ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 2013, том 63, № 6, с. 730-743
ФИЗИОЛОГИЯ ПОВЕДЕНИЯ; ОБУЧЕНИЕ И ПАМЯТЬ
УДК 612.826
ВЛИЯНИЕ ВВЕДЕНИЯ АГОНИСТА И АНТАГОНИСТА
ГАМКа-РЕЦЕПТОРОВ в миндалину кроликов на дыхательный и сердечный компоненты условнорефлекторного страха
© 2013 г. И. В. Павлова, М. П. Рысакова
Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Москва,
e-mail: pavlovfml@mail.ru Поступила в редакцию 15.01.2013 г. Принята в печать 26.08.2013 г.
Исследовали роль ГАМКергической системы миндалины в вегетативных и поведенческих проявлениях условнорефлекторного страха в группах "активных" и "пассивных" кроликов, отобранных на основании тестирования в "открытом поле" и "темно-светлой камере". У животных вырабатывали условный рефлекс, сочетая свет (4 с) и электрокожное раздражение задних конечностей (1 с, 10 Гц). О степени условнорефлекторного страха судили по изменению частоты сердечных сокращений и дыхательных движений в ответ на условные и безусловные стимулы при сравнении с интервалами до сочетания. После обучения в правое или левое базальное ядро миндалины через канюли локально апплицировали раствор агониста (мусцимола, 0.1 мкг/1 мкл) или антагониста (бикукуллина метабромида, 0.5 мкг/1 мкл) ГАМКА-рецепторов. Введение мусцимола в миндалину вызывало более сильные вегетативные изменения у пассивных кроликов, чем у активных, при этом устранялось урежение частоты дыхательных движений в ответ на условный стимул, характерное для затаивания, а также, судя по частоте сердцебиений и дыхания, ослаблялась или изменялась реакция на электрокожное раздражение. Активация левой миндалины с помощью бикукуллина вызывала увеличение вероятности активных двигательных реакций у активных кроликов, а правой, наоборот, увеличение вероятности затаивания. Полученные результаты свидетельствуют о неравноценности ГАМКергиче-ской системы миндалины у животных с активной и пассивной стратегией поведения.
Ключевые слова: ГАМКА-рецепторы, миндалина, классический Павловский оборонительный условный рефлекс, кардиограмма, пневмограмма, активная и пассивная стратегия поведения.
Effects of Intra-Amygdala Injection of GABAA-Receptor Agonist and Antagonist on Respiratory and Cardiac Components of Conditioned Fear in Rabbits
I. V. Pavlova, M. P. Rysakova
Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology, Russian Academy of Sciences, Moscow,
e-mail: pavlovfml@mail.ru
The role of GABAergic system of amygdala in vegetative and behavioral manifestations of conditioned fear was studied in groups of active and passive rabbits, selected upon testing in open field and light-dark chamber. During training, the light (4 s) was paired with electrodermal stimulation of hind limbs (1 s, 10 Hz). Conditioned fear was judged by heartbeats and respiratory rates before and in the process of conditioned and unconditioned stimuli presentation. Solutions of GABAA-receptor agonist (muscimol, 0.1 ^g/^L) or antagonist (bicuculline methbromide, 0.5 ^g/^L) were applied to the right or left basal nucleus of amygdala after conditioning. Muscimol injection evoked more powerful vegetative changes in passive rabbits than in the active ones; respiratory deceleration during freezing in response to conditioned stimuli was eliminated and the reaction to electrodermal stimulation was reduced or altered. Activation of the left amygdala by bicuculline resulted in the increased probability of active locomotor reactions in active rabbits, activation of the right amygdale, on the contrary, increased probability of freezing. The results evidence the non-equivalence of amygdalar GABAergic system in active and passive animals.
Key words: GABAA-receptors, amygdala, Pavlovianfear conditioning, pneumogram, cardiogram, active and passive behavioral strategies.
DOI: 10.7868/S0044467713060130
Индивидуально-типологические особенности поведения животных проявляются в эмоционально-негативных и стрессирующих ситуациях, при этом выделяют активную и пассивную стратегии приспособительного поведения [2—6]. В "открытом поле", "темно-светлой камере", приподнятом крестообразном лабиринте у активных особей доминирует исследовательская мотивация, в то время как у пассивных животных преобладает страх, и они предпочитают пассивно-оборонительное поведение (затаивание) [2, 5, 25]. При обучении активные животные по сравнению с пассивными быстрее вырабатывают активное избегание в челночной камере и избегание крика "жертвы" в ситуации "эмоционального резонанса", а пассивные — пассивное избегание [2]. При выработке классического условного оборонительного рефлекса у активных кроликов в отличие от пассивных не возникает устойчивой бради-кардической реакции в ответ на условные стимулы, урежение дыхания возникает на более позднем этапе обучения, что свидетельствует о меньших изменениях вегетативных показателей при условнорефлекторном страхе у активных кроликов [4].
Многочисленные данные литературы свидетельствуют, что базальное, латеральное и центральное ядра миндалины играют важную роль в выработке и проявлении условноре-флекторного страха [8, 10, 11, 14, 15, 19, 20, 21,28]. Базолатеральное ядро миндалины считается сенсорным интерфейсом и ключевой структурой для синаптической пластичности при страхе [10, 11, 23]. Показано, что конвергенция возбуждений, приходящих по афферентным путям из таламуса и неокортекса и сигнализирующих об условных и безусловных стимулах, происходит на нейронах базолате-рального ядра, в результате чего развиваются процессы синаптической потенциации, опосредованные NMDA-рецепторами [10, 14, 15, 23]. Известны молекулярные процессы, происходящие в базолатеральном ядре миндалины при выработке реакции страха [15].
Центральное ядро миндалины является основным источником эфферентов к структурам ствола мозга и гипоталамусу, которые запускают различные вегетативные и соматические реакции, сопутствующие страху [15, 28]. Среди многочисленных вегетативных проявлений условнорефлекторного страха особое внимание привлекает урежение частоты сердечных сокращений и дыхательных движений [4, 8, 13]. Показано, что при выра-
ботке условнорефлекторного страха уменьшение частоты сердцебиений животных коррелирует с увеличением частоты разрядов нейронов центрального ядра миндалины [8, 21]. Известны морфологические пути, обеспечивающие регуляцию миндалиной частоты сердцебиений и дыхания. В центральном ядре миндалины были обнаружены нейроны с антидромными ответами на стимуляцию области среднего мозга, через которую следуют прямые проекции от миндалины к ядрам продолговатого мозга, регулирующим сердечно-сосудистые реакции при условнорефлекторном страхе [21]. Показано, что миндалина способна оказывать влияние на инспиратор-но-тормозящий дыхательный рефлекс Герин-га—Брейера [7]. Обнаружены прямые проекции от центрального ядра миндалины к ограниченной области в ядре шва продолговатого мозга, при стимуляции которой вызывается остановка дыхания [27]. Таким образом, изменения частоты сердцебиений и дыхания являются удобными экспериментальными показателями, отражающими наличие страха у животного, и позволяющими в какой-то степени судить об активации миндалины. Данные показатели, как было ранее отмечено, зависят от стратегии поведения животных, поскольку обнаружены различия в изменениях частоты сердцебиений и дыхания у активных и пассивных кроликов в процессе выработки условнорефлекторного страха [4].
ГАМКергические интернейроны миндалины, располагающиеся в латеральном и медиальном паракапсулярных скоплениях, а также локально внутри ядер, играют ключевую роль в уменьшении и угашении условно-рефлекторного страха [20, 23]. Ранее при анализе взаимодействия нейронов были получены данные о большем уровне активации миндалины у пассивных животных по сравнению с активными [5]. На основании этого возникло предположение о возможной роли ГАМКергической системы миндалины в выборе активной или пассивной стратегии поведения кроликов в эмоционально-негативных ситуациях, а также в различиях вегетативных проявлений условнорефлекторного страха. Настоящая работа была нацелена на проверку данного предположения.
Задачей нашей работы было сопоставить влияние локального введения антагониста (бикукуллина) и агониста (мусцимола) ГАМКА-рецепторов в правое или левое базальное ядро миндалины на проявление дыхательного и сердечного компонентов условнорефлектор-
ного страха у активных и пассивных кроликов. Выбор базального ядра для аппликации веществ определил тот факт, что именно это ядро в отличие от центрального имеет непосредственное отношение к возникновению страха, поскольку в нем происходят основные пластические перестройки при обучении.
МЕТОДИКА
Эксперименты были проведены в хронических условиях на кроликах-самцах породы шиншилла 6—10 месячного возраста, массой 2.5—3.3 кг в соответствии с этическими нормами, изложенными в Правилах лабораторной практики в Российской Федерации (приказ Министерства здравоохранения РФ № 267 от 19.06.2003 г.) и в "Правилах проведения работ с использованием экспериментальных животных за № 755 от 12.08.1977".
Для подбора групп активных и пассивных кроликов на первом этапе было исследовано поведение 15 кроликов в тестах "открытое поле" и "темно-светлая камера". "Открытое поле" представляло собой круглую арену диаметром 131 см с высотой стенок 37 см. Пол арены был разделен на 32 квадрата (сторона 21 см). В начале опыта животное помещали в центр "открытого поля", время наблюдения составляло 10 мин. Подсчитывали показатели горизонтальной исследовательской двигательной активности (число прыжков, побе-жек, пересеченных квадратов), вертикальной активности (число стоек, а также попыток грызть стены или пол камеры), пассивно-оборонительного поведения (время замирания, а также латентность ухода из центральных квадратов после посадки) и ряд других показателей.
"Темно-светлая камера" состояла из двух отсеков — освещенного и темного — размером 48 х 55 х 40 см, которые сообщались между собой через отверстие в перегородке (25 х х 22 см). В начале опыта кролика помещали в темный отсек. Собственно тестиро
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.