Введение к работе
Актуальность проблемы
Изучение эндогенных нейрохимических механизмов и факторов. регулирующих процессы ооучэния и памяти, является одниш из важнейших направлений современной нейробиологии. С этим направлением исследований связаны перспективы избирательного воздействия на процессы обучения и памяти с целью управления ими, а также понимания механизмов некоторых форм патологии (Ашларш. 1975. 1996; lie Gaugh, 1975; Бетереба, 1980; Гролова. 1988; Круглшюв, 1988; Селенова, 1992; Тушжиова, 1994).
Исследованиями, проведенными в лаборатории нейромедиаторных систем, и другими авторами установлена важная роль моноаминов (МА), в частности норадреналшга (НА) и серотонина (5-ОТ), в регуляции процессов онтогенетического развития головного мозга (louder, Bloom, 1974; Чубаюв и др.-, 1984; Гролоба и др.. 1987; Угрюлов, 1996). Исходя из этого были сделаны предположения о том, что нарушение нормального функционирования катехоламин(КА)-ергических систем мозга в онтогенезе может оказывать влияние на закрепление индивидуальных программ адаптивного поведения (Петров и др., 1982; Гролоба, 1989), вызывать задержки психического развития (ЛупанОин и др.,1978; Оейз, 1987; Узбеков и др.. 1996). В этой связи являются актуальными исследования, направленные на выяснение механизмов развития патологических состояний ЦНС, обусловленных эндогенным образованием в отдельных структурах мозга нейротоксинов, избирательно повревдающих нейроны определенной химической природы (Stiaywitz et al,, 1976; Perry et al,, 1982; Commins et al,, 1987). Использование приемов. вызывающих развитие хронической депривации активности КА-ергических систем, позволяет подойти не только к исследованию механизмов фоошювания некотошх фот патологии ШНС обусловленной снижением активности этих систем, но и разработке новых методов фармакологической и других форм коррекции такого рода нарушений.
Цель и основные задачи исследования
Цель настоящего исследования состояла в изучении КА-ергических механизмов регуляции обучения животных и связанного с ним исследовательского и эмоционального поведения на модели депривации активности КА-ергических систем мозга, а также в экспериментальном обосновании методов коррекции выявленных нарушений поведения.
Для достижения данной цели были поставлены следующие
Впервые показана возможность восстановления обучения, исследовательского и эмоционального поведения у кивотних с хронической денривацией активности КА-ергических систем посредством трансплантации змбриональной ткани ГП в неокортекс. Тем самым получено еще одно подтверждение специфичности включения НА-ергической системы мозга в регуляцию эмоционально-отрицательного состояния тавотных.
Научно-практическая ценность исследования
Материалы диссертации имеют не только важное теоретическое. но и практическое значение. Теоретический аспект заключается в том. что получены новые данные о закономерностях обучения животных и связанных с ним поведенческих реакциях , показана роль КА-вргич8ских систем в регуляции обучения в зависимости от характера используемого подкрепления. Полученные в исследовании результаты расширяют современные представления о механизмах регуляции процессов обучения и памяти в условиях патологического функционирования мозга, обусловленного экспериментально вызванной депривацией активности КА-ергических систем мозга. Это создает предпосылки для совершенствования лекарственой терапии больных с нарушениями памяти, внимания и эмоциональной реактивности, а также дальнейшего поиска новых методов коррекции этих нарушениий.
Апробация работы
Основные материалы диссертации докладывались на IV Всесоюзной конференции по следовым процессам (Пущине 1979). III. IV и V Всесоюзных конфэренциях "Физиология и биохимия медиаторшх процессов" (Москва. 1980. 1985. 1990). Всесоюзной конференции "Стресс, адаптация и функциональные нарушения" (Кишинев. 1984), Всесоюзном симпозиуме "Нейрохимические механизмы регуляции памяти" (Пущино, 1984). Всесоюзной конференции "Динамическая локализация и компенсация функций ЩС" (Ереван. 1984). XXVII и XXVIII совещаниях по проблемам высшей нервной деятельности (Ленинград. 1984), 19-ом ежегодном заседании Европейского общества "Мозг и поведение" (Нови Сад. Югославия, 198Т), Всесоюзной конференции по сравнительной физиологии животных и человека (Москва, 1988). Бсесозном симпозиуме "Трансплантация ткани мозга млекопитающих" с международным участием (Пущино, 1988), IV Всесоюзном съезде патофизиологов (Кишинев, 1989), Всесоюзном симпозиуме "Сигнальные молекулы и регуляция поведения" с международным участием (Пувдно. 1989), Всесоюзном симпозиуме "Условный рефлекс в системе нейронаук" (Ленинград, 1991), Учредительном конгрессе международного общества патофизиологов
нонкр9тны9 задачи:
1. Охарактеризовать экспериментальную модель депривации
активности КА-ергических систем, полученную при введении крысам
б-оксидофамина (б-ОДА), на примерэ их обучения п использованном
эмоционально-различного подкрепления и связанных с них
поведенческих реакций.
2. Сопоставить особенности поведения и обучениякрыс на фоне
хронической и острой депривации активности КА-ергических систем
мозга для выяснения роли их центрального звена в регуляции
изучаемых форм яовэдэння.
3. Изучить в сравнительном плане поведенческие эффекты
хронической депривации активности КА-ергических систем мозга у
крыс в возрасте 25 и 90 дней с целью выявления возрастной
компенсации нарушений поведения.
-
Разработать способ фармакологической коррекции нарушенных форм поведения у крыс с хронической депривацией активности КА-ергических систем мозга при помощи препаратов. воссганавливающих баланс активности 5-ОТ- и НА-ергической систем мозга, учитывая при этом принцип рецшгрокнооти их функциональных взаимоотношений,
-
Выяснить возможности компенсации нарушений поведения у крыс, развивавшихся в условиях дефицита содержания КА в головном мозге после неонатального введения б-ОДА, путем трансплантации эмбриональной НА-ергической нервной ткани в кору головного мозга.
Научная новизна нсследовання
В результате исследования, проведенного с использованием комплекса современных физиологических подходов получены новые цанные, позволившие установить закономерности регуляции {А-ергическими системами мозга процессов обучения, восприятия и Емксации информации, поступающей на эмоционально различном фоне. 3 также получить экспериментальное обоснование методов коррекции 1арушенного поведения.
В условиях патологии, обусловленной депривацией активности СА-9ргических систем мозга, развивающэйся вследствие геонатального введения специфического нейротоксива б-ОДА. впервые юказано значение рецищгакности 5-0Т- и НА-ергической систем юзга в процессах фармакологической коррекции нарушенных форм говедения животных. Установлено, что восстановление 1моционального поведения у этих животных фармакологическим путем южет быть получено как путем повышения активности НА-ергической !истемы. так и путем угнетения 5-ОТ-ергическоЙ системы мозга.
і
(Москва, 1991), I Съезде общества физиологов Азербайджана (Баку-Билик-Иршад. 1994), YIII Международном катехоламиновом симпозиуме (Асиломар. США. 19%).
По результатам выполненных исследований в отечественных и зарубежных изданиях опубликовано 32 работы.
ООъеы в структура диссертации
Диссертаций изложена на /яг страницах машинописного текста, иллюстрирована я* рисунками и ^таблицами и состоит из введения. обзора литературы, описания использованных методов и объектов исследований, трех глав с изложением результатов собственных исследований, обсуждения, выводов и указателя литературы. Библиографический указатель включает лья. работ. из fe них отечественных и //х, зарубежных авторов.
Исследование проведено на 264. крысах-оамцах лшш Вистяр. возраст которых к началу экспериментов составлял 25 дней, 2, 3 и 6 месяцев.
Методы обучения животных. В опытах с обучением на эмоционально-положительном и эмоционально-отрицательном подкреплении (пищевом и болевом) в универсальной-камере (рис.1)-.' оОеспечивающей строго сопоставимые экспериментальные условия, изучали эффекты направленного вмешательства в активность КА-ергических систем мозга.
Рис.1. Общий вид экспериментальной камеры для обучения крыс на пищевом и болевом подкреплении, к - стартовая камера, Б и В -полочки, на которых животные получают пищу. или спасаются от электроножного раздражения, Г и Д - дверцы-заслонки.
В качестве модели обучения на эмоционально-положительном подкреплении использовали выработку умовнорефлекторной реакции двустороннего чередования побежек к месту получения пищи (УРДЧП) (Селенсва, 1976), а в качестве модели обучения на эмоционально-отрицательном подкреплении - выработку условной реакции активного избегания ударов электрического тока (УРАИ). В отдельной серж опытов эмоционально-различные состояния формировали в рамках
подкреплэния одной модальности путем 10-кратного увеличения или уменьшения величины пищевого подкрепления, на фоне которой вырабатывали умовнорефлекторнун двигательнуи пищевую реакцию (УДПР) (Свленова, м, 1982). Для количественного учета эмоциональной реактивности был введен коэффициент дискриминации (KJ эмоционально-положигельных и эмоционально-отрицательных воздействий (рис.2).
Исследовательское поведение животных оценивали по методике открытого поля. Наблюдения проводили в течение 3 минут.
Ориентировочную реакцию на сенсорные стимулы различной модальности изучали по методике Маршалла (1979). Реактивность к соматосенсорным, зрительным и обонятельным стимулам оценивали в условных единицах по 4-балльной жале.
Острую депривацию активности КА-ергических систем мозга проводили путем введения взрослым крысам специфического для этих Сйетем нейротоксина 6-ОДА в дозе 150 мкг/10 мкл в какдый боковой кеяудочек мозга через вживленные направляюще канюли. Поведение
ЖИВОТНЫХ ИССЛеДОВаМ " """ *— ~ ~«~„.„ с лк»
двэ недели после введения 6-ОДА
через (Vetulcml et al.. 1977).
Хроническую депривацию активности КА-ергических систем производили путем ежедневного введения животным в первые трое суток после рождения 6-ОДА (100 мг/кг. подкожно) (Jonssan.
50 vr
500 т
50 мг
- 6/
Э45123<5!23<5
Рис.2. Общий вид экспериментальной камеры (А) для изучения у крыс формирования эмоционально-различных состояний, возникающих в результате резкого изменения величины подкрепления при обучении иа подкреплении одной модальности. 1. 2. и 3 - стартовый, центральный и целевой отсеки, 4 - дверцы-заслонки, 5 - полка, б -фотоэлементы.
время
Б - динамика изменения времени ппщедобывательной реакции у интактных крыс при различных режимах подкреплэния. В - формула для подсчета коэффициента дискриминации, где Т -
время реакции до изменения величины подкреплени, реакции после и--менения величины подкреплени.
1974). Поведение крыс изучали через 25 и 90 дней после введения препарата с целью оценки ранних нейротоксических эффектов 6-ОДА и длительности вызванных им нарушений.
Направленные вмешательства в активность КА-ергических систем мозга осуществляли путем системного введения предшественников КА L-диоксифенилаланина (1-ДОФА. "Серна". ФРГ) и диоксифенилсерина (ДОФС, "Сэрва", ФРГ), блокатора синтеза 5-ОТ пара-хлор-р-фенилаланина (1НФА, "Кох-Лайт", Англия). специфического нейротоксина КА-ергических систем 6-ОДА {"Сигма". США).
Трансплантацию эмбриональной ткани голубого пятна животным с хронической дещмвацией активности КА-ергических систем проводили билатерально в неокортекс. Тестирование поведения животных проводили через 3-4 месяца посла трансплантации.
Статистическую обработку полученных результатов выполняли при помощи компьютерной црограмиы Mlcrostat с использованием t-критерия Стыодэнта. В качестве критерия достоверности принимали Р<0,05.