The effect of vital stress on the bioelectric activity of the brain and the behavior of female rats

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

BACKGROUND: Identification of possible biomarkers that assess the severity of post-traumatic stress symptoms is an urgent task for the early diagnosis of post-traumatic stress disorders. The manifestation of emotional states, both human and animal, is reflected in altered behavior and in the violation of the ratio of basic rhythms and cross-correlation connections in the brain electroencephalogram, which indicates the development of pathological processes.

AIM: The aim of the study was to analyze the behavior and electrocorticogram indicators of rats in the delayed period (on day 7) after life-threatening stress, as a way to predict the formation of post-traumatic stress disorder.

MATERIALS AND METHODS: The study was performed on mature female Wistar rats weighing 180–200 g (n = 40). Mental trauma was modeled by the circumstances of experiencing the situation of the death of a partner from the action of a predator and the threat to their own life when placing rats in a terrarium with a tiger python. In rats, the behavior in the “Open Field” test and the bioelectric activity of the brain in the frontal and occipital regions on the left and right were analyzed before and on the 7th day after stress exposure.

RESULTS: It is shown that in the delayed period after vital stress in female rats, there is a decrease in motor and research activity and altered emotional behavior in the “Open Field” test. Reduction of interhemispheric asymmetry in the index of theta and delta activity and changes in cross-correlation connections in the right hemisphere, as well as changes in the ratio of the main rhythms and cross-correlation connections of the electroencephalography. The revealed changes in the delayed period indicate a pronounced aversive nature of the psychotraumatic effect.

CONCLUSIONS: Life-threatening stress is caused by changes in electrophysiological and behavioral parameters in experimental animals not only at the time of exposure, but also in the long-term period.

About the authors

Tatyana V. Avaliani

Institute of Experimental Medicine

Author for correspondence.
Email: tanaavaleeani@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0342-3810
SPIN-code: 3743-1169

Cand. Sci. (Biol.), Senior Researcher of Physiological Department named I.P. Pavlov

Russian Federation, Saint Petersburg

Nataliya K. Apraksina

Institute of Experimental Medicine

Email: natalapraksina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5285-6589
SPIN-code: 2450-9282

Cand. Sci. (Biol.), Senior Researcher of Physiological Department named I.P. Pavlov

Russian Federation, Saint Petersburg

Sergey G. Tsikunov

Institute of Experimental Medicine

Email: secikunov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7097-1940
SPIN-code: 7771-1940
Scopus Author ID: 6506948997
ResearcherId: E-6273-2014

MD, Dr. Sci. (Med.), Head of the Laboratory of the Psychophysiology of Emotions of Physiological Department named I.P. Pavlov

Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. Lokhov MI, Fesenko YuA, Fesenko EV. Intellekt rebenka i profilaktika ego narusheniy. Saint Petersburg: ELBI-SPb.; 2008. (In Russ.)
  2. Nedelcovych MT, Gould RW, Zhan X, et al. A rodent model of traumatic stress induces lasting sleep and quantitative electroencephalographic disturbances. ACS Chem Neurosci. 2015;6(3):485–493. doi: 10.1021/cn500342u
  3. Sudakov KV, Umryukhin PE. Sistemnye osnovy ehmocional’nogo stressa. Moscow: GEOTAR-Media; 2010. (In Russ.)
  4. Yehuda R, Brand S, Golier JA, Yang R-K. Clinical correlates of DHEA associated with post-traumatic stress disorder. Acta Psychiatr Scand. 2006;114(3):187–193. doi: 10.1111/j.1600-0447.2006.00801.x
  5. Lommen MJJ, Engelhard IM, Sijbrandij M, et al. Pre-trauma individual differences in extinction learning predict posttraumatic stress. Behav Res Ther. 2013;51(2):63–67. doi: 10.1016/j.brat.2012.11.004
  6. Paxinos G, Watson C. The rat brain in stereotaxic coordinates. 6th ed. Academic press; 2007.
  7. Tsikunov SG, Pshenichnaya AG, Klyueva NN, et al. Vital stress causes long-lasting behavioral disorders and lipid metabolism deviations in female rats. Reviews on Clinical Pharmacology and Drug Therapy. 2016;14(4):32–41. (In Russ.) doi: 10.17816/RCF14432-41
  8. Kirkpatrick HA, Heller GM. Post-traumatic stress disorder: Theory and treatment update. Int J Psychiatry Med. 2014;47(4):337–346. doi: 10.2190/PM.47.4.h
  9. Nabiev RG, Kondrateva OG, Shibkova DZ. Changes in the functional state of the central nervous system in the formation of post-traumatic stress disorder. Modern problems of science and education. 2015;(3):595–602. (In Russ.)
  10. Shadrina IV, Dedova KN, Pugachev AN. Neurophysiological of feature of work of a brain (by results of the analysis of indicators electroencephalography) and their influence on psychological characteristics at patients with posttraumatic stressful frustration. Bulletin of The South Ural State University. Series: Education, health care, physical education. 2011;(7(224)):84–86. (In Russ.)
  11. Lobo I, Portugal LC, Figueira I, et al. EEG correlates of the severity of posttraumatic stress symptoms: a systematic review of the dimensional PTSD literature. J Affect Disord. 2015;1(183):210–220. doi: 10.1016/j.jad.2015.05.015
  12. Knyazev GG. EEG delta oscillations as a correlate of basic homeostatic and motivational processes. Neurosci Biobehav Rev. 2012;36(1):677–695. doi: 10.1016/j.neubiorev.10.002
  13. Schutter D, van Honk J. Decoupling of midfrontal delta–beta oscillations after testosterone administration. Int J Psychophysiol. 2004;53(1):71–73. doi: 10.1016/j.ijpsycho.2003.12.012
  14. Aftanas LI, Reva NV, Varlamov AA, et al. Analysis of evoked EEG synchronization and desynchronization in conditions of emotional activation in humans: temporal and topographic characteristics. Neurosci Behav Physiol. 2004;34(8):859–867. doi: 10.1023/b:neab.0000038139.39812.eb
  15. Egorov АYu. Functional asymmetry of the brain and the importance of developing a clinical direction in evolutionary physiology. Proceedings of Tendencies of development of physiological sciences: VI sessiya posvyashchennaya 150-letiyu so dnya rozhdeniya I.P. Pavlova; 1999 Nov 25–26; Saint Petersburg. Saint Petersburg: Nauka; 2000. P. 159–160. (In Russ.)
  16. Chuyan EN, Gornaya OI. Changes in the coefficient of motor asymmetry in rats during adaptation to hypoxic stress. Fizika zhivogo. 2009;17(1):165–168. (In Russ.)
  17. Avaliani TV, Konstantinov KV, Bykova AV, et al. Correction of the functional state of female rats by the method of EEG-dependent acoustic exposure in the model of vital stress. Neurocomputers. 2014;(7):5–11. (In Russ.)
  18. Spiridonova MD. Osobennosti spektrov moshchnosti EEG pri perezhivanii chuvstva strakha. Molodoj uchenyj. 2013;(8):130–132. (In Russ.)
  19. Sysoev YuI, Pyankova VA, Kroshkina KA, et al. Crosscorrelation and coherent analysis of ECOG in rats with traumatic brain injury. Russian Journal of Physiology. 2020;106(3):315–328. (In Russ.) doi: 10.31857/S0869813920030085
  20. Avaliani TV, Klyueva NN, Apraksina NK, Tsikunov SG. Preconditioning of severe mental trauma by the method of sound exposure. Reviews on Clinical Pharmacology and Drug Therapy. 2018;16(S1):9–10. (In Russ.)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Profiles of electrocorticography relationships in relation to the right occipital region in rats in a model of vital stress. * p ≤ 0.05 — significance of differences in comparison with indicators before stress

Download (148KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Behavioral acts of rats in the “Open field” test in normal conditions and on the 7th day after vital stress. Motor behavior (a): loc — locomotion, mov in pl — motion in place, sitt — sitting; exploratory behavior (b): rack — stand with emphasis, mink — looking into the mink; emotional behavior (c): gr — grooming, v. r. — vertical rack. * p ≤ 0.05, ** p ≤ 0.01 — reliability of differences compared to the indicators before stress

Download (224KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2022 Avaliani T.V., Apraksina N.K., Tsikunov S.G.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

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».