22 мая 2016г.
В возникновении адаптивных преобразований в организме - ведущую роль играют механизмы запуска биохимических реакций. Для обеспечения такого запуска организм животного должен обладать способностью реагировать на соответствующие раздражители. Из всех систем организма наибольшей реактивностью обладает нервная система, которая воспринимает, передает и перерабатывает поступающую информацию, принимает решение и посылает к исполнительным органам управляющие сигналы. Вся деятельность нервной системы строится на взаимодействиях между многочисленными нервными клетками, осуществляемые в синапсах и передаются преимущественно посредством химических передатчиков, то становится понятным, что запуск адаптивных реакций и их реализация зависит от состояния нейромедиаторных систем головного мозга.
Химическая передача нервных импульсов осуществляется посредством биологически активных веществ – медиаторами.
Рассматривая нейрохимические основы приспособительных процессов, отдельные авторы (1), пришли к заключению, что биохимическую основу функциональных адаптационно- компенсаторных процессов в центральной нервной системе создает сочетание реакций дефицита и активации метаболических процессов на клеточном и субклеточном уровнях, что обеспечивает сохранение равновесия с окружающей средой.
Адаптивный характер в центральной нервной системе носит такие изменения, которые ведут к формированию сигналов, идущих к органам, тканям и отдельным клеточным группам по нервным путям, либо посредством образования и секреции медиаторов. Это позволяет головному мозгу, при воздействии факторов среды различной природы, осуществлять интеграцию адаптивного поведения, управляя разнообразными соматотропными, автономными и эндокринными ответными реакциями, что в конечном итоге обеспечивает организму устойчивую адаптацию в выживании.
Перед нами ставилась цель изучить роль нейромедиаторов (норадреналина, дофамина и серотонина) в головном мозге крыс при адаптации в условиях предгорья и высокогорья и изучить влияние ингибирующего фармакологического препарата на процесс обучения.
Материалы и методы исследования
Экспериментальные исследования проводились на белых беспородных крысах-самцах весом от 170-200 г. в условиях предгорья (760 м над уровнем моря г. Бишкек ) и высокогорья (3200 м над ур. моря перевал Туя- Ашу). 20 животных разделили на две группы: 1 группа – интактные; 2-ой группе – животных вводили парахлорфенилаланин (ПХФА) из расчета 320 мг/кг, в течении 5 дней в условиях предгорья и животных поднимали в горы.
Согласно методике разработанной Т.П. Семеновой (1976) животные отбирались по методу «открытого поля», в течение трех дней по три минуты в каждом сеансе крысы приучались к экспериментальной камере с целью угасания у них ориентировочно-исследовательских реакций. Учитывались такие показатели, как выраженность горизонтальной и вертикальной двигательной активности, а также по числу актов дефекаций выявлялся уровень эмоциональной лабильности.
Экспериментальной моделью обучения животных на эмоционально-отрицательном подкреплении служила методика выработки условной реакции активного избегания (УРАИ). Животное в процессе обучения должно покинуть стартовый бокс камеры в течение 5 секунд и сесть на одну из безопасных полок, в случае задержки крыса подвергалась болевому наказанию электрическим током 35 вольт через металлический пол.
В процессе обучения животные выполняли в течение 10 дней по 20 пробежек, затем 10 дней перерыва в обучении, а в последующие три дня проводили тестирование выработанной реакции. По завершению опытов проводился забой животных с целью определения уровня концентрации биогенных моноаминов в крови и в структурах головного мозга крыс. Анализ уровня норадреналина, дофамина и серотонина проводили на спектрофлюориметре –MPF- 4 «Хитачи» (Япония).
Полученный материал обработан статистически, достоверность различий определяли по критерию Стъюдента.
Результаты исследования и их обсуждение
Проведенные исследования позволили выявить принципы и закономерности функционирования нейроэндокринных систем, а также степень участия биогенных аминов (норадреналина, дофамина и серотонина) в поведенческих реакциях у животных при формировании условных рефлексов в условиях предгорья и высокогорья.
Известно, что при острых гипоксических состояниях организм испытывает общее функциональное напряжение со стороны всех физиологических систем. При изучении влияний факторов высокогорья на поведение, рядом авторов были отмечены нарушения условно-рефлекторной деятельности животных в период адаптации (2,3,4,5). При анализе механизмов этих нарушений наше внимание привлекли биогенные амины головного мозга (норадреналин, дофамин и серотонин), так как способность этих биогенных аминов изменять функцию нейронов головного мозга и имеет определенное физиологическое значение. Высокогорная гипоксия, изменяет метаболические процессы в тканях мозга у животных и создает биохимический базис для изменения функций центральной нервной системы. Парахлорфенилаланин (ПХФА)- блокатор синтеза серотонина на стадии гидроксилирования триптофана и введение препарата животным привело к облегчению реакции на эмоционально-отрицательном подкреплении по сравнению с интактными животными. Так, в первый день обучения животных число правильных реакций составило всего 2%, что даже меньше чем у интактных крыс, но в последующем процесс обучения возрос и достиг 40-ка побежкам т.е. (на 3-й день обучения) – 23%, к 50-ти побежкам -67%.
Обращает внимание большая неустойчивость процесса обучения у животных, так к 60-ти побежкам (4 день) условный рефлекс резко ухудшился и составил 50%, несмотря на то, что в течение одного активного сеанса эти животные в среднем достигли высокой обученности. К следующему активному сеансу уровень обученности снизился. Частые смены высокой и низкой степени обученности говорит о нарушении фиксации выработанных навыков. Воспроизведение памяти , полученных в процессе обучения показала снижение условного рефлекса (УРАИ). Критерий обученности составил в среднем 48%.
Таким образом, на основании полученных данных можно отметить, что введение блокатора синтеза серотонина –ПХФА в течение 5 дней приводит к угнетению активности нейромедиаторных систем головного мозга крыс, что снижает выработку оборонительной условно-рефлекторной реакции у крыс в условиях высокогорья , по сравнению с интактными животными в условиях предгорья.
Снижение параметров формирования условных связей в первые дни адаптации и оптимизации их в последующие сроки приспособления, связано с изменениями уровня биогенных аминов в структурах головного мозга крыс. В ранние сроки адаптации в условиях высокогорья у животных отмечалось значительное угнетение норадреналина, дофамина и серотонина в крови и в структурах головного мозга.
Полученные нами данные подтверждают резкое снижение концентрации норадреналина, дофамина в крови и в гипоталамусе, коре головного мозга, что приводит к повышению уровня АКТГ, кортикостерона и адреналина.
Возможно норадреналин высвобожденный из нервных окончаний, при воздействии факторов высокогорья и электрического тока активирует адренореактивные элементы ретикулярной формации, способствуя возбуждению симпатических центров головного мозга, тем самым, активируя симпато-адреналовую систему. Это приводит к усиленному синтезу адреналина в мозговом слое надпочечников и увеличению поступления его в периферическую кровь.
Анализ уровня биогенных аминов в процессе обучения животных в условиях высокогорья, на фоне формирования условных реакций активного избегания, показал, что в ранние сроки (1-3 дни) адаптации животных в горной местности отмечалось угнетение дофамина и норадренергических систем в структурах головного мозга у крыс.
Таким образом, блокатор синтеза серотонина, после кратковременной активации подавляет активность кортикорилизинг гормона (КРГ) и уровень АКТГ в крови, и увеличивает содержание АКТГ и кортикостерона в гипофизе. Такая направленность гормонального статуса при блокаде может стать основой для понимания принципов коррекции приспособления.
Список литературы
1. Калмурзаева М.Е., Калмурзаев Т.Б. Обучение животных условной реакции активного избегания (УРАИ) в условиях предгорья и высокогорья.//Современные тенденции развития науки и технологий: сб. научн. трудов международ. научно-практич. конф. №9. Часть 1. Белгород, 2015. -С. 83-85
2. Семенова Т.П. Оптимизация процессов обучения и памяти. –Пущино.-1992.- 152 с
3. Симонов А.Д. Роль эмоций в механизмах подкрепления условно-рефлекторной деятельности.// Экспериментальная нейрофизиология эмоций. Л.: Наука, 1972. –С. 124-141
4. Суворов Н.Ф., Саульская Н.Б., Чивилева С.Г. Корреляция интенсивности обмена дофамина в стриатной системе со сложностью поведенческих актов.// Стриатная система и поведение в норме и патологии.-Л. 1984.- С. 159-162
5. Тигранян Р.А. Гормонально-метаболический статус организма при экстремальных воздействиях.-М. 1990. - 288 с
