Методы исследования поведения млекопитающих

2)      Животные, помимо ориентировки в пространстве, могут использовать другие стратегии поиска пищи. Например, для идентификациии уже посещенных мест используются обонятельные метки. Решая эту проблему, некоторые исследовательские группы разрешили животным свободно изучать лабиринт, в котором не находилось ни одного кусочка пищи [Roullet, Lassalle, Jegat, 1993]⁠. Другие методы решения заключаются либо в чистке лабиринта, либо вращении рукавов.

3)      При многократном тестировании крысы рабочая пространственная память может перейти в долговременную. Если это не учитывать, результаты эксперимента могут быть неверно проинтерпретированы [Olton, Collison, Werz, 1977]⁠.

4)      Для того, чтобы тестировать животное, его необходимо заранее лишить воды или пищи. Его можно удерживать от насыщения, либо не кормить несколько часов до эксперимента. Было показано, что время обучения связано  с продолжительностью пищевой депривации. В этом случае, если пищевая депривация недостаточна, животные обучаются медленнее. В этом отношении некоторые авторы сообщают, что кормление животных перед некоторыми специфическими заданиями увеличивает количество ошибок при выполнении теста [Kirkby, Jonesa, Higgins, 1995]⁠.

Приподнятый крестообразный лабиринт (Elevated plus - maze)

Используется как тест беспокойства грызунов, состоит из крестообразного лабиринта, из четырех рукавов которого два открыты,а два закрыты с боков и торца. Лабиринт приподнят на 40-70 см над полом.  Основан, так же как и радиальный лабиринт, на рефлекторном избегании открытых пространств.

Снижение беспокойности в крестообразном лабиринте опознается по увеличению времени, проводимого в открытых рукавах и увеличению заходов в открытые рукава [Pellow et al., 1985]⁠.  Лабиринт обычно используется для тестирования анксиолитических или анксиогенных свойств лекарств, хотя можно отмечать и другие поведенческие реакции — норковые рефлексы, вертикальные стойки, потягивание.  Несмотря на кажущуюся простоту теста, избегание открытых рукавов может быть опосредовано многими факторами. Некоторые из них присущи крысам — возраст, пол, тогда как другие зависят от эксперимента — первый или не первый раз предьявляется лабиринт, или время дня, в которое проводится тест [Garcia, Cardenas, Morato, 2005]⁠.

Tejada et al. [Tejada et al., 2009]⁠  утверждает, что простой подсчет времени, в течение которго крыса находится в открытых или закрытых рукавах, дает мало информации и предлагает делить рукава на квадраты, что позволяет количественно и графически оценивать поведение животного. Путем построения декартовых координат, в котором по абсциссе откладывается номер линии, а по ординате — частота ее пересечения, можно получить представление о траектории передвижения животного.

T- лабиринт

Оценивает когнитивные параметры. Т-лабиринт представляет собой приподнятый либо закрытый с боков горизонтальный Т-образный аппарат. Животное помещается в основание  и  выбирает 1 из двух рукавов. Если предлагать ему лабиринт два раза подряд, на второй попытке оно выбирает рукав, прежде не посещенный [Richman, Dember, Kim, 1986]⁠. Эта тенденция усиливается, если животное голодно и второй выбор подкрепляется пищей. Как спонтанный, так и награждаемый выбор сильно чувствительны к дисфункции гиппокампа, хотя другие структуры мозга тоже влияют на него. Каждая попытка должна завершаться в течение двух минут, но количество этих попыток может варьировать.

С помощью Т-лабиринта можно оценить долговременную память, например, заставляя крыс выбирать рукав, окрашенный в белый цвет. Это простое задание усваивается крысами за 40 попыток.

Даже если гиппокамп отсутствует или поврежден, животные могут решать сложные задачи основываясь на долговременной памяти, если эти задачи не затрагивают пространственную память. Крысы с удаленным гиппокампом постоянно сворачивают направо в Т-лабиринте.

Процедура эксперимента состоит из двух фаз — первой т.н. information gathering,  и второй choise phase, когда животное делает выбор. Если выбор верный, животное получает подкрепление.

Лабиринт может быть либо приподнятым над полом, либо закрытым. К закрытым лабиринтам грызуны адаптируются очень быстро. В идеале ширина хода должна быть вдвое больше ширины животного. Если ход уже или шире, животное может беспокоиться; очень узких и очень свободных (как в открытом поле) грызуны избегают.  Кроме того, тигмотаксис крыс и мышей означает, что в широком ходе они будут стремиться находиться у одной из стенок, что может повлиять на выбор.

Приподнятые лабиринты требуют времени, чтобы животное к ним привыкло и передвигалось без опаски.

Запахи играют большую роль в выборе, поэтому между попытками лабиринт необходимо мыть [Deacon, Rawlins, 2006]⁠.

1.4 Методы исследования работоспособности

Ротарод (Rotarod) 

Используется для оценки моторных функций, повреждений нервной системы и работоспособности. Животное помещается на вращающийся цилиндр, приподнятый так, чтобы падение с него было безопасным, но вместе с тем пугающим, чтобы животное стремилось удержаться на нем [Hartz, 2003]⁠. Скорость вращения регулируется и может быть как постоянной, так и убыстряющейся. Обычно ротарод стартует на низкой скорости, на которой животное уверенно держится на цилиндре и постепенно ускоряется, пока животное не перестанет держаться и упадет вниз [Rustay, Wahlsten, Crabbe, 2003]⁠,

Приподнятая перекладина (Beam-walking, Raised beam)

Животное должно преодолеть серию приподнятых, узких перекладин, чтобы достичь платформы. Замеряются соскальзывания и латентный период перехода, из чего делается вывод о состоянии нервной и мышечной систем [Carter, Morton, Dunnett, 2001]⁠

1.5 Методы исследования социального и агрессивного поведения

Social recognition

Крысы и мыши распознают своих сородичей по смеси запахов, которыми довольно точно характеризуется каждый индивидуум. К примеру, крысы способны  почувствовать разницу в запахе мочи генетически идентичных мышей, содержавшихся на разных диетах. Запаховые различия играют важную роль в формировании социальной иерархии, где нужно четко отличать одного самца от другого, различать знакомых и незнакомых. Таким образом, обонятельные метки важны для индивидуального распознавания в крысином социуме, хотя и неизвестна еще природа запахов, за исключением феромонов в моче. Способность узнавать знакомых лежит в основе всех социальных взаимодействий, включая родительское и сексуальное поведение [Yamamuro, 2006]⁠. В лаборатории социальное узнавание используется как тест на память — в клетку со взрослой особью помещается молодая, взрослая должна проявлять интерес к ней и время исследования новичка отражает степень знакомства между этими двумя особями. Повторное предьявление снижает время исследования. Считается, что социальная память у отдельно содержащихся крыс не держится дольше 1 часа [Kogan, Frankland, Silva, 2000]⁠.

Агрессивность — термин, охватывающий все поведение, которое так или иначе связано с причинением ущерба.  Потенциал для возникновения агрессии есть везде, где есть хотя бы два индивидуума. Хотя она и связана с возможным отвоевыванием ресурсов, сама по себе она занимает много времени и может быть опасна для особи. Это поведение развилось как адаптация к конкуренции за ресурсы, но вне контекста оно может иметь деструктивные последствия. Неконтролируемая агрессия иммет несколько компонентов, таких, как сниженное распознавание социальных знаков и усиленная импульсивность .  Нейробиологические эксперименты показывают, что агрессивное поведение стимулирует у многих видов одни и те же нейрохимические и анантомические системы, хотя поведенческие характеристики могут сильно разниться. Однозначно характеризовать системы, вовлеченные в агрессивное поведение, нельзя, так как эти системы могут быть вовлечены и в другие виды поведения. Тем не менее, установлено, что агрессия регулируется нейросетью социальных связей, которая включает срединную преоптическую зону(СПЗ), боковую перегородку (БП), переднюю часть гипоталамуса(ПГ), внтромедиальный гипоталамус(ВГ), околоводопроводное серове вещество(ОСО), срединную часть миндалины (СМ) и bed nucleus of the stria terminalis(BNST).

У грызунов из обонятельной луковицы сигналы поступают в МЧМ, затем передаются в BNST, СПЗ, БП, ПГ, ВГ,ОСО (см. рис). Известно, что разные ядра могут быть более или менее заняты в разных социальных контекстах. Повреждения орбитофронтальной коры усиливают агрессию самцов крыс, что говорит о том, что высшие зоны коры ингибируют действие нейросети социальных связей.Электрическая стимуляция переднего гипоталамуса усиливает агрессию самцов, тогда как микроиньекции антагониста вазопрессина ее уменьшают. Исследования генов раннего ответа указали на некоторые ядра, которые активируются драками. Например, для продукта раннего гена FOS были обнаружены метки в  БП, СМ, ПГ, BNST в некоторых контекстах, включающих межсамцовую агрессию, агрессию между самок и родительскую (FOS и Egr1 используются в экспериментах как маркеры нейронной активности, так как экспрессируются во время ПД)[Nelson, Trainor, 2007]

Как психосоциальные (сенсорный контакт), так и агрессивные столкновения повышают активацию c-Fos в прелимбической, передней поясной, агранулярной островковой, вентральной и латеральной орбитальнй области коры. Инфралимбическая и медиальная орбитальная области значительно активировались только при агрессивных столкновениях. Другие зоны коры не активировались [Halász et al., 2006]⁠.

Было обнаружено, что на проявления агрессии влияют средовые факторы, такие, как фотопериод. В исследованиях на хомяках и мышах показано, что во время коротких зимних свтоевых дней агрессия в тесте «резидент-интрудер» усиливается, как у самцов так и у самок. Однако не было найдено различий в экспрессии c-Fos между длинными и короткими днями. Другие результаты показали, что синтез фосфорилированной внеклеточной сигнал-регулируемой киназы (также известной как митоген-активируемой протеинкиназа) увеличивался у самцов при коротких днях. На самках подобных экспериментов не проводиилось [Silva et al., 2010]⁠.

Модель сенсорного контакта

Методика тестирования: небольшая клетка разделяется на два компартмента, между которыми находится перфорированная прозрачная перегородка (либо проволочная сетка), позволяющая мышам видеть, слышать и обонять друг друга, но предотвращающая физический контакт между ними. Берутся животные одного и того же веса. Тестирование  начинается через 2-3 дня адаптации к новым условиям. Каждый день с 14 до 17 часов стальная крышка клетки заменяется на прозрачную и пятью минутами спустя на 10 минут убирается перегородка. Через 2-3 таких взаимодействия заметно превосходство одного из самцов, который стремится атаковать, кусать и догонять другого, демонстрирующего защитное поведение. Как правило, если агрессия проявляется более 3 минут,  взаимодействие прекращается помещением перегородки на место. После этого каждый день побежденных мышей пересаживают в другие клетки. Победители остаются на своем месте. Методика сенсорного контакта позволяет получить как много животных — победителей, так и наоборот. У побежденных животных развиваются многие типы поведенческих патологий — беспокойная депрессия, каталепсия, социальная самоизоляция, гиперактивность, когнитивные нарушения, ангедония и т.д., которые сопровождаются соматическими изменениями (сниженная активность гонад, псхогенный иммунный дефицит и т.д.) [Kudryavtseva, 1991]⁠.

Тест резидент- интрудер

Этот тест отличается от предыдущего тем, что резиденту (постоянно находящемуся в одиночной клетке самцу) на 10 минут подсаживают интрудера — самца, ранее находившегося в общей клетке на 8-10 животных. Подсчитываются действия: исследование (приближение, следование, кружение, обнюхивание гениталий, биение хвостом), агрессия (агрессивный груминг, агрессивная поза, атаки, укусы и т.д) [Mitchell, 2003]⁠. В [Panksepp et al., 2004]⁠, помимо этого, еще использовалась звукозаписывающая аппаратура для регистрации вокализаций ультразвукового диапазона.