CC BY
58
которого забелялась молоком. Во время эксперимента каждая мышь видела стимулы окружающей обстановки, которые служили маркерами для пространственного ориентирования в бассейне при нахождении скрытой платформы. Экспериментатортакже был в поле зрения мыши, находясь в одной и той же позиции в течение пробы. Обучение включало 8 одноминутных сеансов по 4 в день с интервалом между сеансами 30-40 мин, и затем следовало угашение из 4 ежедневных тестов без платформы. Анализировали латентный период нахождения платформы, время посещения «целевого» отсека (местоположение платформы при обучении).
Результаты обработаны статистически с помощью двухфакторного MANOVA для повторных наблюдений с последующим post hoc анализом по Ньюману-Кейслу и плановыми множественными сравнениями.
Результаты исследования
Данные по динамике латентного периода нахождения скрытой платформы при обучении и угашении мышами линий C57, BALB, CBA, AKR, DBA и C3H представлены на рисунке 1. Анализ этих данных показал значимость факторов линии (F1,58 = 22,34, p < 0,0001), времени (F11,638 = 28,57, p < 0,0001) и их взаимодействия (F55,638 = 2,07, p < 0,001). Отчетливо видны межлинейные различия в скорости обучения и менее отчетливо при угашении пространственного навыка. Время выполнения задачи существенно снижалось в процессе обучения и, начиная с 4-го сеанса, достоверно отличалось от значения в 1-ом сеансе у мышей
С57, BALB, СВА и (р < 0,05). У мышей DBA время поиска платформы снизилось только после 6-го сеанса обучения. Мыши С3Н были не способны к выработке навигационного рефлекса, что отразилось в высоких значениях времени поиска скрытой платформы. При этом 60% таких особей не могли идентифицировать местоположение спасательной платформы в течение всей обучающей процедуры, несмотря на принудительную высадку на нее. Хотя следует отметить, что первое тестирование без платформы у этих мышей показало низкие значения латентного периода нахождения местоположения платформы, сходные с таковыми у мышей остальных линий. При угашении пространственного навыка повторное тестирование без платформы приводило у большинства мышей всех линий к закономерному росту латентного периода нахождения места, в котором была локализована платформа при обучении. У мышей СВА выявлена задержка угашения, и повышение латентного периода регистрировалось лишь на 4-м тесте.
Анализ показателя «пассивного дрейфа» во время обучения и угашения пространственной памяти обнаружил значимость факторов линии ^,58 = 24,94, р < 0,0001), времени ^П,638 = 21,10, р < 0,0001) и взаимодействия факторов ^55,638 = 8 , 45, р < 0,0001). При обучении мыши линий С57, BALB, СВА, AKR и DBA активно плавали для достижения положительного результата (избавление от водной среды на платформе), и только у мышей С3Н наблюдалось преобладание «пассивного дрейфа»
Рис. 1. Латентный период нахождения скрытой платформы при обучении и угашении пространственной памяти мышами разных линий. По оси ординат — время нахождения спасательной платформы, с, по оси абсцисс — процедуры выработки и угашения пространственного навыка.
в поведении, особенно выраженного во 2—6-м сеансах (рис. 2). Иная картина динамики «пассивного дрейфа» характерна для процесса угашения навигационного рефлекса, когда четко просматривалась избирательность этого показателя в зависимости от линии мышей. У мышей BALB не обнаружено появления эпизодов «пассивного дрейфа» при угашении. У мышей АКК выявлено незначительное повышение времени пассивного плавания. У мышей С57 и DBA значения этого показателя при 2-м тестировании без платформы значимо отличались от 1-го (р < 0,05) и в дальнейшем не изменялись. Существенный рост времени «пассивного дрейфа» к 4-му тесту регистрировался у мышей линий СВА и С3Н.
Достаточно информативным оказался и показатель времени посещения «целевого» отсека. ANOVA показал достоверность факторов линии (F1 58 = 2,87, p = 0,02), времени (F11 638 = 77,66, p < 0,0001) и взаимодействия факторов (F55,638 = 3 , 93, p < 0,0001). Видно, что мыши C57, BALB, CBA и AKR после 4-го сеанса обучения, доплыв до «целевого» отсека, в течение 2—2,5 с находили спасательную платформу, в то время как у мышей C3H и DBA время поиска платформы занимало гораздо больше (6—8 с) времени (рис. 3). Следует отметить, что для последних групп мышей характерно 2—4 захода в этот отсек при одном у других. При угашении у мышей BALB, C57, DBA и AKR после 1-го теста происходило снижение времени пре-
Рис. 2. Время эпизодов «пассивного дрейфа» при обучении и угашении пространственной памяти у мышей разных линий. По оси ординат — время неподвижности животного в водном лабиринте, с.
Рис. 3. Время пребывания в отсеке локализации спасательной платформы при выработке пространственного навыка и при тестировании без платформы у мышей разных линий.
бывания в «целевом» отсеке. А у мышей CBA и C3H не наблюдалось такого спада значений этого показателя.
Обсуждение
В настоящем исследовании показана генетически детерминированная избирательность приобретения и угашения пространственного навыка мышей разных линий. Мыши линий C57, BALB, CBA и AKR по показателям скорости снижения латентного периода достижения спасательной платформы, быстроты ее нахождения в «целевом» отсеке и активному плаванию без признаков «пассивного дрейфа» относятся к хорошо обучающимся особям. Во многом сходные данные были получены исследователями, анализирующими пространственную память в классическом лабиринте Морриса [2—5]. Более низкие показатели обучения продемонстрировали мыши DBA, хотя и были активными «пловцами». Мыши C3H оказались не способными к формированию следа пространственной памяти.
Можно думать, что наблюдаемые межли-нейные различия пространственного рефлекса отражают генотипические особенности ней-роанатомических, нейрохимических и молекулярных субстратов поведенческих проявлений памяти мышей. В частности, у мышей разных линий существуют различия в сенсорной способности [1, 4—6]. Известно, что у мышей C3H и CBA наблюдались мутации генов, приводящие к дегенерации сетчатки, у мышей BALB — слабое зрение ввиду альбинизма, а мыши DBA использовались в качестве модели глаукомы. Тем не менее, нарушения обучения наблюдались только у мышей DBA и C3H. Поэтому, не отрицая вклада дефектов зрения в тесте визуально-пространственного обучения, мы полагаем, что плохое обучение этих мышей скорее обусловлено отличной от других линий эмоциональной чувствительностью к окружающим стимулам. Как одно из проявлений эмоций рассматривается тревожность. Низкая тревожность может быть интерферирующим фактором при выработке ассоциаций между внешними маркерами и местоположением платформы, как показано на низкотревожных мышах C3H [3] и мышах C57 с исходной низкой тревожностью [13]. В то же время есть данные, свидетельствующие о дефиците обучения особей с высоким уровнем тревожности [7, 8] и о независимости пространственной памяти от уровня тревожности [9, 10]. Поскольку только у мышей C3H регистрировались эпизоды «пассивного дрейфа» во время процедуры
обучения, то представлялось, что такая пассивность может быть причиной их плохого обучения. Однако при анализе показателей времени нахождения платформы и «пассивного дрейфа» во время обучения выявлен разнонаправленный характер изменений — уменьшение «пассивного дрейфа» при сохранении высоких значений латентного периода поиска платформы (рис. 1 и 2). Скорее всего, дефицит обучения обусловлен сочетанием использования неэффективной пространственной стратегии поиска спасательной платформы и восприятия ситуации водного стресса как неизбегаемой. Плохое обучение мышей DBA некоторые исследователи связывают с нарушениями гиппокампальной функции [4, 6].
При угашении пространственного навыка повторное тестирование без платформы должно приводить к закономерному росту латентного периода нахождения места, в котором была локализована платформа при обучении, и снижению времени пребывания в «целевом» отсеке [11—13]. В наших экспериментах по этим показателям мыши линий BALB, C57, DBA и AKR характеризовались быстрым угашением пространственной памяти. Задержка угашения выявлена у мышей CBA и C3H, так как повышение латентного периода поиска регистрировалось лишь в конце тестирования и не наблюдалось спада времени пребывания в «целевом» отсеке. Следует отметить параллельный рост времени пассивного плавания этих мышей. Сходный эффект нарушения угашения отмечался у нокаутных мышей СВ1 с отсутствием каннабиноидных рецепторов [12].
По современным представлениям угашение рассматривается как процесс формирования новых ассоциаций, когда внешние маркеры при тестировании без платформы не указывают на ее местоположение [11]. В этом случае нарушение угашения у мышей CBA и C3H свидетельствует о дефиците ассоциативных процессов и случайной стратегии поиска выхода из аверсивной ситуации водного бассейна, а рост эпизодов «пассивного дрейфа» служит защитным механизмом сохранения энергии [14].
Итак, показана неоднозначность генетически детерминированных связей между обучением и угашением пространственной памяти — мыши DBA/2J с нарушенной выработкой пространственного навыка характеризовались быстрым угашением, у хорошо обучающихся мышей CBA/Lac задержано угашение, а для мышей C3H/HeJ характерен дефицит обучения и угашения.
Быводы
1. Установлена зависимость обучения решению пространственной задачи в водном лабиринте и угашения пространственной памяти от линии мышей.
2. Мыши линий C57BL/6J, BALB/c, CBA/ Lac и AKR/J по показателям скорости снижения латентного периода достижения спасательной платформы, быстроты ее нахождения в «целевом» отсеке и активному плаванию без признаков «пассивного дрейфа» характеризуются хорошим обучением. Выявлен дефицит обучения у мышей DBA/2J и C3H/HeJ.
3. Показано нарушение процесса угаше-ния выработанного пространственного навыка у мышей CBA/Lac и C3H/HeJ.
Литература
1. D'Hooge R., De Deyn P.P. Applications of the Morris water maze in the study of learning and memory // Brain Res. Brain Res. Rev. 2001. 36. (1). 60-90.
2. Бельник А.П., Островская Р.У., Полетаева И.И. Зависимые от генотипа особенности поведения мышей в когнитивных тестах. Влияние ноопепта // Журн. высш. нервн. деят. 2007. 57. (6). 721-728.
Belnik A.P., Ostrovskaya R.U., Poletaeva I.I. Genotype-dependent mice in cognitive tasks. The effect of noopept // Zhurn. vyssh. nervn. deyat. 2007. 57. (6). 721-728.
3. Brooks S.P., Pask T., Jones L. et al. Behavioural profiles of inbred mouse strains used as transgenic backgrounds. II: cognitive tests. // Genes Brain Behav. 2005. 4. (5). 307-317.
4. Brown R.E, Wong A.A. The influence of visual ability on learning and memory performance in 13 strains of mice. // Learn. Mem. 2007. 14. (3). 134-144.
5. Holmes A., Wrenn C.C., Harris A.P. et al. Behavioral profiles of inbred strains on novel olfactory, spatial and emotional tests for reference memory in mice // Genes. Brain Behav. 2002. 1. (1). 55-69.
6. Moy S.S., Nadler J.J., Young N.B. et al. Mouse behavioral tasks relevant to autism: phenotypes of 10 inbred strains // Behav. Brain Res. 2007. 176. (1). 4-20.
7. Tonissoo T., Koks S., Meier R. et al. Heterozygous mice with Ric-8 mutation exhibit impaired spatial memory and decreased anxiety // Behav. Brain Res. 2006. 167(1). 42-48.
8. Voikar V., Koks S., Vasar E. et al. Strain and gender differences in the behavior of mouse lines commonly used in transgenic studies. // Physiol. Behav. 2001. 72. (1-2). 271-281.
9. Lang U.E., Lang F., Richter K et al. Emotional instability but intact spatial cognition in adenosine receptor 1 knock out mice. // Behav. Brain Res. 2003. 145. (1-2). 179-188.
10. Schellinck H.M., Stanford L., Darrah M. Repetitive acute pain in infancy increases anxiety but does not alter spatial learning ability in juvenile mice // Behav. Brain Res. 2003. 142. (1-2). 157-165.
11. Lattal K.M., Mullen M.T., Abel T. Extinction, renewal, and spontaneous recovery of a spatial preference in the water maze // Behav. Neurosci. 2003. 117. (5). 1017-1028.
12. Varvel S.A., Wise L.E., Niyuhire F. et al. Inhibition of fatty-acid amide hydrolase accelerates acquisition and extinction rates in a spatial memory task // Neuropsychopharmacology. 2007. 32. (5). 1032-1041.
13. Томиленко Р.А., Дубровина Н.И. Избирательность влияния дизоцилпина на пространственное обучение у низко- и высокотревожных мышей. // Бюлл. СО РАМН. 2007. (1). 97-102.
Tomilenko R.A., Dubrovina N.I. Selectivity of dizocilpine effects on spatial memory at low-anxious and high-anxious mice // Byull. SO RAMN. 2007. (1). 97-102.
14. Мухина Т.В., Лермонтова Н.Н., Ванькин Г.И. и др. Влияние эстрогенов на обучение крыс с хроническим холинергическим дефицитом в мозге в водном тесте Морриса. Выделение компонента «пассивного избегания» // Журн. высш. нервн. деят. 2003. 53. (2). 208-214.
Mukhina T.V., Lermontova N.N., Van ’kin G.I. et al. Effects of estrogens on learning of rats with chronic brain cholinergic deficit in Morris water maze. // Zhurn. vyssh. nervn. deyat. 2003. 53. (2). 208-214.
TRAINING AND EXTINCTION OF SPACE MEMORY IN MICE OF DIFFERENT STRAINS Dmitriy Rodionovich ZINOVYEV
Institute of the Russian Academy of Medical Sciences Research Institute for physiology of Siberian Branch RAMS
4, Ac. Timakov str., Novosibirsk, 630117
In the present research genotype-dependent selectivity of space memory training and extinction at mice of different lines is shown. Latency to reach the hidden platform, time of a «passive drift» and time spent in a «target» quadrant were analyzed. Mice C57BL/6J, BALB/c, CBA/Lac and AKR/J showed good learning ability to solve spatial task in a water maze. The lower parameters of learning have demonstrated mice DBA/2J. Mice C3H/HeJ have no capability to acquire of a space memory trace. The delay of space memory extinction is revealed at mice CBA/Lac and C3H/HeJ, because increase of latency to search platform was registered only in an extremity of testing without a platform and was not observed of recession of a time spent in «target» quadrant.
Key word: space memory, extinction, mice inbred strains.
Zinovyev D.R. — postgraduate student of Institute of Physiology, e-mail: [email protected]
