Исследование когнитивных способностей лабораторных мышей с использованием генетических моделей

• Автор: Голибродо, Василиса Антоновна
• Шифр специальности: 03.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 179 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
1. ВВЕДЕНИЕ
2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
2.1. Элементарная рассудочная деятельность по Л.В. Крушинскому
2.1.1. Исследования способности к экстраполяции
2.1.2. Эксперимент по селекции крыс на высокую способность к экстраполяции
2.1.3. Способность к экстраполяции у мышей с хромосомными мутациями
2.1.4. Фармакологическая модуляция способности к экстраполяции
2.1.5. Селекция мышей на большой и малый вес мозга
2.2. Эпизодическая память в лабораторных тестах
2.2.1. Краткая характеристика эпизодической памяти
2.2.2. Механизмы эпизодической памяти (экспериментальные данные на животных)
2.2.3. Эпизодическая память и модуляция нейротрансмиттерных систем мозга
2.2.4. Структуры мозга и эпизодическая память
2.2.5. Экспериментальные исследования процесса внимания как компонента когнитивного поведения
2.2.6. Исследовательская реакция, реакция на новизну, гипонеофагия
2.2.7. Исследования фактора <^» в современных работах по генетике поведения мышей
2.3. Генетические исследования пространственного обучения и памяти
2.3.1. Генетические исследования, прогресс и сложности
2.4. Физиолого-генетические исследования тревожности и страха в экспериментах с лабораторными грызунами
2.4.1. Общие определения
2.4.2. Изменчивость в проявлении реакций страха и тревоги у лабораторных грызунов. Факторный анализ
2.5. Когнитивные способности, тревожность и нейрогенез взрослого мозга
3. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
3.1. Экспериментальные животные
3.2. Процедура искусственного отбора
3.3. Тестирование поведения мышей
3.4. Иммуногистохимическое окрашивание срезов
3.5. Статистическая обработка данных
4. РЕЗУЛЬТАТЫ
4.1. Тест на способность к экстраполяции направления движения стимула
4.1.1. Способность к экстраполяции мышей в разных поколениях селекции

4.1.2. Способность к экстраполяции при многократном предъявлении теста
4.2. Тест на поиск входа в укрытие
4.3. Способность к обучению пищедобывательному навыку (Т-образный лабиринт)
4.4. Уровень тревожности и боязнь новизны: тест приподнятого крестообразного лабиринта и тест на гипонеофагию (боязнь новой пищи)
4.4.1. Уровень тревожности мышей ЭКС и КоЭКС в тесте приподнятого
крестообразного лабиринта
4.4.2. Тест на боязнь новизны (гипонеофагия)
4.4.3. Суточное потребление пищи мышами ЭКС и КоЭКС (контрольный эксперимент)
4.5. Показатели тестов ПКЛ и на гипонеофагию у мышей ЭКС и КоЭКС до и после теста на способность к экстраполяции
4.6. Исследовательская активность мышей ЭКС и КоЭКС в тесте «открытое поле»
4.6.1. Тест «открытое поле»: двигательная активность
4.6.2. Тест «открытое поле»: исследовательская активность и тревожность
4.6.3. Реакция на новый предмет в тесте «открытое поле»
4.7. Уровень нейрогенеза взрослого мозга у мышей линии ЭКС и популяции КоЭКС
4.8. Сравнительная оценка поведения мышей-нокаутов по NCX2 (ген, кодирующий белок «натрий-кальциевый обменник»)
4.8.1. Способность к экстраполяции
4.8.2. Обучение мышей КО по гену NCX2 и мышей дикого типа в Т-образном лабиринте
4.8.3. Уровень тревожности в ПКЛ и боязнь новизны в тесте на гипонеофагию у мышей нокаутов по гену NCX2 и мышей дикого типа
5. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
7. ВЫВОДЫ
8. СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы
В настоящее время активно исследуются когнитивные способности животных и человека, но в изучении нейрогенетического аспекта этой проблемы имеется много нерешенных вопросов. Сам термин «когнитивные способности» животных понимается исследователями по-разному. В это понятие можно включать не только способность к решению логических задач (Зорина, Полетаева, 2002-2009), но и более простые функции, отражающие пластичность мозга — способность к обучению, исследовательское поведение и даже привыкание. Если же под термином «когнитивные способности» подразумевать способность животных оперировать простейшими законами окружающей среды (Крушинский, 1977, 1986, 2009), то оказывается, что собственно генетических исследований, проведенных с использованием традиционных методов генетики, немного. К ним можно отнести, например, исследование межлинейных различий в этих способностях (Крушинский и др., 1986; Перепелкина и др., 2006), а также оценку межлинейных различий в способности животных к формированию пространственных представлений и памяти, а также выявление участия в этих процессах отдельных генетических элементов (см. Перепелкина и др., 2013а).
В начале 1970-х годов в лаборатории физиологии и генетики поведения (по инициативе Л.В. Крушинского) была сделана попытка селектировать крыс на высокие показатели решения теста на экстраполяцию направления движения стимула, исчезнувшего из поля зрения животного (относящегося к категории тестов на элементарную рассудочную деятельность). Но уже на ранних этапах селекции было выявлено, что крысы-потомки особей с высокими показателями решения этого теста обнаруживали чрезвычайно высокий уровень тревожности (боязнь обстановки теста), затруднявший возможность проведения с ними дальнейших экспериментов. В настоящее

спонтанного чередования, а также нарушение узнавания предмета в У-образном лабиринте ^1оппшса Щ а1., 2012Ь). Эти мыши обнаружили высокий уровень двигательной активности и повышенную тревожность в тесте темно-светлой камеры. У этих мышей была снижена активность кальций-калмодулин киназы II а (СаМКП) в стриатуме (при отсутствии сдвигов в уровне активности ацетилхолинестеразы). Можно полагать, что изменения функции щелевых контактов, которые были выявлены у нокаутов по гену СхЗб, имеют достаточно неспецифический характер и не позволяют делать предположений о влиянии этого генетического вмешательства на функцию эпизодической памяти.
Были исследованы также мыши с искусственной мутацией (нок-ин) другого коннексина (соппехш 47), которым в геном была введена мутантная форма Сх47 человека (г1отттса Щ а1., 2012а). Этот коннексин
экспрессируется в олигодендроцитах, и у мутантных мышей были выявлены многочисленные патологические признаки. Основным результатом исследования их эпизодической памяти было нарушение узнавания предмета, а также четко выраженное усиление тревожности в молодом возрасте.
2.2.4. Структуры мозга и эпизодическая память
Память на расположение предмета в пространстве, на временную последовательность событий и на сам факт такого события очевидным образом связана с активностью определенных сетей нейронов в мозге. Существуют экспериментальные данные, из которых очевидно, что нейронный субстрат, обеспечивающий формирование пространственных представлений при освоении новой среды или при изменениях в уже знакомой обстановке, могут зависеть и от генотипа, и от возраста, и других факторов.
В случаях необходимости запоминания событий с определенной пространственной и временной организацией ведущая роль принадлежит гиппокампу (и связанным с ним корковым структурам). При этом