Введение к работе
Актуальность проблемы
Рефлекс вздрагивания (startle response) - относительно простой рефлекс скелетной мускулатуры, который является следствием испуга, и, по-видимому, служит для предотвращения потенциального повреждения организма (Попова и др., 1999; Popova et al, 2000)
Рефлекторное вздрагивание может быть вызвано стимулами различной модальности - акустическими, тактильными, зрительными, однако наибольшей популярностью у исследователей пользуется акустический рефлекс вздрагивания (АРВ).
Показано, что внешние и внутренние факторы оказывают влияние на АРВ и приводят к его изменениям. Так, после продолжительного ряда повторений стимула происходит снижение АРВ, и этот феномен называется габитуация (от англ. habituation) или привыкание (Davis et al, 1982; Koch, 1999; Dulawa, Geyer, 2000). Изучение габитуации позволяет исследовать механизмы, лежащие в основе поведенческой пластичности. Кроме того, привыкание связано с когнитивными процессами (Eliwanger et al, 2003) и рассматривается как ингибиторный механизм, принимающий участие в процессе избирательного внимания (Geyer, Braff, 1987). Следует отметить, что как у человека, так и у животных вздрагивание может быть вызвано стимулами с идентичными параметрами, причем сходные стимулы вызывают сходную реакцию (Koch, 1999). Таким образом, вполне правомерно проведение параллелей между исследованиями, выполненными на животных и на людях.
Особую актуальность исследованиям АРВ и его модификаций придаёт тот факт, что их изменения наблюдаются при ряде нейропатологических состояний. Например, постгравматический синдром у людей сопровождается снижением порога АРВ (Butler et al, 1990) и повышением силы реакции (Grillon et al, 1998, Shalev et al, 2000, Marshall, Garakam, 2002), а также снижением скорости привыкания к стимулу (Garrick et al, 2001; Marshall, Garakani, 2002). Показано, что снижение габитуации происходит при шизофрении (Geyer, Braff, 1982; Bolinoetal, 1992; Braff et al, 1992; Cadenhead et al, 1993).
Моделирование патологий на животных основывается на концепции о том, что в основе психопатологий лежат нарушения основных механизмов поведенческой адаптации, гомологичные у человека и животных (Kolpakov et al, 1996; Dixon, 1998). Линия крыс OXYS - это модель для изучения преждевременного старения (Kolosova et al, 2001;2002;2003; Markova et al, 2003). Изучение возрастных особенностей АРВ и габитуации у животных данной линии представляет несомненный интерес, поскольку позволяет сравнить возрастные изменения у крыс с нормальным (Вистар) и ускоренным (OXYS) темпом старения. Однако, до сих пор исследований по изучению возрастных особенностей АРВ у крыс OXYS проведено не было. В связи с тем, что вздрагивание немедленно сопровождается изменениями в сердечнососудистой системе (Svensson et al, 1991), исследование АРВ и габитуации у линии крыс с наследственной, индуцируемой стрессом артериальной
гипертензией (НИСАГ) (Маркель и др., 1985) также представляется важным и требующим дальнейшего изучения.
Кроме того, значительный интерес вызывает вопрос, касающийся роли наследственных особенностей в экспрессии АРВ и, в частности, значимость отдельных генов и их продуктов в регуляции реакции вздрагивания. Изучение нокаутных мышей с отсутствием гена, кодирующего важный для нейротрансмиссии белок, который опосредует поведенческий признак, может позволить ответить на этот вопрос. В связи с этим представляется интересным изучение влияния нокаута МАО А - ключевого фермента деградации основных медиаторов мозга - на АРВ.
Известно, что фенотип обусловлен взаимодействием генотипа с окружающей средой. Иными словами, тот или иной признак может варьировать в пределах одного генотипа под воздействием средовых факторов. К настоящему времени исследованы немногие внешние факторы, влияющие на АРВ. Показано влияние освещенности, суточных ритмов, сезона, половых особенностей (Davis, Sollberg, 1971; Chabot, Taylor, 1992; Walker, Davis, 1997), проведены исследования эффекта стресса на АРВ (Faraday et al, 1999; Servatius etal, 2000; Maslova et al, 2002; Храпова 2003) В то же время не менее важны вопросы о влиянии на АРВ материнского воспитания и ранних стрессирующих воздействий, которые до сих пор остаются мало изученными.
Важным этапом нейрогенетических исследований является исследование генотипических особенностей поведенческих реакций и их взаимозависимостей. Это придает исследованию взаимосвязи АРВ и различных форм поведения животных особую актуальность. Однако к настоящему времени проведены лишь отдельные исследования, позволяющие сопоставить АРВ с тревожностью (Trullas, Sloknick, 1993, Mcllwain et al., 2001; Храпова и dp, 2001) и половой мотивацией (Храпова и др., 2001).
Все вышесказанное выявляет поле для настоящего исследования, в соответствии с чем, была поставлена цель и очерчены задачи.
Целью настоящей работы было исследование генетико-физиологических, видовых и возрастных особенностей акустического рефлекса вздрагивания (АРВ), его зависимость от факторов среды в раннем онтогенезе и взаимосвязь с другими формами поведения.
В связи с этим были поставлены следующие задачи:
-
Исследовать наследственные особенности АРВ у мышей. Выделить линии, контрастные по этому признаку, изучить особенности АРВ у мышей с генетическим нокаутом МАО А;
-
Исследовать генотипическую взаимосвязь АРВ с двигательной, исследовательской активностью, тревожностью, агрессивным, депрессивноподобным и половым мотивационным поведением у мышей;
-
Для выявления относительной роли факторов «генотип-среда» изучить влияние перекрестного вскармливания на АРВ крыс, селекционированных на высокую и низкую агрессию на человека, а также оценить эффект неонатального введения глутамата натрия на АРВ мышей;
-
Изучить видовые особенности габитуации к повторяющемуся акустическому стимулу у мышей и крыс;
-
Изучить АРВ и габитуацию у животных с наследственной предрасположенностью к артериальной гипертензии (линия НИСАГ);
-
Исследовать возрастные особенности АРВ и габитуации у крыс с нормальным (Вистар) и ускоренным (OXYS) темпом старения.
Научная новизна работы
В настоящей работе впервые:
установлено, что средовые воздействия (cross fostering) не оказывают значительного влияния на АРВ крыс, селекционированных на высокую и низкую агрессию по отношению к человеку; преобладающую роль в выраженности АРВ у данных животных играет генотип; однако, введение в неонатальном периоде глутамата натрия приводило к снижению АРВ у самцов мышей;
установлена положительная генотипическая связь АРВ с депрессивноподобным поведением. Показано, что АРВ и двигательная, исследовательская активность, тревожность, агрессивное и половое мотивационное поведение у мышей являются генотипически не связанными характеристиками;
выявлены видовые особенности габитуации: у мышей, в отличие от крыс, не происходит развития привыкания к повторяющемуся воздействию акустических стимулов;
установлено, что у крыс с возрастом происходит снижение АРВ и габитуации. Снижение габитуации у крыс с ускоренным темпом старения (OXYS) происходит в более раннем возрасте, чем у крыс Вистар.
Теоретическая и научно-практическая ценность работы
Установлена на мышах 11 линий и на 4 линиях крыс (пасюки, OXYS, Вистар, НИСАГ) ведущая роль генотипа в экспрессии АРВ. Однако, некоторые средовые факторы (введение в раннем онтогенезе глутамата натрия) оказывают влияние на экспрессию АРВ. В результате комплексного исследования взаимосвязи АРВ с другими формами поведения показана генотипическая связь АРВ с депрессивноподобным поведением, и не выявлено связи АРВ с исследовательской и двигательной активностью, тревожностью, агрессивным и половым мотивационным поведением. Показана высокая корреляция между TST (tail suspension test) и тестом принудительного плавания, что подтверждает валидность данного теста для скрининга антидепрессантов и для изучения механизмов депрессивноподобного поведения. Продемонстрированы видовые и возрастные особенности акустической габитуации у мышей и крыс.
Полученные результаты: расширяют представления о роли генотипа и средовых факторов в экспрессии АРВ; имеют существенное значение для изучения видовых и возрастных особенностей акустической габитуации, которая тесно связана с поведенческой пластичностью и когнитивными процессами; способствуют пониманию возможных механизмов, участвующих в регуляции АРВ и других форм поведения.
Положения, выносимые на защиту
Генотип играет ведущую роль в экспрессии АРВ. В генетически детерминированных различиях АРВ, связанных с агрессивностью животных, влияние генотипа оказывается преобладающим над средовыми (материнскими) воздействиями. Однако, ранние средовые воздействия (введение глутамата натрия) оказывают влияние на АРВ, приводя к снижнению рефлекса вздрагивания.
АРВ и депрессивноподобное поведение связаны положительной генотипической корреляцией.
Старение ведет к ослаблению АРВ и габитуации, вызванной повторяющимся акустическим стимулом.
Апробация результатов
Полученные результаты были представлены и обсуждены на: XLI, XLII Международных Студенческих конференциях «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 2003 и 2004); 8-ой международной конференции «Стресс и поведение» (Санкт-Петербург, 2004); 11-м Съезде физиологического общества им. И.П. Павлова (Екатеринбург, 2004); V и VI Физиологическом съезде (Томск, 2005, Барнаул, 2008); VII Всероссийской конференции «Нейроэндокринология-2005» (Санкт-Петербург, 2005); Всероссийской конференции молодых исследователей (Санкт-Петербург, 2005); 10-ой Пущинской школе-конференции молодых ученых «Биология XXI века» (Пущино, 2006); ХИ-ой зимней школе для молодых ученых «Регуляторные системы: от базовых исследований до предотвращения заболеваний» (Хельсинки, 2008).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 11 работ, из них 2 статьи в рецензируемых журналах.
Структура и объем работы
