ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 2007, том 57, № 3, с. 366-372
ФИЗИОЛОГИЯ ПОВЕДЕНИЯ; ОБУЧЕНИЕ И ПАМЯТЬ
УДК 612.821.6
ОБУЧЕНИЕ РЕШЕНИЮ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ЗАДАЧИ В ВОДНОМ ЛАБИРИНТЕ У ДОМИНАНТНЫХ И СУБДОМИНАНТНЫХ МЫШЕЙ
© 2007 г. Н. И. Дубровина, Р. А. Томиленко
Государственное учреждение Научно-исследовательский институт физиологии СО РАМН,
Новосибирск, e-mail: dubrov@iph.ma.nsc.ru Поступила в редакцию 16.01.2006 г. Принята в печать 25.12.2006 г.
Изучали формирование и сохранение пространственной памяти у мышей с альтернативными стереотипами поведения при использовании разных протоколов проведения опытов. Приобретение навыка нахождения видимой и скрытой платформы в простой модели водного лабиринта доминантными и субдоминантными мышами происходило одинаково быстро, но процесс угашения существенно различался. Доминантные мыши длительно сохраняли воспроизведение реакции предпочтения места, где была локализована платформа во время обучения при 4-кратном тестировании без платформы. Угашение навыка у подчиненных мышей сопровождалось увеличением времени поиска с параллельным появлением эпизодов "пассивного дрейфа". При усложнении задачи нахождения скрытой платформы в лабиринте с перегородками выявлена избирательность обучения. Агрессоры способны запомнить местоположение платформы в отличие от субмиссивных мышей с доминирующей реакцией "пассивного дрейфа". При тестировании без платформы агрессивные мыши сохраняли выработанную реакцию без признаков угашения.
Ключевые слова: пространственная память, угашение, агрессия, субмиссивный стереотип.
Learning to Solve a Spatial Task in a Water Maze in Aggressive
and Submissive Rats
N. I. Dubrovina, R. A. Tomilenko
Institute of Physiology, Russian Academy of Medical Sciences, Siberian Division, Novosibirsk,
e-mail: dubrov@iph.ma.nsc.ru
Learning and retention of the spatial memory were studied in mice with alternative under conditions of various experimental protocols. Visible and hidden platform acquisition in a simple model of the water maze was similarly fast both in aggressive and submissive mice, but extinction differed. Retention of the platform location preference persisted in aggressive mice in four testing trials. In submissive mice, extic-tion of the spatial memory was accompanied with a prolongation of search with parallel production of episodes of "passive drift". Differences in spatial learning between aggressive and submissive mice were revealed in a water maze complicated with partitions. In this case, aggressors were able to learn the position of a hidden platform (in contrast to submissive mice with the dominant response of "passive drift"). During testing the response, aggressive mice longer retained the spatial preference without extinction.
Key words: spatial memory, extinction, aggression, submissive stereotype
Ориентация животных в пространстве необходима при поиске пищи, обороны от хищников, социальной организации, т.е. специфического обустройства экологических ниш. Проблема адаптивного поведения непосредственно связана с решением вопросов взаимоотношений пространственной памяти и эмоциональности, в основе чего лежат специфические харак-
теристики морфофункциональной организации областей мозга, в частности гиппокампа [11]. При анализе пространственной памяти мышей наиболее часто используемым когнитивным тестом является водный лабиринт Морриса [2, 13, 14, 28]. Успешность обучения решению пространственной задачи нахождения безопасной платформы зависит от множе-
ства факторов - возраста [14, 16], особенностей поведения мышей различных линий [2, 13, 17], условий содержания [23, 29], уровня тревожности [12, 21, 22].
В меньшей степени исследована зависимость от индивидуальных характеристик функционального состояния организма перед обучением. Показано, что повышенная агрессивность мышей - изолянтов и нокаутных, лишенных аденозиновых А1-рецепторов, не оказала влияния на пространственную память [16, 23]. Однако есть данные, что более агрессивные мыши инбредной линии FVB/N и трансгенной линии APP/PSI, являющейся моделью болезни Альцгеймера, по сравнению с мышами линии C57BL/6J характеризовались дефицитом обучения [21, 22]. Тем не менее не ясно, как предварительно сформированный агрессивный и субмиссивный стереотип поведения мышей отразится на пространственном обучении. Ранее нами было выявлено, что обучение условной реакции пассивного избегания у таких мышей происходит одинаково и избирателен лишь процесс угашения данной рефлекса [5]. Проблеме угашения пространственной памяти посвящено лишь несколько исследований [19, 20, 27], а о связи угашения с индивидуальными особенностями поведения работ нет. Исходя из представленных данных, мы провели исследование влияния агрессивного и субмиссивно-го стилей поведения мышей на обучение и сохранение пространственной памяти.
МЕТОДИКА
Эксперименты проводили на 98 мышах-самцах линии C57BL/6J в возрасте 3-3.5 мес., массой 22-27 г. Животных содержали в стандартных условиях вивария при свободном доступе к пище и воде. Опыты проводили с соблюдением принципов гуманности, изложенных в Директивах Европейского Сообщества (86/609/ЕС) и одобренных комитетом по биомедицинской этике ГУ НИИ физиологии СО РАМН.
Для формирования агрессивного и субмис-сивного стереотипов поведения использовали модель сенсорного контакта [6]. Мышей попарно помещали в металлические клетки, разделенные на два равных отсека прозрачной перегородкой с отверстиями для сенсорного контакта. После 3-дневной адаптации к новым условиям в течение последующих 20 дней перегородку убирали на 10 мин, что приводило к столкновениям между животными. В результате 20 конфронтаций были сформированы
две группы мышей - с субмиссивным и агрессивным стереотипами поведения.
Для анализа пространственной памяти использовали прямоугольный бассейн длиной 60 см, шириной 30 см и высотой 45 см, заполненный водой до 22 см [2]. Площадь бассейна условно делили на три равных сектора. Спасательная платформа была диаметром 5 см. Температура воды в бассейне составляла 21-23°С. Если у крыс риск развития гипотермии не рассматривался как фактор, отражающийся на выполнении навыка в водном лабиринте, то для мышей линии С57BL/6 показано, что во время плавания (5 сеансов по 45 с с 30-секунд-ным интервалом) существенно снижалась ре-актальная температура (на 9°С), нарушалась моторная координация и пролонгировался процесс обучения [18]. Выявлено также, что увеличение интервала между сеансами, а не повышение температуры воды в бассейне делает лабиринт Морриса более адекватным для исследования пространственной памяти у мышей. В связи с этим нами выбрано время между сеансами 30-40 мин. В сериях экспериментов приняли четыре модификации процедуры. В первой серии (13 агрессивных и 13 субмиссив-ных мышей) использовали непространственное обучение в водном лабиринте с видимой платформой [14, 28]. В этом и других сериях опытов платформа располагалась на противоположной от места высадки мыши стороне бассейна в строго фиксированном месте. Проводили 8 сеансов обучения (каждый длительностью 1 мин) в течение 2 дней. В последующие 4 дня однократно тестировали уровень сохранения выработанного рефлекса без платформы. Во второй серии (12 агрессивных и 12 суб-миссивных мышей) использовали пространственную версию, когда от мыши требовалось локализовать скрытую платформу в бассейне, вода которого забелялась молоком. Во время эксперимента каждая мышь видела стимулы окружающей обстановки, которые служили маркерами для пространственного ориентирования в бассейне при нахождении скрытой платформы. Экспериментатор также был в поле зрения мыши, находясь в одной и той же позиции в течение пробы. Процедуры обучения и угашения были аналогичны первой серии. В третьей и четвертой сериях экспериментов (12 и 12 агрессивных и 12 и 12 субмиссивных мышей) в бассейн добавляли одну или две перегородки, изготовленные из непрозрачного пластика. Один из крайних отсеков являлся стартовым для мыши, другой - финишным, где
Рис. 1. Динамика времени поиска видимой платформы в водном лабиринте у агрессивных и субмиссивных мышей. Квадраты - данные по агрессорам, треугольники - по подчиненным особям. По оси абсцисс - число сеансов обучения (1-8) и тестирования (1Т-4Т); по оси ординат - время поиска платформы, с. * -p < 0.001 относительно значений у агрессивных мышей. Fig. 1. Time changes of find ing the visible platform in aggressive and submissive mice. Quadrants - aggressive, triangles - submissive mice. On an absciss a axis - number of training (1-8) and testing sessions (1T-4T); on an ordinate axis - time of platform finding, s. * - p < 0.001 compared with aggressive mice.
располагалась скрытая платформа. Учитывая, что мыши являются худшими пловцами, чем крысы [14], мы модифицировали установку, предназначенную для крыс [7]. В первой перегородке одно окно размером 6 х 6 см располагалось справа, а во второй - слева. Уровень воды в бассейне устанавливали так, чтобы верхний край окна был выше на 2 см. Обучение включало 12 сеансов по 4 в день и затем следовало угашение из 4 ежедневных тестов без платформы. Анализировали латентный период нахождения платформы и время "пассивного дрейфа".
Результаты обработаны статистически двухфакторным (группа и время) дисперсионным анализом (ANOVA) для связанных переменных с последующими плановыми множественными сравнениями.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Данные по динамике времени поиска видимой платформы агрессивными и субмиссив-ными мышами представлены на рис. 1. Видно, что латентный период выполнения задачи существенно снижался в процессе обучения одинаково у всех мышей. В конце обучения (7-8-й сеансы) мыши идентифицировали платформу за время, меньшее чем 10 с. Различий между
Рис. 2. Показатели обучения и угашения пространственной памяти агрессивных и субмиссивных мышей. По оси ординат: а - время поиска скрытой платформы, с; б - время "пассивного дрейфа", с. *, ** - p < 0.05 и p < 0.002 относительно значений у агрессивных мышей. Остальные обозначения как на рис. 1. Fig. 2. Learning and extinction of spatial
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.