ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 2014, том 64, № 6, с. 639-645
ФИЗИОЛОГИЯ ПОВЕДЕНИЯ; ОБУЧЕНИЕ И ПАМЯТЬ
УДК 612
ПОВЕДЕНИЕ МЫШЕЙ, СЕЛЕКТИРОВАННЫХ НА КОГНИТИВНЫЙ ПРИЗНАК, В ТЕСТЕ НА ГИПОНЕОФАГИЮ
© 2014 г. В. А. Голибродо, О. В. Перепелкина, И. Г. Лильп, И. И. Полетаева
Биологический факультет Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова,
e-mail: ingapoletaeva@mail.ru Поступила в редакцию 20.04.2014 г. Принята в печать 01.09.2014 г.
У голодных мышей линии, которая селектируется на высокие показатели способности к экстраполяции направления движения стимула (линия ЭКС), уровень гипонеофагии (осторожной реакции на новую пищу в новой обстановке) был достоверно ниже, чем у мышей контрольной неселектированной популяции (КоЭКС), что свидетельствует как об их сниженной тревожности, так и о повышенной реакции на новизну (в свою очередь связанной с когнитивными способностями животного). У мышей линии ЭКС было больше подходов к новой пище, дольше время, занятое едой, а также выше масса съеденной пищи. В то же время показатели тревожности по данным теста приподнятого крестообразного лабиринта у мышей ЭКС были выше, чем в контроле. Данные предполагают, что состояние тревоги у мышей, выявляемое в разных тестах, может иметь некоторые различия, свидетельствуя о сложной природе этого состояния. Это совпадает и с литературными данными.
Ключевые слова: когнитивные способности, селекция, генотип, тревожность, неофилия, гипоне-офагия, мыши.
The Behavior of Mice Selected for Cognitive Trait in Hyponeophagia Test
V. A. Golibrodo, O. V. Perepelkina, I. G. Lilp, I. I. Poletaeva
Biology faculty, Lomonossov Moscow State University, e-mail: ingapoletaeva@mail.ru
Hungry mice from strain which is under selection for high scores of capacity for extrapolation the direction of stimulus movement (line EX) the hyponeophagia level (reaction to new food in novel environment) was significantly lower than in mice of control unselected population (CoEX). This signify their lower anxiety as well as higher neophilia (which in turn is connected to cognitive abilities). These mice displayed more approaches to food, they ate food for longer time intervals and their consumed more food. At the same time these mice revealed higher anxiety indices in the EPM test controls. The data made it possible to suggest that anxiety states which develop in different situations are non-uniform, and this view finds the confirmation in the literature.
Keywords: cognitive abilities, selection, genotype, anxiety, neophilia, hyponeophagia, mice. DOI: 10.7868/S0044467714060057
Когнитивные способности животных исследуют с помощью разных экспериментальных тестов (тесты на пространственную память, установка на обучение, способность к решению логических задач [Зорина, Смир-
нова, 2013]. Для выявления таких способностей в эксперименте важно учитывать также способность особи "контролировать" естественный страх перед новой обстановкой и, соответственно, обнаруживать высокую ис-
следовательскую мотивацию, позволяющую осваивать новые ситуации. Вопрос о соотношении исследовательского поведения и естественной боязни потенциальных внешних угроз, и роль в этом генотипических особенностей животного активно изучается [Bonsi-gnore et al., 2008; Canteras et al., 2011; Horváth et al., 2013]. В настоящей работе приведены результаты анализа "гипонеофагии" (снижения потребления пищи в новой обстановке [Dulawa, Hen, 2005] у мышей линии ЭКС, селектируемой на высокие показатели когнитивного теста — способности к экстраполяции направления движения стимула, исчезнувшего из поля зрения. В течение более чем 10 поколений искусственного отбора на высокие показатели решения задачи на экстраполяцию в линии ЭКС не обнаруживается устойчивого достоверного превышения доли правильных решений этого теста над уровнем этого признака в контроле, что, несомненно, свидетельствует о сложном характере его определения. В то же время в поведении мышей линии ЭКС можно выявить ряд особенностей, которые отсутствуют у мышей контрольной популяции. Это показывает, что в результате искусственного отбора (хотя и не сказавшегося на основном признаке — решении теста на эстраполяцию) в этой линии произошли изменения поведения мышей в качестве ответа на отбор. Оказалось, что мыши линии ЭКС достоверно лучше решали когнитивный тест на поиск входа в укрытие, который требует от животного оперирования понятием "неисчезаемости" [Перепелкина и др., 2013].
В тесте на гипонеофагию (результаты которого описаны в настоящей работе) оценивают реакцию голодного животного на незнакомую пищу в новой обстановке. Очевидно, что поведение мыши в этой ситуации определяется балансом между тревожностью, исследовательской активностью и пищевой мотивацией. Поскольку исследовательское поведение мыши, в том числе и реакция на новизну (которую оценивают при тестировании гипонеофагии) определяется также и развитием когнитивных способностей животных [Matzel et al., 2006], этот тест был выбран для характеристики и других возможных изменений, которые произошли в поведении мышей при отборе. Отбор проводили и на высокую способность к экстраполяции и, одновременно, на сниженные проявления тревожности в ходе выполнения этого теста. Бо-
лее активное поедание пищи в этом тесте свидетельствует о способности животного преодолевать страх, вызванный новизной обстановки, а это, в свою очередь, дает возможность утолить голод, т.е., в конечном счете, обеспечить выполнение адаптивной реакции.
Тестирование мышей ЭКС на гипонеофагию проводили в сопоставлении их показателей с рандомбредной контрольной группой мышей (КоЭКС), принадлежащих генетически гетерогенной популяции, которая была исходной для селекции ЭКС [Перепелкина и др., 2011]. На начальных этапах селекции у мышей линии ЭКС в тесте приподнятого крестообразного лабиринта (ПКЛ) обнаруживались достоверно более низкие показатели тревожности в сравнении с КоЭКС, но уже к F10—11 эта зависимость стала выглядеть значительно сложнее — выявились заметные половые различия в признаках, на которые шел отбор [Перепелкина и др., 2013]. В ряде поколений уровень тревожности мышей ЭКС (по данным теста ПКЛ) был выше, чем в контроле. Характер различий (в тревожности и/или исследовательском поведении) между мышами линии ЭКС и контролем в тесте на гипонеофагию должен был дать дополнительную характеристику изменений в поведении, которые можно считать ответом на проводимый искусственный отбор.
МЕТОДИКА
Экспериментальные животные. В тестах на гипонеофагию были использованы мыши (самцы и самки) ряда поколений селекции на когнитивный признак (линия ЭКС, см. введение) и мыши контрольной неселектиро-ванной популяции КоЭКС. Исходная популяция — это потомки гибридов от скрещивания линий мышей, различавшихся по относительному весу мозга, в свою очередь полученных от скрещивания нескольких линий, в числе которых были линии, селектированные на вес мозга, а также инбредные линии CBA/Lac/Sto, C3H/He, C57BL/6J, C57BR, DBA/2J, A/He, BALB/c [Перепелкина и др., 2006, 2011].
Мышей содержали в стандартных пластиковых клетках (33 х 22 х 8 см) в условиях свободного доступа к корму (фирмы МЭСТ и Чара) и воде, за исключением периодов пищевой депривации для проведения теста.
Тест на гипонеофагию (боязнь новой пищи). Мышь, предварительно лишенную пищи (но
не воды) на 14—16 часов, помещали в небольшую камеру цилиндрической формы (0 40 см, высота стенок — 35 см), в центре которой размещали мелкую пластиковую чашечку с новой пищей. Новой пищей был твердый сыр в виде мелких "кубиков" (1 х 1 х 1 мм). В течение 10 мин наблюдения вручную отмечали время, которое мышь проводила за едой, число подходов к пище, а по окончании теста оценивали массу съеденного сыра. Изложенные в статье экспериментальные данные получены на мышах 4-х поколений селекции (F8—F11), самцах и самках (за исключением F8, в котором тестировали только самцов). Число тестированных животных представлено на рис. 1.
Тест приподнятого крестообразного лабиринта (ПКЛ). Размеры этого стандартного устройства описаны ранее [Перепелкина и др., 2013]. Длительность теста составляла 3 мин. Вручную оценивали время пребывания на светлых рукавах, число выходов на них, "свешиваний" с открытых рукавов, число болюсов дефекации и др.
Статистическую обработку полученных данных проводили с помощью дисперсионного анализа ANOVA (STATISTICA 8) с post hoc оценкой различий по методу LSD (Фишера). Оценивали влияние факторов "поколение", "генотип" и "пол".
30 25 20 15 10 5 0
самцы males самки females
Рис. 1. Тест на гипонеофагию (средние ± ± ош. средн.). Подходы к новой пище в течение 10 мин теста. По вертикали — подходы к пище. Цифры над столбиками — число животных в группе.
Обозначения здесь и далее (рис. 2—4): мыши ЭКС — черные столбики, КоЭКС — серые. *, **, *** — достоверно отличается от показателя КоЭКС при p < 0.05, 0.01 и 0.001 соответственно. #, ##, ### — достоверно отличается от показателя самок соответствующей группы в данном поколении приp < 0.05, 0.01 и 0.001. Fig. 1. Hyponeophagia test (mean ± st. er). The approaches to the new food. Ordinate — number of approaches. Number of animals in the groups are shown above the columns. Black columns — EX mice (serlected line), gray columns (control CoEX mice). *, **, *** — significantly different from CoEX scores, p < 0.05, 0.01 and 0.001 respectively. #, ##, ### — significantly different from female scores of this group in the given generation, p < 0.05, 0.01 and 0.001.
14 20 23
*** ^^
** T ^^ ^
fell fi x 22
23 21 T
16
29
TTT i
19
17
F8 F9 F10 F11
F9 F10 F11
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Были обнаружены межлинейные и половые различия по всем трем показателям теста
на гипонеофагию. Данные трехфакторного ANOVA (генотип, пол, поколение) представлены в таблице. Влияние фактора "генотип" оказалось наиболее значимым, поскольку
Трехфакторный ANOVA для данных теста на гипонеофагию у мышей ЭКС и КоЭКС Three factor ANOVA for data from hyponeophagia test in EX and CoEX mice
Факторы и тип взаимодействий между ними Df1 Показатели теста
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.