Влияние форсированного плавания на выполнение теста «избавление подныриванием»

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Условия содержания и предшествующий жизненный опыт животных могут в различной степени влиять на области мозга, регулирующие важные нейронные и физиологические функции, такие как память, реакции на стресс и эмоциональное поведение. Стрессоры низкой и средней интенсивности, возникающие в обогащенной окружающей среде и при проведении тренингов, способствуют развитию и поддержанию когнитивных функций, в то время как воздействия чрезмерной силы и/или длительности приводят к дезадаптации и дистрессу, что негативно сказывается на функционировании нервной системы животных в целом и на когнитивных функциях в частности. Опираясь на эти факты, внешние физические воздействия «чрезмерной интенсивности» можно использовать для формирования и изучения различных когнитивных нарушений. В соответствии с этим была выдвинута гипотеза о влиянии схожего, но неизбегаемого воздействия аверсивных условий водной среды теста «форсированное плавание» на когнитивные способности животных в тесте «избавление подныриванием». Впервые было оценено влияние стресса форсированного плавания (15 мин) на способность решения задачи теста «избавление подныриванием» и выработку навыка подныривания у крыс. Показано, что наличие опыта неизбегаемого плавания накануне теста «драматическим» образом сказывается на способности к решению задачи подныриванием, а негативные последствия сохраняются даже по истечении 2 недель.

Использование процедуры форсированного плавания до выполнения теста «избавление подныриванием» выглядит перспективным способом моделирования стресс-индуцированных когнитивных нарушений. Стойкость эффекта неизбегаемого плавания на скорость решения задачи «избавления подныриванием» (не менее 14 дней) открывает перспективу для оценки эффектов субхронического введения фармакологических средств с антидепрессивными и прокогнитивными свойствами.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. А. Тур

Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И. П. Павлова МЗ России

Автор, ответственный за переписку.
Email: striga996@gmail.ru
Россия, Санкт-Петербург

И. В. Белозерцева

Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И. П. Павлова МЗ России

Email: striga996@gmail.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Перепелкина ОВ, Лильп ИГ, Маркина НВ, Голибродо ВА, Полетаева ИИ (2021) Первый опыт селекции лабораторных мышей на высокую способность к экстраполяции. В кн: Формирование поведения животных в норме и патологии: К 100-летию со дня рождения ЛВ Крушинского (1911–1984). М. Языки славянских культур. 263–296. [Perepelkina OV, Lil’p IG, Markina NV, Golibrodo VA, Poletaeva II (2021) The first experience of selection of laboratory mice for a high ability to extrapolate. In: Formation of Animal Behavior in Health and Disease: to the 100th Anniversary of the Birth of LV Krushinsky (1911–1984). Moscow. Yazyki Slavyanskikh Kul’tur. 263–296. (In Russ)]. https://doi.org/10.1134/s1607672921040116
  2. Gelfo F (2019) Does Experience Enhance Cognitive Flexibility? An Overview of the Evidence Provided by the Environmental Enrichment Studies. Front Behav Neurosci 13:150. https://doi.org/10.3389/fnbeh.2019.00150
  3. Rosenzweig MR, Bennett EL (1996) Psychobiology of plasticity: effects of training and experience on brain and behavior. Behav Brain Res 78(1):57–65. https://doi.org/10.1016/0166-4328(95)00216-2
  4. Krech D, Rosenzweig MR, Bennett EL (1962) Relations between brain chemistry and problem-solving among rats raised in enriched and impoverished environments'. J Compar Physiol Psychol 55(5):801–807. https://doi.org/10.1037/h0044220
  5. Hirase H, Shinohara Y (2014) Transformation of cortical and hippocampal neural circuits by environmental enrichment. Neuroscience 280:282–298. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2014.09.031
  6. Rosenzweig MR (1966) Environmental complexity, cerebral change and behavior. Am Psychol 21(4):321–332. https://doi.org/10.1037/h0023555
  7. Bennett EL, Rosenzweig MR, Diamond MC (1969) Rat brain: effects of environmental enrichment on wet dry weights. Science 163(3869):825–826. https://doi.org/10.1126/science.163.3869.825
  8. Ferchmin PA, Eterovic VA, Caputto R (1970) Studies on brain weight and RNA content after short periods of exposure to environmental complexity. Brain Res 20(1):49–57. https://doi.org/10.1016/0006-8993(70)90153-8
  9. Diamond MC, Krech D, Rosenzweig MR (1964) The effects of an enriched environment on the histology of the rat cerebral cortex. J Compar Neurol 123(1):111–119. https://doi.org/10.1002/cne.901230110
  10. Diamond MC (1967) Extensive cortical depth measurements and neuron size increases in the cortex of environmentally enriched rats. J Compar Neurol 131(3):357–364. https://doi.org/10.1002/cne.901310305
  11. West RW, Greenough WT (1972) Effects of environmental complexity on cortical synapses of rats: Preliminary results. Behav Biol 7(2):279–284. https://doi.org/10.1016/S0091-6773(72)80207-4
  12. Globus A, Rosenzweig MR, Bennett EL, Diamond MC (1973) Effects of differential experience on dendritic spine counts in rat cerebral cortex. J Compar Physiol Psychol 82(2):175–181. https://doi.org/10.1037/h0033910
  13. Greenough WT, Volkmar FR (1973) Pattern of dendritic branching in occipital cortex of rats reared in complex environments. Exp Neurol 40(2):451–504. https://doi.org/10.1016/0014-4886(73)90090-3
  14. Turner AM, Greenough WT (1985) Differential rearing effects on rat visual cortex synapses. I. Synaptic and neuronal density and synapses per neuron. Brain Res 329(1–2):195–203. https://doi.org/10.1016/0006-8993(85)90525-6
  15. Rosenzweig MR, Love W, Bennett EL (1968) Effects of a few hours a day of enriched experience on brain chemistry and brain weights. Physiol Behav 3(6):819–825. https://doi.org/10.1016/0031-9384(68)90161-3
  16. Denenberg VH, Morton JR, Haltmeyer GC (1964) Effect of social grouping upon emotional behaviour. Animal Behav 12(2–3):205–208. https://doi.org/10.1016/0003-3472(64)90001-6
  17. Bangasser DA, Shors TJ (2010) Critical brain circuits at the intersection between stress and learning. Neurosci Biobehav Rev 34(8):1223–1233 https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2010.02.002
  18. McEwen BS, Sapolsky RM (1995) Stress and cognitive function. Current Opin Neurobiol 5(2):205–216 https://doi.org/10.1016/0959-4388(95)80028-X
  19. Cerqueira JJ, Mailliet F, Almeida OFX, Jay TM, Sousa N (2007) The prefrontal cortex as a key target of the maladaptive response to stress. J Neurosci 27(11):2781–2787. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.4372-06.2007
  20. Dias-Ferreira E, Sousa JC, Melo I, Morgado P, Mesquita AR, Cerqueira JJ, Costa RM, Sousa N (2009) Chronic stress causes frontostriatal reorganization and affects decision-making. Science 325(5940):621–625. https://www.science.org/doi/10.1126/science.1171203
  21. Conrad CD, Galea LA, Kuroda Y, McEwen BC (1996) Chronic stress impairs rat spatial memory on the Y maze, and this effect is blocked by tianeptine pretreatment. Behav Neurosci 110(6):1321–1334. https://doi.org/10.1037/0735-7044.110.6.1321
  22. Diamond DM, Park CR, Heman KL, Rose GM (1999) Exposing rats to a predator impairs spatial working memory in the radial arm water maze. Hippocampus 9:542–552. https://doi.org/10.1002/(SICI)1098-1063(1999)9:5<542:: AID-HIPO8>3.0.CO;2-N
  23. Ferchmin PA, Eterovic VA (1970) Caputto R. Studies on brain weight and RNA content after short periods of exposure to environmental complexity. Brain Res 20(1):49–57. https://doi.org/10.1016/0006-8993(70)90153-8
  24. Czéh B, Lucassen PJ (2007) What causes the hippocampal volume decrease in depression? Are neurogenesis, glial changes and apoptosis implicated? Eur Arch Psychiatr Clin Neurosci 257:250–260. https://doi.org/10.1007/s00406-007-0728-0
  25. De Kloet ER, Joëls M, Holsboer F (2005) Stress and the brain: From adaptation to disease. Nature Reviews. Neuroscience 6:463–475. https://doi.org/10.1038/nrn1683
  26. Pariante CM, Lightman SL (2008) The HPA axis in major depression: classical theories and new developments. Trends Neurosci 31(9):464–468. https://doi.org/10.1016/j.tins.2008.06.006
  27. Porsolt RD, Pichon M, Jalfre M (1977) Depression: a new animal model sensitive to antidepressant treatments. Nature 266:730–732. https://doi.org/10.1038/266730a0
  28. Detke MJ, Rickels M, Lucki I (1995) Active behaviors in the rat forced swimming test differentially produced by serotonergic and noradrenergic antidepressants. Psychopharmacology (Berl) 121(1):66–72. https://doi.org/10.1007/BF02245592
  29. Borsini F, Meli A (1988) Is the forced swimming test a suitable model for revealing antidepressant activity? Psychopharmacology (Berl) 94(2):147–160. https://doi.org/10.1007/BF00176837
  30. Henderson N (1970) Behavioral reactions of wistar rats to conditioned fear stimuli, novelty, and noxious stimulation. J Psychol: Interdisciplin and Applied 75:19–34. https://doi.org/10.1080/00223980.1970.9916801
  31. Бондаренко НА (1980) Зависимость реализации поведения избавления из острой стрессогенной ситуации от типологической принадлежности животных. Депонир ВИНИТИ 2038. [Bondarenko NA (1980) Relationship between escape behavior from acute stress and animal typological traits. Deponir VINITI 2038. (In Russ)].
  32. Островская РУ, Раевский КС, Воронина ТА, Гарибова ТЛ, Ковалев ГИ, Кудрин ВС, Наркевич ВБ, Клодт ПМ (2012) Методические рекомендации по изучению нейролептической активности лекарственных средств. В кн: Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Ред АН Миронов. М. Гриф и К. 251–264. [Ostrovskaya RU, Raevskii KS, Voronina TA, Garibova TL, Kovalev GI, Kudrin VS, Narkevich VB, Clodt PM (2012) Methodological recommendations for studying the neuroleptic activity of drugs. In: Guidelines for conducting preclinical studies of drugs. Ed AN Mironov. M. Grif and K. 251–264. (In Russ)].
  33. Петров ВИ, Медведев ОС, Тюренков ИН, Мурашев АН (2012) Методические рекомендации по изучению гипотензивной активности лекарственных средств. В кн: Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Ред АН Миронов. М. Гриф и К. 363–375. [Petrov VI, Medvedev OS, Turenkov IN, Murashev AN (2012) Guidelines for studying the antihypertensive activity of drugs. In: Guidelines for conducting preclinical studies of drugs. Ed AN Mironov. M. Grif and K. 363–375. (In Russ)].
  34. Abel EL, Bilitzke PJ (1990) A possible alarm substance in the forced swimming test. Physiol Behav 48(2):233–239. https://doi.org/10.1016/0031-9384(90)90306-O
  35. Rowland DL, Thornton JA (2001) Testing and analytical procedures for laboratory studies involving nonresponders during a limited observation period: An illustration using male sexual behavior in rats. Pharmacol Biochem Behav 68(3):403–409. https://doi.org/10.1016/S0091-3057(00)00473-1
  36. Koolhaas JM, Korte SM, De Boer SF, Van Der Vegt BJ, Van Reenen CG, Hopster H, De Jong IC, Ruis MAW, Blokhuis HJ (1999) Coping styles in animals: current status in behavior and stress- physiology. Neurosci Biobehav Rev 23(7):925–935. https://doi.org/10.1016/S0149-7634(99)00026-3
  37. Armario A (2021) The forced swim test: Historical, conceptual and methodological considerations and its relationship with individual behavioral traits. Neurosci Biobehav Rev 128:74–86. https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2021.06.014
  38. Бондаренко НА (2014) Индивидуальные различия поведения крыс в тесте «Экстраполяционное избавление»: возможность выявления «тревожного» фенотипа. Тез Всеросс конф Инновации в фармакологии: от теории к практике. СПб. Альта Астра. 28–30. [Bondarenko NA (2014) Individual differences in rat behavior in the “Extrapolation Escape Task” test: possibility to reveal the “axious” phenotype. Abstract Conf Innovations in Pharmacology: From Theory to Practice. Saint-Petersburg. Alta Astra. 28–30. (In Russ).
  39. Becker L, Mallien AS, Pfeiffer N, Brandwein C, Talbot SR, Bleich A (2023) Evidence-based severity assessment of the forced swim test in the rat. PLoS One 18(10): e0292816. https://doi.org/10.1371/journal.pone.029281
  40. The forced swim test. Oct 16 2020: https://www.lasa.co.uk/the-forced-swim-test/.
  41. Verma P, Hellemans KG, Choi FY, Yu W, Weinberg J (2010) Circadian phase and sex effects on depressive/anxiety-like behaviors and HPA axis responses to acute stress. Physiol Behav 99(3):276–285. https://doi.org/10.1016/j.physbeh.2009.11.002
  42. Drossopoulou G, Antoniou K, Kitraki E, Papathanasiou G, Papalexi E, Dalla C, Papadopoulou-Daifoti Z (2004) Sex differences in behavioral, neurochemical and neuroendocrine effects induced by the forced swim test in rats. Neuroscience 126(4):849–857. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2004.04.044
  43. Белозерцева ИВ, Драволина ОА, Тур МА (2014) Руководство по использованию лабораторных животных для научных и учебных целей в ПСПбГМУ им ИП Павлова. Ред ЭЭ Звартау. СПб. Изд-во СПбГМУ. [Belozertseva IV, Dravolina OA, Tur MA (2014) Guidelines for the use of laboratory animals for scientific and educational purposes at the IP Pavlov St. Petersburg State Med Univ. (Ed) EE Zvartau. SPB. Publ House of St Petersburg State Med Univer. (In Russ)].

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схемы экспериментальных установок для выполнения процедуры «форсированное плавание» (a) и теста «избавление подныриванием» (b).

Скачать (194KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Скорость решения задачи теста «избавление подныриванием» через разные временные интервалы после стрессирования форсированным плаванием (а) и количество оставленных животными фекальных болюсов (b). (a) распределение длительности латентных периодов подныривания представлено в виде кривых Каплана – Майера. Максимальная длительность теста – 3 мин. * p < 0.05 значимые отличия от контрольной группы по тесту Holm – Sidak. (b) данные представлены в виде диаграмм размаха: нижняя и верхняя границы «ящиков» соответствуют 25-му и 75-му процентилю, пересекающие их линии отражают медиану (сплошная линия) и среднее значение (пунктирная линия), а «усы» – 10-й и 90-й процентили. Результаты измерений, выделяющиеся из общей выборки (выбросы), изображены в виде точек за пределами «усов» диаграммы. Экспериментальные группы: GC – контроль (интактные) и имеющие предшествующий тесту «избавление подныриванием» опыт форсированного плавания за 1 сутки – G1; 3 суток – G3; 5 суток – G5; 7 суток – G7; 14 суток – G14. n = 7–12.

Скачать (141KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Формирование навыка подныривания у интактных крыс (a) и имеющих опыт форсированного плавания: за 1 (b), 3 (c), 5 (d), 7 (e) и 14 (f) суток до выполнения теста. Распределение длительности латентных периодов подныривания представлено в виде кривых Каплана – Майера. Максимальная длительность теста – 3 мин. n = 7–12.

Скачать (156KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024