Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. 10
1.1. Никотиновая зависимость 10
1.1.1. Позитивные первично-подкрепляющие свойства никотина 10
1.1.2. Негативно-подкрепляющие свойства никотина 11
1.1.3. Роль условнорефлекторных стимулов в поддержании никотиновой зависимости 13
1.2. Роль центральных Н-холинорецепторов в генезе психиатрических заболеваний 17
1.2.1. Роль центральных Н-холинорецепторов в когнитивных нарушениях при шизофрении 18
1.2.2. Прокогнитивные эффекты никотина при шизофрении 21
1.2.3. Антипсихотическое действие никотина 26
1.3. «Самотерапия» никотином синдрома дефицита внимания и гиперактивности 28
1.4. Модель шизофрении, основанная на блокаде глутаматных рецепторов NMDA-подтипа 33
1.4.1. Глутаматергическая теория шизофрении 33
1.4.2. Раннее постнатальное введение фенциклидина и МК-801 как модель шизофрении 36
Глава 2. Материалы и методы 3 8
2.1. Экспериментальные животные и условия их содержания 38
2.2. Вещества 38
2.3. Раннее постнатальное введение фенциклидина и МК-801 39
2.4. Оценка обучения на основе вторичного подкрепления 39
2.5. Оценка импульсивности в тесте выработки условнорефлекторной реакции нажатия на педаль 41
2.6. Оценка импульсивности животных в тесте выбора между большим и малым подкреплением 42
2.7. Оценка двигательной активности в тесте «открытое поле» 44
2.8. Оценка двигательной активности крыс, получавших фенциклидин во время раннего постнатального периода, в актометре 45
2.9. Оценка эмоциональной лабильности в тесте негативного контраста 46
2.10. Двухпедальный тест оценки внимания 46
2.11. Оценка краткосрочной памяти 48
2.12. Тест оценки адаптации структуры поведения к смене режима подкрепления 50
2.13. Тест социального различения 52
2.14. Методы статистического анализа результатов 52
Глава 3. Результаты и их обсуждение 54
3.1. Оценка обучения на основе вторичного подкрепления 54
3.1.1. Опыты с никотином 54
3.1.2. Обсуждение результатов 55
3.2. Выработка условнорефлекторной реакции нажатия на педаль 56
3.2.1. Влияние никотина 56
3.2.2. Обсуждение результатов 58
3.3. Оценка импульсивности животных в тесте выбора между большим и малым подкреплением 59
3.3.1. Опыты с антагонистами глутаматных рецепторов NMDA-подтипа 60
3.3.2. Опыты с никотином 62
3.3.3. Обсуждение результатов 64
3.4. Оценка двигательной активности в тесте «открытое поле» 67
3.4.1. Опыты с никотином 67
3.4.2. Обсуждение результатов 68
3.5. Оценка двигательной активности крыс, получавших фенциклидин во время раннего постнатального периода, в актометре 69
3.5.1. Опыты с апоморфином 69
3.5.2. Опыты с амфетамином 71
3.5.3. Обсуждение результатов 72
3.6. Оценка эмоциональной лабильности в тесте негативного контраста 73
3.6.1. Влияние раннего постанального введения фенциклидина 73
3.6.2. Обсуждение результатов 74
3.7. Двухпедальный тест для оценки внимания 75
3.7.1. Анализ влияния продолжительности стимула 75
3.7.2. Анализ влияния продолжительной тренировки 77
3.7.3. ОпытысМК-801 77
3.7.4. Обсуждение результатов 79
3.8. Оценка краткосрочной памяти 81
3.8.1. Влияние раннего постнатального введения фенциклидина 81
3.8.2. ОпытысМК-801 82
3.8.3. Опыты с амфетамином 83
3.8.4. Опыты с никотином 84
3.8.5. Обсуждение результатов 85
3.9. Тест оценки адаптации структуры поведения к смене режима подкрепления 87
3.9.1. Анализ влияния режима подкрепления 87
3.9.2. Опыты с никотином 88
3.9.3. Обсуждение результатов 90
3.10. Тест социального различения 92
3.10.1. Влияние раннего постнатального введения МК-801 92
3.10.2. Опыты с никотином 92
3.10.3. Обсуждение результатов 93
Заключение 95
Выводы 103
Научно-практические рекомендации 104
Список литературы 105
- Негативно-подкрепляющие свойства никотина
- Раннее постнатальное введение фенциклидина и МК-801
- Выработка условнорефлекторной реакции нажатия на педаль
- Оценка эмоциональной лабильности в тесте негативного контраста
Введение к работе
Актуальность проблемы. Эффективность традиционных подходов в терапии когнитивных расстройств достаточно ограничена, что определяет высокий интерес к изучению нейрохимических основ когнитивной психопатологии для поиска новых "мишеней" для фармакологической коррекции.
Известно, что курение широко распространено среди больных психическими заболеваниями. Так, в то время как до 90% больных шизофренией курят, среди здоровых людей курильщики составляют только около 30% (Hughes J.R. et al., 1986; Kelly С. and McCreadie R.G., 1999). Аналогичная закономерность показана для больных синдромом дефицита внимания и гиперактивпостыо (СДВГ) (Pormerlau O.F. el al., 1995). Это во многом определяет необходимость более пристального изучения свойств важнейшего психоактивного компонента табака -никотина.
Исследования последних лет продемонстрировали чрезвычайно важное значение когнитивных нарушений, характерных для больных шизофренией, для патогенеза этого заболевания (Sharma Т. and Antonova L., 2003). Предполагают, что в основе этих нарушений могут лежать изменения в глутаматергической и холинергической системах ЦНС (Cohen B.D. et al., 1962; Curzon P. et al., 1994; Lube E.D. et al., 1959), играющих важную роль в нейроыальной пластичности (Carlsson M.L.,2001).
Исследования на людях и животных показали, что никотин обладает прокогнитивными свойствами, усиливает внимание и память (Grilly D.M., 2000; Levin E.D. et al., 1990; Levin E.D., 1997; Levin E.D. and Rose J.E., 1995; Mirza N.R. and Stolerman LP., 1998). Таким образом, изучение прокогнитивных эффектов никотина как возможной причины широкого распространения курения среди больных шизофренией и СДВГ и как нового направления терапии этих заболеваний является важной и актуальной задачей современной психофармакологии.
Работа выполнена в рамках отраслевой научно-исследовательской программы «Разработка эффективных методов и средств профилактики, диагностики и лечения наркологических заболеваний на основе медико-биологических, клинических и медико-социальных исследований» (тема договора № 010/055/001 от 10.07.2001: «Изыскание и изучение средств фармакотерапии наркотоксикоманий и алкоголизма в ряду веществ, влияющих на ионные каналы и нейрональные рецепторы»).
Цель настоящей работы состояла в экспериментальном изучении прокогнитивных эффектов никотина.
В связи с этим были поставлены следующие задачи:
Экспериментальное моделирование нарушений когнитивных функций (скорости реагирования, внимания, краткосрочной памяти, интегративной функции ЦНС и социального распознания).
Изучение прокогнитивных эффектов никотина на краткосрочную память, интегративную функцию ЦНС и социальное познание.
Экспериментальное моделирование различных аспектов импульсивного поведения.
Сравнительный анализ влияния никотина на импульсивный выбор и импульсивное действие.
Положения, выносимые на защиту.
1) Блокада глутаматных рецепторов NMDA-подтипа в раннем постнатальном периоде у крыс вызывает отсроченные когнитивные изменения у взрослых животных, которые соответствуют критериям валидности экспериментального моделирования некоторых нейропсихологических нарушений, характерных для патогенеза шизофрении. Разработанная модель отсроченных фармакогенных когнитивных нарушений может быть использована для изыскания и изучения средств антипсихотической терапии нового поколения.
Прокогнитивные свойства никотина можно рассматривать как экспериментальное доказательство теории «никотиновой самотерапии» при шизофрении и синдроме дефицита внимания и гиперактивности.
Модифицированные экспериментальные модели импульсивности позволяют дифференцировать импульсивное действие от импульсивного выбора, что создает новые возможности изучения механизмов действия психотропных средств, в частности агонистов Н-холинорецепторов, и прогноза их клинической эффективности.
Научная новизна. Дано экспериментальное обоснование новой модели когнитивных расстройств, основанной на введении высокоаффинных неконкурентных антагонистов глутаматных рецепторов NMDA-подтипа во время раннего постнатального периода. Впервые проведен сравнительный анализ влияния никотина на различные типы когнитивных нарушений. Обоснована гипотеза о вовлечении холинергической системы в когнитивные нарушения, возникающие при шизофрении. Впервые проведен сравнительный анализ влияния никотина на различные виды импульсивности.
Научно-практическая значимость. Полученные данные могут служить основой для дальнейшего изучения никотина как средства терапии когнитивных нарушений, возникающих при шизофрении и синдроме дефицита внимания и гиперактивности. Практическая ценность исследования состоит в разработке новой поведенческой модели когнитивных нарушений, которая может быть использована для изыскания и изучения новых средств антипсихотической фармакотерапии. Полученные данные подтверждают гипотезу, объясняющую широкую распространенность курения среди больных шизофренией и синдромом дефицита внимания и гиперактивности прокогнитивными свойствами никотина.
Реализация результатов исследования. Результаты исследования внедрены в практику учебной и исследовательской работы кафедры фармакологии и НИЦ СПбГМУ им. акад. И.П. Павлова.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы представлены на совместном заседании проблемной комиссии по фармакологии и отдела психофармакологии Института фармакологии им. А.В. Вальдмана СПбГМУ им. акад. И.П. Павлова. Материалы диссертации были представлены на V, VI и VII научно-практических конференциях "Санкт-Петербургские научные чтения" (С.Петербург, 2004, 2005 и 2007), юбилейной конференции молодых ученных Северо-Западного региона (С.-Петербург, 2004), Европейском конгрессе по нейропсихологии (Москва, 2005).
По результатам исследования опубликовано 8 работ.
Негативно-подкрепляющие свойства никотина
Хотя к аверсивньтм свойствам никотина или табачного дыма может быть выработана толерантность, длительное введение никотина ведет к появлению другого источника аверсивной стимуляции. При хроническом потреблении многих фармакологических агентов формируется физическая зависимость, ключевой чертой которой является абстинентный синдром (синдром отмены, синдром лишения), проявляющийся симптомами, которые обычно прямо противоположны острым эффектам самого вещества. Его наличие после хронического воздействия никотина было показано у людей (Hughes J.R. et al., 1991) и у животных (Epping-Jordan М.Р. et al., 1998; Hildebrand B.E. et al., 1997; Watkins S.S. et al., 2000). Вклад физической зависимости в аддиктивный процесс заключается в том, что введение наркотика устраняет абстинентный синдром. Иными словами, курение может быть связано не столько с позитивно-подкрепляющими свойствами никотина, сколько с неприятными ощущениями, вызванными синдромом отмены (Watkins S.S. et al., 2000).
Никотиновый абстинентный синдром, обусловленный прекращением курения, длится от 1 до 10 недель с постепенным исчезновением различных симптомов (Hughes J.R. et al., 1991). Эти симптомы делятся на 2 группы: соматические (брадикардия, желудочно-кишечный дискомфорт) и аффективные (раздражительность, дисфория, тревожность, сниженная способность к концентрации внимания и влечение к курению) (Glassman А.Н. and Covey L.S., 1990; Hughes J.R. et al., 1991; Parrott A.C., 1993; West R. and Grunberg N.E., 1991). Хотя соматические симптомы никотиновой абстиненции неприятны, предполагают, что стремление избежать аффективных симптомов играет более важную роль в поддержании никотиновой зависимости (Markou A. et al., 1998). Несмотря на наличие четких клинических характеристик никотинового абстинентного синдрома, его роль в рецидивах табакокурения признается далеко не всеми (Gritz E.R. et al., 1991; Hajek P. and Belcher M., 1991). Во-первых, выраженность и тяжесть проявлений синдрома отмены никотина значительно слабее, чем у других веществ, вызывающих лекарственную зависимость (Castane A. et al., 2002; Damaj M.I.M.B.R., 2002; Isola R. et al., 1999; Semenova S. et al., 2003). Во-вторых, вероятность рецидирования табакокурения существенно не снижается после окончания абстинентного синдрома. 1.1.3. Роль условнорефлекторных стимулов в поддержании никотиновой зависимости Поведение, направленное на поиск и потребление никотина, находится под влиянием окружающих стимулов, которое сильно отличает его от поведенческих реакций, связанных с другими аддиктивными веществами.
Важная черта всех современных протоколов метода внутривенного самовведения никотина - это наличие нефармакологических внешних стимулов, дополнительно подкрепляющих оперантное поведение, что не является необходимым условием для выработки и поддержания самовведения кокаина и героина. Впервые влияние нефармакологических стимулов на подкрепляющее действие никотина исследовали С. Голдберг и Р. Спилман в 1982 году (Goldberg S.R. and Spealman R.D., 1982). Было показано, что дополнительное введение зрительного стимула и формирование на его основе условного рефлекса второго порядка (т.е. приобретение зрительным стимулом способности подкреплять инструментальное поведение) значительно увеличивает частоту оперантной реакции при внутривенном самовведении никотина. При изъятии из схемы подкрепления зрительного стимула частота инструментального ответа снижается, хотя животные, как и прежде, получают инъекции никотина. Опсрантная реакция самовведения обычно поддерживается при использовании довольно широкого диапазона «разовых» доз никотина (0.02-0.09 мг/кг за одну инфузию), если внутривенные инфузии сопровождаются предъявлением внешних стимулов (Chaudhri N. et al., 2006а; Donny Е.С. et ah, 2003). Если никотин вводить в отсутствие нефармакологических стимулов, он подкрепляет оперантное поведение только в более высоких дозах (0.09 мг/кг) и становится менее эффективным в ситуации с прогрессивно нарастающим соотношением подкрепляемых и неподкрепляемых оперантных реакций (Chaudhri N. et al., 2006b). В этих экспериментах животным необходимо выполнять возрастающее число одинаковых поведенческих действий (например, нажатия на педаль), чтобы получить одно подкрепление. Следовательно, в отсутствие внешних стимулов вероятность и частота поведенческой реакции довольно низка, и, следовательно, можно сделать вывод, что для поддержания никотиновой зависимости взаимодействие никотина с внешними стимулами более важно, чем его первично-подкрепляющие свойства. Комбинация никотина и зрительных стимулов обеспечивает заметно более высокую частоту оперантной реакции (нажатия на педаль), чем просто инъекции никотина (Caggiula A.R. et al., 2002b; Caggiula A.R. et al., 2002a; Chaudhri N. el al., 2005) или только внешние стимулы (Chaudhri N. et al., 2005; Cohen C. et al., 2005). Аналогичные результаты были получены и в серии работ А. Кэджулы и его коллег (Chaudhri N. et al., 2006а; Donny Е.С. et al., 2000; Donny E.C. et al., 2003). Взаимодействие никотина и зрительных стимулов носило супра-аддитивный характер, то есть эффект комбинации был больше, чем сумма эффектов никотина и зрительных стимулов в отдельности. Такой характер взаимодействия никотина с нефармакологическими стимулами исключает объяснение наблюдаемого увеличения поведенческой реакции неспецифическим активирующим действием никотина.
Исследования на людях полностью подтверждают эти выводы. Имеются свидетельства того, что стимулы, ассоциированные с действием никотина, могут самостоятельно запускать физиологическую, психологическую и поведенческую реактивность у курящих людей (Perkins К.A. et al., 2001). Анестезия верхних дыхательных путей местным анестетиком лидокаином резко снижает чувство «удовлетворения» от курения (Rose J.E. et al., 1985). Аналогичные результаты (снижение чувства «удовольствия» и ощущения «удовлетворенности») могут быть получены, если изолировать курильщиков от зрительных и обонятельных стимулов, связанных с курением, для чего используют носовые клипсы и очки с непрозрачными стеклами (Baldinger В. et al., 1995). Более того, сравнение субъективных эффектов обычных сигарет и сигарет, не содержащих никотин, показало, что для «заядлых» курильщиков деникотинизированные сигареты практически равноценны обычным (Rusted J.M. and Warburton D.M., 1992).
Механизм вторично-подкрепляющего действия никотина изучен недостаточно. Предполагается, что этот механизм, как и первично 15 подкрепляющие свойства никотина, связан с вентральной тегментальной областью и ее дофаминергическими проекциями, в частности, в прилежащее ядро перегородки. Никотин способствует переходу мезолимбических дофаминергических нейронов из нормального состояния в состояние активации, что в норме является результатом действия как первичного, так и вторичного (условного) подкрепления (Rice М.Е. and Cragg S.J., 2004). Как подтверждают данные электрофизиологических исследований (Grillner P. and Svensson Т.Н., 2000; Jones I.W. and Wonnacott S., 2004; Schilstrom B. et al., 1998), никотин активирует дофаминергические нейроны венфальной тегментальной области как непосредственно в результате активации никотиновых рецепторов на этих нейронах, так и за счет повышения глутаматергического тонуса. Таким образом, под влиянием никотина в возбужденное состояние переходит ряд структур головнога мозга, отвечающих за реагирование на предъявление фармакологических и нефармакологических подкрепляющих стимулов (Dani J.А. et al., 2001; Mansvelder H.D. et al., 2003; Mansvelder H.D. and McGehee D.S., 2002). В результате синергичного взаимодействия никотина и нефармакологических стимулов в вентральной тегментальной области формируется очаг долговременного возбуждения (longerm potentiation) - явление, которое вовлечено в процесс обучения и памяти (Silva A.J. et al., 1996).
Раннее постнатальное введение фенциклидина и МК-801
Самки прибывали в виварий на двенадцатом дне беременности. Через день после рождения крысят распределяли между самками так, чтобы в каждой клетке находилось по 8 крысят-самцов. В случае, если самцов не хватало, помет дополняли крысятами-самками до 8 особей. На 7-й, 9-й и 11-й дни крысята получали внутрибрюшипные инъекции фенциклидина (10 мг/кг), МК-801 (1 мг/кг) или изотонического раствора NaCl (10 мл/кг). Крысята из одного помета получали одинаковые инъекции. Животные из контрольной группы в эксперименте, описанном в п. 2.12, не получали никаких инъекций. На 21-й день крысят рассаживали в группы по 2-3. Эксперименты начинали после того, как крысы достигали десятинедельного возраста.
Исследование проводили в двух экспериментальных установках фирмы Med Associates (США). Каждая установка состояла из оперантной камеры Скиннера (29,5 х 25,5 х 29,5 см), помещенной в звукоизолирующую оболочку. Циркуляцию воздуха и "белый" шум обеспечивал вентилятор, размещенный в наружной оболочке. На одной из стенок оперантной камеры была помещена лампа (2,5 Вт, 4 В), освещавшая оперантную камеру изнутри. Под ней находился поддон для корма (модель ENV-200R2M), дополнительно оборудованный лампой (ENV-200RL). Справа и слева от поддона располагались два отверстия для регистрации выглядываний (ENV-114M). Для сбора и записи данных использовали компьютер IBM, дополнительно оборудованный интерфейсом Med-PC.
Перед началом поведенческой тренировки животных приучали к новому виду корма - пеллетам массой в 45 мг (Noyes Precision Pellets, Formula АЛ, USA). Для этого в течение суток перед первой тренировочной сессией крысы были лишены стандартного лабораторного корма. Во время сессий животных помещали в камеру с постоянно включенным «общим» светом, отверстия для выглядывания были прикрыты металлическими пластинами. Перед началом сессии в поддон для корма помещали 50 пеллет. Длительность таких сессий составляла 1 час. После окончания каждой такой сессии крыс возвращали в домашнюю клетку и подсчитывали оставшиеся пеллеты. В дальнейшем эксперименте использовали только тех крыс, которые съедали во время второй тренировочной сессии все пеллеты.
Эксперимент состоял из двух фаз: обусловливание и тест. Перед первой фазой животных разделили на две группы: экспериментальную (N=61) и контрольную (N=30). Обусловливание проводили в течение семи сессий. Отверстия для выглядываний в камерах были закрыты металлическими пластинами. Сессия продолжалась 15 минут и включала тридцать предъявлений комбинации условного и безусловного стимулов. Продолжительность интервала между стимулами колебалась от 20 до 40 секунд, составляя в среднем 30 секунд. Предъявление стимулов происходило одновременно:, выключался верхний свет в камере, зажигалась лампочка в поддоне для корма, звучал звуковой сигнал (условные стимулы) и в поддон выпадала пеллета корма (безусловный стимул). Продолжительность условных стимулов составляла полсекунды. Начало сессии отмечали включением верхнего света, окончание - выключением. У контрольной группы (N=30) связи между условными и безусловными стимулами не было; предъявление комбинации условных стимулов по времени не совпадало с выпадением пеллет.
Металлические пластины, прикрывавшие отверстия для выглядываний, убирали. Начало сессии отмечали включением верхнего света. Одно из отверстий было «активным» - выглядывание в него награждали предъявлением условного стимула, второе отверстие было контрольным («неактивным») - выглядывания в него не приводили ни к каким последствиям. Положение активного и неактивного отверстий было сбалансировано между животными. Количества выглядываний в активное и в неактивное отверстия записывали. Тестовая сессия продолжалась 1 час.
Непосредственно перед тестом экспериментальную группу (N=61) разделили на четыре подгруппы (N=11; N=10, N=10, N=30), которым вводили подкожно никотин в дозах ОД, 0,2, 0,4 мг/кг или фосфатный буфер. Контрольной группе вводили только фосфатный буфер.
Исследование проводили в двух экспериментальных установках, описанных в п. 2.4. В этих экспериментах оперантные камеры были дополнительно оборудованы двумя выдвигающимися педалями (модель ENV-112СМ) справа и слева от поддона для корма.
Перед началом поведенческой тренировки всех животных приучали к новому виду корма - пищевым пеллетам. Эта часть методики полностью соответствовала описанной в п. 2.4.После приучения к новому виду пищи животных разделили на шесть групп: пять экспериментальных (N(i)=8; N(2)=8; N(3)=8; N(4)=8; N(5)= 19) и одну (N=19) контрольную. Непосредственно перед каждой сессией крысам экспериментальных групп подкожно вводили никотин (0,00125; 0,025; 0,1; 0,4 мг/кг) или его растворитель. Продолжительность экспериментальных сессий составляла тридцать минут. Каждая сессия включала в себя двадцать пять предъявлений стимулов. Условным стимулом было пятисекундное предъявление педали (правая и левая педаль были сбалансированы между животными). После окончания условного стимула предъявляли безусловный стимул - пеллету корма, выпадавшую в поддон. Продолжительность интервала между предъявлениями стимулов варьировала от 30 до 90 секунд, составляя в среднем 1 минуту. Нажатия на педаль во время ее предъявления записывали, но они не приводили к более быстрому окончанию условного стимула и выпадению пеллеты. Исследование проводили в шести экспериментальных установках, почти полностью идентичных описанным в п. 2.5. В этих экспериментах оперантные камеры были дополнительно оборудованы отверстием с подсветкой для регистрации выглядываний над поддоном для корма (модель ENV-114М).
Эксперимент состоял из четырех фаз. Первая фаза - обучение навыку нажатия на педаль. Животных помещали в камеру с выдвинутой педалью (правая и левая педаль были сбалансированы между животными), любое нажатие на которую приводило к выпадению пеллеты корма. После того, как был достигнут критерий 100 нажатий на педаль за час, начинали такое же обучение для второй педали.
Вторая фаза была необходима для обучения животных выглядыванию в отверстие. Длительность сессии была ограничена одним часом, в течение которого животное могло выполнить максимум 60 попыток. Сессию начинали с выключенным светом и убранными педалями. Через 40 секунд после начала включали верхний свет и подсветку в отверстии для выглядывания. После того, как животное выглядывало в отверстие, выдвигалась одна из педалей, нажатие на которую награждали одной пеллетой. После этого попытка заканчивалась, верхний свет выключали, и в течение 40 секунд крыса ожидала начала следующей попытки. Предъявление правой и левой педали было сбалансировано между попытками. Обучение по такой программе продолжали до тех пор, пока животное не выполняло 60 попыток за одну сессию. После этого переходили к следующей фазе обучения.
Выработка условнорефлекторной реакции нажатия на педаль
Количество нажатий, сделанных в течение первой сессии, было примерно одинаковым у животных из различных групп (в среднем 0,5 нажатий за 20 минут минут). К 15-му дню эксперимента количество нажатий нарастало только в одной группе, животные которой получали инъекции растворителя (7,7±2,7).
Двухфакторный дисперсионный анализ с повторными измерениями не выявил значимого влияния фактора «день» на количество нажатий, хотя была отмечана тенденция к повышению числа нажатий к концу эксперимента (F(8,89)=2,3; Р=0,10). Несмотря на отсутствие взаимодействия факторов дня и дозы (F(8,89)=l,4; Р=0,20), фактор «группа» оказывал достоверное влияние на количество нажатий во время последней 15-й сессии (F(5,64)=118,7; Р 0,05). При сравнении экспериментальной, получавшей растворитель, и контрольной групп, было обнаружены достоверные различия в частоте оперантной реакции (Р 0,05). Введение никотина в большом диапазоне доз (0,00625-0,4 мг/кг) в течение пятнадцати дней предотвращало «самоформирование» оперантного навыка нажатия на педаль.
Результаты этого эксперимента совпадают с результатами анализа влияния никотина (0,45-0,8 мг/кг) на выработку условнорефлекторной реакции нажатия на педаль с инструментальным компонентом (Mundy W.R. and Iwamoto Е.Т., 1988). Такая методика отличается от использованной в этом эксперименте тем, что выпадение пеллеты корма и удаление педали происходят либо после окончания периода условного стимула, либо сразу же после нажатия животным на педаль (Meneses A. and Hong Е., 1997).
Хорошо известно, что никотин улучшает обучение (Balfour D.J. and Morrison C.F., 1975; Woodruff-Pak D.S. and Santos I.S., 2000). Результаты эксперимента с выработкой условнорефлекторной реакции нажатия на педаль казалось бы противоречат этим данным. Существуют несколько возможных объяснений полученных данных.
Можно предположить, что нарушения «самоформирования» связаны с моторными нарушениями, вызванными введением никотина. Однако никотин в использованном диапазоне доз (0,00625-0,4 мг/кг) не вызывает моторных нарушений. Таким образом, моторные нарушения можно исключить как возможную причину полученных результатов.
Другое возможное объяснение связано с тем, что некоторые авторы трактуют методику выработки условнорефлекторной реакции нажатия на педаль как модель импульсивного поведения (Tomie A. et al., 1998b). Так показано, что у более импульсивных крыс легче происходит «самоформирование» нажатия на педаль (Tomie A. et al., 1998b). Также в пользу этого говорит факт, что этанол, обладающий проимпульсивными свойствами в дозах 0,5-1,0 г/кг (Tomie A. et al., 1998а), усиливает «самоформирование» нажатия на педаль в том же самом диапазоне доз (Tomie A. et al., 1998b). Такое объяснение подтверждают и данные эксперимента, описанные в п. 3.3.
Таким образом, введение никотина предотвращает «самоформирование» условнорефлекторной реакции нажатия па педаль за счет снижения импульсивности.
Для стабилизации поведения крыс линии Вистар-Киото и спонтанно гипертензивных животных потребовалось в среднем 68 сессий (п. 3.3.1). А крысы линии Вистар были готовы к тестам с никотином в среднем за 40 сессий (п. 3.3.2) Во время контрольных сессий с растворителями протестированных веществ процент выбора большого подкрепления при минимальной задержке в соответствии с критерием стабилизации был равен 100%. В попытках, в которых задержки были равны 40 и 60 секундам, крысы в основном нажимали только на педаль, ассоциированную с немедленным подкреплением (рис. 3.3 и 3.5).
Линия животных не оказывала статистически значимого влияния на процент выбора большого подкрепления (F( 1,950)=0,1, Р=0,7). Также не было выявлено различий между линиями животных в количестве пропущенных попыток (F(l,950)=l,0, Р=0,3) и в латентных периодах выбора большого (F(l,453)=0,l, Р=0,9) или малого (F(l,784)=l,2, Р=0,3) подкрепления. — спонтанно гипертензнвные крысы крысы линии Вистар-Киото =100
Зависимость выбора большого подкрепления от продолжительности задержки у спонтанно гипертензивных крыс и крыс линии Вистар-Киото. После нажатия на одну из педалей животным предоставляли одну пеллету корма без задержки. При нажатии на другую педаль животные получали большее подкрепление (четыре пеллеты), но с переменной задержкой (от 0 до 60 сек). Данные представлены в виде процента выбора педали, ассоциированной с большим подкреплением, относительно общего числа попыток. По оси абсцисс представлены задержки перед предоставлением большого подкрепления. N=98.
При анализе всех попыток средние латентные периоды выбора большого (2,9±0,1, N=463) или малого подкрепления (3,1±0,1, N=794) не различались (F( 1,1237)=1,7, Р=0,2). Однако статистически значимый эффект фактора «продолжительность задержки» был обнаружен при сравнении периода между предоставлением двух педалей и выбором большого подкрепления на задержках 0 и 60 секунд (1,5±0,2 секунд и 3,1±0,4 секунд, соответственно; F(4,453)=16,4, Р 0,01). При сравнении периода между предоставлением двух педалей и выбором малого подкрепления на тех же задержках различия выявлены не были (2,5±0,3 секунд и 3,4±0,2 секунд, соответственно; F(4,784)=2,3, Р=0,06). Для обеих линий было показано статистически значимое увеличение количества пропусков к концу сессии (F(l,950)=12,6, Р 0,01). Наиболее вероятное объяснение этого эффекта - насыщение животных к концу сессии. Антагонисты глутаматных рецепторов NMDA-подтипа МК-801 и мемантин вызывали небольшое, но статистически значимое увеличение процента выбора большого подкрепления (F(3,366)=8,7, Р 0,01, F(3,423)=3,l, Р 0,05, соответственно). Этот эффект зависел от линии крыс, что подтверждалось статистически значимым взаимодействием факторов «доза» и «линия» при дисперсионном анализе (МК-801: F(2,366)=6,9, Р 0,01; мемантин: F(3,423)=2,8, Р 0,05). Как показано на рисунке 3.5., МК-801 только в самой высокой дозе (0,3 мг/кг) приводил к увеличению процента выбора большого подкрепления спонтанно гипертензивных животных, а мемантин не действовал на крыс этой линии ни в одной из протестированных доз. У крыс линии Вистар-Киото были выявлены эффекты мемантииа в дозе 3 мг/кг и МК-801 в дозе 0,1 мг/кг.
У крыс линии Вистар-Киото высокие дозы МК-801 (0,3 мг/кг) и мемантииа (10 мг/кг) значительно нарушали оперантное поведение. Количество ошибок у крыс линии Вистар Киото после введения МК-801 в дозе 0,3 мг/кг было настолько велико, что анализ предпочтения большого или малого подкрепления на этой дозе был невозможен. Дисперсионный анализ подтвердил, что факторы «МК-801» и «мемантин» статистически значимо влияли на количество ошибок (F(3,439)=243,0, Р 0,01, F(3,439)=18,6, Р 0,01, соответственно), а также указал на наличие взаимодействия между факторами «доза» и «линия» (F(3,439)=60,9, Р 0,01, F(3,439)=4,4, Р 0,01, соответственно).
Оценка эмоциональной лабильности в тесте негативного контраста
Переход от 32% раствора к 4% приводил к снижению потребления сахарозы. Потребление 4% раствора сахарозы крысами из групп «32%-4%» па третий и четвертый день было ниже (1,1 г), чем у животных из групп «4%-4%» (2,1 г), т.е. у животных из «32%-4%» проявлялся эффект негативного контраста. Этот эффект был статистически значимым в обеих группах «32%-4%» (F(l,39)=7,5; Р 0,05 и F(l,39)=8,7; Р 0,05, соответственно). У крыс из экспериментальной группы негативный контраст был выражен сильнее, чем у контрольных животных. Попарные групповые сравнения показали, что животные из экспериментальной группы после замены 32% раствора на 4% потребляли меньше сахарозы, чем крысы, продолжавшие пить 4% раствор. При сравнении групп, составленных из контрольных животных, такие различия обнаружены не были.
В группах «4%-4%» потребление сахарозы оставалось на одном уровне в течение всех четырех дней. Влияние фактора «день» на количество потребляемой за сутки сахарозы при двухфакторном дисперсионном анализе с повторными измерениями было статистически незначимым в обеих группах «4%-4%» (F(3,51)=l,4; Р=0,27).
Выработка негативного контраста у крыс, получавших во время раннего постнатального периода изотонический раствор NaCl или фенциклидин. Группы «4%-4%» в течение всех четырех дней получали 4% раствор сахарозы. Группы «32%-4%» первые два дня имели доступ к 32% раствору сахарозы, который на третий и четвертый день заменяли на 4% раствор. Данные представлены как среднее (М±т) количество сахарозы, потребленной за сутки (г). - р 0,05 (тест Бонферрони) по отношению к группе «4%-4%». N=10.
Формирование негативного контраста определяется эмоциональными факторами. У животных формируется «ожидание» раствора с высокой концентрацией сахарозы. После замены растворов (группы «32%-4%») концентрация раствора сахарозы не соответствует ожидаемой, что приводит к снижению потребления (Freet C.S. et al., 2006). Предполагают, что формирование негативного контраста отражает возникновение состояния ангедонии (Barr A.M. and Phillips A.G., 2002).
Проведенные эксперименты выявили повышенную чувствительность крыс с опытом раннего постнатального введения фенциклидина к стрессу. Известно, что введение фенциклидина крысам вызывает снижение дофаминергической передачи в префронтальпой коре, одной из областей ЦНС, участвующей в формировании негативного контраста (Jentsch J.D. et al., 1997a; Jentsch J.D. et al., 1997b). Следовательно, обнаруженные нарушения могут быть связаны с возникновением у крыс экспериментальной группы «гипофронтальности» -важной характеристики шизофрении, с которой связывают патогенез негативных симптомов.
Постепенное уменьшение продолжительности стимула до 0,5 секунд приводило к снижению аккуратности выполнения теста (F(2,47)-9,0; Р 0,001). Крысы экспериментальной группы были в целом более аккуратными, чем контрольные животные, что было подтверждено достоверным влиянием фактора «раннее постнатальное введение фенциклидина» (F(l, 19)=5,8; Р 0,05). Следовательно, крысы, получавшие фенциклидин во время раннего постнатального периода, были более внимательными, чем контрольные животные.
Увеличение продолжительности стимула приводило к увеличению среднего числа пропуск за сессию (рис. 3.11). При проведении двухфакторного дисперсионного анализа с повторными измерениями было выявлено, что фактор «продолжительность стимула» статистически значимо влияет на количество пропусков (F(2,36)=41,9; Р 0,001), однако фактор «введение фенциклидина» достоверного влияния не оказывал (F(l, 19)=1,3; Р=0,27). Взаимодействие этих двух факторов также было статистически незначимым (F(2,36)=0,9; Р=0,40). Таким образом, уменьшение продолжительности стимула приводило к увеличению количества пропущенных попыток.
Влияние изменения продолжительности стимула на аккуратность (А) и среднее число пропусков (Б) в двухпедальном тесте оценки внимания у крыс, получавших во время раннего постнатального периода фенциклидин или изотонический раствор NaCl. - р 0,05 (дисперсионный анализ) по отношению к контрольной группе животных. N=10-11
В ходе эксперимента аккуратность оперантного реагирования при односекундной продолжительности сигнального стимула оценивали дважды: в начале заключительной фазы обучения и в конце. Крысы обеих групп выполняли значительно больше нажатий во время стандартной паузы в начале эксперимента (рис. 3.13.). В начале обучения животные из группы, получавшей фенциклидин, были во время стандартной паузы более активны, чем контрольные крысы (154,3±3,3 и 132,9±3,8, соответственно), а после дополнительного обучения больше нажатий совершали уже животные из контрольной группы (31,4±1,9 и 48,0±3,7, соответственно).
Похожие диссертации на Экспериментальный анализ прокогнитивных эффектов никотина
