научная статья по теме АКТИВНОСТЬ НИТРЕРГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ МЕДИАЛЬНОЙ ПРЕФРОНТАЛЬНОЙ КОРЫ КРЫС С ВЫСОКОЙ И НИЗКОЙ ГЕНЕРАЛИЗАЦИЕЙ УСЛОВНОРЕФЛЕКТОРНОЙ РЕАКЦИИ СТРАХА Биология

Текст научной статьи на тему «АКТИВНОСТЬ НИТРЕРГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ МЕДИАЛЬНОЙ ПРЕФРОНТАЛЬНОЙ КОРЫ КРЫС С ВЫСОКОЙ И НИЗКОЙ ГЕНЕРАЛИЗАЦИЕЙ УСЛОВНОРЕФЛЕКТОРНОЙ РЕАКЦИИ СТРАХА»

ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 2015, том 65, № 3, с. 372-381

ФИЗИОЛОГИЯ ПОВЕДЕНИЯ; ^^^^^^^^^^^^ ОБУЧЕНИЕ И ПАМЯТЬ

УДК 612.821+612.826

АКТИВНОСТЬ НИТРЕРГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ МЕДИАЛЬНОЙ ПРЕФРОНТАЛЬНОЙ КОРЫ КРЫС С ВЫСОКОЙ И НИЗКОЙ ГЕНЕРАЛИЗАЦИЕЙ УСЛОВНОРЕФЛЕКТОРНОЙ РЕАКЦИИ СТРАХА

© 2015 г. Н. Б. Саульская, П. В. Судоргина

Лаборатория физиологии высшей нервной деятельности Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института физиологии им. И.П. Павлова Российской академии наук, Санкт-Петербург

e-mail: nbs@infran.ru Поступила в редакцию 17.11.2014 г. Принята в печать 04.03.2015 г.

На крысах линии Спрег-Доули методом прижизненного внутримозгового микродиализа и высокоэффективной жидкостной хроматографии показано, что выработка условнорефлекторной реакции страха (сочетание условного звукового сигнала и неизбегаемого электрокожного раздражения) сопровождается подъемом уровня внеклеточного цитруллина (сопродукта синтеза NO) в медиальном отделе префронтальной коры. Такой подъем почти полностью предотвращался введениями в эту область коры ингибитора нейронной NO синтазы Nro-пропил-Ь-арги-нина (1 мМ) и не наблюдался у животных контрольной группы. Величина этого подъема была высокой у животных, демонстрировавших впоследствии низкий уровень замирания (показатель страха) на дифференцировочный сигнал, ранее не сочетавшийся с болевым раздражением, и низкой у крыс, характеризовавшихся высоким уровнем замирания на дифференцировоч-ный сигнал, но она не коррелировала с уровнем замирания на условный сигнал. Полученные данные впервые свидетельствуют, что формирование условнорефлекторной реакции страха сопровождается активацией нитрергической системы медиальной префронтальной коры, выраженность которой отражает степень последующей генерализации, но не реализации этой условнорефлекторной реакции.

Ключевые слова: цитруллин, оксид азота, медиальная префронтальная кора, микродиализ, услов-норефлекторная реакция страха, генерализация страха, дифференцировочное торможение.

Nitrergic Activity of the Medial Prefrontal Cortex in Rats with High and Low Conditioned Fear Generalization

N. B. Saulskaya, P. V. Sudorgina

I.P. Pavlov Institute of Physiology, Russian Academy of Sciences, St.Petersburg

e-mail: nbs@infran.ru

For Sprague-Dawley rats by means of in vivo microdialysis combined with HPLC analysis it was shown that an acquisition of a conditioned fear response (paired presentation of an auditory conditioned stimulus (CS+) and unescapable footshock) caused the increase in extracellular levels of citrulline (an NO co-product) in the medial prefrontal cortex which was almost completely prevented by local infusions of 1 mM Nro-propil-L-arginine, a neuronal NO synthase inhibitor and was not observed in control rats. The magnitude of this increase was high in rats showing later low freezing to conditioned stimulus previously not paired with footshock (CS-) and it was low in rats characterized by high freezing to CS-, but it did not interfere with freezing to the conditioned stimulus CS+ previously paired with footshock. The data obtained indicate for the first time that the conditioned fear acquisition is accompanied by nitrergic activation within the medial prefrontal cortex which is associated with conditioned fear generalization but not with conditioned fear expression.

Keywords: citrulline, nitric oxide, medial prefrontal cortex, microdialysis, conditioned fear response, fear generalization, inhibitory learning.

DOI: 10.7868/S0044467715030090

Генерализация страха, выражающаяся в проявлении страха не только в ответ на стимулы или события, ассоциирующиеся с вредоносными воздействиями (оправданный специализированный страх), но и на нейтральные или заведомо безопасные сигналы (неоправданный генерализованный страх), является одной из центральных характеристик посттравматических и тревожно-депрессивных стрессовых расстройств [Dusmoor et al., 2009; Gotlib, Joormann, 2010; Greenberg et al., 2013; Jovanovic et al., 2012] и предположительно связана с дефицитом тормозного контроля страха. Данные последних лет свидетельствуют, что медиальная пре-фронтальная кора (мПК), являющаяся одним из высших центров внутримозговой системы страха [Kim, Jung, 2006; Maren, Quirk, 2004; Orsini, Maren, 2012; Sortes-Bayon, Quirk, 2010], может быть вовлечена в этот процесс [Greenberg et al., 2013; Likhtik et al., 2014; Lis-sek et al., 2014; Xu, Sudhof, 2013; Zelikowsky etal., 2013]. В частности, показано, что "выключение" мПК [Xu, Sudhof, 2013] или инактивация ее проекций к n. reuniens (таламическому ядру, связывающему мПК с гиппокампом) [Xu, Sudhof, 2013], а также электролитическое разрушение инфралимбического отдела мПК [Zelikowsky et al., 2013], осуществляемые перед формированием условнорефлекторной реакции страха (УРС — сочетание звуковых и/или обстановочных условных стимулов с неизбегаемым болевым раздражением), вызывают впоследствии чрезмерную генерализацию УРС. Это выражается в избирательном усилении замирания (показатель страха) на дифференцировочный обстановочный стимул, ранее не сочетавшийся с болевым раздражением, при неизменности замирания на ранее сочетавшиеся с болевым раздражением условный и обстановочный стимулы. Кроме того, согласно данным функциональной магнитно-резонансной томографии, выраженность генерализации УРС у испытуемых коррелирует с активностью вентральной зоны мПК [Lissek et al., 2014]. Все это свидетельствует об участии мПК в контроле генерализации УРС. Вместе с тем, нейрохимические механизмы мПК, обеспечивающие такое участие, не изучены.

В настоящей работе проверялось предположение, что нитрергическая система мПК, играющая важную роль в формировании пластических перестроек в этой области мозга

[Huang, Hsu, 2010], может вносить вклад в процессы, связанные с генерализацией УРС.

Ее цель заключалась в изучении изменений уровня внеклеточного цитруллина (со-продукта синтеза NO) в мПК в ходе выработки УРС у животных, демонстрирующих высокую и низкую генерализацию УРС во время реализации этой условнорефлектор-ной реакции, а также в исследовании зависимости этих изменений от локальной активности нейронной NO синтазы. Таких сведений в литературе нет.

МЕТОДИКА

Работа выполнена на 47 крысах-самцах линии Спрег-Доули массой 260—330 г Эксперименты проводили в соответствии с международными нормами гуманного обращения с экспериментальными животными (директива Евросоюза № 86/609/EEC). Крысам под наркозом (рометар, 1.4 мкг/100 г массы и золетил, 5 мг/100 г массы, внутримышечно) унилате-рально имплантировали концентрические диализные канюли (материал — сополимер полиакрилонитрила и металила натрия, проницаемость 20000Д, "Hospal", Франция) в мПК (вперед от брегмы — 3.2 мм, латеральнее стреловидного шва — 0.5 мм, погружение — 4 мм от поверхности мозга). Процедура имплантации канюль в мПК аналогична описанной нами ранее для прилежащего ядра [Saul-skaya, Fofonova, 2006].

Микродиализные эксперименты проводили на второй день после имплантации. Животные были разделены на 4 группы. В начале экспериментов каждую крысу помещали в дневную домашнюю клетку. У крыс группы "Обучение" (n = 20) и группы "Контроль" (n = 10) начинали диализную перфузию мПК искусственной спинномозговой жидкостью (ИСМЖ) [Saulskaya, Fofonova, 2006] со скоростью 2 мкл/мин. Крысам группы "NPLA + + Контроль" (n = 8) и группы "NPLA + Обучение" (n = 9) в ИСМЖ для диализной перфузии добавлялся селективный ингибитор нейронной NO синтазы Nю-пропил-L-арги-нин (NPLA, 1 мМ, "Tocris", Великобритания). Через 30 мин после начала диализной перфузии каждую крысу отсоединяли от диализного насоса и тестировали в течение 10 мин в установке "Открытое поле" (80 х 80 см, высота 35 см). Регистрировали горизонтальную двигательную активность (пересечения границ секторов установки). После этого жи-

вотное возвращали в дневную домашнюю клетку, возобновляли диализную перфузию и через 15 мин проводили процедуру хабитуа-ции: крысу помещали на 10 мин в условноре-флекторную камеру с решетчатым покрытием пола, где ей 4 раза по 30 с с интервалом 120 с предъявляли дифференцировочный сигнал (прерывистый тон, длительность звукового импульса 0.4 с, пауза 0.2 с). Затем животное возвращали в дневную домашнюю клетку и через 30 мин начинали сбор диализата. После сбора шести фоновых порций диализата (по 5 мин каждая) у крыс групп "Обучение" и '^РЬА + Обучение" вырабатывали условно-рефлекторную реакцию страха (УРС): крысу помещали на 10 мин в условнорефлекторную камеру и предъявляли условный стимул (непрерывный тон 1000 Гц, 4 раза по 30 с, интервал 120 с), который на последней секунде звучания сочетался с электрокожным раздражением лап (1.5 мА, 1 с). После этого животных возвращали в домашнюю клетку, где собирали еще 4 порции диализата (5 мин каждая). С крысами групп "Контроль" и '^РЬА + + Контроль" проделывали те же процедуры, но без электрокожного раздражения. Во время выработки УРС регистрировали двигательную активность животных в условноре-флекторной камере (пересечения секторов установки), вызываемую предъявлением болевого раздражения и отражающую попытки животного избавиться от него.

Через 20 мин после обучения или соответствующего контрольного теста у животных групп "ОТЬА + Обучение" и '№ЬА + Контроль" перфузионный раствор, содержащий NPLA, заменяли на ИСМЖ, после чего диализная перфузия длилась еще 60 мин без сбора диализата.

Спустя 2 часа после обучения проводили поведенческое тестирование животных опытных групп на выработанность УРС (реализация УРС) и на степень генерализации этой условнорефлекторной реакции (дифференци-ровка). Во время реализации УРС каждую крысу групп "Обучение" и "NPLA + Обучение" на 10 мин возвращали в условнорефлек-торную камеру и предъявляли условный сигнал, ранее сочетавшийся с болевым раздражением (4 раза х 30 с, интервал 120 с). Во время дифференцировочной сессии животное тоже помещали на 10 мин в условнорефлекторную камеру, где предъявляли дифференцировоч-ный сигнал (4 раза х 30 с, интервал 120 с). Интервал между поведенческими сессиями со-

ставлял 1 час. С крысами

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Биология»