Введение к работе
. Актуальность проблемы. Учение И.П.Павлова об условных рефлек-ах впервые появившееся более 80 лет назад до сих пор имеет фунда-ентальное значение и актуально для изучения связи мозг-поведение, словный рефлекс является одной из важнейших форм индивидуальной даптации и универсален для животных, стоящих на разных уровнях волгоионного развития. Изучение механизмов образования условно-о рефлекса велось широким фронтом как у нас в стране, так и за убежом, при этом использовались различные методические подходы, том числе и генетический (Анохин, 1968; Асратян, 1970; Котляр, 986; Кругликов, 1975, 1987; Крушинский, I960, 1977; Лопатина, ономаренко, 1987; Симонов, І983;,Хананашвили, 1972; wahlsten, Э72; Oliverio, 1975; Broadhurat, 1979; И др.)
Тем не менее, несмотря на принципиальные решения вопроса о лиянии генотипа на способность к образованию условного рефлекса, ыяснение конкретных путей и механизмов действия генов на способ-ость к обучению остается по-преждему актуальной задачей.
В своем исследовании мы из большого числа наследственно обус-овленных факторов, могущих влиять на индивидуальные различия в пособности к образованию условных рефлексов выбрали комплекс рожденных показателей таких как краткосрочная память, ориентиро-очно-исследовательская и суточная двигательная активность, функ-иональное состояние нервной системы ( показателем которого может лужить порог возбудимости), поскольку известно, что для реализа-ии временной связи необходим определенный уровень активации моз-а, формирующийся в процессе ассоциативного обучения (Котляр, Э77, 1986), а также участие ориентировочной реакции, назначение оторой состоит в обеспечении максимального действия раздражите-ей, определения их значимости для организма и неспецифической
настройке ЦНС (Соколов, I960, 1975; 198I; Хананашвили, 1972 и др Анализ литературных данных указывает на то, что морфологическая организация нервной системы и ее индивидуальная изменчивость так же может являться одним из главных каналов, по которому осуществ ется детерминация способности к обучению ( Schwegler, Ирр, 1981 1985; Wimer a. Wimer, 1985 и др.)
Однако, проблема индивидуальной изменчивости структурной организации центральной нервной системы и ее роли в определении ха рактера поведения и в способности к обучению, в частности, остается почти не раскрытой.
Цель и задачи исследования. Целью данной работы было изучени характера и направление связей между скоростью образования услов ного оборонительного рефлекса и комплексом указанных .выше форм врожденного поведения, функционального состояния нервной системь и некоторыми нейроанатомическими особенностями у разных видов гр зунов (мыши, крысы, акомисы). Роль генотипа в функционировании корреляций между скоростью образования условного рефлекса, крат» срочной памятью, ориентировочно-исследовательской и спонтанной е тивностыо, порогами возбудимости нервной системы.
В связи с этим в задачу исследования входило - провести сравнительно генетический анализ способности к образованию условного рефлекса активного избегания (УРАИ) в челночной камере: а) у ин-бредных линий мышей и крыс, б) у мутантных линий мышей, на єдине изогенной основе,- в) у селектированных по способности к образовг нию УРАИ линий крыс. Изучить характер наследования скорости обрг зования УРАИ и других избранных нами признаков у гибридов первої поколения при скрещивании мышей разных линий. Локализовать ген (гены) ответственный за линейные различия по возбудимости нервне системы. Изучить влияние некоторых паратипических факторов на
жоррелированную изменчивость скорости обучения и возбудимость іервной системы. Изучить некоторые структурные различия головного мозга животных, различающихся по скорости образования УРАИ.
Научная новизна работы. В работе впервые определена корреля-іия скорости образования условного оборонительного рефлекса и комплекса поведенческих и функциональных показателей, показан их генетический характер и приведены доказательства в пользу существования общей группы генов, лежащих в основе наблюдаемой скорре-іированной изменчивости изученных признаков.
Впервые на хромосомной карте домовой мыши локализован ген, этветственннй за линейные различия по порогу нервно-мышечной воз-5удимости и обнаружена идентичность его с геном Aal (active avoidance learning) аллели igii . Подтверждено, что характер распределения мшистых волокон в поле САо гиппокампа находится в корреляции со скоростью обучения. Впервые показано, что площади,, занимаемые мшистыми волокнами идентичны у животных с разной скоростью ^обучения. Впервые показано, что протяженность слоя гранулярных клеток зубчатой фасции находится в обратном соотношении :о скоростью обучения УРАИ.
В работе с помощью оригинальных, разработанных автором методик проведен детальный анализ разных форм ориентировочно-исследовательской активности у линий мышей и крыс.
Практическая ценность работы. Работа по исследованию иейро-догических коррелятов обучения выполнена на 3-х видах животных млекопитающих грызунов. Изложенные в диссертации новые факты представляют собой прежде всего большой теоретический интерес и они, несомненно, являются весомым вкладом в сложную и важную проблему высшей нервной деятельности, заключающейся в изучении формирования и механизмов индивидуальной адаптации животных к
условиям среды.
Целый ряд новых сведений имеет большое значение для понимания и дальнейшего развития новых теоретических подходов, позволя щих изучать основные механизмы этого сложного явления - условног рефлекса.
Несомненно, что большое значение имеет локализация гена (генов), ответственных за линейные различия по порогу нервно-мышечной возбудимости и возможные физиологические, нейроанатомические пути.через которые эта генетическая информация реализуется в определенные свойства поведения, как врожденного, так и индивидуал но приобретенного.
Полученные данные вошли в руководство по физиологии (Физиология поведения. Нейробиологические закономерности. Наука. Л., 1987, С.9-59). Эти данные используются в лекционных материалах в педагогическом институте им.Герцена (Ленинград).
Самостоятельное практическое значение имеет математическая программа обработки данных для инбредных линий животных и получе ния коэффициентов генетической, средовой и фенотипической корреляций и коэффициента наследования.
Основные положения, выносимые на защиту:
-генетически детерминированное функциональное состояние нервной системы вносит весомый вклад в наследственное определение способности к образованию условного оборонительного рефлекса у млекопитающих (грызунов);
гены, ответственные за линейные различия по порогу нервно-мышечной возбудимости у мышей, локализованы в IX хромосоме, груп па сцепления lgii ;
кратковременные физические нагрузки (статического и динамического характера), фармакологические воздействия, приводящие
снижению порога нервно-мышечной возбудимости, вызывают скорре-ированное изменение скорости образования УРАИ;
протяженность слоя гранулярных клеток зубчатой фасции на-одится в обратном соотношении со скоростью обучения оборонитель-ого рефлекса в челночной камере;
структурные отличия, наблюдаемые у животных с разной ско-остыо формирования условных оборонительных рефлексов, ограниче-ы системой новая кора - гиппокампальное образование.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на: 6-й оволжской конференции физиологов, биохимиков, фармакологов (Че-оксары, 1973), 25, 26, 27 Совещаниях по проблемам ВНД (Ленин-рад - 1977, 198I, 1984); 3, 4, 5-м Съездах Всесоюзного Общест-а Генетиков и Селекционеров им.Н.И.Вавилова (Ленинград - 1977; ишинев - 198I; Москва - 1987); 14-м Международном Генетическом онгрессе, Москва - 1978; 7-м научном совещании по эволюционной изиологии (Ленинград, 1978), 3 и 4 конференции по проблемам па-яти (Пущино-на-Оке, 1974, 1979); 2-м Международном Конгрессе ЙАНС (Прага, 1975); XIII Всесоюзный съезд физиологов (Алма-Ата, Э79); ХІУ съезд Всесоюзного физиологического общества им.И.П.Пав-ова (Баку, 1983); Всесоюзный симпозиум "Функции Нейроглии" (Тби-иси, 1984); Всесоюзное совещание "Теоретические вопросы строе-ия и деятельности мозга" (Москва, 1985); 23 и 24 Международный импозиум по биологическим Моделям ( Прага, 1986, 1988); Всесоюз-эй конференции "Сравнительная физиология человека и животных Москва, 1988).
Публикации. Основные положения диссертации отражены в 48 ра-этах, опубликованных в отечественных и зарубежных изданиях.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введе-яя, обзора литературы, описания использованных методов и объек-
- б -
тов исследования, трех глав с изложением собственных исследований, обсуждения и вьгоодов. Работа изложена на 302 страницах, им< ет 12 рисунков, 55 таблиц. Указатель литературы включает 259 оті чественных и 303 зарубежных источников.