В.В. Михеев, П.Д. Шабанов «Межполушарная асимметрия индивидуального поведения мышей» (С. 32-40)

В.В. Михеев, П.Д. Шабанов

МЕЖПОЛУШАРНАЯ АСИММЕТРИЯ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ПОВЕДЕНИЯ МЫШЕЙ

Военно-медицинская академия им. С.М.Кирова, Санкт-Петербург, Россия

Исследована роль левого и правого полушарий в реализации элементов индивидуального поведения самцов мышей линий SHR, DBA/2 и C57BL/6 в «открытом поле». Показано, что выбранные для эксперимента линии животных изначально имеют различия в проявлении элементов индивидуального поведения.

Сравнение эффектов унилатеральной инактивации у животных линии SHR выявило доминирование правого полушария в регуляции общей продолжительности подъёмов на задние лапы и груминга, при этом бо́льшая специализация полушарий наблюдается в регуляции временных параметров поведенческих реакций. У мышей линии DBA/2 в контроле подъёмов на задние лапы доминировало левое полушарие, а сидения – правое. У самцов линии C57BL/6 было выявлено доминирование правого полушария только в отношении локомоции. Таким образом, показано, что у мышей в подавляющем большинстве случаев (11 из 18) кора больших полушарий в регуляции элементов индивидуального поведения вообще не участвует. В двух случаях было зарегистрировано симметричное участие гемисфер в регуляции поведенческих реакций и только в пяти случаях наблюдалось однополушарное доминирование в контроле элементов поведения. При этом у трёх исследованных линий самцов мышей паттерн межполушарной асимметрии индивидуального поведения совершенно различен.

Ключевые слова: межполушарная асимметрия, индивидуальное поведение, межлинейные различия, открытое поле

Введение. Инбредные линии используют в исследования мышей DBA/2 и С57BL/6 широко генетике поведения и фармакогенетике. Животные этих генотипов различаются практически по всем исследованным нейрохимическим, физиологическим и поведенческим показателям, что позволило выделить их в диаметрально противоположные универсальные «психологические» типы [3, 19]. В частности, выраженные межлинейные различия наблюдаются по показателям двигательной и исследовательской активности в условиях незнакомой обстановки – в тесте «открытое поле» [15, 16]. Есть основания полагать, что основой описанных межлинейных различий являются наследственные особенности функционирования дофаминергической системы мозга [17]. Известно также, что данная нейромедиаторная система, по крайней мере у некоторых исследованных линий крыс, функционирует асимметрично [6, 22]. С этой точки зрения указанные линии мышей являются удобным объектом для исследования роли дофаминовых рецепторов в организации функциональной межполушарной асимметрии при реализации элементов индивидуального и внутривидового поведения. Однако до сих пор не изучена роль левого и правого полушарий в реализации видотипичного поведения мышей разных линий.

Цель работы состояла в изучении влияния унилатеральной корковой инактивации на поведение самцов мышей линий SHR, DBA/2 и C57BL/6 в тесте «открытое поле».фармакогенетике. Животные этих генотипов различаются практически по всем исследованным нейрохимическим, физиологическим и поведенческим показателям, что позволило выделить их в диаметрально противоположные универсальные «психологические» типы [3, 19]. В частности, выраженные межлинейные различия наблюдаются по показателям двигательной и исследовательской активности в условиях незнакомой обстановки – в тесте «открытое поле» [15, 16]. Есть основания полагать, что основой описанных межлинейных различий являются наследственные особенности функционирования дофаминергической системы мозга [17]. Известно также, что данная нейромедиаторная система, по крайней мере у некоторых исследованных линий крыс, функционирует асимметрично [6, 22]. С этой точки зрения указанные линии мышей являются удобным объектом для исследования роли дофаминовых рецепторов в организации функциональной межполушарной асимметрии при реализации элементов индивидуального и внутривидового поведения. Однако до сих пор не изучена роль левого и правого полушарий в реализации видотипичного поведения мышей разных линий.

Материалы и методы. Опыты проводили на 240 взрослых половозрелых самцах мышей линий SHR, C57BL/6 и DBA/2 в осенне-зимний сезон в период с 9 до 12 ч дня.

«Открытое поле» представляло собой квадратную площадку (60 х 60 см) с 9 отверстиями, диаметром 20 мм [9, 10]. Запись этограммы проводилась с помощью персонального компьютера по программе OPEN FIELD ver. 2.1 [13]. В течение 3 или 5 мин регистрировали суммарную продолжительность локомоции, подъёмов на задние лапы, заглядываний в отверстия, движения на месте и груминга. Временную инактивацию одногоиз полушарий проводили с помощью метода распространяющейся депрессии [4, 5]. Для этого за двое суток до начала опытов в кости черепа над соответствующим полушарием высверливалось отверстие диаметром около 1 мм. За 20 мин до опыта через это отверстие на кору мозга апплицировали кусочек фильтровальной бумаги, смоченной 25%-ным раствором калия хлорида. Полученные данные обрабатывали статистическими методами с использованием непараметрического критерия Вилкоксона-Манна-Уитни.

Результаты экспериментов. Этологический анализ поведения мышей различных линий в «открытом поле». Результаты тестирования самцов мышей в «открытом поле» приведены в табл. 1. За 5 мин эксперимента животные всех исследованных линий продемонстрировали весь спектр поведенческих реакций, характерный для данной методики.

Видно, что мыши линии SHR характеризовались большей продолжительностью заглядываний в отверстия (норковый рефлекс) по сравнению с линейными особями. Кроме того, груминг у них продолжался дольше, чем у мышей линии C57BL/6, а вертикальная исследовательская активность – дольше, чем у мышей линии C57BL/6. Линейные животные отличались.

Между собой только по показателю груминга. Таким образом, выбранные нами для эксперимента линии животных изначально имеют различия в проявлении элементов индивидуального поведения.

Роль левого или правого полушарий в регуляции элементов индивидуального поведения мышей различных линий в «открытом поле». Влияние временной унилатеральной инактивации полушарий на поведение самцов беспородных мышей в «открытом поле». В табл. 2 представлены результаты экспериментов, в которых исследовалось влияние унилатеральной инактивации полушарий на общую продолжительность элементов индивидуального поведения самцов мышей линии SHR. Временное выключение коры левого полушария (активно правое) снижало продолжительность вертикальной составляющей исследовательской активности заглядывания в отверстия. Инактивация коры правого полушария (активно левое) также снижала продолжительность данных поведенческих реакция, но, кроме того, еще увеличивала продолжительность груминга. В регуляции локомоции, сидения и дефекации ни левое, ни правое полушарие принимали равное участие. Сравнение эффектов инактивации выявило доминирование правого полушария в регуляции подъемов на задние лапы и заглядываний в отверстия. При этом сразу подчеркнём, что доминирующим мы считаем то полушарие, при активном состоянии которого исследуемый показатель был ближе к исходному уровню, то есть в условиях функционирования обеих гемисфер. Аналогичный анализ, проведённый для частоты появления элементов индивидуального поведения (табл. 3), показал, что в этом случае доминирования одного из полушарий не наблюдается.

Однако был выявлен случай асимметричного функционирования гемисфер в отношении груминга. Асимметрией мы называем вариант разнонаправленного участия полушарий в регуляции какого-либо параметра поведения, когда одно полушарие тормозит, а другое активирует проявление данной поведенческой реакции.

Сравнение результатов экспериментов, представленных в табл. 2 и 3, показало, что роль полушарий в регуляции частоты появления и общей продолжительности одного и того же поведенческого элемента может быть различной. Кроме того, видно, что бо́льшая специализация полушарий наблюдается в регуляции временных параметров поведенческих реакций.

Влияние временной унилатеральной инактивации полушарий на поведение самцов мышей линии DBA/2 в «открытом поле». Влияние временной инактивации одного из полушарий на общую продолжительность элементов поведения в «открытом поле» в течение 5 мин исследовали на 50 самцах мышей линии DBA/2 (табл. 4). Выключение коры левого полушария (активно правое) снижало продолжительность подъёмов на задние лапы, а правосторонняя корковая инактивация (активно левое полушарие) уменьшала продолжительность сидения. Эти данные свидетельствуют, на наш взгляд, о том, что в первом случае доминирует левое полушарие, а во втором – правое.

Влияние временной унилатеральной инактивации полушарий на поведение самцов мышей линии C57BL/6 в «открытом поле». На 50 самцах мышей линии C57BL/6 в течение 5 мин в «открытом поле» изучали влияние унилатеральной инактивации полушарий на общую продолжительность элементов поведения (табл. 5). Видно, что инактивация левого полушария оказывала значимое влияние только в отношении подъёмов на задние лапы, а правосторонняя инактивация – и на подъёмы на задние лапы и на локомоцию, в результате чего выявилась ведущая роль правого полушария в регуляции горизонтальной составляющей исследовательской активности.

В табл. 6 приведены сводные данные о роли больших полушарий головного мозга в регуляции общей продолжительности элементов индивидуального поведения самцов мышей исследованных линий в «открытом поле». Прежде всего, обращает на себя внимание тот факт, что в подавляющем большинстве случаев (11 из 18) участие коры полушарий вообще не выявлялось. В двух случаях было зарегистрировано симметричное участие гемисфер в регуляции поведенческих реакций и только в пяти случаях наблюдалось однополушарное доминирование в контроле элементов поведения. Следует отметить, что в четырех из пяти зарегистрированных случаев однополушарного доминирования ведущим оказывалось правое полушарие. Таким образом, суммируя результаты проведенных экспериментов, можно сделать вывод о том, что у трех исследованных линий самцов мышей паттерн межполушарной асимметрии совершенно различен.

Обсуждение результатов.

«Открытое поле» является удобным тестом для изучения асимметрии полушарного контроля двигательной активности, исследовательского поведения и уровня тревожности грызунов [1, 2, 23].

Так, в лаборатории проф. В.Л.Бианки в опытах на беспородных мышах было установлено, что временная инактивация коры левого полушария с помощью распространяющейся депрессии снижает двигательную активность мышей в «открытом поле», в то время как аналогичное воздействие на кору правой гемисферы оказывается неэффективным или, даже наоборот, вызывает гиперактивность [14]. Исследовали также межполушарную асимметрию двигательной активности, эмоционального и исследовательского поведения у самцов и самок крыс линии Вистар в «открытом поле». В течение 1 ч регистрировали число пересечений квадратов, подъёмов на задние лапы и заглядываний в отверстия, а также число уринаций и дефекаций у интактных крыс и животных с односторонней временной инактивацией одной из гемисфер [14]. Оказалось, что в первые минуты экспозиции, а также во второй половине опыта у самцов в осуществлении двигательной и исследовательской активности доминировало левое полушарие. У самок во второй половине опыта доминировало правое полушарие. Таким образом, общими для крыс и мышей стали следующие факты:

– поочерёдная инактивация правого и левого полушарий выявляет функциональную межполушарную асимметрию в организации контроля двигательной активности крыс и мышей;

– левое полушарие оказывает преимущественно активирующее, а правое – в основном тормозное влияние на двигательную активность. У большинства животных доминирующую роль в реализации моторики играет левое полушарие;

– степень выраженности активирующего (левополушарного) и тормозного (правополушарного) влияний зависят от уровня двигательной активности.

– перерезка мозолистого тела приводит к уменьшению межполушарной асимметрии двигательной активности и разделению выборки животных на две группы: высоко- и низкоактивных особей. Кроме того, было показано, что степень выраженности асимметрии находится в зависимости от условий содержания животных. Так, например, хэндлированные крысы демонстрировали более выраженное предпочтение в «открытом поле», чем нехэндлированные: опыты с унилатеральным удалением коры показали отсутствие асимметрии регуляции поведения со стороны правого и левого полушарий головного мозга у нехэндлированных крыс. Сочетание хэндлинга и обогащенной среды при содержании животных до эксперимента привело к уменьшению двигательной активности практически до нулевого уровня при удалении правого неокортекса [18].

Результаты наших экспериментов [8, 11, 12, 20, 21] кардинально отличаются от полученных ранее в опытах Е.Б. Филипповой [2, 14]. Так, в наших опытах инактивация как правого, так и левого полушарий не приводила к достоверным изменениям горизонтальной двигательной активности. Соответственно не наблюдалось и межполушарных различий по данному компоненту индивидуального поведения. В то же время вертикальная исследовательская активность достоверно снижалась и при выключении левой, и при выключении правой гемисферы. При этом наблюдалось доминирование правого полушария.

Не совпадают наши данные и с результатами экспериментов Е.Ш.Кулигиной и соавторов [7]. Авторами статьи было показано, что самцы мышей линии C57BL/6 характеризуются значительно большей горизонтальной двигательной активностью (локомоцией), чем мыши линии DBA/2. Межполушарные различия в этих опытах не исследовались.

Объяснить вышеуказанные различия в результатах можно с нескольких точек зрения. В первую очередь надо отметить, что само по себе поведение мышей крайне вариабельно и может изменяться под влиянием многих фактов, как-то: времени суток, степени сытости животных, освещённости в «открытом поле», уровня шума и т.д. К сожалению, очень часто эти моменты не только не описаны в методике, но и не учитываются при постановке экспериментов. Во-вторых межполушарная асимметрия контроля поведения мышей также очень динамична и напрямую связана со степенью активности особей, временем суток и, безусловно, выбранной линией животных, а также стоком (партией) мышей, на котором выполнялись эксперименты. Всё это свидетельствует в пользу продолжения подобных исследований с более чётким методическим подходом и обязательно с фармакологическим анализом обнаруживаемых и межлинейных, и межполушарных различий.

Выводы:

  1. Паттерн индивидуального поведения самцов мышей линий SHR, DBA/2 и C57BL/6 в тесте «открытое поле» различен.
  2. У самцов мышей имеет место функциональная межполушарная асимметрия в регуляции элементов индивидуального поведения, направление и степень выраженности которой у линий C57BL/6 и DBA/2 различны и, в том числе, отличаются от таковых у беспородных животных.
    1. В большинстве же случаев кора как левого, так и правого полушария вообще не принимает значимого участия в реализации элементов индивидуального поведения.
    2. Бо́льшая специализация полушарий наблюдается в регуляции временных параметров поведенческих реакций.

Литература:

1. Бианки В.Л. Асимметрия мозга у животных.-Л.: Наука, 1985. -295с.

2. Бианки В.Л., Филиппова Е.Б. Межполушарная асимметрия и двигательная активность у грызунов//Журн. высш. нервн. деят.-1984.-Т.34,№6.-С.1093-1099

3. Бландова З.К., Душкин В.А., Малашенко А.М., Шмидт Е.Ф. Линии лабораторных животных для медико-биологических исследований. – М.: Наука, 1983. – 191 с.

4. Буреш Я., Бурешова О. Применение корковой распространяющейся депрессии при исследовании условных рефлексов // Электроэнцефалографическое исследование высшей нервной деятельности. – М.: Наука, 1962. – С. 322 – 340.

5. Буреш Я., Бурешова О., Хьюстон Д.П. Методики и эксперименты по изучению мозга и поведения. – М.: Высшая школа, 1991. – 400 с.

6. Кругликов Р.И., Орлова Н.В., Гецова В.М. Содержание норадреналина и серотонина в симметричных отделах мозга крыс в норме, при обучении и введении пептидов // Журн. высш. нервн. деят. – 1991. – Т. 41, № 2. – С. 359 – 363.

7. Кулигина Е.Ш., Лебедев А.А., Лучникова Е.М. Сравнительно-генетический анализ роли дофаминергических систем мозга в контроле элементов поведения в тесте «открытое поле» у мышей DBA/2J и C57BL/6J // Генетика. – 1997. – Т. 33, № 11. – С. 1529 – 1533.

8. Кулигина Е.Ш., Михеев В.В. Фармакоэтологический анализ межлинейных различий у мышей // Морфо- функциональные механизмы адаптации и коррекции патологических нарушений. Тез. докл. междунар. конф. – Кишинев, 1995. – С. 105.

9. Маркель А.Л. К оценке основных характеристик поведения крыс в тесте «открытое поле» // Журн. высш. нервн. деят. – 1981. – Т. 31, № 2. – С. 301 – 307.

10. Маркель А.Л., Галактионов Ю.К., Ефимов В.М. Факторный анализ поведения крыс в тесте открытого поля // Журн. высш. нервн. деят. – 1988. – Т.38, №5. – С.855-863.

11. Михеев В.В., Шабанов П.Д. Нейрофармакологический анализ межполушарной асимметрии мозга в регуляции поведения, болевой чувствительности и аналгезии у мышей разных генетических линий // Психофармакол. и биол. наркол. 2007. – Т.7, №3-4. – С.2131-2140.

12. Михеев В.В., Шабанов П.Д. Фармакологическая асимметрия мозга. – СПб.: Элби-СПб, 2007. – 384 с.

13. Сандодзе В.Я., Портной В.Н., Раздольский А.С., Марсагишвили Г.А. Система для регистрации и анализа свободного поведения в условиях теста «открытое поле» // Вопр. биол. и мед. техн. – 1989. – Т.9. – С.150-154.

14. Филиппова Е.Б. Межполушарная асимметрия исследовательских и эмоциональных характеристик поведения крыс в открытом поле // Журн. высш. нервн. деят. – 1985. – Т. 35, № 6. – С. 1082 – 1087.

15. Abeelen van J.H.F. Genetic analysis of behavioural responses to novelty in mice // Nature. – 1975. – Vol. 23. – P.238-241.

16. Cabib S., Algeri S., Perego C., Puglisi-Allegra S. Behavioral and biochemical changes monitored in two inbred strains of mice during exploration of an unfamiliar environment // Physiol. and Behav. – 1990. –Vol. 47, № 4. – P. 749 – 753.

17. Cabib S., Puglisi-Allegra S. Genotype- dependent effects of chronic stress on apomorphine-induced alterations of striatal and mesolimbic dopamine metabolism // Brain Res. – 1991. – Vol. 542, № 1. – P.91-96.

18. Denenberg V.H. Lateralization of function in rats // Amer. J. Physiol. – 1983. – Vol. 245, № 4. – P.505 – 509.

19. Frischknecht H.R., Siegfried B., Waser P.G. Opioids and behavior: genetic aspects // Experientia. – 1988. – Vol. 44, № 6. – P.473-481.

20. Kuligina E.S., Lebedev A.A., Mikheiev V.V., Shabanov P.D. Pharmacological analysis of hemispheric asymmetry for motor activity in DBA/2J and C57BL/6J mice // Parmacol. Res. – 1995. – Vol. 31, Suppl. – P. 106.

21. Kuligina E.S., Lebedev A.A., Luchnikova E.M., Mikheiev V.V. Pharmacological analysis of strain differences in hemispheric asymmetry for motor activity in DBA/2J and C57Bl/6J mice // Brasil. J. Genetics. – 1996. – Vol. 19, № 2. Suppl. – P. 115.

22. Rosen G.D., Finklestein S., Stoll A.L. et al. Neurochemical asymmetries in the albino rat’s cortex, striatum, and nucleus accumbens // Life Sci. – 1984. – Vol. 34, № 12. – P. 1143 – 1148.

23. Tees R.C. Visual experience, unilateral cortical lesions, and lateralization of function in rats // Behav. Neurosci. – 1984. – Vol. 98, № 6. – P. 969 – 978.

Информация об авторах:

Михеев Владимир Владимирович, доктор биологических наук, старший преподаватель кафедры фармакологии Военно-медицинской академии им. С.М.Кирова, Санкт- Петербург, 194044, ул. акад. Лебедева, 6; тел. (812)542-4397;

8-921-787-2983

Шабанов Петр Дмитриевич, доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой фармакологии Военно- медицинской академии им. С.М.Кирова, Санкт-Петербург,

194044, ул. акад. Лебедева, 6; тел. (812)542-4397; 8-921-900-1951; 8-905-236-2958; pdshabanov@mail.ru

Комментарии и пинги к записи запрещены.

Комментарии закрыты.

Дизайн: Polepin