ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 2011, том 61, № 6, с. 742-749
ФИЗИОЛОГИЯ ПОВЕДЕНИЯ; ОБУЧЕНИЕ И ПАМЯТЬ
УДК 575:591.513.5
СЕЛЕКЦИЯ МЫШЕЙ НА ВЫСОКИЙ УРОВЕНЬ СПОСОБНОСТИ К ЭКСТРАПОЛЯЦИИ ПРИ НИЗКОМ УРОВНЕ ТРЕВОЖНОСТИ
© 2011 г. О. В. Перепелкина, Н. В. Маркина, В. А. Голибродо, И. Г. Лильп, И. И. Полетаева
Биологический факультет, Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова,
e-mail: inga@protein.bio.msu.ru Поступила в редакцию 19.10.2009 г. Принята в печать 24.05.2011 г.
Оценивали поведение мышей новой линии, которая селектируется (из генетически гетерогенной популяции) на высокие показатели решения задачи на экстраполяцию направления движения и на низкий уровень тревожности при выполнении этого теста одновременно. Тест на способность к экстраполяции требует от голодного животного в поисках исчезнувшей пищи переместиться в направлении, в котором исчезла из поля зрения пищевая приманка. За четыре поколения селекции доля правильных решений теста на экстраполяцию не изменилась ни по сравнению с контролем, ни по сравнению с 50% случайным уровнем. Однако в F4 доля мышей, успешно решавших тест (в 80—100% случаев), стала выше (приближаясь к достоверному отличию от контроля). В F4 доля отказов от решения теста (один из показателей тревожности при его выполнении) была достоверно ниже, чем в контроле. Уровень тревожности (приподнятый крестообразный лабиринт, закрытый крестообразный лабиринт, неизбегаемая скользкая воронка) был достоверно ниже у мышей селектируемой линии по сравнению с контролем. Данные свидетельствуют о высоком уровне сложности генетической основы способности к экстраполяции (отсутствие ответа на отбор) по сравнению с генетическими основами тревожности (обеспечившими изменение по ходу отбора).
Ключевые слова: селекция, когнитивные способности, тест на способность к экстраполяции, тревожность, депрессия, приподнятый крестообразный лабиринт, скользкая воронка, гетерогенная популяция, вес мозга, мыши.
Selection of Mice for High Level of Extrapolation Capacity with Cobcommitant Low Anxiety Level
O. V. Perepelkina, N. V. Markina, V. A. Golibrodo, I. G. Lilp, I. I. Poletaeva
Biology Faculty, Lomonossov Moscow State University, e-mail: inga@protein.bio.msu.ru
The behavior scores were assessed in mice selected simultaneously for high percentage of correct extrapolation task solutions and for low anxiety during test performance. Extrapolation test requires that the hungry animal searches for the food bait which disappeared from the view moving in the direction of food bait movement. In the 4th selection generation no significant changes occurred in the percentage of correct task solutions neither in comparison to control unselected population, nor against 50% chance level. Although the proportion of mice in selected strain which performed with 80—100% of correct solutions increased and in F4 was higher in comparison to controls (approaching significance). The proportion of "0" solution (when mouse made no choice) and of "refusals" of performance (anxiety indices in this test) were lower in selected line and the proportion of refusals in F4 was significantly lower than in controls. Elevated plus maze, closed plus maze and inescapable slippery funnel tests demonstrated significantly lower anxiety in mice of selected strain. These data demonstrate much more complex genetic basis for the capacity for extrapolation (lack of response to selection) in comparison with that of anxiety traits in mice (changes in the response to selection).
Keywords: selection, cognitive ability, extrapolation test, anxiety, depression, elevated plus maze, slip funnel test, heterogeneous population, brain weight, mice.
Изменчивость "когнитивных" признаков млекопитающих (и лабораторных грызунов, в частности) имеет определенный генетический компонент [22, 23, 30]. Его существование доказывают выявленные межлинейные различияй в способности к обучению [5, 9, 23, 24, 27, 29 и др.], а также эксперименты по успешной селекции мышей и крыс на высокий и низкий уровни обучаемости разным навыкам [8, 13 и др.]. Выявлены спонтанные мутации отдельных генов, влияющие на проявление и выражение таких признаков, и, наконец, существуют данные об изменении подобных признаков у животных с искусственно измененным геномом [11, 21, 25, 26, и др.]. В таких исследованиях под "когнитивными" способностями животных практически всегда понимают способность к обучению (а также иногда проявления эмоций и ориентировочно-исследовательское поведение (см., например, [19]). В настоящей работе мы анализируем способность к осуществлению элементарной логической операции, т.е. к выполнению животным поведения, основанного на улавливании им закономерностей изменения элементов окружающей среды (способность к экстраполяции) [1]. В работах с использованием лабораторных грызунов к категории "когнитивных" относят проявления таких способностей, как формирование пространственных представлений, оцениваемых по данным тестов радиального и водного лабиринтов. Однако ни в отечественной, ни в иностранной литературе сведений о селекции лабораторных грызунов на высокие и низкие уровни проявления таких способностей обнаружить не удалось. Ранее неудачей закончилась попытка селекции крыс на способность к экстраполяции направления движения пищевого стимула, осуществленная более 30 лет назад Л.К. Крушинским и его сотрудниками [1]. Одной из трудностей указанной селекционной работы оказалась высокая тревожность крыс-потомков от скрещивания особей, обладавших высоким уровнем способности к решению этой элементарной логической задачи. Большая пугливость этих животных не позволяла получить информацию об уровне их способности к решению задачи на экстраполяцию.
Еще одной трудностью проведения селекции на высокий уровень способности к экстраполяции является невысокая доля животных (лабораторных мышей и крыс), способных решать данный тест.
Предпосылкой выполнения настоящей работы была обнаруженная нами ранее более высокая способность к решению теста на экстраполяцию у мышей, селектированных на большой относительный вес мозга [4]. Имея в виду неудачный результат прошлой селекции крыс на высокую способность к экстраполяции [1], критериями отбора животных для проведения данной селекции были не только правильность решения ими упомянутого теста, но и отсутствие у них боязни обстановки теста. Эта боязнь проявляется у мышей и крыс в "отказах" от тестирования и в "нулевых" решениях, когда получить информацию о выборе животным одного из двух альтернативных вариантов решения теста нельзя. Такая боязнь, по-видимому, имеет общие черты с так называемой неофагофобией, т.е. с боязнью приема новой пищи в новой, а потому вызывающей страх обстановке [12].
Целью настоящей работы была оценка решения теста на экстраполяцию и уровня тревожности у мышей новой селектированной линии (линия ЭКС). Уровень тревожности мышей, полученных от родителей, отобранных и по высоким показателям способности к экстраполяции, и по отсутствию проявлений страха в ходе этого теста в F4 оценивали по данным независимых тестов на уровень тревожности (батарея тестов P.M. Салимова [3] и тест приподнятого крестообразного лабиринта, ПКЛ). Информация по независимой оценке уровня тревожности у мышей селектируемой линии необходима для суждения о наличии эффекта отбора по признаку "способность к экстраполяции" и по проявлениям тревожности у мышей селектируемой линии. Данные по этим тестам сравниваются с показателями поведения мышей контрольной популяции. Контролем служили мыши генетически гетерогенной популяции, которая была исходной для этого селекционного эксперимента и которая продолжает поддерживаться в режиме случайного скрещивания (контрольная популяция, Ко-ЭКС).
МЕТОДИКА
Экспериментальные животные. В работе представлены данные по четырем поколениям селекции. В тесте на способность к экстраполяции направления пищевого стимула было тестировано 603 мыши линии ЭКС (288 самцов и 315 самок) и 143 мыши линии Ко-ЭКС (80 самцов и 63 самки).
70 60 50 40 30 20 10 0
aF1 ssF2 rnF3 bF4
12 ЭКС
12 Ко-ЭКС
Рис. 1. Доли правильных решений теста на экстраполяцию направления движения (%, по вертикали) в последовательных поколениях селекции на высокие показатели этого теста (ЭКС) и в контрольной популяции (Ко-ЭКС). 1 — 1-е предъявление теста, 2 — c 1-го по 6-е предъявление теста суммарно. Fig. 1. The proportions of correct task solutions for extrapolation of stimulus movement direction (%, vertical axis) in successive generations of selection for high scores of this trait in selected strain EX (ЭКС) and in control population unse-lected control population, Co-EX (Ко-ЭКС).
Эксперименты проводили на животных в возрасте 3—4 мес., содержащихся в стандартных условиях. Животные получали гранулированный комбинированный корм и воду ad lib. Достоверных различий по полу в показателях поведения обнаружено не было, данные по самцам и самкам суммированы. При выполнении работы авторы придерживались биоэтических принципов, изложенных в Директиве 86 ЕС.
Тестирование поведения. Способность к экстраполяции. В камеру для тестирования способности к экстраполяции каждую мышь (предварительно лишенную пищи на 16—18 ч) помещали индивидуально. Животное начинал о пить молоко через центральное отверстие, после чего поилка отодвигалась вправо или влево и через 2—3 см движения исчезала из его поля зрения. После этого мышь могла подойти к правому или левому боковым отверстиям. Правильным решением теста считали подход к боковому отверстию, к которому передвинули поилку, неправильное решение теста — подход к противоположному отверстию (рис. 1). Контрольную поилку одновременно перемещали в противоположном направлении, не придвигая ее к боковому отверстию. С целью угашения возможной неофагофобии до тестирования животных
приучали к обстановке опыта, также после лишения их пищи и воды на 16—18 ч. В ходе процедуры приучения мышей, содержавшихся в одной клетке, помещали в экспериментальную камеру всей группой. Им давали возможность пить молоко только через центральное отверс
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.