Акустический стартл-рефлекс крыс Wistar. Методическая разработка и проверка в эксперименте

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Естественный рефлекс вздрагивания, характерный как для животных, так и для человека, представляет собой короткую и интенсивную защитную реакцию в ответ на сильный внезапный внешний раздражитель. В экспериментах этот рефлекс часто запускают коротким звуковым раздражителем (акустический стартл-рефлекс – АСР). Амплитуда АСР и степень ее зависимости от модулирующих факторов, таких как предшествующий слабый стимул (препульс), служат маркерами состояния сенсомоторной регуляции и широко используются в нейропсихиатрии и нейрофизиологии для оценки нарушений психических функций. Величина амплитуды АСР является критическим фактором оценки, при этом точность ее определения зависит от учета многих технических условий: конструкции экспериментальной установки, типа и расположения механо-электрического датчика, метода оцифровки и представления первичных данных, протокола эксперимента и т. д. В данной статье описывается методологическая разработка для измерения АСР и его препульсового торможения (ППТ), которая включает в себя оригинальную рабочую камеру, аппаратное и программное обеспечение, а также оптимальный протокол тестирования. В ходе валидации методики на группе аутбредных крыс (Wistar) было обнаружено, что: (1) методика позволяет оценить гетерогенность группы по амплитуде АСР и провести соответствующую фенотипическую кластеризацию животных и (2) повторное, через 7 дней, тестирование AСР и ППТ у одних и тех же животных не нарушает их первоначальной кластеризации и существенно не изменяет измеряемые параметры. Эти наблюдения позволяют считать методологию применимой для последовательного тестирования одной группы животных до и после экспериментального воздействия с учетом зависимости результата от кластерной принадлежности, определенной в ходе первого теста.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Д. Г. Семенов

Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: dsem50@rambler.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. В. Беляков

Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Email: dsem50@rambler.ru
Россия, Санкт-Петербург

В. Н. Чихман

Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Email: dsem50@rambler.ru
Россия, Санкт-Петербург

С. Д. Солнушкин

Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Email: dsem50@rambler.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Koch M (1999) The neurobiology of startle. Progress Neurobiol 59(2): 107–128. https://doi.org/10.1016/s0301-0082(98)00098-7
  2. Gómez-Nieto R, Hormigo S, López DE (2020) Prepulse Inhibition of the Auditory Startle Reflex Assessment as a Hallmark of Brainstem Sensorimotor Gating Mechanisms. Brain Sci 10(9): 639. https://doi.org/10.3390/brainsci10090639
  3. Graham FK (1975) Presidential Address, 1974. The more or less startling effects of weak prestimulation. Psychophysiology 12(3): 238–248. https://doi.org/10.1111/j.1469-8986.1975.tb01284.x
  4. Zheng A, Mann RS, Solaja D, Allman BL, Schmid S (2024) Properties of the Caudal Pontine Reticular Nucleus Neurons Determine the Acoustic Startle Response in Cntnap2 KO Rats. J Integrat Neurosci 23(3): 63. https://doi.org/10.31083/j.jin2303063
  5. Braff DL, Light GA, Ellwanger J, Sprock J, Swerdlow NR (2005) Female schizophrenia patients have prepulse inhibition deficits. Biol Psychiatry 57: 817–820. https://doi.org/10.1016/j.biopsych.2004.12.030
  6. Ahmari SE, Risbrough VB, Geyer MA, Simpson HB (2012) Impaired sensorimotor gating in unmedicated adults with obsessive compulsive disorder. Neuropsychopharmacology 37: 1216–1223. https://doi.org/10.1038/npp.2011.308
  7. Cheng CH, Chan PS, Hsu SC, Liu CY (2018) Meta-analysis of sensorimotor gating in patients with autism spectrum disorders. Psychiatry Res 262: 413–419. https://doi.org/10.1016/j.psychres.2017.09.016
  8. Pineles SL, Blumenthal TD, Curreri AJ, Nillni YI, Putnam KM, Resick PA, Rasmusson AM, Orr SP (2016) Prepulse inhibition deficits in women with PTSD. Psychophysiology 53: 1377–1385. https://doi.org/10.1111/psyp.12679
  9. Jafari Z, Kolb BE, Mohajerani MH (2020) Prepulse inhibition of the acoustic startle reflex and P50 gating in aging and Alzheimer's disease. Ageing Res Rev 59: 101028. https://doi.org/10.1016/j.arr.2020.101028
  10. Swerdlow NR, Light GA (2016) Animal models of deficient sensorimotor gating in schizophrenia: are they still relevant? Curr Topics Behav Neurosci 28: 305–325. https://doi.org/10.1007/7854_2015_5012
  11. Miller EA, Kastner DB, Grzybowski MN, Dwinell MR, Geurts AM, Frank LM (2021) Robust and Replicable Measurement for Prepulse Inhibition of the Acoustic Startle Response. Mol Psychiatry 26: 1909–1927. https://doi.org/10.1038/s41380-020-0703-y
  12. Hormigo S, López DE (2019) Adjustment of the data acquisition window for the assessment of sensorimotor gating mechanisms in rodents. MethodsX 6: 2046–2051. https://doi.org/10.1016/j.mex.2019.09.007
  13. Pelevin A, Kurzina N, Zavialov V, Volnova A (2023) A Custom Solution for Acoustic Startle Response Setup with Spike2-Based Data Acquisition Interface. Methods and Protocols 6(3): 57. https://doi.org/10.3390/mps6030057
  14. Чихман ВН, Солнушкин СД, Смирнов ВЮ, Молодцов ВО (2024) Измерение параметров рефлекторного вздрагивания Биомед радиоэлектрон 27(1): 64–70. [Chikhman VN, Solnushkin SD, Smirnov VYu, Molodtsov VO (2024) Measurement of startle reflex. Biomed Radioengineer 27(1): 64–70. (In Russ)]. https://doi.org/10.18127/j15604136-202401-08

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема установки для регистрации АСР. 1 – Рабочая камера (разъемная труба), 1а – верхняя половина, 1b – нижняя половина, 1с – прозрачные заглушки, закрепленные на верхней половине, 1d – линия раскрытия. 2 – Основание камеры. 3 – Пружина. 4 – Датчик-акселерометр. 5 – Плата контроллера. 6 – USB разъем. 7 – Блок сдвоенных подшипников. 8 – Верхняя (съемная) часть внешнего бокса. 9 – Нижняя часть внешнего бокса. 10 – Видеокамера. 11 – Динамики. 12 – Вентилятор. 13 – Светодиодная подсветка. 14 – Соединение с ПК и блоками питания.

Скачать (214KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Графическое представление на экране монитора реакций одной крысы на серию двойных стимулов. По горизонтальной оси – значения латентного периода пиков мышечного ответа в «отсчетах» от начала слабого стимула (при данном графическом выведении 1 отсчет = 6 мс), передний фронт сильного стимула отмечен стрелкой. По вертикальной оси – значение амплитуды ответов в относительных единицах. В правой колонке – интерактивный выбор записи реакций на всю серию стимулов (a) или реакции на определенный стимул в серии (b). На скане (b) курсор, подведенный к пику, показывает его амплитуду и латентность. В области латентности «15» заметна волна ответа на слабый препульс, в области латентности «30» располагаются пики наиболее ранних ответов на сильный стимул.

Скачать (216KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Кластеризация группы наивных крыс Wistar по величинам амплитуд АСР и силе ППТ. (а) – подгруппа LR – слева, подгруппа HR – справа. Линии соединяют средние значения амплитуд АСР для каждого животного, полученные при одиночных сильных стимулах (base) и при двойных стимулах (double). Серый пунктир соединяет значения медиан для подгрупп с указанием величин. (b) – кластеризация на подгруппы LR и HR, полученная с учетом средних амплитуд АСР на каждый из последовательных сильных стимулов (LR, n = 15; HR, n = 8; mean ± SEM; p < 0.001). (c) – сравнение средних величин ППТ двух кластеров (LR, n = 15; HR, n = 8; med ± SEM; р = 0.03).

Скачать (214KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Сравнение величин амплитуд АСР при первом и повторном (через 7 суток) тестировании. (a) – кластер LR, (b) – кластер HR. Обозначения те же, что на рис. 3, a.

Скачать (155KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».