ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 2015, том 65, № 2, с. 248-253
ФИЗИОЛОГИЯ ПОВЕДЕНИЯ; ОБУЧЕНИЕ И ПАМЯТЬ
УДК 612.821.6
АКТИВНОСТЬ НЕЙРОНОВ РЕТРОСПЛЕНИАЛЬНОЙ КОРЫ КРЫС НА РАННИХ И ПОЗДНИХ ЭТАПАХ КОНСОЛИДАЦИИ ПАМЯТИ
© 2015 г. Е. А. Кузина, А. Г. Горкин, Ю. И. Александров
Институт психологии РАН, e-mail: ehofir@mail.ru Поступила в редакцию 10.11.2014 г.
Принята в печать 22.12.2014 г.
Проводилась регистрация активности одиночных нейронов ретросплениальной коры при реализации инструментального пищедобывательного поведения в двух группах крыс: в первые шесть дней сразу после обучения этому поведению (1-я группа) и спустя неделю, в течение которой животные не выполняли выученный навык (2-я группа). В то время как у этих групп не было обнаружено значимых различий в процентном соотношении нейронов, специализированных относительно выученного поведения, в 1-й группе у 40% клеток этой категории наблюдались активации, появляющиеся при реализации специфического акта только в 80—90%, а не при каждой его реализации (в 100% случаев), что достоверно отличалось от доли таких клеток (4%) у животных 2-й группы. Все нейроны с не-100%-ми активациями на ранних этапах после обучения были специализированы относительно последнего в истории обучения акта: подхода и нажатия на педаль. Предполагается, что на первых этапах консолидации инструментального навыка его реализация может обеспечиваться переменным составом клеток ретросплениальной коры, специализированных относительно систем новых поведенческих актов.
Ключевые слова: консолидация, крысы, ретросплениальная кора, обучение, инструментальное поведение, активность специализированных нейронов, вероятность активации.
Activity of Retrosplenial Neurons during the First Days and after a Week Following the Learning of the Operant Food-Acquisition Task
E. A. Kuzina, A. G. Gorkin, Yu. I. Alexandrov
Laboratory of Neural Bases of Mind, Institute of Psychology, Russian Academy of Sciences, Moscow, e-mail:ehofir@mail.ru
Activity of single neurons in the retrosplenial cortex of rats during realization of the operant food-acquisition behavior was recorded. In the first group of rats the recordings were made in the first six days after learning of the task and in the second group — following a week of a rest after learning. There were no significant differences in proportion of neurons specialized in relation to the learned behavior; however in the first group 40% of these cells had specific activations only in 80—90%, but not in all (100%) realizations of their specific behavioral acts, while in the second group there were much less relative numbers (4%) of such cells. All neurons with not-100% activations on the early stages after the learning were specialized in relation to acts of approaching and pressing the pedal that rats acquired on the last session of learning. It could be supposed that during the first stages of consolidation of the operant skill some variable set of retrosplenial cortex neurons specialized to new behavioral acts can be involved.
Keywords: Consolidation, rats, retrosplenial cortex, learning, instrumental behavior, activity of specialized neurons, probability of activation.
DOI: 10.7868/S0044467715020082
В многочисленных исследованиях консолидации памяти было показано, что характеристики активности разных структур мозга и особенности выполнения выученного поведения зависят от периода времени между его формированием и началом воспроизведения [Dudai, 2004; Созинов и др., 2013]. При регистрации активности отдельных нервных клеток во время продолжительного обучения новому навыку была обнаружена динамика частотных и количественных показателей вовлечения клеток разных областей на разных этапах обучения и повторения [Jog et al., 2007; Smith et al., 2012; Weible et al., 2009]. В то же время в дефинитивном пищедобыватель-ном поведении, как правило, наблюдается стабильность специфической активности нейронов и состава активирующихся клеток при повторных реализациях [Швырков, 2006; Горкин, Шевченко, 1990; Gavrilov et al.,1998; Thompson, Best, 1990; Greenberg, Wilson, 2004; и др.]. Поскольку консолидация является одним из аспектов процесса системной дифференциации индивидуального опыта [Александров и др., 2014], включающим в себя описание процесса специализации нейронов относительно новой системы и реорганизацию систем предшествующего опыта, вовлекающихся в новой поведение [Сварник и др., 2013; Александров и др., 2014], то наличие или отсутствие повторной актуализации сформированного навыка сразу после обучения может по-разному отражаться на этих процессах. Для проверки этого предположения проводили регистрацию активности отдельных нейронов ретросплениальной коры (РК) крыс в течение первых 6—7 дней после обучения или через неделю (7—15 дней после обучения), что соответствует стандартным срокам, на которых были получены данные о стабильности активации нейронов разных поведенческих специализаций [Горкин, Шевченко, 1990; Gavrilov et al., 1998].
МЕТОДИКА
Были использованы капюшонные крысы линии Long-Evans в возрасте от 8 до 12 месяцев и массой 250—350 г. Во время обучения и эксперимента они были помещены в индивидуальные клетки и находились на частичной пищевой депривации. Потеря веса за все время исследования не превышала 10—15%.
Всех животных поэтапно обучали нажимать на педаль для получения сыра из кор-
мушки. Этапами обучения были: подход к кормушке, отход от нее, подход к педали, нажатие на педаль. Длительность каждой сессии (этапа) обучения составляла 20—30 мин в день. Подробно последовательность обучения и устройство экспериментальной клетки описаны ранее [Кузина, 2013]. Регистрация активности нейронов у первой группы животных (п = 5) проводилась в течение первых шести дней сразу после обучения нажатию на педаль, а у животных второй группы (п = 7) — спустя неделю, в течение которой животные не выполняли выученный навык.
Все обученные животные были прооперированы под наркозом из смеси золетила (2о1еИ1, Вирбак Санте Анималь, Франция, 25 мг/кг) и рометара ^оше1аг 2%, СПОФА, Чехия, 10 мг/кг), вводимых внутримышечно. Над ретросплениальной агранулярной корой (Р = = 4.5—5; L = 1.1—1.2) в черепе было просверлено отверстие диаметром около 2 мм, над которым была размещена и зафиксирована зубным пластиком (Ра1аёиг, НегаешКикег, США) платформа для съемного микроманипулятора. Для регистрации активности отдельных нейронов применялись стеклянные микроэлектроды, заполненные изотоническим раствором №С1 с сопротивлением 3—7 МО на частоте 1 кГц. Параллельно с записью нейро-нальной активности проводилась видеозапись и запись поведенческих отметок. После окончания экспериментов проводилась морфологическая реконструкция места регистрации. Все опыты проводились в соответствии с директивой Евросоюза № 86/609 ЕС о гуманном обращении в экспериментальными животными.
Обработка нейронной активности и поведенческих характеристик проводилась с использованием программы DMain (Ю. Райго-родский). Для подсчета отбирались только те записи, где животное осуществляло не менее 10 успешных поведенческих циклов с нажатием на педаль и побежкой к кормушке. Для каждого нейрона подсчитывалась средняя частота активности за все время его регистрации. За активацию в одном или нескольких актах принималось превышение частоты активности в этих актах над средней за все время регистрации не менее чем в 1.5 раза. "Специализированными" относительно определенных систем тех или иных актов репертуара в настоящей работе назывались клетки с вероятностью активации в этих актах, равной не только 1, как это делалось нами ранее при
250
КУЗИНА и др.
Классификация активности нейронов ретросплениальной коры крыс в пищедобывательном поведении на ранних и поздних этапах консолидации навыка
Groups of retrosplenial cortex's neurons with different behavioral specializations during early and late stages of consolidation of the food-acquisition operant skill in rats
Группа нейронов Группа животных 1—6 дней после обучения n = 6 7—15 дней после обучения n = 5
Н-нейроны специализация педаль кормушка всего педаль кормушка всего
Вероятность 100% 11 4 15 13 9 24
активации Менее 100% 10 0 10 0 1 1
Д-нейроны 25 28
НС 150 126
Всего 200 179
изучении дефинитивного поведения [Горкин, Шевченко, 1990; Gavrilov et al., 1998; Александров и др., 2014], но и 0.75—0.9, учитывая, что в настоящем исследовании регистрация проводилась на ранних этапах формирования поведения. Для сравнения особенностей распределения активности нейронов в двух группах крыс все клетки были отнесены к одной из трех категорий: 1) нейроны, специализированные относительно актов выученного в экспериментальной клетке поведения ("новые", Н); 2) с активациями как в актах выученного поведения, так и вне его, которые выглядят как связь с определенными движениями (налево—направо, вверх—вниз и т.п.) в какое бы поведение эти движения ни были включены ("старые", Д), и 3) клетки, не имеющие постоянных активаций в циклическом поведении (нейроны с не идентифицированной специализацией, НС) [Александров, 2012; Горкин, Шевченко, 1990; Gavrilov et al., 1998]. Для оценки статистической достоверности различий доли нейронов разных специализаций в двух группах животных использовали точный критерий Фишера (Fishers exact). Для сравнения частотных параметров активности нейронов и поведенческих характеристик применялся непараметрический критерий Манна—Уитни. Различия считались достоверными при р < 0.05 (односторонний критерий отклонения нулевой гипотез). Все расчеты проводились с помощью программы Statistica 6.0.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Наборы нейронов. В таблице приведены данные классификации всех зарегистрированных нейронов (n = 379) в двух группах животных. Для обеих групп был характерен одинаково высокий процент НС нейронов (Fisher exact, р = 0.18), по количеству Д-нейронов они также значимо не отличались (Fisher exact, p = 0.23). Но, при сравнении доли Н-ней-ронов со стабильными (100%-ми) активациями в выученном поведении, оказалось, что в первые дни после обучения таких клеток бы
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.