Научная статья на тему 'ИЗМЕНЕНИЕ ПРОФИЛЯ ПОВЕДЕНИЯ БЕЛЫХ БЕСПОРОДНЫХ МЫШЕЙ ПОД ВЛИЯНИЕМ КОФЕИНА'

ИЗМЕНЕНИЕ ПРОФИЛЯ ПОВЕДЕНИЯ БЕЛЫХ БЕСПОРОДНЫХ МЫШЕЙ ПОД ВЛИЯНИЕМ КОФЕИНА Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
3
1
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КОФЕИН / ПРОФИЛЬ ПОВЕДЕНИЯ / ТЕСТ "ОТКРЫТОЕ ПОЛЕ"

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Иванова Т.Г., Хандожко В.А.

Представлены результаты изучения влияния низких доз кофеина на поведенческие реакции белых беспородных мышей-самцов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Иванова Т.Г., Хандожко В.А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

CHANGE IN THE BEHAVIORAL PROFILE OF WHITE REMOTE MICE UNDER THE INFLUENCE OF CAFFEINE

The results of studying the effect of low doses of caffeine on the behavioral responses of white outbred male mice are presented.

Текст научной работы на тему «ИЗМЕНЕНИЕ ПРОФИЛЯ ПОВЕДЕНИЯ БЕЛЫХ БЕСПОРОДНЫХ МЫШЕЙ ПОД ВЛИЯНИЕМ КОФЕИНА»

УДК 612.261 + 615.241

ИЗМЕНЕНИЕ ПРОФИЛЯ ПОВЕДЕНИЯ БЕЛЫХ БЕСПОРОДНЫХ МЫШЕЙ

ПОД ВЛИЯНИЕМ КОФЕИНА

Т.Г. Иванова, В.А. Хандожко

ФГБОУ ВО «Брянский государственный университет имени академика И.Г. Петровского»

Представлены результаты изучения влияния низких доз кофеина на поведенческие реакции белых беспородных мышей-самцов.

Ключевые слова: кофеин, профиль поведения, тест «открытое поле».

Введение. Кофеин и его производные (теофиллин, теобромин) являются лекарственными препаратами с выраженным психомоторным эффектом, которые применяются в медицине уже почти век. Иван Петрович Павлов с сотрудниками лаборатории изучал особенности действия кофеина на процессы возбуждения и торможения в ЦНС [4]. Результатом их исследования можно считать широкое использование специфической кофеиновой пробы для оценки общего возбуждения в коре больших полушарий. Наряду с этим, кофеин является распространенным пищевым веществом и иногда потребляется человеком в значительных количествах в составе кофе, чая и газированных напитков. Бесконтрольное употребление перечисленных напитков может приводить к кофеиновой зависимости и нарушать поведение человека в различных условиях, особенно при длительно действующем стрессоре. Поэтому было интересным рассмотреть влияние кофеина в терапевтических дозах на изменение профиля индивидуального поведения белых мышей, которые в фармакологических экспериментах являются типичным модельным организмом.

Цель: Изучить изменение профиля индивидуального поведения белых беспородных мышей-самцов под влиянием кофеина.

Материалы и методы. Белым беспородным мышам массой тела от 18 до 22 г, разделенным на 2 группы по 5 животных, внутрибрюшинно вводили дистиллированную воду (контрольная группа) и раствор кофеина в дозе 1 мг/кг (экспериментальная группа). Через 1 час после введения растворов, животных по одному помещали в ярко освещенную камеру «открытого поля», разделенную на 16 квадратов с отверстиями в центре каждого, на 4 минуты [5]. Регистрировали доминирующие паттерны поведения животных: (табл.1), включая количество мочеиспусканий и выделенных болюсов при дефекации. При обработке результатов рассчитывали объем в секундах каждого паттерна поведения и переводили их в следующие интегральные показатели (табл.2) [3]:

1. Эмоциональная реактивность (ЭР) представляет собой сумму неподвижных паттернов поведения, и отражает уровень интенсивности реакции животного на определенные раздражители (от подавленности до яркой эмоциональности);

2. Эмоциональная тревожность (ЭТ) складывается из числа элементов поведения, отражающих степень обеспокоенности животного в новом необычном пространстве;

3. Ориентировочно-исследовательская активность (ОИА) это сумма активных паттернов поведения, отражает способность животного к нормальному рефлекторному исследовательскому поведению, т.е. реализации ориентировочного рефлекса в первую очередь;

4. Коэффициент подвижности (КП) показывает общее направление изменения поведения животного: увеличение доли пассивного или активного двигательного поведения.

Рассчитывали в долях от единицы вероятности перехода от одного паттерна поведения в другой для построения граф-анализа структуры поведения мышей (рис.1. и 2).

Полученные в ходе эксперимента данные обрабатывали статистически параметрическим методом (t-критерий Стьюдента) с использованием ресурса MS Excel 2007. Достоверными считали различия с исходными значениями при p<0,05.

Результаты исследования. В нашем исследовании мыши контрольной группы в камере «открытого поля» демонстрировали четко выраженное исследовательское поведение (табл.1) [1].. По сумме времени доминируют 3 паттерна - перемещение, обнюхивание и норка, которые определяют нормальное исследовательское поведение грызунов. Комфортность ощущений животных в камере «открытого поля» поддерживаются выраженными объемами паттернов ДнМ (движение на месте) и С (сидит), и незначительными объемами паттернов Су (стойка с упором), Вс (вертикальная стойка) и Г (груминг). При этом только 2 из пяти животных продемонстрировали активное мочеиспускание и дефекацию, что свидетельствует о низкой тревожности [2].

Таблица 1

Влияние кофеин-бензоата натрия (1 мг/кг) на структуру индивидуального поведения мышей _в тесте «открытое поле» в обычных условиях_

Паттерн поведения / размерность Контроль Кофеин

абс. абс. % Р

перемещение, П, с 35,2 ± 3,59 46,2 ± 2,83 131,25 0,05

обнюхивание, О, с 93,1 ± 5,34 86,2 ± 3,70 92,26 0,5

норка, Н, с 40,4 ± 1,38 45,7 ± 4,11 113,12 0,5

движение на месте, ДнМ, с 27,9 ± 1,27 23,5 ± 2,91 84,23 0,5

сидит, С . с 30,1 ± 3,80 16,9 ± 2,51 56,15 0,05

стойка с упором, Су, с 11,3 ± 3,69 11,7 ± 2,24 103,54 0,5

вертикальная стойка, Вс 0,1 ± 0,10 1,9 ± 0,59 1900,0 0,05

груминг, Г 1,6 ± 1,00 7,9 ± 1,13 493,75 0,02

уринация, У (кол-во раз) 0,3 ± 0,21 1,9 ± 0,42 633,33 0,05

дефекация, Д (болюсы) 0,3 ± 0,11 1,0 ± 0,21 333,33 0,05

Мыши экспериментальной группы под влиянием кофеина увеличили объемы паттернов, связанных с движением (П, ДнМ) и обследованием окружающего пространства (Су, Вс), что подтверждает способность этого алкалоида стимулировать двигательную активность и работу коры больших полушарий. Под влиянием кофеина почти в два раза снизилось время неподвижности (С) животного, и значительно возросло время, затраченное на чистку шерсти (груминг). Разные формы груминга (чистка головы, спины, брюха и гениталий) обычно отражают степень комфорта животного [2]. В наших экспериментах максимальное время отводилось грумингу головы (вибрисам), что связано с подготовкой к активному исследованию пространства камеры.

Кофеин у мышей стимулировал мочеиспускание (в 6 раз) и дефекацию (в 3 раза), что, вероятно, связано с присутствием в механизме действия этого препарата положительного влияния на гладкую мускулатуру желудочно-кишечного такта и общий диурез.

В последние годы, в научной литературе кофеин рассматривают не только как стимулятор двигательной активности, но и психомиметик, с положительным влиянием на эмоциональный фон. Анализ результатов наших экспериментов однозначно утверждать о положительном влиянии кофеина на эмоциональный фон животного нельзя. Как показал граф-анализ структуры поведения (рис. 2) триада паттернов, отражающая положительный эмоциональный фон - «груминг-обнюхивание-сидит» - не формируется под влиянием кофеина.

Как видно из таблицы 2, кофеин повышает двигательную активность и не оказывает существенного влияния на эмоциональную тревожность, эмоциональную реактивность и ориентировочно-исследовательскую активность.

Вероятно, такие результаты экспериментов свидетельствуют о том, что кофеин в дозе 1 мг/кг оказывает стимулирующее влияние на работу моторных и исследовательских центров ЦНС.

Полученные выше данные и выводы подтверждаются дополнительным граф-анализом структуры поведения (рис. 1 и 2).

Таблица 2

Влияние кофеин-бензоата натрия (1 мг/кг) на интегральные показатели поведения мышей _по тесту «открытое поле»_

Показатели поведения Контроль Кофеин-бензоат натрия

абс. абс. % Р

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Эмоциональная реактивность (ЭР) 11,3 ± 3,69 11,7 ± 2,24 103,54 >0,5

Эмоциональная тревожность (ЭТ) 39,3 ± 1,69 37,1 ± 1,91 94,40 >0,5

Ориентировочно-исследовательская активность (ОИА) 168,7 ± 3,44 178,1 ± 3,45 105,57 >0,5

Коэффициент подвижности (КП) 3,12 ± 0,45 3,95 ± 0,27 126,60 >0,5

У мышей контрольной группы в граф-анализе структуры поведения четко просматриваются две триады - «перемещение-обнюхивание-норка» и «движение на месте-обнюхивание-норка», свидетельствующие о нормальном исследовательском поведении животного в камере «открытого поля» (рис.1).

Связи в триаде «движение на месте-обнюхивание-сидит» позволяют сделать вывод о комфортном состоянии животных. Т.о. введение кофеин-бензоат натрия и помещение их в незнакомое пространство «открытого поля» не вызывало у мышей ярко выраженных отрицательных эмоций. Следовательно, все изменения, которые выявляются в граф-анализе мышей экспериментальной группы (рис.2), вызваны метаболическим действием введенного кофеина.

Под влиянием кофеина изменились переходы элементов поведения друг в друга (рис.2). В частности, появляются связи между паттернами «вертикальная стойка» -«обнюхивание», «стойка с упором» - «перемещение», «груминг» - «обнюхивание». Двусторонние связи между паттернами «движение на месте» и «норка» теряют свою значимость и исчезают, а связь между паттернами «груминг» и «обнюхивание» и «обнюхивание» - «вертикальная стойка» появляются.

Как видно из рисунка 2, из-за уменьшения вероятностей переходов распадаются две триады связанные с нормальным исследовательским поведением и комфортным состоянием - «движение на месте-обнюхивание-норка» и «движение на месте-обнюхивание-сидит». Увеличение объема паттерна «стойка с упором» и вероятностей его перехода в «обнюхивание» и «перемещение» (не завершенная триада) может указывать на стимуляцию познавательной деятельности животного (поведение избегания) и незначительное смещение эмоционального фона в тревожность.

Рис. 1. Соотношение объемов паттернов поведения мышей контрольной группы и вероятности перехода одного паттерна в другой по тесту «Открытое поле»

(масштаб: в 1 см - 30 секунд)

Условные обозначения:

вероятность перехода паттерна более 0,5

--вероятность перехода паттерна от 0,5 до 0,3

-- вероятность перехода паттерна от 0,3 до 0,1

более низкие вероятности переходов на рисунке не обозначались.

Рис. 2. Соотношение объемов паттернов поведения мышей экспериментальной группы (кофеин, 1 мг/кг) и вероятности перехода одного паттерна в другой по тесту «Открытое

поле» (масштаб: в 1 см - 30 секунд) Условные обозначения как на рис. 1.

Список литературы

1. Буреш Я., Бурешова О., Хьюстон Дж.П. Методики и основные эксперименты по изучению мозга и поведения. - М.: Высшая школа, 1991. - 398 с.

2. Иванова Т.Г. Изменение профиля индивидуального поведения мышей после пребывания в гермообъёме // Вестник Брянского государственного университета. - №4 (2011): Точные и естественные науки. - Брянск: РИО БГУ. - С.145-149.

3. Иванова Т.Г. Использование интегральных показателей поведения лабораторных животных для оценки уровня стресс // Сборник трудов Всероссийской научно-практической конференции «Естественные и гуманитарные науки в современном мире» - Орел, 23-24.04. 2019. - С.45-50.

4. Машковский М.Д. Лекарственные средства. Ч.1. М.: Медицина, 1993. - С.143-146.

5. Пошивалов В.П. Этологический атлас для фармакологических исследований на лабораторных грызунах. - М., 1978. - ДСП в ВИНИТИ. - № 3164-78. - 43 с.

Сведения об авторах

Иванова Т.Г. - кандидат биологических наук, доцент кафедры биологии Брянского государственного университета имени академика И.Г. Петровского, e-mail kafbot2000@mail. ru.

Хандожко В.А. - магистрант кафедры биологии Брянского государственного университета имени академика И.Г. Петровского. e-mail: kafbot2000@mail.ru.

CHANGE IN THE BEHAVIORAL PROFILE OF WHITE REMOTE MICE UNDER THE

INFLUENCE OF CAFFEINE

T.G. Ivanova, V.A. Khandozhko

Bryansk State University named after Academician I. G. Petrovsky

The results of studying the effect of low doses of caffeine on the behavioral responses of white outbred male mice are presented.

Keywords: caffeine, behavior profile, open field test.

References

1. Buresh J., Bureshova O., Houston J.P. Methods and basic experiments in the study of the brain and behavior. - M.: Higher school, 1991. - 398 p.

2. Ivanova T.G. Changes in the profile of individual behavior of mice after staying in a pressurized volume // Bulletin of the Bryansk State University. - No. 4 (2011): Exact and natural sciences. - Bryansk: RIO BSU. - Р. 145 - 149.

3. Ivanova T.G. The use of integral indicators of the behavior of laboratory animals to assess the level of stress // Proceedings of the All-Russian Scientific and Practical Conference «Natural and Humanitarian Sciences in the Modern World» - Orel, 23-24.04. 2019. - Р.45-50.

4. Mashkovsky M.D. Medicines. Part 1. - M.: Medicine, 1993. - Р. 143-146.

5. Poshivalov V.P. Ethological atlas for pharmacological research on laboratory rodents. -M., 1978. - Particleboard at VINITI. - No. 3164-78. - 43 p.

About authors

Ivanova T.G. - PhD in Biological Sciences, Associate Professor of Department of Biology, Bryansk State University named after Academician I. G. Petrovsky, e-mail: kafbot2000@mail.ru.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Khandozko V.A. - graduate student of the Department of Biology, Bryansk State University named after Academician I.G. Petrovsky, e-mail: kafbot2000@mail.ru.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.