С.Ю. Будилин, Н.В. Пасекова, И.С. Мидзяновская, М.Е. Иоффе «Дофаминергическая передача прилежащего ядра и моторное предпочтение у крыс» (С.4-8)

Будилин С.Ю., Пасикова Н.В., Мидзяновская И.С., Иоффе М.Е.

ДОФАМИНЕРГИЧЕСКАЯ ПЕРЕДАЧА ПРИЛЕЖАЩЕГО ЯДРА И МОТОРНОЕ ПРЕДПОЧТЕНИЕ У КРЫС

Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии, РАН, Москва, Россия

Известно, что уровень дофамина и его дериватов в прилежащем ядре коррелирует со степенью предпочтения передней конечности в манипуляционных движениях. Было показано, в частности, что у грызунов уровень дофамина (ДА) в прилежащем ядре (ПЯ) коррелирует с предпочтением передней конечности при осуществлении двигательных реакций [1, 2], что позволяет предположить участие дофаминергической передачи в ПЯ в определении моторного предпочтения. Учитывая, что ПЯ не является сугубо двигательной структурой, такая корреляция представляется весьма интересной. Встает вопрос, в какой степени дофаминергическая передача в ПЯ является существенной в формировании предпочтения конечности в специализированных движениях. В настоящей работе нами была предпринята попытка изменить предпочтение конечности, воздействуя на обмен дофамина в ПЯ.

Работа проведена на самцах крыс линии Вистар массой 250-300 г.

Животные содержались в стандартных условиях вивария с непрерывным доступом к воде и пище. Экспериментальная часть работы состояла из предоперационного тестирования моторного предпочтения, установки канюль в прилежащие ядра, введения апоморфина в прилежащее ядро в течение 7 дней и последующего тестирования предпочтения.

Поведенческие исследования. В качестве моторного навыка использовали реакцию доставания пищи (reaching). Животные должны были доставать семена подсолнечника из горизонтальной трубки диаметром 12 мм, расположенной на высоте 5см от пола бокса. По 10 взятиям с глубины 17 мм определяли предпочитаемую лапу в соответствии с коэффициентом асимметрии Кас = (П — Л)/(П + Л), где П — число взятий правой лапой, а Л — левой. По коэффициенту асимметрии крыс делили на «правшей» (0.4<Кас<1), «левшей» (-1<Кас<-0.4) и амбидекстров (-0.4<Кас<0.4), т.е. животное считалось «левшой» или «правшой», если 8 из 10 взятий совершались соответственно левой или правой лапой.

В эксперимент были взяты только выраженные «правши» или «левши» (случайно в экспериментальную группу попал один амбидекстр).

Установка канюль и введение апоморфина. Животным под хлоралгидратным наркозом стереотаксически билатерально устанавливались стальные канюли диаметром 0.5 милиметров в ПЯ (A – 1.7, L ± 1.5, V – 7). Через неделю после операции в течение 7 дней вводили по 10 мкг апоморфина (R-(-)-apomorphine hydrochloride) в 1 мкл буферного раствора (0.1 M Na-fosfat buffer). Введение производили в течение 1 мин. с помощью шприца Гамильтона через иньекционную иглу диаметром 0.3 мм. В ПЯ, ипсилатеральное предпочитаемой конечности, вводили апоморфин, а в противоположное ПЯ, для контроля эффекта воздействия введения объема жидкости, вводили буферный раствор в том же объеме с той же скоростью. На 7-й день сразу после введения проводили однократное тестирование предпочтения конечности. Через две недели после отмены введения препарата также проводили однократное тестирование конечности.

Морфологическое исследование. После окончания экспериментов животные были усыплены этиловым эфиром и их мозг был фиксирован в 10%-ном растворе формалина. Локализацию кончика канюли определяли на серии окрашенных по методу Ниссля фронтальных срезов толщиной 20 мкм.

Из 26 животных после хронического введения апоморфина в ипсилатеральное ПЯ 8 (30.76%) изменили предпочитаемую конечность. Данные представлены в таблице — изменение касс после введения апоморфина.

Примечание. А — касс до введения апоморфина. Б — касс после введения. (-) – не
работающие животные.
№ 1 2 3 4 5 6 7 8 9
А 1 1 1 -0,6 -1 -1 -1 -1 0.4
Б -1 -0,2 0 0.8 -0,2 0 0 -0,2 0.8
№ 9 10 11 12 13 14 15 16 17
А 0.4 1 -1 0.6 -1 1 0.6 1 -1
Б 0.8 1 -0,6 1 -1 1 0.6 1 -1
№ 18 19 20 21 22 23 24 25 26
А 1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 1
Б 1 1 -0,75 -1 (-) -1 (-) 1 1

Примечание. А — касс до введения апоморфина. Б — касс после введения. (-) – неработающие животные.№ 1 2 3 4 5 6 7 8 9А 1 1 1 -0,6 -1 -1 -1 -1 0.4Б -1 -0,2 0 0.8 -0,2 0 0 -0,2 0.8№ 9 10 11 12 13 14 15 16 17А 0.4 1 -1 0.6 -1 1 0.6 1 -1Б 0.8 1 -0,6 1 -1 1 0.6 1 -1№ 18 19 20 21 22 23 24 25 26А 1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 1Б 1 1 -0,75 -1 (-) -1 (-) 1 1

У животных с № 1 по № 8 введение апоморфина привело к изменению предпочтения конечности. Среди них 3 исходных «правши» и 5 «левшей». При этом большая часть животных (5 из 8, т.е. 62.5%) стали амбидекстрами. Из 3 «правшей» 2 стали «левшами», а из 5 «левшей» 4 стали амбидекстрами и лишь один – «правшой». Единственный исходный амбидекстр с тенденцией «правшеству» (№9, Кас = 0.4) стал выраженным «правшой» после введения препарата в правое ПЯ. Тестирование через две недели после отмены препарата показало, что большинство животных вернулись к исходному предпочтению (5 из 8, т.е. 62.5%), при этом у части животных (№ 1, 2, 3) предпочтение несколько ослабло. У одного животного (№5) сохранилась амбидекстрия, возникшая после введения апоморфина, и одна крыса сохранила и усилила измененное предпочтение (№4). Амбидекстр, ставший «правшой» (№9), сохранил приобретенное предпочтение. Крысы № 22 и 24 не поменяли предпочтение, но достать пищу не смогли, а через две недели после отмены препарата продемонстрировали обычный уровень выполнения реакции. Остальные 15 животных (9 «правшей» и 6 «левшей») не изменили предпочтения. В контрольной группе животных (n=10) 7-дневное билатеральное введение буферного раствора не вызвало изменения предпочтения. Морфологический анализ показал, что кончики канюль в основном находились в core ПЯ и различий в их расположении у животных, изменивших и не изменивших предпочтение конечности, не было обнаружено (см. рисунок). Отдельные животные, у которых в результате воспаления имелись существенные структурные повреждения, были исключены из экспериментальной выборки.

Несмотря на относительно небольшой объем экспериментального материала, процент животных, изменивших предпочтение конечности, достаточно высок. При изучении предпочтения передней конечности всегда встает вопрос о границе между обучением и исходным предпочтением. Было показано, что степень выраженности моторного предпочтения зависит от сложности исполняемого движения. Таким образом, выбранная задача позволяет при небольшом числе осуществленных реакций достаточно надежно определить предпочитаемую конечность. С другой стороны, небольшое число проб позволяет избежать выраженного обучения, которое, возможно, воздействует на биохимические процессы в вентральном стриатуме. В то же время большая часть животных, изменивших предпочтение после воздействия на обмен дофамина в прилежащем ядре, в течение двух недель после прекращения воздействия вернулась к исходному предпочтению. Это говорит в пользу стойкости исходного предпочтения, а также подтверждает точку зрения, что начальное тестирование из 10 взятий пищи в основном является достаточным для достоверного определения исходного предпочтения конечности в манипуляционных движениях. Очевидно, вызванные в эксперименте изменения обмена дофамина являются нестойкими, что приводит лишь к временным изменениям исходного предпочтения.

Следующий вопрос касается характера изменений предпочтения при изменении дофаминового обмена в ПА. Из 8 животных, изменивших предпочтение в наших экспериментах, 5 стали амбидекстрами, т.е. по существу потеряли выраженное предпочтение конечности. Таким образом, изменение обмена дофамина в ПА чаще приводит к потере выраженной моторной асимметрии, чем к ее смене. Возможно, одностороннее введение апоморфина, изменяя дофаминовый обмен в одном ПА, не создает условий ДА-обмена в другом ПА, необходимых для возникновения нового моторного предпочтения. Следует отметить, что наблюдавшиеся изменения являлись результатом изменения обмена дофамина, а не разрушающего действия объема вводимого вещества или кончика канюли, о чем говорят показатели билатерального введения буферного раствора в том же объеме.

Таким образом, полученные данные позволяют предполагать, что дофаминовый обмен в прилежащем ядре играет существенную роль в генезе предпочтения конечности в специализированных движениях у крыс. Каков же механизм изменения моторного предпочтения после изменения обмена дофамина в ПЯ? Апоморфин является неспецифическим агонистом D1- и D2 — рецепторов и в зависимости от дозы действует на различные дофаминовые рецепторы. В большой дозе, как в нашем случае, препарат, действуя на постсинаптические рецепторы, стимулирует дофаминергическую передачу в ПЯ. Активация ПЯ приводит к торможению обмена ДА в дорзальном стриатуме. Возможно, что асимметричное нарушение дофаминергического равновесия в стриатуме и приводит к изменению предпочтения.

Хотя ПЯ и считается структурой в основном относящейся к лимбической системе, воздействие на дофаминергическую предачу в этом ядре приводит к изменению двигательной активности [3, 4]. Это можно объяснить связями ПЯ с такими структурами, как черная субстанция и тегментальное ножко-мостовое ядро [5]. Интересен тот факт, что в процитированных выше работах повышение уровня дофамина происходит в ипсилатеральном по отношению к предпочитаемой конечности ПЯ. Если предположить, что через ПЯ происходит активация моторных структур, то можно было бы ожидать, что в силу перекреста нервных путей предпочитаемая конечность будет контралатеральной. При этом контралатеральных эфферентных путей от ПЯ не обнаружено. Известно, однако, что ядро получает билатеральные проекции от лимбической коры и билатеральные проекции от вентральной области покрышки. Главными выходами для ПЯ являются вентральный паллидум (ВП) и черное вещество (ЧВ). Поскольку ЧВ посылает контралатеральные проекции к ПЯ, ЧВ и стриатуму, то путь через ЧВ представляется вероятным для воздействия ипсилатерального ПЯ на моторные структуры другого полушария.

Выводы:

1. Воздействие на дофаминергическую передачу в ПЯ может изменить исходное предпочтение конечности или вызвать временную утрату предпочтения.

2. Исходное предпочтение, определенное по десяти взятиям пищи, является достаточно стойким и восстанавливается через две недели после прекращения воздействия на обмен дофамина в ПЯ.

3. Полученные данные дают основание предполагать существенную роль дофаминового обмена в прилежащем ядре в генезе предпочтения конечности в специализированных движениях у крыс.

Литература:

1. Будилин С.Ю., Мидзяновская И.С., Щеголевский Н.В., Иоффе М.Е., Базян А.С. Асимметрия содержания дофамина в прилежащем ядре и моторное предпочтение у крыс. Журн. высш. нерв. деят. 2007. 57 (5): 598-603.

2. Сabib S., Amato F.R., Neveu P.J., Deleplanque B., Le Moal M., Puglisi-Allegra S. Paw preference and brain dopamine asymmetries. Neuroscience. 1995. 64 (2): 427-432

3. Belcheva I., Bryer J.B., Starkstein S.E., Honig M., Moran T.H., Robinson R.G. Hemispheric asymmetry in behavioral response to D1 and D2 receptor agonists in the nucleus accumbens. Brain Res. 1990. 533 (2): 286-291.

4. Boix F., Sandor P., Nogueira P.J., Huston J.P., Schwarting R.K. Relationship between dopamine release in nucleus accumbens and place preference induced by substance P injected into the nucleus basalis magnocellularis region. Neuroscience 1995. 64 (4): 1045-1055.

5. Deniau JM, Menetrey A, Thierry AM. Indirect nucleus accumbens input to the prefrontal cortex via the substantia nigra pars reticulata: a combined anatomical and electrophysiological study in the rat. Neuroscience. 1994. 61(3):533-545.

Комментарии и пинги к записи запрещены.

Комментарии закрыты.

Дизайн: Polepin