ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 2007, том 57, № 5, с. 598-603
ФИЗИОЛОГИЯ ПОВЕДЕНИЯ; ^^^^^^^^^^^^ ОБУЧЕНИЕ И ПАМЯТЬ
УДК 612.821.2 +612.829.3
АСИММЕТРИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДОФАМИНА В ПРИЛЕЖАЩЕМ ЯДРЕ И МОТОРНОЕ ПРЕДПОЧТЕНИЕ У КРЫС
© 2007 г. С. Ю. Будилин, И. С. Мидзяновская, Н. В. Щеголевский,
М. Е. Иоффе, А. С. Базян
Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Москва
e-mail: budilin@yandex.ru Поступила в редакцию 09.04.2007 г. Принята в печать 18.06.2007 г.
В ряде работ на мышах была обнаружена корреляция концентрации дофамина и его метаболитов в прилежащем ядре с асимметрией предпочтения передней конечности. Концентрация дофамина была выше в ипсилатеральном по отношению к предпочитаемой лапе прилежащем ядре. У крыс определяли предпочитаемую конечность при выполнении реакции доставания пищи из горизонтальной трубки. Концентрацию дофамина в ткани мозга определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с электрохимическим детектированием. Результаты показали, что у крыс-"левшей" в левом прилежащем ядре концентрация дофамина достоверно выше, чем у крыс-"правшей". А у крыс-"правшей" концентрация дофамина в правом прилежащем ядре выше, чем в левом. Результаты исследования в значительной степени согласуются с данными, полученными на мышах, и подтверждают предположение, что у крыс уровень дофамина выше в ипсилатеральном по отношению к предпочитаемой конечности прилежащем ядре.
Ключевые слова: концентрация дофамина, правое и левое прилежащее ядро, правша, левша.
Asymmetry of Dopamine Content in the Nucleus Accumbens and Motor Preference in Rats
S. Yu. Budilin, I. S. Midzyanovskaya, N. V. Shchegolevskii, M. E. Ioffe,
A. S. Bazyan
Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology, Russian Academy of Sciences, Moscow
e-mail: budilin@yandex.ru
A number of published studies reported a correlation between the paw preference in mice and asymmetry of tissue concentrations of dopamine (DA) and DA metabolites measured in the nucleus accumbens (NAcb) the DA concentration being higher in the nucleus ipsylateral to a preferred paw. This study aimed to investigate whether such asymmetry existed in rats. The paw preference was defined by reaching into a small horizontal tube for a food pellet. Tissue concentration of DA was measured by high-performance liquid chromatography with electrochemical detection. It was shown that the DA concentration in the left NAcb was significantly higher in "left-handed" rats than in "right-handed" animals. Within the group of "right-handers", the DA concentration was significantly higher in the right NAcb than in the left NAcb. The results confirm in part the experimental data obtained in mice and support the hypothesis that the paw preference is paralleled by elevated tissue DA in the ipsylateral NAcb of rodents.
Key words: dopamine, nucleus accumbens, paw preference.
На сегодняшний день существует ряд работ, связывающих моторную асимметрию с нейро-гуморальной, иммунной, нейромедиаторной [1, 2, 12, 27] асимметрией. Например, хорошо изучена связь асимметричного распределения дофамина (ДА) в нигро-стриатной системе у гры-
зунов с предпочтением стороны вращения, как спонтанного, так и вызванного дофаминерги-ческими препаратами [12, 17, 18]. С другой стороны, известна роль ДА в прилежащем ядре (ПЯ), являющемся частью вентрального стриа-тума, в механизмах подкрепления и развитии
лекарственной зависимости [11, 16, 19]. В ряде работ [10, 27] показана корреляция между уровнем ДА в прилежащем ядре и стороной предпочтения передней конечности при мани-пуляционных движениях. Этот вопрос представляет существенный интерес для исследования генеза и механизмов моторной асимметрии. В существующих работах [10, 27], выполненных на мышах, уровень ДА исследовался после многочисленных проб. При этом фактор обучения мог влиять на результаты исследования.
Целью настоящей работы было выяснить, существует ли асимметрия уровня дофамина у крыс после незначительного обучения и связана ли она с предпочтением передней конечности.
МЕТОДИКА
Работа выполнена на 16 половозрелых самцах крыс линии Вистар массой 200-250 г. Животные содержались в стандартных условиях вивария, с непрерывным доступом к воде и пище. Правила работы с животными и протоколы экспериментов утверждены этической комиссией Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН.
Поведенческие исследования. В качестве моторного навыка использовали реакцию доста-вания пищи (reaching). Животные должны были доставать семена подсолнечника из горизонтальной трубки диаметром 12 мм, расположенной на высоте 5 см от пола установки с глубины 17 мм [28]. По 10 успешным пищедобыватель-ным реакциям определяли предпочитаемую лапу в соответствии с коэффициентом асимметрии: Кас = (П - Л)/(П + Л), где Кас - коэффициент асимметрии, П - число взятий правой лапой, Л - число взятий левой лапой. По коэффициенту асимметрии крыс делили на "правшей" (0.4 < Кас < 1), "левшей" (-1 < Кас < -0.4) и амбидекстров (-0.4 < Кас < 0.4), т.е. животное считалось "левшой" или "правшой", если 8 из 10 взятий совершались соответственно левой или правой лапой.
Хроматографическое определение дофамина и его метаболитов. Через две недели животных декапитировали и их мозг замораживали в жидком азоте. Затем выделяли прилежащее ядро, которое гомогенизировали в 20-кратном объеме 0.1 М перхлорной кислоты (HClO4). Го-могенаты центрифугировали 10 мин при 15000^. Супернатант фильтровали центрифугированием через нейлоновые микрофильтры Nyllon-66 (диаметр пор 0.2 мкм, "Sigma", США)
и 50 мкл фильтрата пропускали через хромато-графическую колонку. Для хроматографиче-ского определения концентрации ДА и его метаболитов, диоксифенилуксусной кислоты (ДОФУК) и гомованилиновой кислоты (ГВК), использовали колонку для обратно фазового разделения фирмы "Doctor Maish Reprocil Pure (C-18)", Германия, 150 x 3 мм, диаметр частиц 3 мкм. Мобильная фаза: 0.1 M лимонно-фос-фатный буфер, содержащий 0.27 мМ ЭДТА, 300 мг/л октилсульфата Na + и 9% ацетонитри-ла (pH 3.2), электрохимическое детектирование проводили при 0.72 В. Данная методика является общепринятой и была описана ранее [3].
Было получено 7 и 6 образцов левого и правого прилежащего ядра у крыс-"правшей", соответственно у крыс-"левшей" 9 и 9. Результаты выражали в виде средних величин ± средняя ошибка (M ± SEM). Для статистического анализа применяли непараметрический U-критерий Манна-Уитни.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Содержание дофамина в правом и левом прилежащем ядре у крыс-"правшей" и "левшей". Как показали проведенные исследования, у крыс-"правшей" концентрация ДА в правом прилежащем ядре достоверно выше, чем в левом (рисунок, p < 0.05). У крыс-"левшей" достоверных различий между правым и левым прилежащими ядрами не обнаружено, но в правом прилежащем ядре обнаружена тенденция к повышению уровня концентрации ДА относительно левого прилежащего ядра. При сравнении двух групп видно, что у крыс-"левшей" концентрация ДА в левом и правом прилежащем ядре достоверно выше, чем у крыс "правшей" в левом прилежащем ядре (p < 0.05).
Содержание метаболитов дофамина в правом и левом прилежащем ядре у крыс-"прав-шей" и "левшей". Проведенные исследования не выявили достоверных различий в концентрации метаболитов ДА. В таблице представлены концентрации дофамина и его метаболитов.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Прилежащее ядро nucleus accumbens получает корковую иннервацию в основном из лимби-ческой коры, поэтому считается лимбической структурой и входит в лимбическую петлю, подобно экстрапирамидной моторной петле: лим-бическая система - вентральный стриатум -
4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
Правши
Левши
Концентрация ДА в прилежащих ядрах крыс. По вертикали - концентрация ДА, нмоль/мг ткани. Первые два столбика "правши", вторые два "левши". Светлые столбики - концентрация ДА в левом прилежащем ядре, заштрихованные - в правом. *p < 0.05 относительно левого прилежащего ядра у крыс-"правшей". Sign for Fig article S.Yu. Budilin, I.S. Midzy-anovskaya.
DA tissue concentrations in NAcb of rats. Y-axe represents DA concentrations as nmol/mg of weight. White bars are for left NAcb, grey bars are for the right ones; the first two bars represent "right-handers" and the last two bars show the "left-handers, *p < 0.05 comparative to the left NAcb of right-handed rats.
вентральный паллидум - таламус - фронтальная и передняя лимбическая кора [6, 9, 13, 14]. С другой стороны, связи прилежащего ядра с такими моторными структурами, как черная субстанция и тегментальное ножко-мостовое ядро, позволяют объяснить влияние прилежащего ядра на двигательную активность [24, 26]. Из-
менение уровня ДА в прилежащем ядре связывается и с пространственным предпочтением [8]. Так, было показано, что пространственное предпочтение развивалось только у тех крыс, у которых повышался уровень ДА в прилежащем ядре после введения субстанции р в ипси-латеральный вентральный паллидум. Показано также участие ДА прилежащего ядра в осуществлении инструментальных реакций и памяти [15]. Если общее изменение двигательной активности после воздействия на дофами-нергическую систему можно объяснять изменением эмоционального состояния, то вращение, вызванное воздействием на ДА-систему в прилежащем ядре [20], трудно объяснить с позиции изменения эмоционального состояния. Таким образом, прилежащее ядро является лимбической структурой, имеющей также моторные выходы, влияющие на двигательную активность. В связи с этим особенно интересна связь уровня дофамина в прилежащем ядре и моторной асимметрией.
Существуют работы, в которых показана корреляция между уровнем концентрации ДА и предпочтением передней конечности в специализированных движениях. Известно, что мыши с наследственной гипердофаминергией демонстрируют значительно меньшую латерали-зацию, чем обычные животные [25]. Изучая мышей Коллинза с генетически заданной высокой и низкой степенью предпочтения конечности, Д. Нильсен с соавт. [27] показали, что у животных с высокой степенью предпочтения конечности уровень концентрации ДА
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.