Поведение крыс при стрессе
Вопрос целенаправленного формирования и поддержания здоровья организма человека в условиях возрастающих изменений окружающей среды и образа жизни современного общества следует отнести к разряду первостепенных [1, 2]. Стрессовые ситуации – постоянные спутники человеческой жизни. Стресс-реакция является адаптивным механизмом, направленным на поддержание стабильности физического и психического функционирования организма в ответ на воздействие стрессора 3. Однако стресс не всегда является адаптивной реакцией. Некоторые физиологические реакции стресса являются полезными на протяжении короткого времени и неблагоприятными в долгосрочной перспективе [6, 7]. В связи с вышеизложенным, целью настоящего исследования явилось изучение влияния эмоционального стресса и прерывистой гипоксии на поведенческие реакции крыс.
Материал и методы исследования. Работа выполнена в рамках международного проекта «Изучение гематоксического влияния тяжелых металлов и возможности активации защитно-приспособительных механизмов организма при помощи нормо- и гипобарической гипоксии у взрослых и старых животных в сравнении» (научный руководитель проф. А.А. Аканов) при финансовой поддержке Министерства образования и науки Республики Казахстан
Эксперименты выполнены на 40 белых крысах-самцах массой 180-220 г., содержавшихся в стандартных условиях вивария на обычном пищевом рационе. Проведены 4 серии экспериментов: 1 серия – молодые интактные животные (контроль); 2 серия – молодые животные, подвергавшиеся иммобилизационному стрессу; 3 серия – молодые интактные животные (контроль); 4 серия – молодые животные, подвергавшиеся воздействию нормобарической гипоксии. В каждой серии было по 10 животных. Воздействие нормобарической гипоксии продолжали в течение 21 суток экспозицией один час. Модель нормобарической гипоксии создавали при помощи гипоксикатора, дозирующего поступление атмосферного воздуха с 10 % содержанием кислорода. Для этого гипоксикатор присоединяли шлангом к баллону с азотом, второй шланг присоединяли с ящиком (с выходным вентилляционным отверстием) куда помещали опытных животных. Объем ящика был специально рассчитан на количество помещаемых крыс. Иммобилизационный стресс моделировали при помощи пластиковой камеры, ограничивающей движение, куда помещали животное ежедневно по 30 мин. в течение недели. Изучение поведенческих реакций опытных крыс проводилось в тесте «открытого поля». Исследования проводились с соблюдением норм и правил проведения экспериментов с участием животных (решение ЛЭК КазНМУ им. С.Д. Асфендиярова протокол №2 от 18.04.2013 г.).
Процедуры статистического анализа выполнялись с помощью ППП SPSS-16. Критическое значение уровня статистической значимости при проверке нулевых гипотез принималось равным 0,05, либо 0,1. В случае превышения достигнутого уровня значимости статистического критерия этой величины, принималась нулевая гипотеза.
Результаты и обсуждение. Оценку эмоционального состояния, двигательную и исследовательскую активность экспериментальных животных изучали по характеру их поведения в тесте «открытого поля». В качестве поведенческих феноменов в открытом поле регистрировали горизонтальную двигательную активность по количеству пересеченных квадратов, вертикальную активность по числу подъемов на задние лапы с опорой и без опоры, эмоциональный статус по количеству дефекационных болюсов и умываний, исследовательский интерес по количеству актов «обнюхи-ваний».
В первом опытном сеансе под воздействием стресса у молодых крыс по сравнению с интактными животными статистически значимо сокращалось время первого передвижения (z=-2,226, р=0,026) (табл. 1).
Основные статистические показатели поведенческих реакций молодых интактных крыс
в тесте «открытого поля», подвергавшихся иммобилизационному стрессу
Источник
Крысиная хандра
Что человеку хорошо, то крысам не очень
Крысы, в отличие от людей, комфортнее чувствуют себя в условиях короткого светового дня. К таким выводам пришли американские ученые, изучившие сезонные аффективные расстройства с довольно необычной стороны.
В последние годы в научном сообществе снова стало принято проводить аналогии между поведением человека и повадками животных. Так, японские ученые опытным путем выяснили, что младенцы и мышата одинаково реагируют на своих родителей, особенно в случаях, когда те переносят их или пытаются успокоить.
Но хотя в поведении всех млекопитающих много общего, имеются и серьезные различия. В результате недавнего исследования выяснилось, что крысы и люди совершенно по-разному реагируют на наличие и недостаток света.
Группа американских ученых, представляющих Калифорнийский университет в Сан-Диего, решила изучить такое явление, как сезонное аффективное расстройство. В качестве временного отрезка был выбран зимний период, когда продолжительность светового дня уменьшалась. Исследователи решили выяснить, как уменьшение светового дня, а затем и его постепенное увеличение влияет на человека и на крыс. Крысы были выбраны вследствие того, что их мозг по строению очень похож на человеческий.
На протяжении нескольких месяцев калифорнийские биологи наблюдали за крысами и людьми. Это позволило им прийти к довольно неожиданным выводам, которые были опубликованы в American Journal of Preventive Medicine, на который ссылается www.gazeta.ru. Выяснилось, что человек с уменьшением светового дня становится вялым и раздражительным, а следовательно, более подверженным различного рода стрессам и расстройствам. Крысы реагируют на указанные изменения противоположным образом — чем темнее, тем лучше и счастливее им живется.
Вот как это прокомментировал Николас Шпитцер, один из руководителей исследования и одновременно глава Института мозга и мышления Кавли при Калифорнийском университете: «Крысы — животные ночные, а люди в большинстве своем ведут дневной образ жизни. Неудивительно, что при всех имеющихся сходствах в этом случае реакция противоположная: нам комфортно днем, а крысам — ночью. И чем длиннее соответствующее время суток, тем лучше и увереннее себя чувствуют представители одного из видов. Не стоит забывать о том, что такие крайности, как полярный день или ночь, окажут скорее негативное воздействие на всех».
При более детальном исследовании выяснилось, что крысиный мозг в условиях увеличения продолжительности светового периода ведет себя довольно необычно.
Он немедленно подстраивается под изменения и начинает вырабатывать необходимые с учетом смены обстановки нейромедиаторы, которые, в свою очередь, стимулируют мозг, уменьшая последствия испытываемого стресса. Оказалось, что в летнее время, когда световой день длиннее, крысиный мозг вырабатывает нейромедиатор соматостатин, который делает грызунов довольно напряженными и тревожными. Зимой же, когда большую часть дня темно, они вырабатывают дофамин и чувствуют себя довольно спокойно.
Полученные результаты позволили американским биологам сделать ряд интересных выводов. Во-первых, в определенный момент эволюции нейротрансмиттеры человеческого мозга «переключились»: крысы остались ночными существами, а люди начали развивать дневную активность. Во-вторых, имеющийся механизм позволяет людям сохранять больше энергии в темное время суток, а крысам — приспособляться к меняющимся в течение года световым условиям.
К сожалению, пока неизвестно, как функционирует этот «переключатель».
Наконец, на примере крыс стало понятно, что мозг взрослого млекопитающего способен приспосабливаться к изменяющейся обстановке в большей степени, чем ранее предполагали ученые.
Тем не менее, химия мозга по-прежнему остается одним из белых пятен, пролить свет на которые современная наука пока не в состоянии. Однако стоит отметить, что понимание механизмов выработки дофамина является серьезным шагом на пути борьбы с болезнью Паркинсона, возникающей как раз в результате того, что умирают клетки мозга, ответственные за выработку этого нейромедиатора.
Источник
Поведение крыс при стрессе
В настоящее время существует множество гипотез, раскрывающих причину и следствия литофагиального инстинкта у млекопитающих [5]. Одна из теорий, объясняющих данное явление, заключается в том, что феномен литофагии во всем многообразии его проявлений объясняется как инстинктивное стремление организмов скорректировать вещественный состав и функций различных физиологических систем, жизненные константы которых могут отклоняться под воздействием различных неблагоприятных средовых стресс-факторов, с помощью природных минералов [6].
В некоторых работах сообщается, что животные потребляют природные минералы в стрессовых ситуациях, сопровождающихся психофизиологической дизадаптацией [4, 5, 6].
Целью данного исследования явилось изучение поведенческих показателей у лабораторных животных (из средней типологической группы), предпочитающих в пищевом рационе корм с добавлением измельченного цеолита Сахалинского происхождения и выбирающих стандартный рацион питания.
Материалы и методы исследования
Эксперимент проводился на 63 беспородных белых крысах-самцах массой 180-230 г, содержащихся в стандартных условиях вивария.
Содержание и все процедуры с экспериментальными животными проводились с учетом требований Общества защиты животных. Все использованные особи относились к II (среднему) поведенческому типу согласно нашей классификации [8].
Цеолиты измельчались с помощью ультразвукового гомогенизатора Bandelin Sonopulse 3400 (пр-во «Bandelin», Italy) согласно методике [7]. Изучаемый цеолит добавлялся в корм из расчета 5% от массы сухого корма.
Для анализа способности достижения пищевого подкрепления использовали разработанное нами модульное устройство [3], во входном тоннеле которого располагалось водное аверзивное препятствие. Подножное покрытие в стартовом отсеке закрывалось решеткой, к которой подавался электрический ток с импульсным пороговым током силой 0,1-0,2 Ма. На первом этапе исследования у экспериментальных особей вырабатывался инструментальный рефлекс активного избегания (ИРАИ), все выходы в данном случае были открыты. После того, как у всех лабораторных крыс ИРАИ был сформирован, начинался второй этап наблюдения, где для осуществления выхода необходимо было либо открыть дверь камеры, предварительно нажав на педаль лапой, либо пройти через водное препятствие, с дальнейшей регистрацией мотивационно-энергетических (время поиска (ВП) и интенсивность поиска (ИП)) и когнитивных характеристик (когнитивный показатель (КП)). ВП отражало общее время, которое было потрачено на нахождение всех 4-х отсеков. ИП показывало в количественном плане частоту побежек, осуществляемых за определенный интервал времени, и КП отражал процентное соотношение безошибочных побежек к ошибочным.
Предпочтение выбора пищи предоставлялось животным после окончания первого этапа тестирования на фоне сформированной стресс-реактивной обстановочной афферентации. В эксперименте участвовало 3 группы животных: контроль, включающий в себя особей, предпочитающих пищу с минеральной добавкой, но лишенных возможности принимать ее в ходе исследования; опытная № 1, в состав которой входили особи, предпочитающие минеральную добавку и получающие ее в течение тестирования; опытная № 2, включающая в себя ту часть лабораторных крыс, которые при представлении выбора предпочитали обычную пищу.
Статистическую обработку результатов исследования проводили по методам вариационной статистики с оценкой статистической значимости показателей и различий рассматриваемых выборок по t-критерию Стьюдента с помощью компьютерной программы Biostat (версия 5.1) [1]. Различия в сравниваемых группах считали достоверными при уровне значимости 95% (р 0,05). В последний день тестирования отмечалось достоверное отличие значений ВП в группе, получавшей цеолит, с аналогичными значениями контрольной выборки. В данном случае констатировалось снижение ВП на 77,6 с (р + ±
ИП к окончанию тестирования в контрольной выборке снизилась (в сравнении с 1 сутками) в 1,5 раза (р > 0,05), а у опытной группы № 1 в 1,6 раза (р 0,05 во все дни). Несмотря на отсутствие достоверно значимой разницы, в целом наблюдается тенденция к оптимизации данного параметра с лидирующим положением в опытной группе № 1. Схожая тенденция отмечалась в опытной группе № 2, где снижение ИП было более значительно (в сравнении с группой № 1), а достоверная разница отмечалась (с 1 сутками) как в последний, так и во второй день наблюдения.
КП, характеризующий когнитивную сферу поведенческой активности, в опытной группе № 1 значительно увеличивался на протяжении периода тестирования, хотя при этом не всегда имел достоверно значимую разницу. Так, в 1-е сутки он возрос на 17,3% (р > 0,05), во 2-е сутки на 27,4% (р 0,05). В опытной группе № 2 прослеживалась аналогичная динамика изменения данного параметра.
Стабильность изменения наблюдаемых показателей у контрольных и опытных лабораторных крыс можно объяснить особенностями поведенческого типа, к которому относятся данные животные. Именно для представителей II (среднего) типа характерно относительно устойчивое постоянство параметров мотивационно-энергетической и когнитивной сфер поведенческой активности и плавное их изменение при воздействии каких-либо внутренних и (или) внешних окружающих факторов. В нашем случае констатировались изначально высокие значения КП в контрольной (34,5%) и особенно в опытной группе № 1, получавшей цеолит (51,8%).
Животные, находившиеся на минеральном пищевом рационе, имели наиболее совершенные значения, характеризующие оборонительное поведение (в сравнении с контрольными особями). Сложный опосредованный механизм влияния на условно-рефлекторную деятельность цеолита однозначно объяснить на сегодняшний день невозможно. Вероятнее всего, что воздействие неблагоприятных факторов окружающей среды (в том числе и психоэмоционального) приводит к возникновению проблем адаптации, а имеющаяся возможность литофагически коррегировать жизненно необходимые константы способствует регуляции физиологических, информационных и энергетических процессов в живых организмах [6]. К минералам, обладающим выраженными регулирующе-стабилизирующими свойствами по отношению к живым системам, относят смектиты, минералы группы каолинита, некоторые разновидности цеолитов и др., а благоприятная их активность по отношению к организму имеет уже многочисленные экспериментальные подтверждения [2, 4].
С точки зрения классического представления о механизмах обучения и научения результаты, получаемые у опытной группы № 2, являются в некоторой степени парадоксальными. При этом с позиции концепции, рассматривающей литофагию как антистрессовое явление, полученная динамика носит вполне закономерный характер. Регистрируемые показатели у животных данной экспериментальной группы не только не уступали по качественным и количественным признакам поведенческой активности, но и в некоторых случаях были более позитивными.
Таким образом, добровольный выбор лабораторными животными (среднего поведенческого типа) пищевого рациона, включающего в себя цеолитсодержащую добавку, оказывает оптимизирующее воздействие на мотивационно-энергетические и когнитивные показатели поведенческой активности в условиях инструментальной среды с искусственно созданной проблемной ситуацией. Потребность в применении природных цеолитов, вероятнее всего, имеет инстинктивную основу, направленную на сохранение жизнедеятельности организма при постоянно изменяющихся условиях внешней среды. Лабораторные крысы, не испытывающие потребность в потреблении минералов, на наш взгляд, обладают выраженной стрессоустойчивостью к негативным психоэмоциональным факторам. В результате этого у последних не возникает литофагиального влечения.
Полученные результаты подтверждают, что инстинктивное явление литофагии играет важную роль в процессе адаптации биологической особи в условиях постоянно изменяющейся внешней среды.
Источник