Введение к работе
Актуальность проблемы. В условиях научно-технического и социального прогресса в современном обществе с учетом особенностей образа жизни человека связь между эмоциональным напряжением и интенсивностью мышечной работы приобретает отрицательное значение. Исходя из этого, разработка физиологических способов и методов, улучшающих умственную (когнитивную) деятельность и физическую выносливость приобретает большую актуальность. Применение веществ, стимулирующих данные виды физиологической деятельности (взаимозависящих друг от друга), является на сегодняшний день наиболее распространенным и удобным вариантом решения данной проблемы.
Наряду с этим, изысканием новых, наиболее оптимальных средств природного и синтетического происхождения, оказывающих влияние на умственную, физическую работоспособность и другие физиологические функции, занимается большое количество отечественных и зарубежных ученых (Хабриев Р.У., 2005; Алексеева Т.Г. и соавт., 2004; Зорина З.А., 2003; Маркова Е.В., 2000; Маркина Е.В., 2011; Девяткина Т.А., 2004; Давыдова И.А., 2002; Gupta U. et al., 2003; Duccottet C., Belzung C., 2005; Ermens J., Comber M., 2003; Hashimoto T., 2005; Hofmann S.G., 2008; Ledgerwood L., 2005; Masuda Y. et al., 2001 и др.).
При этом весьма важной проблемой остается вопрос методологического подхода при экспериментальном (доклиническом) изучении новых веществ, способных влиять на какие-либо физиологические процессы в живом организме. При наличии потенциальной возможности оказывать влияние на деятельность нервной системы организма, выполняющей интегративную функцию, последнее становится ещё более актуальным, а средства, способные влиять на работу других биологических систем, неизбежно оставляют на ней свой функциональный «отпечаток». Изучаемые новые вещества (соединения, субстанции) различного происхождения независимо от прогностически предполагаемого эффекта могут разносторонне (негативно или позитивно) влиять на параметры нервной системы, в частности высшей нервной деятельности.
Существующие на сегодняшний день инструментальные способы изучения физиологии поведения имеют ряд методологических недостатков и требуют своего усовершенствования (Буреш Я. и соавт., 1991). Тестирование животных в сложно организованной среде лабиринтов и проблемных камер не всегда позволяет учитывать индивидуальные особенности особи, давать количественную оценку качественным позитивным изменениям стратегии поведения, что в конечном итоге снижает объективность интерпретируемых данных. Большинство имеющихся методик являются унифицированными средствами оценки специфического нейротропного действия какого-либо изучаемого препарата (Аведисова А.С. и соавт., 2000). Предлагаемые нами устройства и методы (Григорьев Н.Р., 1992; Григорьев Н.Р. и соавт., 1996, 2002; Пластинин М.Л. и соавт., 2007, 2008) являются одной из попыток предложить количественное выражение такого качественного признака как уровень индивидуальных когнитивных способностей у лабораторных животных, или их квантификацию до и после назначения препарата.
На сегодняшний день при тестировании биологических свойств новых веществ, претендующих в дальнейшем на внедрение в медико-биологические, ветеринарные практические отрасли, широко используется компьютерный и другие виды прогнозирования возможных их свойств (Ландау М.А., 1999, 2000). Но, к сожалению, в практической части не всегда учитывается и проверяется потенциальная возможность изучаемого вещества оказывать как основное, так и побочное действие на нервную систему. В связи с этим существует необходимость разработки определенного алгоритма экспериментального исследования, позволяющего всесторонне судить об изменениях в физиологических системах при воздействии определенных факторов, исключить возможность побочного влияния на интегративную деятельность нервной системы, способной нарушить работу других регулирующих механизмов.
Цель работы:
Целью настоящей работы явилось экспериментальное обоснование необходимости учета типологической принадлежности лабораторных крыс с последующим изучением их психобиологических особенностей по определенному алгоритму на фоне комплексного воздействия веществами природного и синтетического происхождения, потенциально способных влиять преимущественно на параметры высшей нервной деятельности.
Достижение поставленной цели предполагало выполнение следующих задач:
-
С помощью различных инструментальных поведенческих установок (универсальная проблемная камера, приподнятый крестообразный лабиринт, открытое поле) изучить возможные взаимозависимости показателей поисковой и исследовательской активности для дальнейшего выявления существующих типологических особенностей по индивидуальным значениям данных форм поведения.
-
Для подтверждения необходимости учета поведенческой принадлежности у лабораторных животных провести анализ инструментального обучения в модульном устройстве (при пищевом и питьевом добывательных рефлексах), а также разработать новую установку, архитектура которой позволит многогранно исследовать показатели поведения в искусственно меняющихся условиях.
-
Разработать и апробировать алгоритм, согласно которому в определенной последовательности будут изучаться физиологические эффекты при применении как известных, так и новых веществ, способных стимулировать когнитивную деятельность и (или) физическую выносливость в эксперименте.
-
Исследовать согласно алгоритму физиологические эффекты новых синтезированных соединений (из группы производных бета-циклодекстрина, мочевины, дигидрокверцетина), прогностически способных изменять показатели когнитивной сферы и (или) физической выносливости.
-
В дополнительном аспекте для подтверждения практической значимости внедрения разработанного алгоритма изучить биологические эффект у веществ, не оказывающих прямого действия на параметры высшей нервной деятельности и (или) физической работоспособности.
Научная новизна результатов исследования:
Экспериментально апробирована схема отбора лабораторных животных по типологической принадлежности, необходимую учитывать при проведении исследований на различных биологических моделях, в частности при тестировании средств, влияющих на функции высшей нервной деятельности.
Разработано новое универсальное техническое устройство, в котором возможно модифицировать инструментальную среду путем упрощения или усложнения архитектуры, позволяющее регистрировать показатели как приобретенной, так и врожденной форм поведенческой активности с учетом индивидуальных типологических особенностей лабораторных животных. Впервые в эксперименте применено модульное устройство, позволяющее исследовать поведенческие параметры при различных видах биологических потребностей с технической способностью изменять уровень их выраженности.
На примере известных средств, обладающими нейротропной активностью (мексидол, эмоксипин, пирацетам), продемонстрирован алгоритм их поэтапного тестирования с учетом типологической принадлежности испытуемых особей. По аналогичной схеме изучены новые вещества (пантолизат, производные бета-циклодекстрина, мочевины и дигидрокверцетина) с прогностически предполагаемой возможностью их влияния на когнитивную сферу и физическую выносливость, в том и числе и вещества, не оказывающие данные эффекты.
Использование предлагаемого алгоритма позволит учитывать долю возможного побочного влияния новых создаваемых веществ на общее функциональное состояние организма.
Продемонстрирована физиологическая активность, показаны перспективы применения, отмечены преимущественные характеристики новых синтезированных соединений из различных групп. Показана способность пантолизата влиять на качественные и количественные показатели поведения.
Теоретическая и практическая значимость:
В теории и практике фундаментальных экспериментальных исследований физиологии показаны типологические особенности поведения, на основании которых предложенная новая классификация типов высшей нервной деятельности.
Используемые методы регистрации поведенческих параметров являются оптимально подходящими и валидными для исследования показателей мотивационной сферы и уровней когнитивных способностей у животных с разной типологической принадлежностью.
Индивидуальная модель исследования позволит внедрить в физиологию и фармакологию поведения предварительный отбор тестируемых особей для выявления ноотропных эффектов фармакологических препаратов, исключая группу, имеющую изначально высокие когнитивные способности.
Пантолизат, используемый ранее как биологически активная добавка, может быть использован в практической деятельности для коррекции показателей высшей нервной деятельности.
Изученные физиологические свойства новых синтетических веществ (производные бета-циклодекстрина с парааминобензойной, ацетилсалициловой и 1-(4-изобутилфенил)-пропионовой кислотами, производные дигидрокверцетина (НК-1, НК-2, НК-3), производные мочевины (А-16)) дают предпосылки и открывают перспективы для дальнейшего их использования и возможного их внедрения в медицину и ветеринарию.
Использование предлагаемого алгоритма исследования с предварительным отбором экспериментальных животных позволит снизить техническую погрешность получаемых данных и сформировать более объективную картину о способности оказывать влияние различных веществ на функциональное состояние организма.
Положения, выносимые на защиту:
Лабораторные крысы делятся на три поведенческих типа в зависимости от изначального уровня когнитивных способностей.
Разработанное новое универсальное устройство с изменяемой архитектурой позволяется многогранно исследовать показатели как врожденного, так и приобретенного поведения в сложной инструментальной среде у животных, относящихся к различным типологическим группам.
При изучении биологической активности новых веществ первоначально необходимо определять их способность влиять на психобиологические параметры, на следующих этапах применять другие экспериментальные биологические модели в зависимости от имеющихся прогностических признаков.
Пантолизат, представляющий собой субстанцию, получаемую из продуктов фармацевтической переработки пантов, способен изменять показатели когнитивной сферы.
Производные бета-циклодекстрина с парааминобензойной позитивно изменяют параметры когнитивной сферы и физической выносливости и имеют преимущества перед своими исходными веществами. Включение в состав бета-циклодекстринов лекарственных средств (ацетилсалициловая и 1-(4-изобутил-фенил)-пропионовая кислоты) способствует усилению их фармакологического эффекта.
Производные дигидрокверцетина НК-2 и НК-1 оказывают стимулирующий эффект на качественные и количественные характеристики высшей нервной деятельности, НК-3, не проявляя подобных свойств, способно нормализовать состав нормальной микрофлоры кишечника у лабораторных крыс.
Соединение из ряда производных мочевины А-16 также обладает нейротропной активностью.
Личный вклад автора в проведение исследования.
Все представленные результаты экспериментальных исследований получены лично автором, либо при его непосредственном участии. Химические синтезированные соединения предоставлены коллективом кафедры органической химии химического факультета Московского государственного педагогического университета.
Апробация и внедрение результатов работы
Материалы исследования представлены на IV, VI, VII региональных научно-практических конференциях (Благовещенск, 2004, 2005, 2006), на втором, шестом международных Русско-Китайских форумах, (Благовещенск, 2005, 2009), на XII Русско-Японском международном медицинском симпозиуме (Красноярск, 2005), на IX Дальневосточной школе-конференции по актуальным проблемам химии и биологии (Владивосток, 2005), на Всероссийской научно-практической конференции «Физическая культура и спорт в современном обществе» (Хабаровск, 2007), на восьмом международном конгрессе молодых ученых «Науки о человеке» (Томск, 2007), на II, IV Международных научно-практических конференциях «Актуальные вопросы физической культуры и спорта» (Уссурийск, 2007, 2009), на научно-практической конференции «Актуальные проблемы физической культуры, спорта и здоровья на Дальнем Востоке» (Благовещенск, 2007), на международной научно-практической конференции «Роль физиологии в современном естествознании» (Чита, 2007), на пятом Китайско-Русском форуме (Харбин, 2008), на VI Сибирском физиологическом съезде, (Барнаул, 2008), на Всероссийской научно-практической конференции «Физическая культура и спорт в современном обществе» (Благовещенск, 2008), на втором Китайско-Японо-Корейской международной конференции и седьмом Русско-Китайском биомедицинском форуме (Харбин, 2010), на Всероссийском инновационном космическом конвенте (Углегорск, 2011).
Материалы, содержащиеся в диссертации, используются в учебном процессе ГОУ ВПО «Амурская государственная медицинская академия» Росздрава на кафедрах физиологии, патофизиологии, общей химии, мобилизационной подготовки здравоохранения и медицины катастроф, а также при чтении лекций слушателям на кафедрах управления образованием, естественнонаучных дисциплин, педагогики и психологии Амурского областного института повышения квалификации и профессиональной переподготовки педагогических кадров
Экспериментальная часть работы по изучению биологической активности новых синтезированных соединений с бета-циклодекстрином выполнялась при финансовой поддержке РФФИ (грант № 08-03-00374).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 45 печатных работ, 16 из которых в изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикации материалов диссертационных работ. Получено 4 патента на изобретения и 1 решение о выдаче патента.
Структура и объем диссертации.
Диссертация написана в традиционном стиле и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, глав, содержащих результаты собственных исследований, обсуждения полученных результатов, заключения и выводов. Диссертация изложена на 224 страницах машинописного текста, иллюстрирована 35 рисунками и 25 таблицами. Список цитируемой литературы включает 305 источников, из них 163 работы отечественных авторов.
