастает (как и у млекопитающих) сразу после его завершения.

Результаты экспериментов с самцами по изменениям в НА- и ДА-ергических звеньях системы вполне совпадают с результатами исследований на млекопитающих. Необходимо только отметить характерную особенность самцов рыб: несмотря на изоляцию пары у самцов весьма велик уровень агрессивности. Он не достигает столь высокого уровня, как у трехиглой колюшки, когда самец прогоняет самку сразу после откладки икры (8еуеш1ег-Бо1, 1962), но, тем не менее, активность ДА звена неоправданно высока.

Таким образом, опосредованная через рилизинг-факторы гипоталамическая регуляция гонадотропной функции гипофиза находится под центральным контролем.

который реализуется на основе, в частности, нейромедиаторов КА ряда и нейромодуляторов пептидергичсских нейронов (к ним относятся и КА) (Бабичев, Игнатков, 1981). В этой связи заслуживают внимания данные Хардин (Hardin. 1973) о повышении уровня НА и ДА в мозге неонатально андрогенизированных самок крыс и ведущей роли НА в андрогензависимой половой дифференциации гипоталамуса и об отсутствии непосредственного влияния ДА на этот процесс (Носенко, 1981). Здесь возникает кажущееся противоречие с нашими данными. Казалось бы, раз в андрогензависимой половой дифференциации основную роль играет НА, то и в репродуктивный период (когда созревают половые продукты) он также должен быть весьма активен. Однако надо учитывать, что процесс половой дифференциации гипоталамуса уже давно завершен и уровень андрогенов циклически постоянен (в том числе, благодаря наличию самки). В то же время известно, что ДА подавляет секрецию ряда гормонов, связанных с половым поведением. После откладки икры поведение самца изменяется, его основной функцией становится охрана потомства и отпадает необходимость в высоком уровне гормонов (в частности пролактина). Учитывая вышесказанное можно с большой степенью вероятности предполагать, что кратковременное снижение активности ДА у самцов несомненно связано с синтезом андрогенов и усиливающейся ролью НА, но происходит это на фоне основной стратегии поведения - территориальности.

Глава VII. К ПРОБЛЕМЕ СТАНОВЛЕНИЯ И СМЕНЫ ФУНКЦИЙ КАТЕХОЛАМИНОВ В ИНДИВИДУАЛЬНОМ РАЗВИТИИ И ПОВЕДЕНИИ РЫБ.

Изучение КА-ергической системы в онтогенезе рыб позволило выявить функциональное значение Да- и НА-ергического звеньев в развитии поведения и исследовать роль данных звеньев при смене мотиваций. Также в эмбриогенезе были обнаружены этапы, на которых воздействие на ДА-ергическую систему приводит к развитию патологических форм агрессии на взрослых стадиях. Развитие организма и реализация генетически опосредованной поведенческой стратегии непосредственно связаны с изменениями в КА-ергическом комплексе эндокринной и медиаторной систем. Особенно эго относится нейромедиаторному комплексу, т.к. в раннем постэмбриональном онтогенезе происходит резкое, опережающие морфологические и физиологические перестройки, усложнение поведения.

Учитывая реактивный характер изучаемой системы и ее важнейшую роль в ответе организма на любые внешние и внутренние изменения, можно предположить, что

дифференциация по уровню моноаминов на личиночной и мальковой стадиях развития определяется включением программы подготовки к реализации поведенческих реакций посредством формирования соответствующих механизмов поведения. Включение этой программы инициируется различиями уровня двигательной активности эмбрионов в кладке, которые, в свою очередь, возникают, по-видимому, случайно (Нечаев, Павлов, 2004). При развитии социальной структуры тонкие изменения медиаторного звена, основанные на первичном результате ролевых установочных контактах особей, предшествуют развитию самой этой структуры и изменяются по мере ее развития, т.е. такие изменения важны как основа психологической подготовки организма к выполнению той или иной роли в социуме.

Ранние фармакологические воздействия, опережающие подготовленность животного к их восприятию, приводят к нарушениям эмоциональной сферы, к ее патологии. Как показали наши эксперименты, взрослое животное, подвергшееся фармакологическому воздействию в эмбриональный период развития, не воспринимает окружающих рыб как конспецифичных особей. Для него они лишь объект тех или иных действий, в зависимости от того, какие нарушения вызваны фармакоагентом в эмбриогенезе. Нормализующее действие антагонистов гипертрофированной нейрогуморальной системы может дать временное восстановление "генетической" памяти и возвращение к видовой стратегии поведения, однако внесенные корреляции в столь раннем возрасте в период становления и развития ДА-ергической системы делают неустойчивым этот компенсирующий эффект.

Взаимодействия взрослых самцов в группе до установления иерархии являются безусловными раздражителями. В результате взаимодействий самцы приобретают нейрохимические активные устойчивые состояния, которые при длительном существовании группы могут компенсировать условный раздражитель. В своих работах Симонов П.В. (Симонов, 1981 указывал,'что эмоции (в нашем случае сопровождающие взаимодействия самцов), обладают компенсаторной функцией. Активация дофаминовой системы мозга приводит к модификации эмоционально мотивационных реакций. Следовательно, устойчивые активные состояния, характерные для каждого социального ранга, в результате построения иерархии являются эмоционально-мотивационными состояниями. Они возникают на основе действующих нейромодуляторов и их взаимодействии с модулирующими рецепторами (Базян, 1996. 1997).

Приобретение высокого ранга при экзогенном воздействии ДА-ергических агентов формирует специфическое функциональное состояние нервной системы. Этот феномен

назван диссоциированным обучением. Инъецированное животное, находящееся короткое время во вновь образованной группе, приобретает высокий социальный ранг, но при организации новой группы для подтверждения этого ранга вновь требуется активация ДА системы. При длительной экзогенной активации, когда возникает устойчивое состояние, для воспроизведения эмоционально-мотивационного состояния в новой среде достаточно предъявления условного стимула, которым являются другие члены группы. По-видимому, модулирующие рецепторы формируют устойчивое состояние (нейрохимическую активность), которое стабилизирует и поддерживает уровень нейроактивных веществ через нейрохимические механизмы, интегрирующее секреторную активность. Дофаминовые рецепторы относятся к длительно модулирующему типу и индуцируют экспрессию генома нейрона (Nazaki et al., 1992, Hammond et al., 1992, Tolle et al., 1994), в результате происходит экспрессии гена тирозингидроксилазу и устойчиво изменяется уровень синтеза ДА. В ряде исследований показано (Robertson et al., 1992, Stork et al., 1994), что длительно модулирующие рецепторы через внутриклеточные процессы перераспределяют активности рецепторов и каналов, в результате чего происходит модификация нейрональной сети, и, как следствие, длительное изменение поведения.

На основании полученных результатов мы полагаем, что у рыб для которых характерно персонализированное агонистическое поведение, приоритетной является ДА-ергическая система. С раннего возраста этим рыбам свойственны внутривидовые антагонистические взаимодействия, установление иерархии.- Основой их мотивационного состояния являются, ролевые установочные контакты, в результате которых распределяются социальные ранги в группе (Панов, 1988). Даже в репродуктивный период достаточно часто мотивация к охране территории периодически превалирует над брачным поведением. В период выведения потомства этим рыбам также свойственны элементы смещенной активности агрессивной направленности при полном отсутствии элементов опасности. Таким образом, ДА-ергическая система, как система непосредственно связанная и поддерживающая комплекс агрессивных взаимодействий и "физиологическую бдительность", находится в постоянно активном состоянии (Пошивалов, 1986, Winberg et al., 1997). Об этом говорит как изменение размера ядер при деспотическом доминировании, так и уровень веществ в синтетической цепочке от предшественника до метаболита ДА в течение всей жизни рыб. Кроме того, воздействие в эмбриональном периоде именно на ДА-ергическую систему приводит к ускорению развития промежуточных форм поведения и быстрейшему достижению видотипичного

поведения. По-видимому, это связано с тем, что данная система сильно связана с генетической программой поведения рыб.

ВЫВОДЫ

1. Потомство рыб в конце эмбриогенеза разделяется на две фенотипические группы по уровню двигательной активности эмбрионов, уровню синтеза и утилизации ДА и НА. сроку эмбриогенеза, длительности стадии свободного эмбриона и ритму первичных плавательных движений (биений хвоста). В постэмбриональный период эти различия приводят к различиям в тактике расселения молоди с мест нереста.

2. Дифференцировка потомства на две фенотипические группы заканчивается после первичного расселения рыб с мест нереста независимо от возраста молоди, при котором происходит это расселение.

3. При стимуляции рецепторного звена ДА- и НА-ергической систем и/или увеличении уровня эндогенного ДА и НА происходит усиление двигательной активности эмбрионов рыб и, как следствие, не возникает разделения на фенотипические группы.

4. Длительная блокада ДА рецепторов в период дифференциации специализированных ДА синтезирующих клеток приводит к компенсаторному развитию клеток и увеличению синтеза ДА. Возникшие изменения в функциональной активности ДА-ергической системы необратимы и приводят к развитию патологического агрессивного поведения у взрослых рыб.

5. Метаболический эффект адреналина отсутствует в эмбриогенезе рыб и проявляется впервые в мышечной ткани только у личинок рыб.

6. На основе нейроэтологического и биохимического анализа на свободных эмбрионах и личинках рыб показано, что:

а) торможение синтеза или блокада рецепторных полей ДА- и НА-ергических систем нарушает развитие плавательного поведения рыб в результате десинхронизации ритмичности и регулярности сокращений мышечных волокон;

б) у видов рыб с родительской заботой о потомстве не обнаружено неспецифических поведенческих реакций при изменении функциональной активности ДА- и НА-ергических систем.

7. Первые неспецифические изменения в поведении рыб, связанные с истощением и/или избьггком функциональной активности ДА- и особенно НА-ергической нейромедиаторных систем, проявляются в уровне индивидуальной исследовательской активности и реакции следования на мальковых этапах развития до интеграции агонистического поведения.

8. Стимуляция ДА-ергической системы определяет доминирующее положение особи в группе до установления иерархической структуры. В больших группах это воздействие на ДА-ергическую систему асоциальных рыб провоцирует их социальную активность и, как следствие, перераспределение рангов в группе. Стимуляция НА-ергической системы в меньшей степени влияет на уровень агрессии, но усиливает реакции защиты и двигательную активность рыб.

9. Длительное деспотическое доминирование приводит к серьезным нарушениям эмоционального статуса рыбы и перестройке метаболизма КА-ергической системы, особенно, ее ДА-ергического звена. Следствием этого являются такие морфологические изменения, как увеличение диаметра ядер хромаффинных клеток. При длительной изоляции доминанта - деспота первоначальные размеры ядер восстанавливаются.

10. Исчезновение временных нейрохимических сдвигов, вызванных нейрофармакологическими соединениями у рыб в дефинитивном состоянии, приводит к восстановлению чувствительности ДА и НА систем и нормального метаболизма катехоламинов и, как следствие, к восстановлению структуры поведения.

11. В процессе образования брачной пары основную роль играет уровень двигательной активности самца, который поддерживается активацией НА-ергической системы переднего мозга. Высокая агрессивная активность, вызванная стимуляцией ДА-ергической системы, может временно подавлять мотивацию к брачному поведению (смещенная активность по Mac Farland, 1971).

В период родительской заботы у самцов и самок происходят изменения в разных звеньях КА-ергической системы головного мозга:

а) у самок увеличивается уровень НА за счет усиления синтетической активности клеток переднего мозга; в период после вылупления потомства увеличивается уровень синтеза ДА и его накопление в клетках; при увеличении двигательной активности потомства возрастает охранное поведение самки, что коррелирует с интенсивным использованием накопленного ранее в ее мозге ДА.

б) у самцов уменьшается уровень синтеза НА; активируется функциональная активность ДА-ергического звена: возрастает синтез и утилизации ДА, а после вылупления личинок восстанавливается высокий уровень ДА и сниженный - НА, свойственный самцам до репродуктивного периода.

а) эмбриональные воздействия, изменяющие морфологическую структуру и функциональную активность ДА системы, приводят к принципиальному изменению поведения рыб. модифицируя агонистическое поведение в патологические формы агрессивного;

б) различия в функционировании ДА системы в ранний постэмбриональный период определяют поведенческие реакции и их дальнейшее развитие у рыб;

в) у взрослых рыб фармакологическая активация ДА системы однозначно определяет их социальный ранг в группе, что, соответственно, определяет их поведение и окружающих особей;

г) в репродуктивный период взаимодействие НА и ДА систем у самца обеспечивает репродуктивный успех.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Нечаев И.В. Изменение диаметра ядер хромаффиновых клеток в связи с иерархическими отношениями у Hemichromis bimaculatus // ДАН СССР.-1988. - Т.301, N2. - С.496л99.

Нечаев И.В. Норадреналин и серотонин в головном мозге рыб с различной социальной структурой // ДАН СССР. - 1989. - TJ05, N3. - С.755-758.

Nechaev I.V. Neurohumoral aspects of social behaviour in fish // Signal Molecules and mechanisms ofanimal behaviour: Symp. - Pushchino, 1989. - P.42.

Nechaev I.V., Petrauskene LA., Vosilene M-Z.E. Behavioural and phisiological changes in the silver trout Salmo gairdneri in the course of formation and development of its social structure // J.ExpenZool. -1989. - Vol.265. - P.275-284.

Нечаев И.В. Два типа иерархической организации у самцов Hemichromis bimaculatus // Вопр. ихтиологии. - 1989. - Т.29, вып.4. - С.663-666.

Нечаев И.В. Роль катехоламинов в поведении рыб с различной социальной структурой. Автореф.канд.дисс- 1989.25 с.

Нечаев И.В., Лабас Ю.А. Динамика и роль биогенных моноаминов в процессе развития икры, личинок и мальков у костистых рыб //ДАН СССР.-1990.- Т.312, N2.- С.500-504.

Нечаев И.В., Легкий Б.П., Лабас ЮА Зависимость между дифференциацией концентраций ДОФА и дофамина и уровнем исследовательской активности у мальков Aequidens pulcher // ДАН СССР. -1990. - Т.314, N5. - С.1263-1268.

Нечаев И.В., Мусатов СП. Роль катехоламинов в реализации отдельных поведенческих актов у рыб с различной социальной структурой // Вопр. ихтиологии. - 1991. - Т.31, вып.З. - С.467-478.

Нечаев И.В., Павлов Д.С., Лабас Ю.А., Легкий Б.П. Динамика катехоламинов в раннем онтогенезе и развитие некоторых поведенческих реакций у молоди Aequidens pulcher (Cichlidae) // Вопр. ихтиологии. - 1991. - Т.31, вып.5. - С.821-838.

Nechaev I.V. Catecholaminergic regulation of social behaviour in fish // Signal Molecules and Behaviour. Manchester Univ. Press. Manchester & New York. 1991. - P. 190-199.

Nechaev I.V. Ontogenetic aspects of social behaviour in fish // Сотр. Physiol. & Bioch. -Tokyo,-1992.-P.348.

Нечаев И.В., Лабас Ю.А., Денисов В.А. Действие катехоламинергических соединений на эмбриональную моторику костистой рыбы Aequidens pulcher (Cichlidae) // Общая Биол. - 1992. -Т.53, N2.-C.I 14-127.

Нечаев И.В. Роль и динамика катехоламинов в процессе образования брачной пары и ухода за потомством у Aequidens pulcher (Cichlidae). Нейрофармакологическая корректировка поведения самцов в присутствии самки. Общая биологии. - 1993.- Т.54. №6. С.691-705.

Павлов Д.С., Легкий Б.П., Нечаев И.В., Попова И.К. Возрастная динамика поведения и состояния катехоламиновой системы у молоди европейского хариуса. Изв.РАН. 1993. Т.1.С.71-80.

Нечаев И.В., Легкий Б.П., Попова И.К. Динамика катехоламинов и поведение в раннем онтогенезе личинок плотвы (Ciprinidae). Эвол.биох. и физиол. 1994. Т.5. С.94-98.

Нечаев И.В., Лабас ЮА. Роль тиреоидных гормонов и катехоламинов в процессе установления иерархических отношений между самцами Aequidens pulcher. ДАН. 1996.Т.347. №4.С.820-825.

Нечаев И.В., Глухова Е.В. Динамика гормонов у личинок плотвы в период покатной миграции.// Возрастная и экологическая физиология рыб. Борок. 1998.

Павлов Д.С., Нечаев И.В., Лупандин А.И., Костин В.В., Нездолий В.К., Глухова Е.В., Садковский Р.В. Гормональные механизмы покатной миграции личинок плотвы (Rutilus rutilus). 1998.- Вопр. ихтиологии. Т. 38. № 2. С. 257-266.

Нечаев И.В., Павлов Д.С. Эффект разделения поздних эмбрионов плотвы (Rutilus rutilus) в кладке на два фенотипа. ДАН. 1999. Т. 367. №3. С.422-426.

Nechaev I.V., Pavlov D.S. The phenomenon of splitting of fish embryos and larvaes into two phenotypes. Fifth Intern. Congress of Comparative Physiol.& Biochem. Calgary. Canada. 1999. Abs.

Glukhova E.V., Nechaev I. V. Differentiation of two phenotypes during embryogenesis and early postembryonic development ofthe roach. Cong.ofthe European Develop.Biol. Oslo. Norway. 1999. Abs.

Нечаев И.В., Павлов Д.С, Глухова Е.В. Эффект взаимодействия эмбрионов плотвы (Rutilus rutilus) в кладке и постэмбриональные последствия этих взаимодействий. ДАН. 2000. Т.374. №6. С.839-843.

Павлов Д.С, Костин В.В., Нечаев И.В., Лупандин А.И. Влияние условий обитания на уровень гормонов у молоди плотвы (Rutilus rutilus) из двух фенотипических группировок. ДАН. 2000. Т.374. №4. С. 568-570.

Pavlov D.S., Lupandin A.I., Kostin V.V., Nechaev I.V., Kirillov P.I., Sadkovskii R.V. Downstream Migration and Behavior of Juvenile Roach Rutilus rutilus (Cyprinidae) from Two Phenotypic Groups. J. of Ichthyology. 2001. Vol.41. Suppl.2. P. 133-179.

Нечаев И.В., Павлов Д.С, МакКормик М. Влияние уровня эмбриональной моторики в конце эмбриогенеза на поведение личинок у рыб. Вопр.рыболовства.. 2001. С.192-197.

McCormick M.I., Nechaev I.V. Influence of Cortisol on Developmental Rhythms During Embryogenesis in a Tropical Damselfish. 2002. J. Exper. Zool. Vol.293. P.456-466.

Nechaev I.V., McCormick M.I. Effects of R(-)-apomorphine and S(+)-apomorphine on embryogenesis ofPomacentrus amboinensis (Pomacentridae).2004J. Exper.Zool. (m press)

Nechaev I.V., Pavlov D.S. Catecholaminergic and cholinergic regulation of swimming motility development in free embryos of Cichlasoma nigrofasciatum (Cichlidae). 2004. J. Exper. Zool. (in press).

Нечаев И.В., Павлов Д.С Видоспецифичность фермента вылупления и его влияние на длительность эмбриогенеза у рыб С. nigrofasciatum..J\AH.20Q4. T.394.№6.C670-674.

Нечаев И.В., Зиновьева Л.А., Павлов Д.С. Влияние кортикостерона и гидрокортизона на эмбриональное развитие и двигательную активность свободных эмбрионов С. nigrofasciatum (Cichlidae). Вопр. ихтиологии.2004. Т.44 .№3. С.352-367.

Я- 56 5 2

Подписано в печать 24.02.2004 Формат60x88 \'\6. Объем 3.0 и.л. Тираж 100 экз. Заказ №28 Отпечатано в ООО «Соцветие красок» 119992 г.Москва. Ленинские горы, д.1 Главное здание МГУ. к. 102

Содержание диссертации, доктора биологических наук, Нечаев, Игорь Вячеславович

ВВЕДЕНИЕ.

Глава I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 Катехоламины в эмбриогенезе рыб.

1.2 Нейрохимические механизмы стресса.

1.3 Роль нейрофармакологических воздействий на катехоламинергическую систему в регуляции социального поведения.

1.4. Катехоламины в групповом поведении территориальных рыб.

Глава II. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1 Физиолого-микроскопическая установка для инъекций.

2.2 Количественное определение уровня веществ катехоламинового ряда.

2.3 Регистрация двигательных процессов в икре рыб и в ранний постэмбриональный период.

2.4 Математическая обработка данных регистрации двигательных процессов.

2.5 Изучение действия катехоламинергических соединений и динамики катехоламинов в эмбриогенезе.

2.6 Гистохимическая окраска катехоламинергических клеток.

2.7 Исследование динамики катехоламинов у личинок и мальков в различных поведенческих ситуациях.

2.8 Исследование роли катехоламинергической системы и динамики катехоламинов в межсамцовых взаимодействиях в нерепродуктивный период.

2.9 Изучение роли катехоламинергической системы и динамики катехоламинов в процессе борьбы за самку, образования пары и воспитании семьи.

Глава III. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭМБРИОНАЛЬНОГО И РАННЕГО ПОСТЭМБРИОНАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ РЫБ С РАЗЛИЧНОЙ СОЦИАЛЬНОЙ

СТРУКТУРОЙ ПОВЕДЕНИЯ НА ВЗРОСЛЫХ СТАДИЯХ.

3.1. Эмбриональная моторика интактных рыб из разных экологических групп.

3.1.1 Рост эмбриона на стадии асинхронных делений.

3.1.2 Сократительная активность структур эмбрион.

3.1.3 Сердечный ритм эмбрионов в процессе развития.

3.1.4 Движения зародышей в икре, размеры свободных эмбрионов и длительность эмбриогенеза.

3.1.5 Разделение потомства рыб на две группы по уровню катехоламинов.

3.1.6 Роль химических взаимодействий икринок в кладке в дифференциации эмбрионов на две фенотипические группы.

3.2. Развитие катехоламинреактивности в эмбриональный период.

3.2.1 Нейрофармакология катехоламинергических механизмов эмбриональной моторики.

3.2.2 Морфологические изменения свободных эмбрионов рыб как результат фармакологического воздействия.

3.3. Этологические последствия фармакологических воздействий на КА-ергическую систему в эмбриогенезе.

3.4. Катехоламинергическая регуляция развития первичных поведенческих реакций (плавательной активности) свободных эмбрионов.

3.4.1. Развитие плавательных движений у предличинок из интактной икры.

3.4.2. Развитие плавательных движений у предличинок сразу после выхода из икры после ее обработки различными фармакологическими агентами катехоламинергического действия.

3.4.3. Развитие плавательных движений у предличинок через 12 часов после выхода из икры и их обработки различными фармакологическими агентами.

3.5. Обсуждение.

Глава IV. РАЗВИТИЕ КАТЕХОЛАМИНЕРГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ У ЛИЧИНОК И МАЛЬКОВ В СВЯЗИ С РАЗВИТИЕМ ПОВЕДЕНЧЕСКИХ

РЕАКЦИЙ.

4.1. Личинки рыб, которым свойственна забота о потомстве.

4.2. Личинки рыб, без заботы о потомстве.

4.2.1 Этологические механизмы расселения молоди рыб с мест нереста.

4.2.2 Динамика катехоламинов у личинок рыб в период их миграции.

4.2.3 Влияние условий обитания на устойчивость пространственных группировок молоди плотвы.

4.3 Развитие исследовательской активности мальков рыб сем. CICHLIDAE.

4.3.1 Динамика катехоламинов у потомства рыб в период расселения.

4.3.2 Участие катехоламинов в регуляции внутривидового и индивидуального поведения мальков.

4.4 Расселение мальков рыб.

4.4.1 Динамика катехоламинов и поведение мальков рыб сем. Cichlidae.

4.4.2 Динамика катехоламинов у личинок и мальков рыб сем. Salmonidae по мере их развития в природных условиях.

4.5 Обсуждение.

5.1 Развитие поведенческих реакций рыб в раннем онтогенезе.

5.1.1 Поведение личинок и мальков в ранний постэмбриональный период.

5.1.2 Поведение рыб с момента возникновения территориальности.

5.2 Катехоламины в период возникновения персонализированных агонистических взаимодействий и становления территориального поведения.

5.2.1 Уровень катехоламинов у рыб в период возникновения персонализированных агонистических взаимодействий.

5.2.2 Катехоламины у рыб в иерархических группах разного размера в период, предшествующий половому созреванию.

5.3 Катехоламины в межсамцовых взаимодействиях половозрелых рыб.

5.3.1 Динамика катехоламинов у рыб разного социального ранга по мере развития иерархической структуры.

5.3.2 Роль катехоламинергических экзогеных воздействий в интеграции социального поведения половозрелых рыб.

5.3.3 Роль катехоламинергических экзогеных воздействий в интеграции социального поведения половозрелых рыб.

5.4 Обсуждение.

Глава VI. РОЛЬ КАТЕХОЛАМИНЕРГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ В

РЕПРОДУКТИВНЫЙ ПЕРИОД.

6.1. Поведение рыб в репродуктивный период.

6.2 Катехоламинергическая система самцов и самок в репродуктивный период

6.2.1 Динамика катехоламинов и поведение рыб в группе до образования брачной пары.

6.2.2 Роль катехоламинергических воздействий в поведении самца и образовании брачной пары.

6.2.3 Динамика катехоламинов в процессе образования брачной пары.

6.2.4 Различие роли дофамин- и норадренергических систем у самца и самки в период ухода за икрой и потомством.

6.2.5 Альтернативный вариант образования брачной пары. Самка как равный партнер в агрессивных взаимодействиях самцов.

6.3 Обсуждение.

Глава VII. К ПРОБЛЕМЕ СТАНОВЛЕНИЯ И СМЕНЫ ФУНКЦИЙ КАТЕХОЛАМИНОВ В ИНДИВИДУАЛЬНОМ РАЗВИТИИ И ПОВЕДЕНИИ РЫБ.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Участие катехоламинергической системы в формировании и развитии поведенческих реакций в онтогенезе рыб, проявляющих внутривидовые агонистические отношения"

В течение долгих десятилетий ученых всего мира волнуют вопросы возникновения и развития живых систем. Эти исследования проводятся как на организменном уровне, так и на системном и клеточном. Возникновению новых систем и модификациям на основе одних и тех же химических веществ, образованию новых связей сигнальными молекулами и изменением их функций посвящено огромное количество работ, выполненных практически на всех типах живых организмов. Однако даже у наиболее примитивно устроенных животных неизвестны полностью механизмы регуляции жизнедеятельности и поведения. Сложное взаимовлияние отдельных сигнальных молекул, зависимость ответов организма от концентраций веществ и невозможность идентификации отдельного поведенческого акта и соответствующего изменения в химизме организма - все это в большой мере тормозит исследования роли сигнальных молекул как в онтогенезе, так и в филогенезе. Особую сложность представляют собой исследования, проводимые с позвоночными животными, у которых огромное значение приобретают психические процессы. Происходит резкое усложнение поведения, богатство поведенческих актов не дает часто возможности однозначно трактовать их мотивацию и выявлять внешние и внутренние факторы, вызвавшие ту или иную реакцию.

Каждый век уподоблял мозг тому механизму, который был вершиной технической мысли своего времени. Для Декарта то были простейшие механические автоматы. Для Шеррингтона, Павлова, Рамон - и Кохала прообразом стала автоматическая телефонная станция со множеством сложных меняющихся коммутаций. В настоящее время видится аналогия с компьютерами или целыми их системами. Однако возможно ближе всех к истине был Дюбуа Раймон который уже более века тому назад утверждал, что сущность работы мозга мы все-таки до конца никогда не поймем. В дальнейшем в пользу такого утверждения стала свидетельствовать теорема Геделя. В той или иной степени мозг останется для нас, вероятно, навечно "черным ящиком".

Следует отметить,что все технические аналогии мозга обходят, в частности, одно крайне важное обстоятельство: роль множественности функционирующих в мозгу химических сигналов: синаптических и экстрасинаптических. Почему их много? Почему нельзя было обойтись только одним нейромедиатором для обеспечения функции торможения, которая, по-видимому, не может передаваться электросинаптическим способом? Только ли эволюционные причины определили множественность нейромедиа-торов в ЦНС животных? Казалось бы, в принципе, многие функции мозга мог бы обеспечить любой какой-нибудь один химический сигнал, если бы дело сводилось к структурно детерминированным нейросинаптическим коммутациям. Фактически же имеется немало подтверждений того, что многие сигналы в мозгу распространяются экстрасинаптически в ликворе, а также отчасти и в системе кровотока, адресуясь одновременно многим анатомически не связанным между собой нейронам, объединенным только одним общим свойством: идентичностью по признаку мембранной рецепции. Именно таким образом могут быть одновременно задействованы комплексы нервных элементов, участвующих в управлении поведенческой реакцией, связанной с определенным эмоциональным настроем организма: состоянием мотивации. Каждому эмоциональному состоянию как то: повышенная пищевая или половая возбудимость, забота о потомстве, социальная агрессия, миграционное поведение и т.д. - свойственней свой специфический гормонально-физиологический фон (Шаляпина, 1976). Это подтверждают опыты, в которых соответствующие формы поведения удавалось вызвать посредством инъекций или даже - введения в водную среду разных нейрогормонов (Baenninger, 1968; Munro, Pitcher, 1985; Munro, 1986). Поразительно, что многие из тех же форм поведения удается стимулировать и путем электрического раздражения определенных структур мозга через вживленные электроды.

На основании подобных экспериментов у исследователя возникает соблазн представить мозг как совокупность разных функциональных нервных центров работающих по принципу: "афферентные сигналы - центральное возбуждение -эфферентные им пульсации - двигательный ответ, т.е. низвести неимоверно сложную в действительности систему до примитивного уровня Декартовых рефлексов. Фактически, это представление конечно не в большей степени соответствует действительности, чем утверждение, будто появление той или иной информации на дисплее комъютера объясняется простейшей релейной связью между клавиатурой и разверткой изображения на экране.

По мере развития методологии исследований, появления новых вопросов, возникающих в процессе эксперимента, возникали новые научные дисциплины, каждая из которых пыталась осветить эволюционные и онтогенетические аспекты развития химических связей организма с точки зрения собственных методов и взглядов. Так возникла психонейроэндокринология, нейрофармакология и др. Особое место заняли исследования на границе нескольких научных дисциплин. Использование методов классической этологии, биохимии, физиологии и эмбриологии позволило подойти к вопросу о роли гормональных и нейромедиаторных систем с новых позиций: появилась возможность исследовать появление отдельных специализированных элементов системы, их развитие и становление в единое целое; изучить динамику отдельных веществ в онтогенезе; выделить специфические ответы при прямом воздействии на данную систему в целом или ее составляющие; проследить гистохимическими методами связи отдельных специализированных клеток и т.д. Таким образом, были созданы предпосылки для синтеза имеющихся данных и проведения комплексных работ по изучению роли отдельных систем в онтогенезе и изменениях в их функционировании в филогенезе.

Наша работа продолжает эти исследования и посвящена катехоламинергической системе, ее гормональному и медиаторному звеньям в поведении рыб, для которых характерны внутривидовые антагонистические взаимодействия, основанные на территориальном поведении или в результате модификации поведения в условиях ограниченного пространства. Наш интерес к катехоламинам был вызван тем, что именно этого типа нейромедиаторы через посредство рецепторов в плазмалемме и на внутриклеточных мембранах, ионных каналов и вторичных мессенджеров - циклических мононуклеотидов, фосфоинозитидов и др., управляют одновременно многообразными функциями: от субклеточных до организменных. В частности, необычайно велика роль катехоламинов в регуляции и поддержании эмоционального статуса животных, мотиваций поведения, в особенности таких поведенческих реакций, как агрессия, стрессогенная активность (гормоны "защиты или бегства") и другие формы социального взаимодействия.

Говоря о катехоламинах, мы имеем в виду полифункциональный комплекс молекул, различных по своему биологическому эффекту и типам рецепции, но объединенных общностью происхождения в цепи метаболических превращений: тирозин - дофамин - норадреналин - адреналин. В наших экспериментах мы по-отдельности рассматривали динамику и действие каждого соединения, его агонистов и антагонистов.

Уже давно ученых разных специальностей, философов, медиков, биологов, психологов, интересует круг вопросов, связанных с управлением поведением животных и человека, со стрессом, который является неотрывной составной частью жизни организма, с агрессивностью, истоки которой искали еще древние философы. Конечно, основную значимость эти проблемы проибретали применительно к человеку. Но по мере развития научной мысли стало понятно, что большую часть ответов можно найти изучая животных, т.к. процессы управляющие поведением схожи, химизм этих процессов зачастую одинаков у самых низших и самых высших представителей позвоночных, ответы на одни и те же раздражители одинаковы, а эволюция шла по пути усложнения отдельных систем, но, отнюдь, не по пути создания на каждом этапе новых.

В 1912 году было показано, что определенные вещества, названные катехоламинами, принимают непосредственное участие в процессах стресса и адаптаций. Причем их роль велика не только при физическом или химическом стрессе, но и социальном, который может проявляться не только в грубых индивидуально направленных антагонистических актах, но и иметь тонкие визуально не наблюдаемые психологические механизмы. Именно на изучение становления и развития данной стрессогенной системы у рыб, которым генетически свойственна внутривидовая агрессия, охрана территории и постоянно сопутствующий этому социальный стресс были направлены наши эксперименты.

В данной работе мы попытались исследовать возникновение в онтогенезе элементов функций катехоламинергической системы, ее свойства на разных этапах развития организма, свойства отдельных веществ, составляющих ее, и изменение спектра функций в онтогенезе,. Мы сделали попытку понять, на каком этапе онтогенеза данная система и поведенческая стратегия находятся под жестким генетическим контролем и когда индивидуальная психология животного и его эмоциональное состояние может оказывать влияние на состояние медиаторного и гормонального звеньев катехоламинергической системы.

Полученные нами данные - свидетельство закономерного изменения в онтогенезе как концентрации разных нейрогормонов в структурах развивающегося эмбриона, так и гормонокомпетентности этих структур. Вся совокупность данных, полученных разными методами, подтверждает, что в раннем эмбриогенезе из всех катехоламинов физиологически активны только субстрат - предшественник L-ДОФА и дофамин, несколько позже, - норадреналин, а адреналин, конечный продукт в цепочке ферментативных превращений катехоламинов, начинает действовать и появляется в уловимых количествах позже трех прочих соединений (Нечаев, Лабас, 1990; Нечаев и др., 1991). Подобная же картина наблюдалась и в эмбриональном развитии кур (Перцева,1989).

Складывается впечатление, что полученные нами и другими авторами данные по динамике концентраций и физиологической активности разных гормонов в онтогенезе страдают одним общим недостатком: рассматривается лишь временная динамика и, в результате методических трудностей гистохимического выявления очень малых концентраций, отсутствуют данные о пространственной (Valinsky, Loomis, 1984). Между тем, представляется вполне вероятным, что пространственная динамика имеет прямое отношение к процессу развития сперва - общего плана строения организма, а, затем, цитоархитектоники его мозговых структур, их биохимической и функциональной мозаичности.

В последнее время появились первые сообщения о весьма сложном механизме развития пространственно упорядоченных структур в эмбриогенезе (Ingham, Nakano, 1989; Goodwin, Kauffman, 1990). Этот процесс, по-видимому, имеет немало системных аналогий с работой мозга и, соответственно, вычислительной машины. Исследователи же еще совсем недавно исходили в своих представлениях о процессах индивидуального развития из упрощенных реакционно-диффузионых (Gierer, Meinhardt, 1972; Meinhardt, 1986; Harrison, 1987) и других моделей типа тех, которые когда-то постулировались и для мозга рефлексологическими школами, хотя, разумеется, один существенный шаг вперед был сделан. По аналогии с нервными механизмами управления движениями и техническими устройствами и химическими автоколебательными системами (Gierer, Meinhardt, 1972) индивидуальное развитие тоже начали рассматривать как процесс самоорганизации, в котором всеобъемлющую роль играют обратные связи. Переход к следующему шагу: анализу алгоритмов развития только-только начался после открытия гомео-боксов и других регуляторных генов, ответственных за временные и пространственные паттерны развивающихся структур эмбриона (Harrison, Tun, 1988; Ingham, Nakano, 1989; Knust, Kampos-Ortega, 1989; Zaraisky et al, 1992) . При этом с эволюционной точки зрения существенно, что процессы эмбриогенеза реализуются с участием ряда нейротрансмиттеров и нейрогормонов. Морфогенетические функции этих веществ - эволюционная предпосылка их дальнейшего превращения в регуляторы нервной деятельности, поведенческих реакций.

Исходя из всего вышесказанного целью нашей работы являлось: установление закономерности развития функциональной активности и последовательность расширения спектра функций нейромедиаторного и гормонального звеньев катехоламинергической системы в онтогенезе рыб, которым свойственно агонистическое поведение в естественных условиях. Основные задачи работы:

• Провести сравнительное исследование развития физиологических реакций у эмбрионов рыб с разным типом поведения.

• Исследовать последовательность появления реакций (морфологических, развития двигательных процессов, длительность эмбриогенеза) на катехоламинергические (КАергические) препараты, нарушения в развитии зародыша под их влиянием и, как следствие, возможные модификации поведения взрослых рыб.

2. Развитие социальной структуры в группах рыб и катехоламинергические механизмы, поддерживающие и определяющие взагшодействия особей на различных этапах онтогенеза.

Было исследовано ряд видов рыб с характерным иерархическим поведением в условиях ограниченного пространства. Эксперименты проводили в лабораторных условиях в аквариумах, что позволяло вести наблюдения как за отдельными особями, так и за образованием и развитием общей системы иерархических отношений. Также, лабораторные исследования позволили нам унифицировать условия содержания рыб и методологию проведения экспериментов, что является крайне важным фактором при изучении процессов, связанных с психикой животных. Не меньшую роль играет стабильность условий и при изучении динамики катехоламинов, уровень которых легко варьирует при малейшем изменении внешних условий, а, значит, и реакции на них организма. Часть исследований была проведена в естественных условиях обитания рыб.

Было выделено четыре основных периода в жизни организма: эмбриональное развитие; раннее постэмбриональное, когда происходит быстрый рост животного и становление его поведенческой стратегии, определяющей его поведение в течение остальной жизни; период появления и развития социальных отношений; репродуктивный период. Именно в течение этих периодов мы определяли время появления специализированных элементов катехоламинергической системы, динамику веществ, специфические физиологические и поведенческие ответы на введенные катехоламинергические препараты и роль раннеэмбриональных воздействий на изучаемую систему и поведение взрослых рыб.

Автор выражает благодарность Д.С. Павлову за многолетнее общее руководство исследованиями, М.Н. Перцевой и И.А. Баранниковой за ряд ценных советов, как при проведении экспериментов, так и при обсуждении результатов работы, Д.А. Павлову и В.В. Махотину за доскональное обсуждение полученных нами результатов в эмбриологической части работы, В.М. Ольшанскому за помощь в создании цифровой фотометрической установке и подготовки компьютерной программы для нее, В.В. Костину за плодотворную совместную работу и помощь в математической обработке данных.

Заключение Диссертация по теме "Ихтиология", Нечаев, Игорь Вячеславович

выводы

1. Потомство рыб в конце эмбриогенеза разделяется на две фенотипические группы по уровню двигательной активности эмбрионов, уровню синтеза и утилизации ДА и НА, сроку эмбриогенеза, длительности стадии свободного эмбриона и ритму первичных плавательных движений (биений хвоста). В постэмбриональный период эти различия приводят к различиям в тактике расселения молоди с мест нереста.

6. На основе нейроэтологического и биохимического анализа на свободных эмбрионах и личинках рыб показано, что: а) торможение синтеза или блокада рецепторных полей ДА- и НА-ергических систем нарушает развитие плавательного поведения рыб в результате десинхронизации ритмичности и регулярности сокращений мышечных волокон; б) у видов рыб с родительской заботой о потомстве не обнаружено неспецифических поведенческих реакций при изменении функциональной активности ДА- и НА-ергических систем.

7. Первые неспецифические изменения в поведении рыб, связанные с истощением и/или избытком функциональной активности ДА- и особенно НА-ергической нейромедиаторных систем, проявляются в уровне индивидуальной исследовательской активности и реакции следования на мальковых этапах развития до интеграции агонистического поведения.

В период родительской заботы у самцов и самок происходят изменения в разных звеньях КА-ергической системы головного мозга: а) у самок увеличивается уровень НА за счет усиления синтетической активности клеток переднего мозга; в период после вылупления потомства увеличивается уровень синтеза ДА и его накопление в клетках; при увеличении двигательной активности потомства возрастает охранное поведение самки, что коррелирует с интенсивным использованием накопленного ранее в ее мозге ДА. б) у самцов уменьшается уровень синтеза НА; активируется функциональная активность ДА-ергического звена: возрастает синтез и утилизации ДА, а после вылупления личинок восстанавливается высокий уровень ДА и сниженный - НА, свойственный самцам до репродуктивного периода.

12. На основании проведенной работы можно говорить об определяющей роли ДА-ергической системы в интеграции видотипичного агрессивного поведения на всех этапах пост малькового онтогенеза у самцов рыб: а) эмбриональные воздействия, изменяющие морфологическую структуру и функциональную активность ДА системы, приводят к принципиальному изменению поведения рыб, модифицируя агонистическое поведение в патологические формы агрессивного; б) различия в функционировании ДА системы в ранний постэмбриональный период определяют поведенческие реакции и их дальнейшее развитие у рыб; в) у взрослых рыб фармакологическая активация ДА системы однозначно определяет их социальный ранг в группе, что, соответственно, определяет их поведение и окружающих особей; г) в репродуктивный период взаимодействие НА и ДА систем у самца обеспечивает репродуктивный успех.

Библиография Диссертация по биологии, доктора биологических наук, Нечаев, Игорь Вячеславович, Москва

1. Механизмы развития стресса. Кишинев:Штиинце. 1987 С.79-99.

2. Григорьев Н.Г, Шмуклер Ю.Б. О роли ионного баланса в раннем эмбриональном развитииморского ежа. ДАН СССР. 1984. Т.274. N 2. С.464-466. Гудвин Б. Аналитическая физиология клеток и развивающихся организмов. М.: Мир. 1979. 284 с.

3. Clione limacina. Журн.эволюц.биохимии и физиологии. 1985. Т.25. С.295-304. Колпаков В.Г. Патологические формы поведения. В кн.: Очерки по генетике поведения.

4. Лабас Ю.А., Белоусов Л.В., Баденко Л.А., Летунов В.Н. О пульсирующем росте умногоклеточных организмов. ДАН СССР. 1981. Т.257. N 5. С. 1247-1249. Лабас Ю.А. Управление морфогенезом как возможная анцестральная функция нейронов.

5. В кн.: X Всесоюзное совещ. по эволюц. физиол. Л.: Наука. 1990. С. 18. Лабас Ю.А. Сенсорно-этологические основы пищевой избирательности у рыб эврифагов. В кн.: Распределение и поведение рыб. М.: ИЭМЭЖ АН СССР. 1992 b. С.165-216.

6. Лукьянов С.А. Развитие биполярных поанарий при хирургических воздействиях.

7. Перцева М.Н. Молекулярные основы развития гормонокомпетентности. Л.: Наука. 1989. 252 с.

8. Перцева М.Н., Желудкова Э.П. Влияние адреналина на активность ключевых ферментов гликолиза и гликогенолиза в скелетных мышцах крыс в онтогенезе. JL: Наука.1973. С.163-170.

9. Пошивалов В.П. Экспериментальная психофармакология агрессивного поведения. М.Л.: Наука. 1986. 174 с.

10. Резниченко П.Н. Преобразование и смена механизмов функций в онтогенезе низшихпозвоночных животных. М.: Наука. 1982.216 с. Рэфф Р., Кофмен Т. Эмбрионы, гены и эволюция. М.: Мир. 1986. 402 с.

11. Тринкаус Дж. От клеток к органам. М.: Мир. 1972. 242 с.

12. Турпаев Т.М., Юрченко О.П., Григорьев Н.Г. Изменение ацетилхолиновых ответов перфузируемых нейронов прудовика при действии серотонина снаружи и изнутри клетки. Нейрофизиология. 1986. Т. 18. С.326-332.

13. Хайдарлиу С.Х. Медиаторные механизмы стресса. Механизмы развития стресса. Кишинев: Штиинца. 1987. С.99-112.

14. Хлебович В.Е. Фенотипические адаптации. Л: Наука. 1982. 238 с.

15. Шаляпина В.Г. Гипофизарно-адреналовая система и мозг. Л: Наука. 1976. 224 с.

16. Шмуклер Ю.Б. Клеточные взаимодействия. III Эффект нейрофармакологических соединений на тип дробления половинок эмбриона Scaphechinus mirabilis. Онтогенез. 1981. Т. 12. N 4. С.404-409.

17. Шмуклер Ю.Б., Григорьев Н.Г., Бузников Г.А., Турпаев Т.М. Специфическое торможение делений дробления у Xenopus laevis после микроинъекции пропранолола. ДАН СССР. 1984. Т.274. N 4. С.994-997.

18. Abel J.J. Ueber den blutdruckerregenden Bestandtheil der Nebenniere, das Epinephrin. Hoppe-Selyer's Z.Physiol. Chem. 1899. Vol.28. P.318.

19. Adler J.E., Black I.B. Sympathetic neuron density differentially regulats transmitter phenotypic expresson in culturs. PNAS Sci. USA. 1982. Vol.35. P.4296-4900.

20. Ansell J.B., Beeson M.F. A rapid and sensitive prosedure for the combined assay of noradrenaline, dopamine and serotonin a single brain sample. Analyt.Biochem. 1968. Vol.23. P.196-201.

21. Archer J. The behavioral Biology of Aggression. Cambridge Univ. Press. Cambridge (England). 1988.

22. Baerends G.P., Baerends-van Roon J.M. An introduction to the study of the ethology of cichlidfishes. Behav.Suppl. Vol.1. P.l-243. Ball JN. 1981. Hypotalamic control of the pars distalis in fishes, amphibians, and reptiles. Gen

23. Comp Endocrinol 44:135-170. Barlow G.W. Mating systems among cichlid fishes. In: Cichlid Fishes. Behaviour, ecology and evolution. M.H.A. Keenleyside (ed). London-N.Y.-Tokyo-Melbourne-Madras. 1991. P. 173-190.

24. Barrionuevo W.R., Burggren W.W. O2 consumption and heart rate in developing zebrafish (Danio rerio): influence of temperature abd ambient O2. Am. J. Physiol. 1999. Vol.276. P.505-513.

25. Bate M. 1999. Development of motor behaviour. Curr Opin Neurobiol 9:670-675.

26. Blum H. An adrenergic control system in Tetrahymena. Proc.Nat.Acad.Sci.USA. 1967. V.58. P.81-88.

27. Breader H. Social grouppings in fleshes. New York: A.P. 1957.de Bruin I.P.C. Telencephalon and behavior in teleost fish, a neurological approach. In: Ebbesson SOE (ed) Comperative neurology of the telencephalon. Plenum Press. N.Y.London. P. 175-201.

28. Buznikov G.A. Neurotransmitters in embryogenesis. Harwood Acad.Publ. London-Paris-N.Y.-Melboume. 1990. 526 p.

29. Buznikov G.A., Shmukler Yu.B. The possible role of "prenervous" neurotransmitters in cellular interactions of early embryogenesis: a hypothesis. Neurochem.Res. 1981. Vol.6. N 1. P.55-69.

30. Buznikov GA. 1981. Neurotransmitters in early embryogenesis. Problems of developmentalbiology. Moscow: Mir Publ. P.76-104. Calhoun J.B. The ecology and sociology of the norway rat. US Publ.Health Serv. 1963. N 1008. Both.Naryl 288 p.

31. Cloud JG. 1981. Deoxycorticosterone-induced precocious hatching of teleost embryos. J Exp Zool 216:197-199.

32. Cox C.R., Le Boeuf B.J. Female incitation of male competition: a mechanism of male selection. Amer.Natur. 1977. Vol.111. P.317-335.

33. Darken R.S., Martin K.L., Fisher M.C. 1998. Metabolism during delayed hatching in terrestrial eggs of a marine fish, the grunion Leuresthes tenuis. Physiol. Zool. Vol.71. N4. P400-406.

34. Dawkins R. The selfish gene. Oxford: Oxford Univ.Press. 1976. 236 p.

35. Denenberg V.H., Whimbey A.E. Infantile stimulation and animal husbandry: a methodological study. J. Сотр. Physiol. 1963. Vol.56. P.877-878.

36. DiMichele L, Taylor MH. 1981. The mechanisms of hatching in Fundulus heteroclitus: Development and physiology. J Exper Zool 217:73-79.

37. Drapeau P., Saint-Amant L, Buss R.R., Chong M., McDearmid J.R., Brustein E. Development of the locomotor network in zebrafish. Prog. Neyrobiol. 2002. Vol.68. N 2. P.85-111.

38. Edvards N.C., Thomas M.B., Long B.A., Amyotte S.J. Cateholamines induce metamorphosis in the hydrozoan Halocordyle distiche but not in Hydractinia echinata. Rou-s. Arch.Devel.Biol. 1987. V.196. P.369-382.

39. Elliot T.R. The action of adrenalin. J.Physiol. 1905. Vol.32. P.401.

40. Elofsson U.O., Mayer I., Damsgard В., Winberg S. Intermale competition in sexually mature arctic charr: effects on brain monoamines, endocrine stress responses, sex hormone levels, and behavior. Gen. Сотр. Endocrinol. 2000. Vol. 118. N 3. P.450-460.

41. Ensor DM. 1978. "Comparative Endocrinology of Prolactin." Chapman & Hall, London

42. Euler von U.S. Identification of the sympathomimetic ergone in adrenergic nerves of cattle (sympathin H) with laevo-noradrenaline. Acta Physiol. Scand. 1948. Vol.16. P.63.

43. Feher F. The behaviour of the red cichlid. Buvar. 1975. V.30. N 10. P.460-463.

44. Fields RD, Nelson PG. 1992. Activity-dependent development of the vertebrate nervous system. Int Rev Neurobiol 34:133-214.

45. Fischer R.A. The genetical theory of natural selection. 1930. (2nd edition, 1958) Oxford, Oxford Univ.Press.

46. Francis R.C., Soma К., Fernald R.D. Social regulation of the brain-pituitary-gonadal axis. Proc.

47. Goodwin B.C., Kauffman S.A. Spatial Harmonics and Pattern Specifocation in Early Drosophila Development. J.theor.Biol. 1990. Vol.144. P.303-345.

48. Guo S, Wilson SW, Cooke S, Chitnis AB, Driever W, Rosenthal A. 1999. Mutations in the Zebrafish Unmask Shared Regulatory Pathways Controlling the Development of Catecholaminergic Neurons. Devel. Biology. 208:473-487.

49. Hall BK, Oppenheim RW. 1987. Developmental Phsychobiology: prenatal, perinatal, and early postnatal aspects of behavioral development. Ann Rev Psychol 38:91-128.

50. Hall BK, Herring SW. 1990. Paralysis and growth of musculoskeletal system in the embryonic chick. J Morphol 206:46-56.

51. Halliday M.S. Exploration and fear in the rat. Symp. Zool. Soc. bond. 1966. Vol.18. P.45-59.

52. Halliday T.R. Sexual Selection and Mate Choice. In: Behavioural Ecology: An Evolutionary Approach, Krebs J.R., Davies N.B. (eds). Oxford, Blackwell Scientific Publications. 1978.

53. Hardin C.M. Sex differences and the affets of testosterone injections on biogenic amine levels of neonotal rat brain. Brain Res. 1973. Vol.62. P.286-290.

54. Harrison L.G. What is the Status of Reaction-Diffusion Theory Thity-four Years After Turing? J.theor.Biol. 1987. Vol.125. P.369-384.

55. Harrison L.G., Tan K.Y. Where may Reaction-Diffusion Mechanisms be Operating in Metameric Patterning of Drosophila Embryos? BioEssays. 1988. Vol.8. N 4. P.l 18-123.

56. Hasler A.D. Guideposts of migrating fishes. Science. 1960. Vol.132. P.785-792.

57. Helvik JV, Oppen-Berntsen DO, Walther ВТ. 1991. The hatching mechanism in Atlantic halibut (Hippoglossus hippoglossus). J. Dev. Biol. 35:9-16.

58. Hausler D.C.R., Levandovsky M., Glasgold J.M. Ultrasensitive chemosensory responses by a Protozoan to epinephrine and other neurochemicals. Science. 1979. V.190. N 4211. P.229-289.

59. Hausler D.C.R., Levandovsky M. Chemosensory behaviour of Protozoa. Biochemistry and Physiology of Protozoa / Eds Levandovsky M., Hutner G. L.: Acad.Press. 1981. V.4. N 4. P.67-125.

60. Helvik JV, Oppen-Berntsen DO, Walther ВТ. 1991. The hatching mechanism in Atlantic halibut

61. Hippoglossus hippoglossus). Int J Dev Biol 35:9-16. Hess E.H. Imprinting. Science. 1959. Vol.130. P.133-141.

62. Hynes M, Rosenthal A. Embryonic stem cells go dopaminergic. Neuron. 2000. Vol.28. N1. P.l 114.

63. Hu N., Sedmera D., Yost H.J., Clark E.B. Structire and function of the developing zebrafishheart. Anat. Rec. 2000. Vol.260. N 2., P. 148-157. Ingham P.W., Nakano Y. Cell Patterning and Segment Polarity Genes in Drosophila.

64. Krsiak M., Sulcova A., Tomasikova Z. Drug effects on attack, defense and escape in mice.

65. McGeer PL, Eccles JC, McGeer EG. 1978. Molecular Neurobiology of the Mammalian Brain. Plenum. New York.

66. Mac Farland D.J. Feedback mechanisms in animal behaviour. London: Acad. Press. 1971. 386 p.

67. Maler L., Ellis W.G. Inter-male agressive signals in weakly electric fish are modulated by monoamines. Behav.Brain Res. 1987. Vol.25. P.75-81.

68. Marie J.van. Catecholamines in coelenterates. Different from vertebrates? Evolution first nervous system (NATO ARW), abstr.L. 1989. P.23.

69. Marrone R.L., Pray S.L., Bridges C.C. Norepinephrine elicitetion of aggressive display responses in Betta splendens. Psychonom. Sci. 1966. Vol.5. P.207-208.

70. Matter J.M., Ronan P.J., Summers C.H. Central monoamines in free-ranging lizards: differences associated with social roles and territoriality. Brain.Behav.Evol. 1998.Vol.5l.N.l.P.23-32.

71. Maynard Smith J. Sexual selection and handicap principle. J.theor. Biol. 1976. Vol.57. P.239-242.

72. Muller W.A. Stimulation of Head-Specific Nerve Cell Formation in Hydra by Pulses of

73. Fish.Physiol. London, Canberra. 1983. P. 155-175. Munro A.D., Pitcher T.J. Steroid hormones and agonistic behaviour in a cichlid teleost, Aequidens pulcher. Hormones and Behav. 1985. Vol.19. N 4. P.353-371.

74. Neil S.J. Field studies of the behavioral ecology and agonistic behavior of Cichlasoma meeki

75. Pisces: Cichlidae). Environ.Biol.Fish. 1984. Vol.10. P.59-68. Noble G.K., Curtis B. The social behavior of the jewel fish, Hemichromis bimaculatus Gill.

76. Bull.Am.Mus.nat.Hist. 1939. Vol.76. P. 1-46. Oliver G., Shaffer E.A. The physiological effects of extracts from the suprarenal capsules.

77. J.Physiol. 1895. Vol.18. P.230. Olsen C.L., Barger P.M., Tassava R.A. Rescue of Blocked Cells by Reinnervation in Denervated

78. Perreault H.A., Semsar К., Godwin J. Fluoxetine treatment decreases territorial aggression in a coral fish. Physiol. Behav. 2003. Vol. 79. N.4-5. P.719-724.

79. Pfannenstiel H-D. The ventral nerve cord signals positional information during segment formation in an annelid (Ophryotrocha puerilis, Polychaeta). Roux's Arch.Dev.Biol. 1984. Vol.194. P.32-36.

80. Piras R., Piras M.M. The developmental formation of enzymes involved in glycogen metabolism. J.Enzyme. 1973. V. 15. N 1-6. P.221-223.

81. Reznikov A.G., Nosenko N.D., Demkin L.P. New evidences for participation of biogenic monoamines in androgen-dependent sexual differentiation of hypothalamic control of gonadotropin secretion in rats. Endokrinologie. 1979. Vol.73. P. 11-19.

82. Ricci N., Riggio D. J Exper.Zool. 1984. Vol.229. N 5. P.339-350.

83. Richards C, Pollack ED. 1987. Development of spontaneous motility in the guppy embryo (Lebistes reticulatus) and the effect of spinal transection. J Exp Zool 244:223-229.

84. Rink E, Wullimann MF. 2002. Development of the catecholaminergic system in the early zebrafish brain: an immunohistochemical study. Brain Res Dev 137:89-100.

85. Pires A., Guilbault T.R., Mitten J.V., Skiendzielewski J.A. Catecholamines in larvae and juveniles of the prosobranch gastropod, Crepidula fornicata. Сотр. Biochem. Physiol. C. Toxicol. Pharmacol. 2000. Vol.127. N1. P.37-47.

86. Ronz H. Social organization fij vissen. Aquarium (Ned). 1985. V.55. P.70-73.

87. Rozenzweig Z., Kiadler S.H. Epinephrine and serotonin action of adenyl cyclase from Tetrahymenapyriformis. FEBS Lett. 1972. V.29. N 2. P.221-223.

88. Russel E.M. The effect of experience og surroundings on the response of Lebistes reticulatus to a strange object. Anim. Behav. 1967. Vol.15. P.586-594.

89. Saint-Amant L, Drapeau P. 1998. Time course of the development of motor behaviours in the zebrafish embryo. J Neurobiol 37:622-632.

90. Sano M., Kitajima S. Ontogeny of calmodulin and calmodulindependent adenylate cyclase in rat brain. Develop. Brain Res. 1983. Vol.2. N 2-3. P. 215-220.

91. Schlinger B.A., Callard G.V. Aggressive behavior in birds: an experimental model for studies of brain steroid interactions. Comp.Biochem.Physiol. 1990. Vol.97 A. N 3. P.307-316.

92. Schoots AFM, De Bont RG, Van Eys GJJ, Denuce JM. 1982a. Evidence for a stimulating effect of prolactin on teleostean hatching enzyme secretion. J Exp Zool 219:129-132.

93. Schoots AFM, Stikkelbroeck JJM, Bekhuis JF, Denuce JM. 1982b. Hatching in teleostean fishes: Fine structural changes in the egg envelope during enzymatic breakdown in vivo and in vitro. J Ultrastruct Res 80:185-196.

94. Schoots AF, Meijer RC, Denuce JM. 1983. Dopaminergic Regulation of Hatching in Fish Embryos. J. Dev. Biol. 100:59-63.

95. Sedlacek J. 1979. Development of spontaneous motility in chick embryos. Effects of drugs acting on monoaminergic aynaptic receptors. Physiol. Bohemoslov. 28:315-323.

96. Selye H. The evolution of the stress concept. Amer. Scientist. 1973. P.692.

97. Shmukler Yu.B., Grigoriev N.G., Buznikov G.A., Turpaev T.M. Regulation of cleavage divisions: participation of "prenervous" neurotransmitters coupled with second messengers. Comp.Biochem.Physiol. 1986. Vol.83 C. N 2. P.423-427.

98. Shatz C.J. The Developing Brain. J. Scientific of Amer. 1992. Vol.267. N 3. P.35-42.

99. Smeets WJAJ, Reiner A. 1994. Phylogeny and Development of Catecholamine Systems in the CNS of Vertebrates. Cambridge Univ. Press. Cambridge, UK.

100. Stainer D.Y., Lee R.K., Fishman M.C. Cardiovascular development in the zebrafish. I. Myocardial fate map and heart tube formation. Development. 1993. Vol. 119. N1. P. 3140.

101. Stem C.D. A simple model for early morphogenesis. J.Theor.Biol. 198. V.107. P.229-242.

102. Stern C.D., Goodvin G.B.C. Waves and periodic evets during primitive streak formation in the chick. J. Embriol. Exper. Morphol. 1977. V.ll. P. 15-22.

103. Takaichi Y. 1953. Hatching Glans on the Bony Fish, Salanx microdon. Zool. Mag. (Dabut sugaku Zasahi). 62:40

104. Tinbergen N. On aims and methods in ethology. J. Tierpsyhol. 1962. Vol.20. P.410-433.

105. Tinbergen N. The evolution of animal communication a critical examination of methods. Symp. zool. Soc. Lond. 1963. Vol.8. P.l-6.

106. Valinsky J.E., Loomis C. The cholinergic system of the primitive streak chick embryo. Cell Differentiation. 1984. Vol.14. P.287-294.

107. Van Overbeeke A.P. Histological studies on the interrenal and the phaeochromic tissue in teleostei. Amsterdam% Urije. Univ. 1960. 232 p.

108. Yamagami K. 1996. Studies on the hatching enzyme (choriolysin) and its substrate, egg envelope, constructed of the precursors (choriogenesis) in Oryzias latipes: a sequel to the information in 1991/1992. Zoolog. Sci. 13:331-340.

109. Yasumasu S, Iuchi I, Yamagami K. 1989. Purification and partial characterization of high choriolytic enzyme (HCE), a component of the hatching enzyme of the teleost, Oryzias latipes. J. Biochem (Tokyo). 105:204-211.

110. Wallace JA. 1979. Biogenic amines in the development of the early chick embryo. Ph.D. Thesis. Davis: Univ.Cal.

111. Warga R.M., Kimmel C.B. Cell movements during epiboly and gastrulation in zebrafish. Development. 1990. Vol.108. N4. P.569-80.

112. Wiengfield J.C., Marier P. Endocrine basis of communication and aggression. In Physiology of Reproduction (Edited by Knobil E., Neill J.) Raven Press Ltd, N.Y. 1988.

113. Winberg S., Nilsson G.E. Induction of social domonance by L-dopa treatment in Arctic charr. Neuroreport. 1992. Vol.3. N 3. P. 243-246.

114. Winberg S., Winberg Y., Fernald R.D. Effect of social rank on brain monoaminergic activity in acichlid fish. Brain Behav. Evol. 1997. Vol. 49. N 4. P. 230-236. Wintrebert P. 1912a. Le determinisme de l'eclosion chez le cyprin dore (Carassius auratus L.)

115. C.r. Soc. Biol. 73:70-73. Wintrebert P. 1912b. Le mechanisme de l'eclosion chez la trite arcen-ciel. Ibid. 72:724-727. Wiley R.H. Territoriality and non-random mating in sade grouse, Centrocercus urophasianus.

116. Animal Behav. Monogr. 1973. V.6. P.85-169. Williams N.J. On the ontogeny of behaviour of the cichlid fish Cichlasoma nigrofasciatum

117. Gunther). Ph.D. thesis, University of Groningen. 1972. Wilson E.O. Sociobiology: The new synthesis. Cambridge, Mass.: Harvard Univ.Press. 1975. 378 p.

118. Winberg S., Nilsson E.G., Olsen K. Social rank and brain levels of monoamines and monoamine metabolites in Arctic charr, Salvelinus alpinus (L.). J.Comp.Physiol. 1991. Vol.168. P.241-246.

119. Zaraisky A.G., Lukyanov S.A., Vasiliev O.L., Smirnov Y.V., Belyasky A.V., Kazanskaya O.V. A Novel Gene Expressed in the Anterior Neural Plate of the Xenopus Embryo. Developmental Biology. 1992. Vol.152. P.373-382.

Информация о работе

Нечаев, Игорь Вячеславович
доктора биологических наук
Москва, 2004
ВАК 03.00.10

Диссертация

Участие катехоламинергической системы в формировании и развитии поведенческих реакций в онтогенезе рыб, проявляющих внутривидовые агонистические отношения - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы