Наследственно обусловленное поведение ныряния у крыс как фактор приспособленности

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Крысы обладают врожденной способностью плавать и нырять, обеспечивающей им адаптацию в дикой природе и широко применяемой в качестве инструмента в лабораторных физиологических исследованиях. Однако работ, целенаправленно освещающих особенности поведения ныряния у крыс, сравнительно мало. В данной работе мы сравнили особенности спонтанного и вынужденного поведения ныряния у крыс двух контрастных линий, селектированных по величине порога возбудимости нервной системы. Обнаружили, что у высоковозбудимой линии крыс поведение ныряния — как спонтанного, так и вынужденного — выражено в достоверно большей степени, что может быть связано с такими базовыми особенностями этой линии, как высокая исследовательская активность и повышенный уровень страха. Выявлено также, что для второй, низковозбудимой линии в «Тесте экстраполяционного избавления» характерно дезадаптивное прыжковое поведение, связанное с более выраженным по сравнению с контрастной линией уровнем тревожности. Наблюдаемые межлинейные различия позволяют нам рассматривать выраженное поведение ныряния у высоковозбудимых крыс как наследуемую линейную характеристику, сходную с адаптивным поведением крыс в дикой природе, и исследовать ее генетические механизмы.

Об авторах

Анна Сергеевна Левина

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт физиологии им. И.П. Павлова» Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: anna.avia@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-1082-1801
SPIN-код: 8662-7227
Scopus Author ID: 57196823274
ResearcherId: AAE-1425-2020

младший научный сотрудник, лаборатория генетики высшей нервной деятельности

Россия, Санкт-Петербург

Нина Анатольевна Бондаренко

ООО «НПК Открытая наука»

Email: pochinok30@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-1141-2620

канд. биол. наук, научный консультант

Россия, Москва

Наталья Викторовна Ширяева

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт физиологии им. И.П. Павлова» Российской академии наук

Email: shiryaevanv@infran.ru
ORCID iD: 0000-0001-9940-9575
SPIN-код: 6291-7682

канд. биол. наук, старший научный сотрудник, лаборатория генетики высшей нервной деятельности

Россия, Санкт-Петербург

Александр Иванович Вайдо

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт физиологии им. И.П. Павлова» Российской академии наук

Email: vaidoai@infran.ru
ORCID iD: 0000-0002-6209-9902
SPIN-код: 1323-5153

д-р биол. наук, главный научный сотрудник, лаборатория генетики высшей нервной деятельности

Россия, Санкт-Петербург

Наталья Алековна Дюжикова

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт физиологии им. И.П. Павлова» Российской академии наук

Email: dyuzhikova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3617-5948
SPIN-код: 6206-3889

д-р биол. наук, заведующий лабораторией генетики высшей нервной деятельности

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Cottam C. Aquatic habits of the Norway rat. J Mammal. 1948;29: 299. doi: 10.1093/jmammal/29.3.299.
  2. Galef BG. Diving for food: Analysis of a possible case of social learning in wild rats (Rattus norvegicus). J Comp Physiol Psychol. 1980;94(3):416–425. doi: 10.1037/h0077678.
  3. Morris R. Developments of a water-maze procedure for studying spatial learning in the rat. J Neurosci Methods. 1984;11(1):47-60. doi: 10.1016/0165-0270(84)90007-4.
  4. Vorhees C, Williams M. Morris water maze: procedures for assessing spatial and related forms of learning and memory. Nat Protoc. 2006;1(2):848–858. doi: 10.1038/nprot.2006.116.
  5. Porsolt RD, Anton G, Blavet N, Jalfre M. Behavioural despair in rats: A new model sensitive to antidepressant treatments. Eur J Pharmacol. 1978;47(4):379–391. doi: 10.1016/0014-2999(78)90118-8.
  6. Lino-De-Oliveira C, Lima T, Carobrez A. Structure of the rat behaviour in the forced swimming test. Behav Brain Res.. 2005;158(2):243–250. doi: 10.1016/j.bbr.2004.09.004.
  7. Yankelevitch-Yahav R, Franko M, Huly A, Doron R. The forced swim test as a model of depressive-like behavior. J Vis Exp. 2015;97:art.e52587. doi: 10.3791/52587.
  8. Boyko M, Kutz R, Grinshpun J, et al. The effect of depressive-like behavior and antidepressant therapy on social behavior and hierarchy in rats. Behav Brain Res. 2019;370:111953. doi: 10.1016/j.bbr.2019.111953.
  9. Colin C, Desor D. Différenciations comportementales dans des groupes de rats soumis à une difficulté d'accès à la nourriture [Behavioral differences in groups of rats subjected to difficulty attaining food]. Behav Processes. 1986;13:85-100. doi: 10.1016/0376-6357(86)90019-7.
  10. Grasmuck V, Desor D. Behavioural differentiation of rats confronted to a complex diving-for-food situation. Behav Processes. 2002;58(1-2):67–77. doi: 10.1016/s0376-6357(01)00209-1.
  11. Panneton WM, Gan Q, Juric R. The rat: a laboratory model for studies of the diving response. J Appl Physiol (1985). 2010;108(4):811-820. doi: 10.1152/japplphysiol.00600.2009.
  12. McCulloch PF. Training rats to voluntarily dive underwater: investigations of the mammalian diving response. J Vis Exp. 2014;93:art.e52093. doi: 10.3791/52093.
  13. Mason WA, Stone CP. Maze performance of rats under conditions of surface and underwater swimming. J Comp Physiol Psychol. 1953;46(3):159–65. doi: 10.1037/h0059146.
  14. Wilcock J. Water-escape in weanling rats: A link between behaviour and biological fitness. Anim Behav. 1972;20(3):543–547. doi: 10.1016/s0003-3472(72)80019-8.
  15. Stryjek R, Modlińska K, Pisula W. Species specific behavioural patterns (digging and swimming) and reaction to novel objects in wild type, Wistar, Sprague-Dawley and Brown Norway rats. PLoS One. 2012;7(7):art.e40642. doi: 10.1371/journal.pone.0040642.
  16. Ogawa S, Okuyama S, Araki H, et al. A rat model of phencyclidine psychosis. Life Sci. 1994;55(21):1605-1610. doi: 10.1016/0024-3205(94)00326-2.
  17. Ogawa S-I, Okuyama S, Tsuchida K, et al. The sigma-selective ligand NE-100 attenuates the effect of phencyclidine in a rat diving model. Gen Pharmacol. 1995;26(1):177–182. doi: 10.1016/0306-3623(94)00151-c.
  18. Enomoto T, Ishibashi T, Tokuda K, et al. Lurasidone reverses MK-801-induced impairment of learning and memory in the Morris water maze and radial-arm maze tests in rats. Behav Brain Res. 2008;186(2):197–207. doi: 10.1016/j.bbr.2007.08.012.
  19. Вайдо А.И., Ситдиков М.Х. Селекция линий крыс по долгосрочному порогу возбудимости нервно-мышечного аппарата // Генетика. – 1979. – Т. 15. – № 1. –С. 144-148. [Vaĭdo AI, Sitdikov MKh. Selekcija linij krys po dolgosrochnomu porogu vozbudimosti nervno-myshechnogo apparata. Russ J Genet. 1979;15(1):144-148. (In Russ.)]
  20. Вайдо А.И., Дюжикова Н.А., Ширяева Н.В., и др. Системный контроль молекулярно-клеточных и эпигенетических механизмов долгосрочных последствий стресса // Генетика. – 2009. – Т. 45. – № 3. – С. 342–348. [Vaido AI, Dyuzhikova NA, Shiryaeva NV, et al. Systemic control of the molecular, cell, and epigenetic mechanisms of long-lasting consequences of stress. Russ J Genet. 2009;45(3):298–303. (In Russ.)] doi: 10.1134/s1022795409030065.
  21. Левина А. С., Захаров Г. А., Ширяева Н. В., Вайдо А. И. Сравнительная характеристика поведения крыс двух линий, различающихся по порогу возбудимости нервной системы, в модели пространственного обучения в водном лабиринте Морриса // Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. – 2018. – Т. 68. – № 3. – С. 366-377. [Levina AS, Zakharov GA, Shiryaeva NV, Vaido AI. Comparative behavioral characteristics of two rat strains differing in the nervous system excitability threshold in a spatial learning task in the Morris water maze. Zh. Vyssh. Nerv. Deiat. Im. I.P. Pavlova. 2018;68(3):366-377. (In Russ.)]. doi: 10.7868/S0044467718030097.
  22. Бондаренко Н.А. Изучение стресс-протективного действия психотропных средств и нейропептидов в зависимости от индивидуальной реактивности животных: Дис. ... канд. биол. наук. – Москва, 1982. [Bondarenko NA. Izuchenie stress-protektivnogo dejstvija psihotropnyh sredstv i nejropeptidov v zavisimosti ot individual'noj reaktivnosti zhivotnyh. [dissertation] Moscow; 1982. (In Russ.)]
  23. Бондаренко Н.А. Изучение возможности формирования целенаправленного поведения у крыс с «одной пробы» в тесте «Экстраполяционное избавление». В кн.: Эволюционная и сравнительная психология в России: традиции и перспективы / Под ред. А.Н. Харитонова. – М., 2013. – С. 122-130. [Bondarenko NA. Izuchenie vozmozhnosti formirovanija celenapravlennogo povedenija u krys s «odnoj proby» v teste «Jekstrapoljacionnoe izbavlenie». In: Kharitonov AN, editor. Jevoljucionnaja i sravnitel'naja psihologija v Rossii: tradicii i perspektivy. Moscow; 2013. p.122-130. (In Russ.)]
  24. Гланц С. Медико-биологическая статистика. – М.: Практика, 1998. [Glantz SA. Primer of biostatistics. Moscow: Praktika, 1998. (in Russ.)]
  25. Benjamini Y, Hochberg Y. Controlling the false discovery rate: a practical and powerful approach to multiple testing. J R Stat Soc Series B Stat Methodol. 1995;57(1):289–300. doi: 10.1111/j.2517-6161.1995.tb02031.x.
  26. Гржибовский А.М. Доверительные интервалы для частот и долей // Экология человека. – 2008. – № 5. – С. 57-60. [Grjibovski AM. Confidence intervals for proportions. Jekologija cheloveka. 2008;5:57-60. (In Russ.)]
  27. Sauro J. Confidence interval calculator for a completion rate. In: measuringu.com [Internet]. Denver, Colorado: MeasuringU; c2004-2019 [cited 2020 Mar 22] Available from: http://www.measuringusability.com/wald.htm.
  28. Бондаренко Н. А., Бондаренко Н. А. Индивидуальные различия поведения крыс в тесте «экстраполяционное избавление»: возможность выявления «тревожного» фенотипа // конф. «Инновации в фармакологии: от теории к практике». – Санкт-Петербург, 2014. – С. 28-30. [Bondarenko NA, Bondarenko NA. Individual'nye razlichija povedenija krys v teste «jekstrapoljacionnoe izbavlenie»: vozmozhnost' vyjavlenija «trevozhnogo» fenotipa. Conf. «Innovacii v farmakologii: ot teorii k praktike». (Conference proceedings) Saint-Petersburg; 2014. P. 28-30. (In Russ.)]
  29. Бондаренко Н.А. Чему учатся крысы с разной эмоциональной реактивностью в тесте «Экстраполяционное избавление»? // конф. «Когнитивная наука в Москве». – Москва, 2015. – С. 47-52. [Bondarenko NA. What do rats learn in an «Extrapolatory escape test»? Conf. «Kognitivnaja nauka v Moskve». (Conference proceedings) Moscow; 2015. P. 47-52. (In Russ.)]
  30. Вайдо А.И., Дмитриев Ю.С., Кулагин Д.А., Ситдиков М.Х. Сравнительно-генетический анализ возбудимости нервной системы и некоторых видов двигательной активности у крыс // Генетика. – 1983. – Т. 19. – № 9. – С. 1446-1449. [Vaĭdo AI, Dmitriev IuS, Kulagin DA, Sitdikov MKh. Comparative genetic analysis of the excitability of the nervous system and of certain types of motor activity in rats. Russ J Genet. 1983;19(9):1446-1450. (In Russ.)]
  31. Вайдо А.И., Жданова И.В., Ширяева Н.В. Реакция «эмоционального резонанса» у крыс с различным уровнем возбудимости нервной системы // Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. – 1987. – Т. 37. – № 3. – С. 575-580. [Vaĭdo AI, Zhdanova IV, Shiriaeva NV. "Emotional resonance" responses of rats with different levels of nervous system excitability. Zh. Vyssh. Nerv. Deiat. Im. I.P. Pavlova. 1987;37(3):575-577. (In Russ.)]
  32. Ширяева Н.В., Вайдо А.И., Лопатина Н.Г., и др. Дифференциальная чувствительность к невротизирующему воздействю линий крыс, различающихся по порогу возбудимости нервной системы // Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. – 1992. – Т. 42. – № 1. – С. 137-143. [Shiriaeva NV, Vaĭdo AI, Lopatina NG, et al. The differential sensitivity to a neurotigenic exposure of rat strains differing by the threshold of nervous system excitability. Zh. Vyssh. Nerv. Deiat. Im. I.P. Pavlova. 1992;42(1):137-143. (In Russ.)]
  33. Вайдо А.И., Ширяева Н.В., Павлова М.Б., и др. Селектированные линии крыс с высоким и низким порогом возбудимости: модель для изучения дезадаптивных состояний, зависимых от уровня возбудимости нервной системы // Лабораторные животные для научных исследований. – 2018. – Т. 3. – С. 12-22. [Vaido A, Shiryaeva N, Pavlova M, et al. Selected rat strains Ht, Lt as a model for the study of dysadaptation states dependent on the level of excitability of the nervous system. Laboratory Animals for Science. 2018;3:12-22. (In Russ.)]. doi: 10.29296/2618723X-2018-03-02.
  34. Левина А.С, Бондаренко Н.А., Ширяева Н.В., Вайдо А.И. Стратегии поведения крыс двух линий, различающихся по порогу возбудимости нервной системы, в ситуациях новизны и краткосрочного стресса // Международный конгресс «VII съезд Вавиловского общества генетиков и селекционеров, посвященный 100-летию кафедры генетики СПбГУ, и ассоциированные симпозиумы». – Санкт-Петербург, 2019. – С. 1051. [Levina AS, Bondarenko NA, Shiryaeva NV, Vaido AI. Behavioural strategies in two rat strains differing in the nervous system excitability threshold in the situations of novelty and short-term stress. Intern. Congress «VII Congress and Associate Symposiums of Vavilov Society of Geneticists and Breeders on the 100th Anniversary of the Department of Genetics of Saint-Petersburg State University». (Conference proceedings) Saint-Petersburg, 2019. P. 1051. (In Russ.)]

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема установки «Тест экстраполяционного избавления»: 1 — внешний резервуар; 2 — вода; 3 — крепления внутреннего цилиндра; 4 — внутренний полый цилиндр

Скачать (52KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Сравнение процентных соотношений числа крыс, демонстрирующих различные формы поведения ныряния, в линиях ВП (n = 75) и НП (n = 76): a — глубокие нырки; b — неглубокие подныривания; c — погружение головы под воду; статистически значимые межлинейные различия: * p = 0,0092; ** p = 0,0001 (критерий хи-квадрат с поправкой Йейтса). В квадратных скобках указаны 95 % доверительные интервалы

Скачать (74KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Распределение актов глубокого ныряния в эксперименте с водным лабиринтом Морриса у крыс линий ВП (n = 5) и НП (n = 26) во временнόм и пространственном аспектах: a — число крыс линии ВП, совершивших нырки, и количество совершенных ими нырков на протяжении 20 попыток эксперимента; b — число крыс линии НП, совершивших нырки, и количество совершенных ими нырков на протяжении 20 попыток эксперимента; c — локализация и направление нырков в водном лабиринте у крыс линии ВП; d — локализация и направление нырков в водном лабиринте у крыс линии НП; на рисунках c и d показан полный набор единичных актов глубокого ныряния, зарегистрированных у крыс двух линий на протяжении эксперимента, локализация и направление нырков обозначены черными стрелками: точка начала нырка обозначена основанием стрелки, направление — головкой стрелки; светло-серым цветом обозначена зона тигмотаксиса, темно-серым — скрытая платформа

Скачать (143KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Корреляция между длительностью тигмотаксиса и числом спонтанных глубоких нырков у крыс линии НП (n = 41) в первой попытке эксперимента по пространственному обучению в водном лабиринте Морриса. Зависимость между переменными описывается нелинейной регрессионной моделью, коэффициент ранговой корреляции Спирмена составляет 0,37 при уровне значимости p = 0,0178, что говорит о наличии достоверной слабой положительной связи между переменными

Скачать (64KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Параметры поведения крыс линий ВП (n = 7) и НП (n = 6) в двух последовательных экспозициях в тесте «Экстраполяционное избавление»: a — длительность прыжковой активности; b — латентный период подныривания; представлены медианы с доверительными интервалами; достоверные межлинейные различия: * p = 0,0026; ** p = 0,0034

Скачать (63KB)
Метаданные

© Левина А.С., Бондаренко Н.А., Ширяева Н.В., Вайдо А.И., Дюжикова Н.А., 2020

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.
 


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах