Содержание к диссертации
Введение
1. Механизмы обеспечения поведенческих реакций и условнорефлекторной деятельности (обзор литературы) 11
1.1. Роль околощитовидных желез и кальция в организации поведения и условнорефлекторной деятельности 11
1.2. Роль моноаминэргических систем мозга в формировании временной связи и поведенческого акта 22
1.3. Механизмы влияния биогенных аминов на поведение, обучение и память 28
1.4. Структурно-функциональные взаимоотношения структур головного мозга в организации поведения и условнорефлекторной деятельности..32
CLASS 2. Материалы и методы исследования. 391 CLASS
2.1. Общая характеристика экспериментального материала 39
2.2. Моделирование дефицита и избытка паратгормона у крыс. 40
2.2.1. Моделирование дефицита паратгормона у крыс 40
2.2.2. Моделирование избытка паратгормона у крыс 41-.
2.3. Изучение формирования, произвольного и вынужденного у гашения условной реакции пассивного избегания 42
2.4. Изучение процессов обучения, переобучения и произвольного уга-шения условной реакции активного избегания . 44
2.5. Выделение областей мозга, связанных с лимбической системой 47
2.6. Определение катехоламинов в ткани головного мозга 49
2.7. Определение концентрации общего кальция в плазме крови 50
2.8. Методы статистической обработки результатов исследований. 51
3. Динамика общего кальция в крови и катехоламинов в структурах головного мозга в процессе выработки условной реакции пассивного избегания при гипо- и гиперпаратиреозе 53
3.1. Особенности обучения и памяти при выработке условной реакции пассивного избегания 53
3.2. Динамика содержания общего кальция в плазме крови в процессе выработки условной реакции пассивного избегания 61
3.3. Динамика содержания катехоламинов в структурах головного мозга при выработке условной реакции пассивного избегания 64
3.3.1. Динамика содержания дофамина и норадреналина в гипоталамусе 64
3.3.2. Динамика содержания дофамина и норадреналина в гиппо-кампе 71
3.3.3. Динамика содержания дофамина и норадреналина в лимбиче-ской коре. 78
3.3.4. Динамика содержания дофамина и норадреналина в лобной коре. 84
3.4. Взаимосвязь и взаимозависимость биохимических и поведенческих
признаков при выработке условной реакции пассивного избегания в ус
ловиях гипо- и гиперпаратиреоза. 91
4. Динамика общего кальция в крови и катехоломинов. в структурах головного мозга в процессе выработки условной реакции активного избегания при гипо- и гиперпаратиреозе 101
4.1. Особенности обучения, переобучения и памяти при выработке условной реакции активного избегания 101
4.2. Динамика общего кальция в плазме крови при обучении, переобучении и угашений условной реакции активного избегания 118
4.3. Динамика содержания катехоламинов в структурах головного мозга в процессе обучения, переобучения и угашения условной реакции активного избегания 121
4.3.1. Динамика содержания дофамина и норадреналина в гипоталамусе 122
4.3.2. Динамика содержания дофамина и норадреналина в гиппо-кампе 129
4.3.3. Динамика содержания дофамина и норадреналина в лимбиче-ской коре 135
4.3.4. Динамика содержания дофамина и норадреналина в лобной коре 142
4.4. Взаимосвязь и взаимозависимость биохимических и поведенческихпризнаков при выработке условной реакции активного избегания в условиях гипо- и гиперпаратиреоза 149
Обсуждение результатов 158
Заключение 167
Выводы 169
Список литературы 171
- Роль околощитовидных желез и кальция в организации поведения и условнорефлекторной деятельности
- Изучение процессов обучения, переобучения и произвольного уга-шения условной реакции активного избегания
- Особенности обучения и памяти при выработке условной реакции пассивного избегания
- Особенности обучения, переобучения и памяти при выработке условной реакции активного избегания
Введение к работе
Актуальность проблемы
В условиях меняющихся взаимоотношений организма с внешней средой важное значение имеет изучение поведения животного, так как последнее есть проявление активности внешнего контура регуляции в сложных системах, обеспечивающих субстратное и функциональное постоянство и целостность организма (Самойлов М.О., 1999). С нейрохимической точки зрения поведение является сложным сбалансированным процессом, обусловленным действием комплекса медиаторов и других биогенных регуляторов в мозге. Находясь в динамическом равновесии, этот процесс сдвигается в ту или иную сторону путем повышения активности или торможения одних медиа-торных систем с переходом через равновесное состояние — в другую сторону в связи с повышением активности или торможением других медиаторных систем (Кулагин Д; А., Болондинский В. К., 1986). Биологической причиной подобного; сдвига является та или иная мотивация организма, зависящая от внешних или внутренних факторов с вводом в действие всей функциональной системы поведенческого акта (Кулагин Д. А., Болондинский В. К., 1986).
Как полагает большинство исследователей (Костюк П.Г., 1977;.Matthies Н., Pohle W., Popov N. et al., 1978), в основе формирования поведения и закрепления временной связи лежит изменение эффективности синаптической передачи. В механизмах изменения эффективности синаптической передачи большая роль отводится соотношению процессов секреции и инактивации медиатора. Также известно, что медиаторы инициируют многие внутриклеточные метаболические события нервных клеток, что опосредованно оказывает влияние на поведение и условнорефлекторную деятельность (Гасанов Г.Г., Мехтиев А.А., 1991).
Поэтому для более глубокого понимания механизмов высшей нервной деятельности и поведения в настоящее время все более привлекает внимание исследователей изучение участия гормонов и вторичных посредников в реализации высших функций мозга. Так, существуют доказательства того, что
высшая нервная деятельность нарушается при изменении гормонального баланса в организме (Федотова Ю.О., 1998; Федотова Ю.О., 1999). Поэтому чрезвычайно важным является вопрос о взаимодействии нервного и эндокринного звеньев регуляции в организме при выработке адаптивного поведения и осуществлении условнорефлекторной деятельности.
В то же время данные литературы указывают на возможность влияния кальциевого гомеостаза в организме на функции нервной ткани, ш условно-рефлекторную деятельность, (Худавердян Д.Н., Тер-Маркосян А.С., 1992). Так, известно, что незначительные колебания концентрации кальция в плазме крови отражаются на деятельности нейронов«и это сопровождается: изменением возбудимости нервной системы (Lux, H.D., 1977), лежащей в основе ус-ловнорефлекторной деятельности.
Сопоставление представленных данных позволяет рассматривать нервную ткань в качестве мишени для паратгормона, а также сделать вывод о влиянии уровня кальциемии в организме на метаболизм и функционирование центральной нервной системы (Худавердян Д.Н., Тер-Маркосян А.С., 1992). Однако отсутствие комплексных исследований в этой области не позволяют создать обобщающую картину высшей нервной деятельности в условиях нарушения уровня кальция в организме.
В связи с этим, требуется= разработка, постановка; и проведение модельных экспериментов на лабораторных животных по изучению; условно-рефлекторной деятельности и содержания биогенных аминов в головном мозге при нарушении обмена кальция в организме. При этом необходимо проведение комплексных научных исследований с поиском возможных, корреляционных взаимосвязей между рассматриваемыми биохимическими' и поведенческими параметрами..
Цель и основные задачи исследования
Цель работы - изучить влияние гипо- и гиперпаратиреоза на динамику общего кальция в крови и катехоламинов в различных структурах головного мозга в процессе формирования условных рефлексов.
В соответствии с этим были определены следующие задачи:
Выявить влияние гипо- и гиперпаратиреоза на процессы обучения, переобучения и произвольного у гашения условной реакции активного и пассивного избегания.
Изучить влияние гипо- и гиперпаратиреоза на содержание общего кальция в плазме крови в процессе обучения; переобучения и произвольного угашения условной реакции активного и пассивного избегания.
Исследовать влияние гипо- и гиперпаратиреоза на уровень катехола-минов в различных структурах головного мозга в процессе обучения, переобучения и произвольного угашения условной реакции активного и пассивного избегания.
Изучить корреляционные связи между параметрами условнорефлек-торной деятельности, содержанием общего кальция в плазме крови и уровнем катехоламинов в различных структурах головного мозга в условиях гипо- и гиперпаратиреоза.
Научная новизна работы
Впервые установлено, что гипопаратиреоз сопровождается снижением способности к обучению и сохранению памятного следа. Гиперпаратиреоз не* оказывает существенного влияния на формирование условной реакции, но приводит к нарушению процессов торможения при переобучении и произвольном угашений рефлекса. Получены новые данные, показывающие, что в условиях гипокальциемии у крыс с гипопаратиреозом уровень общего кальция по сравнению с исходным достоверно увеличивается в процессе формирования и снижается при произвольном угашений условного рефлекса. При гиперкальциемии, вызванной гиперпаратиреозом, концентрация кальция в крови в процессе обучения не изменяется по сравнению с исходным уровнем, однако снижается при произвольном угашений условной реакции. Следовательно, при этом существенно нарушается возможность обеспечения оптимальным уровнем кальция процессов адекватной перестройки условно-рефлекторной деятельности.
Впервые установлена связь между уровнем кальция и содержанием но-радреналина и дофамина в структурах головного мозга при обучении, переобучении, а также угашений условных рефлексов в условиях моделирования гипо- и гиперпаратиреоза. В процессе формирования условной реакции на фоне гипопаратиреоза наиболее высокое содержание дофамина и норадрена-лина установлено также как и у контрольных животных в гипоталамусе ив гиппокампе, а на фоне гиперпаратиреоза — в гиппокампе ив лобной коре. При этом, выявлена выраженная и функциональная корреляционная связь с уровнем общего кальция в крови.
Научно-практическая значимость.
Полученные данные углубляют и дополняют представления о гормонально-метаболических взаимоотношениях и о роли околощитовидных желез в организации адаптивного поведения, обучения и памяти. Результаты исследования указывают на возникновение поломок гомеостаза кальция и нейро-медиаторных систем головного мозга при гипо-и гиперпаратиреозе, которые сопровождаются комплексными нарушениями поведенческих реакций и ус-ловнорефлекторной деятельности.
Полученные данные представляют интерес с позиции охраны здоровья, поскольку заболевания околощитовидных желез часто встречаются как в среднем и пожилом возрасте, так и у детейі Важное значение при этом имеет выяснение механизмов расстройств приспособительных реакций мозга, приводящих к дезадаптивным и патологическим состояниям, понимание которых необходимо для поска и разработки эффективных средств повышения адаптивных возможностей мозга, профилактики и лечения неврологических заболеваний. На их основе может быть предложено детальное изучение обмена кальция, уровень которого в крови является косвенным показателем состояния кальцийрегулирующих механизмов и, прежде всего, функции околощитовидных желез. Следует также отнестись осторожно к рекомендациям по масштабному и неконтролируемому применению препаратов, содержащих кальций.
Результаты исследования нашли применение в учебном процессе на кафедре анатомии, физиологии и гигиены человека Ставропольского государственного университета. Они нашли отражение в курсах лекций по физиологии человека и животных, по психофизиологии, физиологии высшей нервной деятельности, в дисциплинах специализации «Физиология человека и животных» в разделах «Большой физиологический практикум», «Нейро-биология».
Положения, выносимые на защиту
Гипопаратиреоз сопровождается снижением способности к обучению и сохранению памятного следа. Гиперпаратиреоз не оказывает существенного влияния на формирование условной реакции, но приводит к нарушению процессов торможения при переобучении и произвольном угашений рефлекса.
Гипопаратиреоз сопровождается снижением базального уровня дофамина в гипоталамусе ив гиппокампе при повышении его в лимбической и лобной коре. Содержание норадреналина достоверно повышается во всех изучаемых структурах головного мозга. В условиях гиперпаратиреоза вывле-но достоверное повышение базального уровня дофамина и норадреналина во всех изучаемых структурах головного мозга.
В процессе формирования условной реакции на фоне гипопаратирео-за наиболее высокое содержание дофамина и норадреналина установлено также как и у контрольных животных в гипоталамусе ив гиппокампе, а на фоне гиперпаратиреоза — в гиппокампе и в лобной коре. При этом выявлена выраженная и функциональная корреляционная связь с уровнем общего кальция в крови.
Установлена роль околощитовидных желез в динамике содержания катехоламинов в структурах головного мозга в процессе формирования условного рефлекса и сохранения памятного следа.
Апробация диссертации
Материалы диссертации доложены на Всероссийской научной конференции «Эколого-биологические проблемы Волжского региона и Северного Прикаспия» (Астрахань, 2001); IV научной конференции молодых ученых Северного Кавказа по физиологии и валеологии (Ростов-на-Дону, 2001); XI Международном симпозиуме «Эколого-физиологические проблемы адаптации» (Москва, 2003); межрегиональной конференции «Физиологические проблемы адаптации» (Ставрополь, 2003); межрегиональной конференции «Приоритеты экологии и культуры в образовании» (Ставрополь, 2003); Всероссийской конференции «Нейроэндокринология» (Санкт-Петербург, 2003), VII международной научной конференции «Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря» (Астрахань, 2004), международной конференции «Физиология развития человека» (Москва, 2004), научно-практических студенческих конференциях кафедры анатомии, физиологии и гигиены человека СГУ (1997-2004).
Публикации Материалы диссертационной работы представлены в 12 работах.
Структура диссертации
Работа состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов собственных исследований, обсуждения, выводов и библиографического указателя, включающего в себя 213 источников литературы, в том числе 133 отечественных и 80 зарубежных. Диссертация изложена на 191 странице машинописного текста, содержит 24 таблицы и иллюстрирована 35 рисунками.
Роль околощитовидных желез и кальция в организации поведения и условнорефлекторной деятельности
В настоящее время; установлена ключевая роль кальция, и в частности его активной ионизированной; формы, во всех жизненно важных функциях организма (КостюкП.Г., 1986; Постнов Ю.В., Орлов С.Н., 1987; Charlton М:Р , Smith S.J:, Zucker R.S., 1982). Кальций необходим для свертывания крови, играет центральную роль в стабилизации клеточных мембран, участвует в механизмах синаптическои передачи, нервно-мышечной1 проводимости и в мышечном сокращении, занимает ключевую позицию-в регуляции активности многих ферментов. В последние годы показано, что кальций необходим для-осуществления секреторного процесса как в экзокринных железах, так и в эндокринных (Држевецкая И.А., 1994; Miller R.Ji, 1991; Quanounou A. et al., 1999; Hilfiker S., Pieribone V.A., Czernik A.J., Kao H., Augustine G.J., Green-gard P., 1999). Кальций участвует в контроле нейрональной клеточной возбудимости и обеспечивает взаимодействие электрических сигналов (Llines R.R., 1988; Petrus J.P., Josee E.L., Paul A.J., 1991), с ним связано обеспечение си-наптической пластичности (Malenka R.C. et al., 1989) и депрессии генов (Szekely A.M., Costa Е., Gayson D.R., 1990). Также известно, что конечной причиной перестройки эффективности синаптического пути служит изменение концентрации кальция в терминалях, что определяется цАМФ-зависимым фосфорилированием различных клеточных белков (Козловский В.Л.,. 1995; Куликова О.Г., Рейхардт Б.А., Сапронов Н.С., 1997; Скребицкий В:Г., Чепкова А.Н., 1999). Особо следует отметить значение кальция для нормального течения онтогенеза (Bentley D., Gutrie Р.В., Kater B.S., 1991), контроля метаболизма (McCormack J.G., Halestrap А.Р., Denton R.M., 1990; Miller R.J., 1991) и гибели нейронов (Meldrum B.S., Garthwaite J., 1990; Choi D.W., 1990). Именно это позволило H. Расмуссену (Rasmussen Н., 1973; Ras-mussen Н., Goodman D.P., 1977) выдвинуть гипотезу о том, что кальций является «вторичным мессенджером» и подобно циклическим нуклеотидам участвует в передаче информации от клеточной мембраны к внутренним структурам клетки;
Полученный к настоящему времени достаточно обширный фактический материал позволяет отнести кальций к группе эндогенных соединений, которые участвуют в молекулярных механизмах функционирования нервных клеток (Berridge M.J., 1998; Николлс Дж.Г., Мартин А.Р., Валлас Б.Дж., Фукс П.А., 2003; Самойлов М.О., 1995; Котляр Б.И., Пивоваров А.С., 1989). Так, известно, что кальций не только регулирует все формы пластичности нервных клеток: длительную потенциацию (Lynch G., Larson J., Kelso S. et al., 1983), сенситизацию (Abrams T.W., Castellucci V.F., Camardo J.S. et al., 1984; Boyle M.B., Klein M., Smith S.J., Kandel E.R., 1984), привыкание (Дьяконова Т.Л., 1987; Пивоваров A.C., Дроздова Е.И., Котляр Б.И., 1988), клеточные аналоги ассоциативного обучения (Alkon D.L., 1984; Connor J.A., Alkon D.L., 1984), но и участвует в образовании всех остальных известных вторичных посредников (Котляр Б.И., Пивоваров А.С., 1989), чем, видимо, и объясняется его столь широкое регуляторное влияние.
Установлено, что ионы кальция усиливают и продлевают посттетани-ческую потенциацию дендритных потенциалов коры больших полушарий и оказывает активизирующее влияние на синаптическую эффективность в гип-покампе (Turner R.W., Baimbridge K.G., Miller J.J., 1982), а механизмом такого воздействия, по-видимому, является возрастание выброса медиатора. Известно, что возрастание входа кальция в терминали при длительной потен-циации активирует кальциевый насос и повышает захват кальция митохондриями (Stanton Р.К., Schanne F.А., 1986), который приводит к усилению выделения медиатора, что и обуславливает возрастание синаптической эффективности.
Анализируя роль кальция в пластичности нейрона при обучении, Э; Кендел пришел к заключению, что модуляция потенциалзависимого кальциевого тока, контролирующего выброс медиатора терминалью пресинапти-ческого нейрона, является механизмом всех исследованных форм синаптической пластичности. Регуляция кальциевого тока осуществляется путем непосредственного действия на белок кальциевого канала, что определяет время, в течение которого кальциевый канал находится в открытом состоянии (Kan-del E.R:, 1981).
Столь важная роль ионов кальция в функционировании организма предопределила- возникновение в процессе эволюции специфической системы тонкой регуляции его обмена, чего не имеет ни один другой ион. Такую функцию выполняет гормональная система регуляции кальциевого метаболизма, где центральное место занимает паратиреоидный гормон, вырабатываемый околощитовидными железами.
По классическим представлениям; органами-мишенями для паратгор-мона служат кость, почки и тонкий кишечник, причем для осуществления эффекта паратгормона необходимым условием является его связывание с ре цепторами мембраны клеток-мишеней с последующей. активацией системы аденилатциклаза-цАМФ (Rasmussen Н., 1973), усилением входа кальция в клетку (Vegt G.B., Ruijter М., 1977) и инициацией внутриклеточных процессов. Вместе с тем накопившиеся к настоящему времени экспериментальные данные свидетельствуют о возможности влияния паратгормона на клетки тканей, не признанных в качестве мишеней для его действия. Среди них можно отметить миоциты гладкой (Худавердян Д.Н., Тер-Маркосян А.С.,. Кишоян К.С, Геворгян Г.А., 1990), скелетной (МхеянЭ.Э.,. 1990) и сердечной (Барабанова В.В., Давыдова ИШ., Халедова Н.Б., 1989) мышц, клетки крови (Чурсина Ю.А., 1986; Репу Н:М., Chappel J.C, Bellorin F.E., 1984), железистой (Гамбарян А.К., Сафарян Л.А., Головлева Г.М., 1988; Довлатян Р;А., 1985), а по некоторым представлениям и нервной ткани (Berridge M.J., 1998; Држевецкая И.А., 1987; Никушин В:Г., Смирнова B.C., Поздняков О.М., 1988; Николлс Дж.Г., Мартин А.Р., Валлас Б.Дж., Фукс П.А., 2003).
Многочисленные клинико-экспериментальные данные по изучению патогенеза нейромоторных нарушение при= дисфункции околощитовидных желез косвенно указывают на возможность паратиреоидной регуляции нервной ткани. Об этом свидетельствует то обстоятельство, что одним из наиболее ранних и тяжелейших осложнений гипофункции околощитовидных желез, приводящих к гибели, является синдром тетании, а также факты, вовлечения околощитовидных желез в патогенетические механизмы нейропсихи-ческих заболеваний (Мартынов Ю.С, Попова А.С, Вощанова Н.П., 1973). На это указывает также установленная в условиях паратиреоидной недостаточности гиперактивность центральных нейронных популяций с ослаблением-различных видов сегментарного торможения, повреждение надсегментарных механизмов регуляции локомоторной активности (Худавердян Д.Н., 1984).
Изучение процессов обучения, переобучения и произвольного уга-шения условной реакции активного избегания
Необходимо отметить, что выполнение теста условной реакции пассивного избегания в большой степени: зависит от двигательной,. активности животных. В связи с этим для более детальной характеристики сдвигов извлечения памятного следа наряду с условной реакцией пассивного избегания была исследована условная реакция активного избегания. Процессы формирования условной реакции активного избегания, переобучения и сохранения памятного следа были изучены в Y-образном лабиринте.
Как известно, модель условной реакции активного избегания отражает процесс выработки, закрепления и последующего воспроизведения сформированного навыка. Процесс обучения из-за постоянного подкрепления неправильно выполненной реакции электрическим током сопровождается фактором стресса, но сочетанное предъявление условного и безусловного раздражителей уменьшает эмоциональную нагрузку и позволяет извлекать нужную информацию (Буреш Я., Бурешова О., Хьюстон ДЖ.П., 1991).
Все опыты проводили с 9.00 до 13.00. Условную реакцию активного избегания вырабатывали в Y- образном лабиринте (Буреш Я., Бурешова О., Хьюстон Дж.П., 1991). При выработке двигательных условных рефлексов животное обучают контролировать применение безусловного стимула путем соответствующих реакций на условные сигналы, предшествующие вредному стимулу. Первой стадией обучения является, как правило, реакция бегства, которая прекращает эффект безусловного стимула. При продолжении обучения появляются предвосходящие реакции, которые позволяют животному вообще избежать безусловного стимула.
При обучении крысу помещали в лабиринт на 5 минут, чтобы животное освоилось и привыкло к обстановке (рис. 2А). Условным стимулом служило включение света на 10 с. в одном из трех отсеков, безопасном для животного. Если крыса в течение этого времени не перебегала в безопасную часть установки, то на электродный пол остальных отсеков подавали электрический ток (50 Гц, 10 мс), побуждавший ее перебежать в освещенный отсек. Пороговые значения тока (2,0- 4,0 мА) определяли по вокализации. Ошибка засчи-тывается в том случае, когда животное вступает в неосвещенный отсек всеми четырьмя лапами. Метод исправления позволяет животному продолжить поиск, пока не будет достигнута цель в освещенном рукаве лабиринта. В освещенном отсеке крыса находилась в течение 30 с и затем возвращалась на старт. Ежедневно животным предъявляли 10 сочетаний условного (свет) и безусловного (ток) сигналов. Половина животных обучалась бегать налево, а остальная часть направо. Секундомером измеряли время от начала действия условного стимула до размещения всех четырех лап на безопасной.зоне. Выполнение реакции считалось правильным, если животное перебегало в безопасный отсек до включения тока.
Для достижения воспроизводимых результатов следует как можно тщательнее исключить влияние экспериментатора; Важно, чтобы он находился за стартовой камерой в течение всего опыта и манипуляции с животными не создавали дополнительного ориентира. Кроме того, следует сделать неэффективными все сенсорные сигналы, кроме положения коридора относительно животного. Это достигается симметричной конструкцией установки и устранением внелабиринтных (градиенты освещения) и обонятельных сигналов.
Критерием обучения считали не менее 60% правильных ответов (Бурені Я., Бурешова О., Хьюстон Дж.П;, 1991). Процесс обучения продолжали в; течение 7 дней. Для тестирования сохранения данной реакции через 24 часа (на 8 день) крыс помещали в лабиринт и предъявляли то же число условных сигналов, но без подкрепления током.
За процессом переобучения наблюдали в течение последующих 5 дней на 15 крысах от каждой; группы. При переобучении изменяется сигнальное значение условного раздражителя. Положительный условный сигнал становится отрицательным при его неподкреплении, и наоборот, отрицательный условный сигнал становится положительным путем его подкрепления (рис. 2Б). Важно отметить, что при переобучении первоначальный навык не стирается, а лишь приобретает знак «не используй». На 6 день переобучения у этих животных тестировали сохранение данной реакции.
У оставшихся 15 обученных животных от каждой группы в течение 5 дней наблюдализа процессом угашения условной реакции (рис. 2В). Навык считается угашенным, когда выбор соответствует случайности.
Особенности обучения и памяти при выработке условной реакции пассивного избегания
В данной главе приводятся результаты исследований по изучению влияния функции околощитовидных желез на процессы обучения и памяти, динамики общего кальция в крови и катехоламинов в структурах головного мозга в процессе выработки условной реакции пассивного избегания.
Формирование условной реакции пассивного избегания, а также процессы вынужденного и произвольного угашения приобретенного навыка были изучены в лабиринте, состоящем из двух камер, сообщающихся между собой круглым отверстием.
Модель условной реакции пассивного избегания характеризует способность к сохранению временных связей, и используется для обучения животных избегать вредных факторов путем подавления определенного поведения. Специфической особенностью данного теста является то, что подача тока на лапу не связана ни с какими определенными движениями животного, но его подают после завершения исследовательского поведения, что помогает определить влияние различных факторов на различные фазы обучения. Особенности обучения и памяти при выработке условной реакции пассивного избегания
Анализ обучения условной реакции пассивного избегания интактных животных показал, что необученные крысы находят вход в малую камеру в течение 60-70 с. Они входят туда после некоторых колебаний, поворачиваются головой к двери. Обычно животные проводят больше минуты в небольшом отсеке, прежде чем покинуть его на короткое время и посетить большую камеру, совершая при этом 2-3 перехода из камеры в камеру. Это объясняется тем, что крыса в силу своих биологических особенностей сначала учится избегать открытого пространства и яркого освещения путем ухода в малую камеру.
При тестировании запоминания большинство животных вообще не входят в малую камеру или проводят там лишь несколько секунд. Часто крысы идут к входу, исследуют малый отсек головой и передними конечностями, но затем быстро отходят в. дальний угол большой камеры. Время первого входа значительно; увеличивается, а число переходов падает, что указывает на формирование прочной временной связи при обучении условной реакции пассивного избегания.
На следующий день после выработки вынужденного у гашения ; условной реакции пассивного избегания обнаружена частичная утрата приобретенного навыка: значительно укорачивается латентный период входа в малую камеру, увеличивается время, проведенное в малой камере, и число переходов между отсеками.
Изучение произвольного угашения условной реакции пассивного избегания показало, что в течение трех последующих за процессом обучения дней наблюдалось стойкое сохранение приобретенного навыка.. Начиная с третьего дня тестируемого периода обнаружено постепенное у гашение условной реакции, что проявляется уменьшением латентного периода первого входа в малую камеру, увеличением времени, проведенном в малом отсеке и числа переходов между камерами (табл. 1, рис. 4).
Показатели латентного периода первого входа в малый отсек и числа переходов между камерами при обучении условной реакции пассивного избегания . животных с гипопаратиреозом в целом незначительно отличаются от таковых в контрольной группе. В то же время у крыс с паратиреоидэкто-мией наблюдается достоверное снижение времени проведенного в малой камере по сравнению с контролем, что свидетельствует об усилении чувства страха у животных опытной группы перед малым отсеком, который ассоциируется у них с неизбегаемыми ударами тока.. При тестировании через 24 часа после предварительного обучения у животных опытной группы наблюдалась амнезия реакции пассивного избегания, на что указывает увеличение латентного периода входа в малую камеру и снижение числа переходов между отсеками и общего времени нахождения в малой камере.
Через 24 часа после выработки вынужденного угашения условной реакции пассивного избегания животные опытной группы практически не заходят в малый отсек в отличие от крыс контрольной группы.
Изучение произвольного угашения условной реакции пассивного избегания у крыс с гипопаратиреозом показало, что в течение всех последующих за процессом обучения дней наблюдалось стойкое сохранение приобретенного навыка, на что указывает отсутствие входа животными опытной группы в малую камеру (табл. .1, рис. 4). Кроме того, крысы часто припадали к полу в дальнем углу большой камеры на протяжении большей части теста на запоминание, что можно расценивать как проявление чувства страха перед малым отсеком лабиринта у животных с гипопаратиреозом.
Показатели числа переходов между камерами при обучении условной реакции пассивного избегания животных с гиперпаратиреозом в целом незначительно отличаются от таковых в контрольной группе. В то же время у крыс с трансплантированными околощитовидными железами выявлено достоверное снижение времени проведенного в малой камере, а также увеличение латентного периода первого входа в малый отсек по сравнению с контролем.
При тестировании через 24 часа после предварительного обучения у животных опытной группы наблюдалось стойкое сохранение приобретенного навыка. Об этом свидетельствует увеличение латентного периода входа в малую камеру, уменьшение числа переходов между отсеками и снижение общего времени нахождения в малой камере.
Особенности обучения, переобучения и памяти при выработке условной реакции активного избегания
Как следует из полученных данных, интактные животные при выработке условной? реакции активного избегания начинали обучаться уже со второго дня эксперимента, что выражается нарастанием числа правильных ответов. Первой стадией обучения; как правило, является реакция бегства, которая прекращает эффект безусловного стимула. При продолжении обучения появляются, предвосходящие реакции, которые позволяют животному вообще избежать безусловного стимула. Так, при сочетанном десятикратном предъявлении животным условного раздражителя (свет) и безусловно рефлекторного подкрепления (ток) в первый день обучения латентный период избегания уменьшается от 25,73±1,93 с при первом предъявлении до 9,27±0,79 с на десятой попытке. На второй день формирования условной реакции латентный: период активного избегания- к десятой попытке снижается до 8,6±0,8 с. К третьему дню тестируемого периода эти животные достигали 60%-ного уровня реакции активного избегания, который был принят в качестве адекватного критерия обучения (Буреш Я;, Бурешова О., Хьюстон ДЖ. П., 1991). Величина латентного периода избегания при формировании условной реакции активного избегания прогрессивно снижается и к седьмому дню обучения при первом предъявлении условного и безусловного стимулов он составляет 9,67±0,52 с, а при десятом — 3,87±0,35 с (рис. 18).
Из описанных выше результатов обучения условной реакции активного избегания у интактных животных видно, что реакция бегства вырабатывается; в течение нескольких попыток на. протяжении первых дней обучения, о чем свидетельствуют величины латентных периодов избегания. Затем следует постепенное подавление неадаптивной в данном случае реакции страха и запускание реакции бегства по одному лишь сигналу, вызывающему страх. Отсюда первая стадия выработки реакции бегства характеризуется ожиданием в. стартовой камере первого удара тока, за которым следует бегство (1-4 дни обучения); вторая стадия характеризуется; постепенным уменьшением латентного периода покидания старта (5-6 дни обучения); а третья.— стабильным уровнем поведения (7 день обучения).
При определении сохранения памятного следа через 24 ч было обнаружено, что в контрольной группе животных наблюдалось постепенное повышение уровня воспроизведения условной реакции активного избегания, который, на восьмой день эксперимента составил 82,7±2,48% (табл. 13, рис. 17А). Латентный период избегания к десятой попытке достигает уровня 3,93±0,64 с. Отчетливо выраженное «сбережение» времени избегания свидетельствует о хорошо выработанном навыке. В хорошо выработанных реакциях избегания страх (о котором свидетельствуют такие показатели как вокализация, вздыбливание шерсти, дефекация и т. д.) уменьшается до минимума. Животное действует ровно, легко, не получая ни одного удара тока в течение нескольких попыток. На этой стадии отдельные неудачные попытки достичь безопасной зоны, вероятно, вызваны постепенным уменьшением страха или «намеренными» попытками выявить наличие безусловного стимула.
При переобучении крысы идут в ту сторону, которая была неправильной в предыдущий раз. Первый правильный выбор возникает после 3-5 ошибок. На этой стадии у крыс вновь появляются колебания в месте выбора, которые сохраняются до стабилизации правильного выбора. Поэтому у животных контрольной группы в первый день переобучения показатель обученно-сти снижается с 82,7±2,48% до 68±2,43%, а латентный период избегания на первой попытке увеличивается до 47±2,07 с, но при последующих днях переобучения задание выполняется лучше, уменьшается время латентного периода активного избегания. При тестировании сохранения данной реакции на шестой день, обученность крыс составляет 94±1,31% (табл. 13, рис. 17Б), а значение латентного периода избегания при десятом предъявлении — 2,6+0,13 с (рис. 19). Эти показатели, а также значительное «сбережение» времени избегания животным свидетельствует о хорошо приобретенном навыке.
При определении сохранения памятного следа через 24 часа было обнаружено, что в контрольной группе животных наблюдалось постепенное снижение уровня воспроизведения условной реакции активного избегания, который через 24 часа составил 68+2,23%, а к пятому дню тестирования снизился до 4±1,31% (табл. 13, рис. 17В)
![Динамика морфобиохимических показателей системы нейрон - глия - капилляр и процессы липопероксидации в структурах моста головного мозга человека при старении [Электронный ресурс]](/i/i/4288/192299.png "Динамика морфобиохимических показателей системы нейрон - глия - капилляр и процессы липопероксидации в структурах моста головного мозга человека при старении [Электронный ресурс] Григорьев Олег Глебович")
