Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

РОЛЬ ЛАТЕРАЛЬНОГО ПРОФИЛЯ НА ВЫРАБОТКУ УСЛОВНОЙ РЕАКЦИИ АКТИВНОГО ИЗБЕГАНИЯ И СВОБОДНОРАДИКАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ В МОЗГЕ КРЫС

Карантыш Г.В. 1 Менджерицкий А.М. 1
1 Южный федеральный университет
Актуальность изучаемой проблемы связана с необходимостью выявления биохимических критериев типологических особенностей человека, что может быть использовано в неврологической практике. В статье представлены результаты исследования нейрохимических показателей у крыс с разным латеральным профилем в модели выработки условной реакции активного избегания (УРАИ). Показано, что выработка УРАИ у крыс с праволатеральным профилем сопровождается проявлением признаков угнетенности, тогда как у животных с леволатеральным профилем наблюдали нарастание уровня тревожности. Кроме того, показано, что выработка УРАИ приводит к некоторому снижению уровня моторной латерализации. Предположительно, это может быть связано с симметризацией распределения в структурах мозга показателей свободнорадикального окисления. Большая способность к обучению крыс с леволатеральным профилем коррелирует и с более значительным нарастанием суммарной пероксидазной активности и повышением показателей хемилюминисценции, в первую очередь светосуммы относительно животных с праволатеральным профилем.
функциональная межполушарная асимметрия
условная реакция активного избегания
свободнорадикальное окисление
1. Буреш Я., Бурешова О., Хьюстон Дж.П. Методики и основные эксперименты по изучению мозга и поведения / под ред. А.С. Батуева. – М., 1991. – 399 с.
2. Ефимов В.М., Акимова И.А., Галактионова Ю.К. Формальная иерархическая классификация типов билатеральных асимметричных объектов // Сер. геологич., хим. и биол. Науки. – 1987. – № 3. – С. 64–66.
3. Кураев Г.А., Соболева И.В., Сороколетова Л.Г. Формирование функциональной межполушарной асимметрии мозга в динамике обучения // Функциональная межполушарная асимметрия. – М., 2004. – С. 125–262.
4. Черноситов В.А. Неспецифическая резистентность, функциональные асимметрии и женская репродукция. – Ростов-на-Дону: СКНЦ ВШ, 2000. – 200 с.
5. Рахимов Р.Н., Рахимова Н.Н., Хакман П.Ю., Риандур А.В. Асимметрия пула свободных аминокислот в некоторых участках мозга // Бюлл. эксп. биол. и мед. – 1989. – Т. 107, № 6. – С. 676–678.
6. Guarneri P., Guarneri R., La-Bella V. et al. Lateral differences in GABA binding sites in rat brain // Neurochem. Res. – 1988. – Vol. 13. – P. 209–211.
7. Larisch R., Meyer W., Klimke A. et al. Left-right asymmetry of striatal dopamine D2 receptors // Nucl. Med. Commun. – 1998. – Vol. 19. – P. 781–787.
8. Riehemann S., Volz H.P., Smesny S. et al. Phosphorus 31 magnetic resonance spectroscopy in schizophrenia research. Pathophysiology of cerebral metabolism of high-energy phosphate and membrane phospholipids // Nervenarzt. – 2000. – Vol. 71, № 5. – P. 354–63.

В настоящее время показано, что существует тесная взаимосвязь между функциональной межполушарной асимметрией и такими фенотипическими признаками, как тип нервной системы, эмоциональность, двигательная активность, способность к обучению и закреплению информации, помехоустойчивость и т.д. [3–4]. Очевидным является, что в основе этой взаимосвязи лежит неравномерность распределения в полушариях мозга нейрохимических соединений – нейромедиаторов, свободных аминокислот, нейропептидов, рецепторов и т. д. [5–8 и др.]. И, несмотря на значительное количество работ в этой области, остаются не до конца исследованы особенности протекания нейрохимических процессов у животных с разным латеральным профилем в условиях выработки рефлекторных реакций.

Целью данной работы стало выявление отдельных нейрохимических критериев способности к обучению крыс с разным латеральным профилем в модели условной реакции активного избегания (УРАИ).

Материалы и методы исследования

Эксперимент проведен на беспородных крысах-самцах весом 250–300 г (n = 64). Животных делили на 2 группы: 1 – контрольная, 2 – после выработки УРАИ. В каждую группу входили животные с праволатеральным профилем (ПЛП, n = 16) и леволатеральным профилем (ЛЛП, n = 16).

Латеральный профиль (или показатель моторной асимметрии) животных определяли с использованием Y-образного лабиринта [2]. Тестирование крыс проводили в одно и то же время суток (с 10 до 14 часов) при максимальном ограничении внешних раздражителей. Вычисление латерального профиля проводили по формуле: ЛП = Л – П/Л + П, где Л и П – суммарное количество левосторонних и правосторонних пробежек и ротаций (разворотов в тупиках коридоров) за несколько сеансов тестирования.

Выработку УРАИ проводили с использованием установки электрокожной стимуляции, содержащей решетчатый пол и полку [1]. Животное помещали в камеру и в течение 5 минут разрешали ее исследовать. Затем включали источник тока. Эксперимент проводили каждый день по 15 минут в течение 7 дней. Считали, что УРАИ выработана, если животное после светового стимула спускалось на пол (область наименьшего воздействия), а через 2–3 секунды после этого возвращалось на верхнюю полку. Затем подсчитывали процент выработанных УР из общего числа предъявлений.

После декапитации мозг животных быстро извлекали, помещали в холод, извлекали кору больших полушарий и стволовые структуры (продолговатый и средний мозг) правой и левой половины мозга. В структурах мозга определяли содержание продуктов, реагирующих с тиобарбитуровой кислотой (ТБК-РП), суммарную пероксидазную активность (СПА) и показатели хемилюминисценции: высоту вспышки (мм), светосумму свечения за 500 секунд (усл. ед.).

Статистическую обработку результатов исследования осуществляли с использованием пакета программ Statistica for Windows 6.5.

Результаты исследования и их обсуждение

Для эксперимента отбирали животных с разным уровнем латерализации полушарий (табл. 1).

Таблица 1

Коэффициент моторной асимметрии крыс

Группа

Животные с ЛЛП

Животные с ПЛП

Контроль

0,64 + 0,02

–0,58 + 0,03

2-я группа (до выработки УРАИ)

0,71 + 0,03

–0,64 + 0,02

2-я группа (после выработки УРАИ)

0,69 + 0,04

–0,60 + 0,04

Перед проведением среди крыс с ПЛП количество животных с высоким уровнем тревожности было значительно выше по сравнению с животными с ЛЛП, однако в ходе эксперимента по выработке УРАИ наблюдали усиление тревожных реакций животных в большей степени с ЛЛП. Тогда как у крыс с ПЛП появились депрессивные проявления («угнетенное поведение»). Вследствие этого крысы с ПЛП в процессе выработки УРАИ демонстрировали преимущественно толерантный тип поведения. При этом процент выработанных УРАИ отличался у животных с разным латеральным профилем (табл. 2). Также было показано, что больший процент выработанных УРАИ демонстрировали животные с более высоким коэффициентом (по модулю) моторной асимметрии.

В первый день эксперимента у крыс с ПЛП количество адекватных реакций на электрокожный стимул было достоверно ниже по сравнению с животными с ЛЛП. На 2–3 сутки выработки УРАИ животных с разным латеральным профилем обнаружено возрастание процента условных реакций. На 4–5-е сутки эксперимента у крыс с ПЛП происходило некоторое снижение УРАИ, которые демонстрировали в большинстве случаев толерантный тип поведения в отличие от крыс с ЛЛП. На 6–7-е сутки эксперимента в обеих группах отмечено повышение количества выработанных УРАИ. Также нужно отметить, что выработка УРАИ способствовала некоторому снижению коэффициента моторной асимметрии у крыс (см. табл. 1), особенно у животных с ПЛП.

Таблица 2

Процент выработанных УРАИ в ходе эксперимента у крыс

День выработки УРАИ

Животные с ЛЛП

Животные с ПЛП

1

46,64 + 2,75

35,16 + 1,23*

2

50,66 + 2,35

41,5 + 2,67*

3

53,66 + 3,21

50,66 + 2,86*

4

58,66 + 2,78

42,16 + 2,56*

5

65,83 + 3,13

43,33 + 2,17*

6

70,50 + 3,54

50,83 + 3,24*

7

72,83 + 4,21

53,00 + 3,17*

Примечание. * – достоверные отличия от показателей у животных с леволатеральным профилем.

Согласно исследованию показателей свободнорадикального окисления, в контрольной группе крыс с разным латеральным профилем СПА была выше в правой коре больших полушарий относительно левой (табл. 3). В стволовых же структурах значения СПА не различались у крыс с ПЛП и ЛЛП. В коре больших полушарий контрольной группы животных с разным латеральным профилем также установлены отличия в содержании ТБК-РП.

После выработки УРАИ у животных с ЛЛП показатели СПА в структурах мозга не изменились относительно контроля. В то же время у животных с ПЛП после выработки УРАИ установлено возрастание показателя СПА в левой коре больших полушарий и стволовых структурах, в правой коре больших полушарий наблюдали снижение данного показателя относительно контрольной группы крыс с ПЛП. Интересно отметить, что после выработки УРАИ в стволовых структурах крыс с ПЛП значение СПА значительно возросло относительно животных с ЛЛП.

В коре больших полушарий (особенно, правой) и левых стволовых структурах животных с ЛЛП 2-й группы значительно повысилось содержание ТБК-РП по сравнению с контрольными значениями животных с ЛЛП. У животных с ПЛП 2-й группы обнаружено значительное повышение уровня ТБК-РП, особенно в левой коре больших полушарий и стволовых структурах. Это дает основание предполагать, что при выработке УРАИ происходит интенсификация метаболических процессов, особенно в недоминирующем полушарии. Как результат у и крыс с разным латеральным профилем после выработки УРАИ произошло некоторое снижение уровня латерализации полушарий (см. табл. 1).

Таблица 3

Изменение показателей суммарной пероксидазной активности (е.о.п./мл) и ТБК-РП в мозге (нМоль/г) крыс

Группа

Левая кора больших полушарий

Правая кора больших полушарий

Левые стволовые структуры

Правые стволовые структуры

СПА, крысы с ЛЛП

Контроль

4,50 + 0,11

6,01 ± 0,12

3,25 ± 0,09

3,40 ± 0,12

УРАИ

3,82 + 0,14

5,35 ± 0,11

3,75 ± 0,16

4,05 ± 0,18

СПА, крысы с ПЛП

Контроль

3,50 ± 0,13

6,50 ± 0,16

3,65 ± 0,14

3,61 ± 0,11

УРАИ

4,38 ± 0,16*

4,90 ± 0,20*

4,76 ± 0,21*, **

5,18 ± 0,23*, **

ТБК-РП, крысы с ЛЛП

Контроль

20,09 ± 1,04

21,02 ± 0,94

25,45 ± 1,67

28,40 ± 1,21

УРАИ

25,28 ± 1,06*

29,81 ± 1,82*

37,53 ± 1,34*

43,35 ± 2,03*

ТБК-РП, крысы с ПЛП

Контроль

26,33 ± 1,20

26,22 ± 0,89

24,32 ± 1,15

27,49 ± 1,43

УРАИ

38,77 ± 1,65*, **

32,79 ± 1,64*

35,37 ± 2,01*

40,78 ± 1,95*

Примечания: * – достоверные отличия от контроля; ** – достоверные отличия показателей у животных с ПЛП от крыс с ЛЛП.

Также у крыс 2-й группы с ЛЛП произошло возрастание высоты быстрой вспышки в коре больших полушарий. Увеличение же светосуммы обнаружено не только в коре больших полушарий, но и правых стволовых структурах относительно контрольной группы животных с ЛЛП (табл. 4). Таким образом, выработка УРАИ у животных с ЛЛП способствовала интенсификации свободнорадикальных процессов преимущественно в коре больших полушарий.

Таблица 4

Показатели хемилюминисценции в мозге крыс до и после выработки УРАИ, (M + m)

Группа

H, мм

Sm, кол-во импульсов × 104

1

2

3

Крысы с ЛЛП, правая кора больших полушарий

Контроль

69,70 + 3,25

67,43 + 3,68

УРАИ

107,55 + 7,03 *

253,78 + 9,63 *

Крысы с ЛЛП, левая кора больших полушарий

Контроль

66,38 + 2,27

68,78 + 2,32

УРАИ

97,53 + 4,97 *

221,38 + 10,06 *

Крысы с ЛЛП, правые стволовые структуры

Контроль

65,73 + 1,88

67,31 + 2,19

УРАИ

75,49 + 2,64

145,34 + 5,40 *

Крысы с ЛЛП, левые стволовые структуры

контроль

69,35 + 2,18

71,35 + 3,56

УРАИ

72,34 + 2,76

70,55 + 2,33

Крысы с ПЛП, правая кора больших полушарий

Контроль

72,89 + 2,95

72,32 + 3,18

УРАИ

98,35 + 3,83 *

232,55 + 10,66 *

Крысы с ПЛП, левая кора больших полушарий

Контроль

62,31 + 2,97

74,37 + 3,38

1

2

3

УРАИ

85,30 + 4,50 *

185,46 + 6,26 *

Крысы с ПЛП, правые стволовые структуры

Контроль

72,31 + 2,08

74,52 + 3,59

УРАИ

74,39 + 3,68

163,70 + 7,42 *

Крысы с ПЛП, левые стволовые структуры

Контроль

75,71 + 2,30

78,59 + 3,06

УРАИ

76,54 + 3,72

89,53 + 4,36

Примечание. * – достоверные отличия от уровня контроля.

В то же время у животных с ПЛП 2-й группы произошло менее выраженное накопление липоперекисей и количества свободных радикалов в структурах мозга после выработки УРАИ относительно животных с ЛЛП.

Таким образом, выработка УРАИ способствует интенсификации свободнорадикальных процессов в мозге. При этом происходит снижение асимметрии в распределении показателей свободнорадикального окисления в структурах левой и правой половин мозга крыс с разным латеральным профилем, что положительно коррелирует с уменьшением коэффициента моторной асимметрии. Более высокий уровень интенсификации свободнорадикального окисления в коре больших полушарий у крыс с ЛЛП после выработки УРАИ, вероятно, является критерием их большей способности к обучению по сравнению с животными с ПЛП.

Рецензенты:

Буриков А.А., д.б.н., профессор, зав. кафедрой общей биологии, ФГАОУ «Южный федеральный университет», г. Ростов-на-Дону;

Лысенко А.В., д.б.н., доцент кафедры медико-биологических дисциплин, ФГАОУ «Южный федеральный университет», г. Ростов-на-Дону.

Работа поступила в редакцию 05.02.2013.

Окончание табл. 4


Библиографическая ссылка

Карантыш Г.В., Менджерицкий А.М. РОЛЬ ЛАТЕРАЛЬНОГО ПРОФИЛЯ НА ВЫРАБОТКУ УСЛОВНОЙ РЕАКЦИИ АКТИВНОГО ИЗБЕГАНИЯ И СВОБОДНОРАДИКАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ В МОЗГЕ КРЫС // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 4-3. – С. 646-649;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=31248 (дата обращения: 21.10.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074