CC BY
4
Литература
1. Венцем Е. С. Теория вероятностей. — М., 1964.
2. Машкович В. П. Защита от ионизирующих излучений: Справочник. — М., 1982.
Поступила 20.05.88
Обзоры
91-07
О. П. Таиров, Л. Д. Попович
УСЛОВНОРЕФЛЕКТОРНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕЙРОТОКСИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва
ных биологических объектов имеют минимальный разброс 30 %, а максимальный — 50 Неуказанные коэффициенты можно использовать и при оценке удельной гамма-активности других объектов окружающей среды.
УДК 616.831-02:[614.7:61 б.!
Исследование нарушений ассоциативных функций мозга представляет особый интерес для нейротоксикологии, так как позволяет выявить такие нарушения, которые принципиально не могут быть обнаружены никакими органоспе-цифическими тестами. Это нарушения функционального взаимодействия структур головного мозга, снижающие способность организма к пластическим перестройкам своей деятельности и уменьшающие тем самым диапазон приспособительных адаптационных возможностей индивида. Исследования закономерностей формирования и угашения временных связей и изменения этих закономерностей при токсических воздействиях в нейроповеденческих исследованиях на животных являются хорошей моделью для изучения состояния высших психических функций — обучения и памяти — у человека. Тесты, позволяющие оценивать способности животных к обучению и удержанию памятного следа, являются интегральными, поскольку позволяют судить и о состоянии сенсорных, моторных и мо-тивационных систем организма.
Среди основных направлений исследования ассоциативных функций в нейротоксикологии выделяются следующие: 1) исследования процессов привыкания и растормаживания; 2) классическое (павловское) обусловливание; 3) опе-рантное (скиннеровское) обусловливание; 4) инструментальное обусловливание (по И. Конор-скому).
Привыкание и растормаживание. Привыкание представляет собой специфическую форму адаптации к изменениям во внешней среде. Оно проявляется в прогрессивном снижении реактивности на повторяющийся стимул и количественно может быть оценено по уменьшению интенсивности стартл-реакции (реакции вздрагивания) [18] или показателей ориентировочной
реакции [2, 8]. Процессы привыкания протекают на разных уровнях организации — от клеточного [5] до организменного [2, 4], на лю^м филогенетическом уровне [2] и могут рассматриваться как наиболее простой вид обучения [2, 5].
Следует четко отличать привыкание от утомления (истощения эффектора) и сенсорной адаптации (уменьшения чувствительности рецептора к афферентной стимуляции). Наиболее адекватным методом различения этих процессов является растормаживание ответа на новый стимул с иными физическими параметрами [3].
Большое значение для исследования влияния токсических воздействий на процессы привыкания имеет метод оценки стартл-реакции организма. Стартл-реакция представляет собой реф.ОДо торный ответ организма (генерализованную флексорную реакцию) на кратковременную афферентную стимуляцию большой интенсивности [18]. Малый латентный период реакции указывает на простоту рефлекторной организации этой цепи, включающей 2—3 переключения [18]. Изменение функционального состояния организма, вызываемое введением различных веществ или происходящее в процессе ассоциативного обучения, приводит к модуляции амплитудных и временных характеристик реакции [19, 25, 36], что позволяет рассматривать ее как удобную модель для нейротоксикологического изучения ассоциативного процесса. Методические подходы к регистрации стартл-рефлекса подрано описаны в работах [18, 33].
Процессы привыкания и растормаживания могут быть исследованы методом оценки динамики изменения ориентировочной реакции на афферентную стимуляцию. Наиболее доступными для оценки в этом случае являются показатели вегетативного реагирования — частота ды-
хания, частота сердечных сокращений. Оценка изменений двигательной активности в открытом поле или лабиринте в ходе эксперимента — еще один метод изучения процесса привыкания — угашения ориентировочной реакции на новую обстановку. Показана высокая чувствительность показателей ориентировочной реакции к изменению функционального состояния, вызванного различными воздействиями [8, 32]. ^ Классическое (павловское) обусловливание. В работах школы И. П. Павлова показана высокая чувствительность методов, основанных на анализе процессов классического обусловливания, при оценке изменения функционального состояния организма [2, 4]. Особенно заметным изменениям при действии различных химических соединений подвергаются процессы внутреннего торможения: угасательного (потеря сигнального значения раздражителем, не сопровождающимся подкреплением), дифференциро-вочного (формирование реакции на подкрепляемый и подавление ее на неподкрепляемый сигнал), условного тормоза (разновидность диффе-ренцировки), запаздывательного (угнетение формирования реакции непосредственно до мо-г^рнта подачи подкрепления) [3, 4, 9]. Однако в современных нейротоксикологических исследованиях эти методы применяются редко в силу их большой трудоемкости и сложности регистрации условнорефлекторной реакции.
Оперантное обусловливание. В отличие от классического обусловливания в структуру опе-рантного научения вводится рефлекторный ответ— эффекторная реакция животного, которая увеличивает вероятность подкрепления — получение положительного или избавление от отрицательного раздражителя. Однако в отличие от инструментального обусловливания (по Конорско-му) начало оперантного сигнала не предваряется никаким специальным раздражителем. В опе-рантном обусловливании ответ ассоциируется со стимулом, который следует за ним в определенной вероятностно-временной последовательности [31]. Оценка уровня обучения при оперантном обусловливании проводится по временным параметрам ответа (скорости ответа, латентности и изменению этих характеристик во времени).
Одной из разновидностей оперантного научения является процедура самообучения, когда животное в автоматизированном эксперименте само формирует адекватную реакцию для получения подкрепления. В работе [20] показана чувствительность этой формы обучения к пренаталь-ному воздействию токсических агентов у крыс. Диалогичное ухудшение процесса самообучения у птиц, подвергнутых пренатальному воздействию микроволнового излучения, обнаружено в работе [16].
Среди оперантных методов исследования, основанных на отрицательном подкреплении, широкое распространение получили методы пассивно-
оборонительного обучения. Это так называемые «методы обучения с одного предъявления». Животному обычно предоставляется возможность изменить свою первоначальную локализацию на более удобную (прыгнуть с приподнятой узкой платформы на пол камеры, перейти из светлой части камеры в затемненную и т.п.). Однако такой выбор сопровождается электроболевым раздражением. Через определенный временной интервал (обычно 1—4 дня для лабораторных грызунов) производится тестирование латентного периода перехода животного в более удобное положение. Увеличение этого периода относительно первоначального свидетельствует о сформированной временной связи локализация — подкрепление. В нейротоксикологических исследованиях показана чувствительность этого метода для разных типов воздействия на организм [6, 10, 12].
Следует отметить чувствительность к внешним воздействиям навыка оперантного избавления при нажатии рычага, показанное в работе [29]. Основное различие реакций избавления и избегания заключается в том, что реакция избавления возникает как ответ на уже начавшуюся стимуляцию, в то время как реакция избегания предваряет и отменяет подачу отрицательного раздражителя.
Навык оперантного избегания реализуется в задачах выбора рукава в лабиринте. Животному при этом необходимо сразу после помещения в стартовую камеру выбрать релевантное направление побежки либо ориентируясь на внешнюю подсказку — цвет или освещенность рукава, либо запоминая последовательность поворотов. При этом выбор может быть простой позиционный (Т- и У-образкые лабиринты) [16, 30], составной позиционный [16], оппозиционный (радиальный лабиринт) [13, 24]. В последнем случае возможна интересная модификация — использование радиального лабиринта в воде (тест Морриса, чувствительность которого к разного рода воздействиям на ЦНС существенно выше, чем предыдущих методов) [22, 34].
Дискриминантное нелабиринтное научение описано в работах [10, 15]. Животное в этом случае получает пищевое подкрепление при нажатии одного из нескольких рычагов в камере. При этом возможна смена релевантных рычагов, что усложняет задачу животному, но увеличивает чувствительность метода [15].
Иструментальное обусловливание (по Конор-скому). Этот тип обусловливания получил наибольшее распространение в нейротоксикологических исследованиях благодаря своей высокой чувствительности, позволяющей обнаружить нарушения высшей нервной деятельности под влиянием весьма малых количеств действующих веществ [7].
Условные рефлексы избегания могут быть пас-сивно-оборонительными (замирание на сигнал) [15, 35] и активно-оборонительными (инструмен-
тальная реакция в ответ на сигнал, предотвращающая стимуляцию). Среди методик активно-оборонительного избегания самое широкое распространение получила так называемая «челночная камера» [10, 11, 23, 26, 28], представляющая собой камеру, разделенную на две части перегородкой. Животному необходимо на сигнал перейти на противоположную половину камеры, чтобы избежать удара током. Метод является весьма чувствительным для нейротокенкологических исследований.
В работах [10, 15] описаны другие методики, основанные на выработке условного рефлекса активного избегания, — избегание нажатием рычага при включении сигнала в скиннеровской камере и выбор нестимулируемого рукава в лабиринтах разной формы. Показана чувствительность этих методов к разным видам нейротокси-ческого воздействия [10, 15, 21].
Пищедобывательные условные рефлексы можно разделить на 4 группы: отсроченного выбора, дифференцировки типа «go—подо» (иди—стой), различения и переключения.
В свою очередь отсроченный выбор может быть пространственным (лабиринтная побежка на сигнал) [10, 15] или непространственным (выбор ключа определенного цвета) [17].
Дифференцировка типа «до — по до» отличается от предыдущей модели наличием тормозного сигнала, сходного по модальности с выпускающим. Инструментализация этой модели предполагает использование рычагов в камере Скинне-ра или побежки в лабиринте [16].
Условные рефлексы различения (выбор по образцу), как правило, используются при работе с приматами [14, 27], хотя аналогичная модель описана в работе [17] для голубей. Показана высокая чувствительность к токсическим воздействиям способности к обучению этой форме поведения [17, 27].
Переключение условных рефлексов является особой формой синтетической деятельности головного мозга. Основная отличительная особенность его заключается в сохранении за одним условным раздражителем одновременно и стойко двух (или более) сигнальных значений, каждое из которых проявляется порознь в зависимости от условий его выработки [1, 8]. Переключение имеет выработанный характер, как и любой другой условный рефлекс. Развитие реакции на «переключатель», т. е. определенный длительно действующий фактор окружающей среды, при котором происходит изменение сигнального значения раздражителя, протекает закономерно; на каждом его этапе имеются вполне определенные поведенческие, вегетативные и электрофизиологические проявления [1, 5, 8].
Методы оценки нарушений когнитивных функций более чувствительны по сравнению с поведенческими методами, не требующими предварительного обучения. Однако исследование ассо-
Схема применения условнорефлекторных методов исследования когнитивных функций при воздействии нейротокси-ческих факторов
Процессы угашения и торможения ориентировочно-исследовательская деятельность
Есть эффект
Конец
Нет эффекта
Формирование временной связи
1. Побежка в лабиринте
2. Научение с одного предъявления
Есть эффект Конец
Нет эффекта
Сосуществование временных связей
1. Оперантная дифференцировка
2. Условнорефлекторная дифференцировка
Есть эффект Конец
Нет эффекта
Переключение временных связей
1. Однородное переключение
2. Разнородное переключение
Нет эффекта
Конец
Есть эффект
Конец
циативных процессов значительно более трудоемко и требует более высокой квалификации эксА-риментатора. Поэтому в нейротоксикологическом скрининге условнорефлекторные методы следует применять лишь в том случае, когда не удается получить значимых результатов при помощи более простых поведенческих тестов. Схема обращения к методам оценки когнитивных функций представлена на схеме.
Использование тест-батареи позволит выявить изменения функционального взаимодействия структур головного мозга, происходящие под влиянием различных неблагоприятных факторов внешней среды и приводящие к нарушению процесса формирования приспособительного поведения.
#
Литература
1. Асратян Э. А. Очерки по физиологии условных рефлексов.— М., 1970.
2. Воронин Л. Г. Физиология высшей нервной деятельности.— М., 1979.
3. Гасанов У. Г. Внутреннее торможение. — М., 1972.
4. Дмитриев А. С. Физиология высшей нервной деятельности. — М„ 1974.
5. Котляр Б. И. Пластичность нервной системы. — М., 1986.
6. Методические рекомендации по использованию поведенческих реакций животных в токсикологических исследованиях для целей гигиенического нормирования. — Киев, 1980.
7. Правдин И. С. // Вопросы промышленной токсикологии. — М„ 1960.— С. 135—141.
^8. Руденко Л. П. Функциональная организация элемен-
Т тарных и сложных форм условнорефлекторной деятельности.— М., 1974.
9. Селиванова А. Т., Голиков С. //. Холинергические механизмы высшей нервной деятельности. — Л., 1975.
10. Шандала М. Г., Руднев М. И., Навакатикян М. А. // Гиг. и сан. — 1980. — № 6. — С. 43—47.
11. Ahlenius S., Archer Т. // Neurobiol. Curr. Сотр. Approaches. — 1985. — Vol. 50. — P. 329—343.
12. Alexeefi G. V.. Kilgore W. W. // J. Toxicol. Environm. Hlth. — 1983.—Vol. 11. —P. 569—581.
13. Buresova 0., Bures I., Oitzl M. S., Zahalka A. // Physiol. Behav. — 1985. — Vol. 34. — P. 1003—1005.
14. Bushness P. J., Bowman R. E. // Pharmac. Biochem. Behav. — 1979. — Vol. 10. — P. 733—742.
15. Cabe P. A., Tilson H. ¿.//Ibid.— 1978.—Vol. 9. — P. 133—136.
16. Cabe P. A., Eckcrman D. A. // Nervous System Toxicology. — New York, 1982.— P. 133—198.
17. Carter D. E., Eckerman D. A. // Science. — 1975. — Vol.
Щ 187.— P. 662—664.
18. Davis M. // Neural Mechanisms of Startle Behavior.— Baltimore, 1984. — P. 287—351.
19. Hoffman H. S„ Ison /. Я.//Physiol. Rev. — i980. — Vol. 87, —P. 175—189.
20. Hughes J. A.. Sparber S. B. // Pharmacol. Biochem. Behav.— 1978.— Vol. 8. — P. 365—375.
21. Ison J. R. Rosen A. /. // Phychopharmacologia. — 1967. — Vol. 10. — P. 4 17—425.
22. Morris R./l J. Neurosci. Meth. — 1984. — Vol. 11.— P. 47—60.
23. Nelson В. K.. Brightwell W. S. // Environm. Hlth Per-spect. — 1984.— Vol. 57. — P. 43—46.
24. Olton D. S, Samuelson R. /.//J. ezp. Psychol. Anim. Behav. Proc. — 1976. — Vol. 2. — P. 97—116.
25. Oversreet D. H. // Physiol. Psychol. — 1977. — Vol. 5. — P. 230—238.
26. Rech R. H. // Psychopharmacologia. — 1968. — Vol. 12. — P. 371—383.
27. Rice D. C. //Toxicol, appl. Pharmacol.— 1984,— Vol. 75.— P. 337—345.
28. Schiitz R. A., Schiitz M. Т. В.. Orsinger O. A., Inquier-do /.//Psychopharmacology. — 1979.—Vol. 63. — P. 289_292.
29. Shaywitz B. A., Golclenring J. R„ Wool R. S. // Neuro-behav. Toxicol. — 1970. — Vol. 1, —P. 41—47.
30. Stephens D. N.. Weidmann R.. Quartermain D., Sarter M. //Behav. Brain Res. — 1985. — Vol. 17. —P. 193—
202.
31. Tilson H. A., Harry G. /.//Nervous System Toxicology. — New York, 1982.— P. 1—28.
32. Walsh R. N., Cummins R. A. // Psvchol. Bull. — 1976. — Vol. 83. — P. 432—504.
33. tt^eiss G. Т., Davis M // Pharmacol. Biochem. Behav. — 1976.— Vol. 4, —P. 713—720.
34. Whishaw I. Q. 11 Physiol. Behav. — 1985. — Vol. 35. — P. 139—143.
35. Wolff D. L„ Yust A. HZ. Versuchstierk. — 1978. — Bd 20. — S. 88—94.
36. let lick //.//Fed. Proc. — 1982. — Vol. 42. — P. 3191— 3195.
Поступила 30.04.87
УДК 614.777:061.14(100)
10. А. Рахманин, В. В. Вашкова, Б. Б. Карочкин, А. М. Ракчеев
ИТОГИ ПЕРВОЙ ПОЛОВИНЫ ДЕСЯТИЛЕТИЯ МЕЖДУНАРОДНОЙ ПРОГРАММЫ ПО ПИТЬЕВОМУ ВОДОСНАБЖЕНИЮ 1
НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва; ВНИИ со-- циальной гигиены и организации здравоохранения им. Н. А. Семашко Минздрава СССР,
Ш Москва
Глобальный характер проблемы обеспечения населения, особенно развивающихся стран, безопасным питьевым водоснабжением и адекватными санитарными условиями послужил основанием для провозглашения Генеральной Ассамблеей ООН периода 1981 —1990 гг. Международным десятилетием питьевого водоснабжения и санитарии (МДПВС).
Этому предшествовала конференция ООН по водным ресурсам в Мар-дель-Плата (Аргентина, 1977 г.), в которой ВОЗ приняла активное участие. План действий, одобренный на этой конференции, был рассмотрен 30-й сессией Ассамблеи ^эавоохранения (1977 г.), генеральному директору ВОЗ предложено сотрудничать с государствами— членами ВОЗ в осуществлении мероприятий по обеспечению всех людей доброкачественной питьевой водой и необходимыми сани-
1 По материалам ВОЗ и работ, проведенных в СССР.
тарными условиями под лозунгом «Вода для всех к 1990 году», а также принять меры для оперативной оценки текущих программ.
С 1978 по 1984 г. ВОЗ наращивала усилия по выполнению намеченных мероприятий. В Программном бюджете организации, начиная с 1984 г., выделена самостоятельная программа «Коммунальное водоснабжение и санитария». Ассамблея здравоохранения и исполком ВОЗ неоднократно возвращались к обсуждению указанной проблемы, анализировали ход выполнения программ и принимали соответствующие резолюции и решения [1, 4, 9]. Так, 34-я сессия Ассамблеи здравоохранения отметила, что обеспечение населения доброкачественной питьевой водой и необходимыми санитарными условиями является такой же важной социальной задачей, как и борьба с голодом, безработицей и неграмотностью, а решение ее в рамках первичной медико-санитарной помощи (ПМСП) должно спо-
