НЕЙРОХИМИЯ, 2007, том 24, № 4, с. 312-317
= ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РАБОТЫ =
УДК 591.513.3
РАЗЛИЧНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ВОВЛЕЧЕНИЯ ОБСТАНОВОЧНОЙ ПАМЯТИ В ПРОЦЕССЫ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ АССОЦИАТИВНОГО НАВЫКА У ВИНОГРАДНОЙ УЛИТКИ
© 2007 г. А. А. Саушкина, С. В. Солнцева, И. Ф. Комарьков, В. П. Никитин*, В. В. Шерстнев
НИИ нормальной физиологии им. П К. Анохина, РАМН, Москва
В опытах на виноградных улитках изучали механизмы вовлечения обстановочной памяти в процессы воспроизведения ассоциативного навыка отвергания определенного вида пищи. Обнаружено, что условнорефлекторная реакция отвергания пищи проявлялась только в обстановке обучения, но не возникала при помещении животных в нейтральную обстановку. Процедура напоминания (предъявление условных пищевых стимулов) во время действия ингибитора синтеза белка улиткам вызывала долговременную амнезию у животных, находившихся в обстановке обучения. При инъекции циклогексилида улиткам в обстановке обучения, но без последующей процедуры напоминания амнезии не возникало. Аверсивное ассоциативное обучение на пищу приводило также к формированию обстановочного условного рефлекса, характеризовавшегося увеличением латентных периодов реакций на предъявление "дифференцировочной" пищи. Полученные данные свидетельствуют о различии механизмов обстановочной памяти, вовлекаемых в процессы хранения и воспроизведения ассоциативного аверсивного навыка на пищу у виноградных улиток.
Ключевые слова: моллюск, ассоциативное обучение, память, реактивация, реконсолидация, ингибиторы синтеза белка, обстановочная афферентация.
Механизмы долговременной памяти - одна из наиболее интригующих и вместе с тем наименее исследованных проблем современной нейробиоло-гии. Сравнительно недавно были получены данные о том, что консолидированная, долговременная память может подвергаться реорганизации через различные сроки после обучения. В частности, обнаружено, что предъявление обученному животному одного из компонентов ситуации обучения (напоминание) "возвращает" память в лабильное состояние, в котором она может быть модифицирована различными воздействиями [1-5]. Показано, что реактивации памяти без процедуры "напоминания" не происходило. В исследованиях, проведенных на различных видах животных, от моллюсков до млекопитающих и человека, с использованием разных форм обучения изучены некоторые поведенческие и нейрохимические механизмы, лежащие в основе реактивации памяти [3-10]. Предположено [4, 5], что в процессе реактивации памяти происходит ее повторная консолидация (реконсолидация), которая приводит к зависимому от процессов трансляции формированию нового памятного "следа".
Полагают, что ведущую роль в извлечении прошлого опыта из памяти играют доминирующая мотивация, обстановочная (контекстуаль-
* Адресат для корреспонденции: 125009 Москва, ул. Моховая, д. 11, стр. 4; тел. 601-21-30; e-mail: nikitin.vp@mail.ru
ная) и пусковая (условная, сигнальная) афферентация [11]. В зависимости от модели обучения, стимулами, инициирующими процессы реактивации памяти, могут быть как условные раздражители [12-14], так и обстановка обучения [8, 15]. "Напоминание" обстановкой или пусковым сигналом во время действия ингибиторов синтеза белка вызывало нарушение воспроизведения выработанного навыка [2, 8, 12, 13, 15, 16]. Однако в других исследованиях не обнаружено зависимости механизмов реактивации памяти от процессов трансляции [17, 18]. В целом, необходимо отметить, что принципы и механизмы, лежащие в основе взаимодействия различных видов памяти в процессе реактивации и реорганизации долговременных ассоциативных навыков остаются мало изученными.
Ранее нами исследовано влияние ингибиторов синтеза белка на процессы реактивации ассоциативного навыка отвергания виноградными улитками определенного вида пищи [19]. Обнаружено, что реактивация "следа" долговременной памяти предъявлением условного пищевого стимула во время действия циклогексимида или анизомицина приводила к необратимому нарушению воспроизведения навыка, который не восстанавливался после повторного обучения. Мы предположили, что процесс "напоминания" индуцирует реконсолида-цию "исходной" памяти, подавление которой ин-
гибиторами синтеза белка приводит к "стиранию" памятного "следа".
Целью настоящей работы явилось изучение механизмов участия обстановочной памяти в процессах воспроизведения и реактивации долговременного ассоциативного навыка отвергания определенного вида пищи у виноградной улитки.
МЕТОДИКА
Работу проводили на виноградных улитках (Helix lucorum), которых содержали и кормили сырой морковью не менее трех недель в "домашних" боксах. За 3 дня до обучения, а также перед тестированием сохранности навыка животных лишали пищи. Процедуру обучения отвергания определенного вида пищи проводили по ранее описанной методике [19, 20]. Улиток фиксировали за раковину к кронштейну таким образом, что животное могло относительно свободно "ползти" по пластиковому шару, плавающему в воде. В качестве "условнорефлекторной" пищи использовали банан, а дифференцировочной - вареную морковь. Кусочек пищи (2-3 г) располагали на расстоянии 0.5 см от ротовой полости животного. Подкрепляющим стимулом служило воздействие постоянным электрическим током длительностью - 300 мс и амплитудой - 1.2 мА. Ток пропускали через пищу и тело улитки в момент первых жевательных движений (скребковые движения радулой по пище). Латентные периоды начала поедания пищи регистрировали с помощью вебка-меры и компьютера IBM. Если животные в течение 120 с не начинали поедать пищу, тест прекращали.
Улиток обучали в течение 3 дней. Сочетанные предъявления пищи и электрического тока осуществляли через каждые 15-20 мин. За время обучения животным предъявляли в среднем 8-10 сочетанных раздражений пищи и электрического тока и 7-9 раз "дифференцировочную" пищу. В процессе формирования условной связи у улиток возникали оборонительные или избегательные реакции на предъявление банана.
У обученных животных измеряли (тестирование ограничивали 120 с) латентные периоды начала поедания условнорефлекторной и дифференцировочной пищи в различных экспериментальных условиях: в обстановке обучения (животных располагали на пластиковых шарах) или в "нейтральной" обстановке (на стеклянных пластинах). Кроме того, исследовали влияние на процессы воспроизведения и реактивации памяти ингибитора синтеза белка. Для тестирования навыка улиток помещали в обстановку обучения или "нейтральную" обстановку на 30 мин и однократно предъявляли условный и дифференцировочный стимул с интервалом в 10-15 мин.
Процедуру напоминания производили через 24 ч после обучения: улиток помещали в обстановку обучения на 1 ч и предъявляли 3 раза "условноре-флекторную" пищу (банан) через каждые 1015 мин. Сохранность навыка тестировали через 1 и 10 дней после инъекции растворов.
Ингибитор синтеза белка циклогексимид в объеме 0.5 мл физиологического раствора инъецировали в полость тела улитки. Доза ингибитора составила 1.8 мг на улитку (100 мг/кг веса); в указанной дозе циклогексимид подавлял синтез белка на 90-98% [21] и эффективно влиял на процессы реконсолидации памяти [19]. В работе применяли "слепой" метод - инъекции растворов улиткам и тестирование навыка проводили разные экспериментаторы.
Сравнивали латентные периоды начала жевательных движений на предъявление "условнорефлекторной" и "дифференцировочной" пищи в обстановке обучения и "нейтральной" обстановке. Для оценки уровня достоверности различий использовали непараметрический критерий Ман-на-Уитни.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Воспроизведения аверсивного условного рефлекса на пищу у виноградных улиток в различной обстановке. У необученных виноградных улиток латентные периоды начала жевательных движений на предъявление банана составляли 25 ± 4 с (30 улиток; п = 30), а вареной моркови -23 ± 6 с (п = 30). Через 24 ч после 3-дневного обучения при помещении улиток в обстановку обучения (на пластиковые шары) латентные периоды жевательных движений на предъявление улиткам банана составили 115 ± 5 с (п = 30), значительно превышая таковые на предъявление вареной моркови - 43 ± 11 с (р < 0.0001; п = 30; рис. 1). При перемещении животных в "нейтральную" обстановку -на стеклянную пластину - латентные периоды начала поедания банана и вареной моркови достоверно не отличались и составляли соответственно 35 ± 8 с и 24 ± 5 с (р > 0.05). Таким образом, при перемещение улиток из обстановки обучения в "нейтральную" обстановку полностью подавляется аверсивный ответ на "условнорефлектор-ную" пищу.
Влияние циклогексимида на воспроизведение ассоциативного аверсивного навыка на пищу при использовании обстановки обучения или "условнорефлекторной" пищи в качестве напоминающего стимула. Первой, контрольной группе животных (п = 8) через 24 ч после обучения инъецировали физраствор, помещали на 1 ч в обстановку обучения и предъявляли три условных стимула (банан). Второй группе улиток (п = 11) вводили циклогексимид в дозе 1.8 мг/улитку. Затем жи-
Латентный период, с
120 100 80 60 40 20 0
Л
А
Рис. 1. Воспроизведения аверсивного условного рефлекса на пищу у виноградных улиток в различной обстановке. А - реакции на пищевые стимулы у улиток, помещенных на пластиковые шары (обстановка обучения). Б - пищевые реакции на стеклянной пластине (нейтральная обстановка). 1 - ответы на предъявления условного стимула (банана). 2 - реакции на дифференцировочный стимул (вареная морковь). По оси ординат - латентные периоды начала поедания пищи, в секундах (тестирование ограничивали 120 с). (* -р < 0.001, по отношению к латентным периодам ответов на условный пищевой стимул (критерий Ман-на-Уитни).
вотных в течение 1 ч содержали на шарах, не предъявляя условных пищевых стимулов (напоминание обстановкой обучения). При тестировании животных обеих групп через 1 и 10 дней после инъекций растворов латентные периоды первых жевательных движений на предъявление банана сохранялись на уровне около 100 с (рис. 2), значительно превышая латентные периоды на
предъявление вареной моркови (р < 0.0001). Таким образом, помещение улиток в обстановку обучения во время дейс
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.