Реферати » Реферати з біології » Генетичні дослідження елементарної розумової діяльності та інших когнітивних здібностей тварин

Генетичні дослідження елементарної розумової діяльності та інших когнітивних здібностей тварин

цих мишей пов'язані саме з наявністю в їх каріотипі даної робертсоновской транслокації.

Можливо, що причиною, що лежить в основі цих змін у функції ЦНС при даній хромосомної перебудові, можуть бути зміни в просторовому розташуванні генетичного матеріалу в інтерфазних ядрі, що виникли як наслідок злиття хромосом.

Дані по розбіжностям здатності до екстраполяції у тварин, що відрізняються один від одного генетично, природно, не стоять особняком, а є частиною величезної «бази даних» , створеної до сьогоднішнього дня вченими, що працюють в області генетики поведінки .

Генетичні дослідження зачіпають практично всі форми поведінки, в тому числі і здатність до навчання, і здатність до формування просторових предстаапеній. Для того щоб коротенько познайомитися з цим матеріалом, необхідно спочатку дати короткий нарис основних методологічних особливостей даного напрямку. Далі наводяться приклади використання генетичних методів для вивчення когнітивних здібностей тварин, а також короткий опис досліджень генетичних закономірностей психічних здібностей людини.

3. Методи і об'єкти генетики поведінки.

Генетичні підходи до дослідження поведінки дозволяють з'ясувати, з чим саме пов'язана мінливість даного нас ознаки, тобто в якій мірі вона пов'язана з мінливістю генотипів даної групи тварин, а в якій - із зовнішніми по відношенню до генотипу подіями, впливають на ЦНС, а отже, і на поведінку. У таких дослідженнях важливу роль відіграє використання так званих генетичних моделей - груп тварин, які з генетично «охарактеризованих» , нерідко ідентичних (або майже ідентичних) за генотипом особин з певними фізіологічними або біохімічними особливостями. Використовують, наприклад, лінійних тварин - інбредні і селектованих лінії. Між ІНБРЕДНИХ лініями (мишей чи пацюків) виявляються відмінності по тих або інших ознаках поведінки. Виявлення таких міжлінійних відмінностей - зазвичай перший етап дослідження. Наступним кроком у класичних дослідженнях з генетики поведінки буває схрещування тварин з ліній, виявили контрастні значення ознаки, з отриманням гібридів і аналізом розщеплення ознак у другому і наступному поколіннях. Поряд з цим у генетиці поведінки використовуються селектованих лінії, сформовані шляхом штучного відбору на високі і низькі значення якого-небудь ознаки поведінки (в таких випадках для схрещування в послідовних поколіннях відбираються тварини відповідно з високими і низькими значеннями даного дослідника ознаки). Після виведення таких ліній нерідко проводиться їх схрещування і аналіз прояву ознак у потомства.

Дані такого класичного генетичного аналізу уможливлюють висновок і про кількість генів, які визначають основний внесок в мінливість досліджуваного ознаки поведінки. Тестування поведінки гібридів першого покоління дає інформацію про домінантному, проміжному або рецесивним успадкування цікавить ознаки. Якщо дана ознака визначається одним, двома або трьома генами, то це можна встановити по картині його розподілу у гібридів другого покоління і нащадків поворотного схрещування. Якщо ж у визначенні ознаки бере участь більше число генів, то необхідно застосовувати методи генетики кількісних ознак. Сучасний етап розвитку науки збагатив генетику поведінки новими методами. До їх числа належать:

метод рекомбінантних інбредних ліній (див.: Nesbitt, 1992);

Метод QTL-quantitative trait loci (Le Roy, 1999);

Створення і дослідження мозаїчних і химерних тварин (Мак Ларен, 1979);

Створення трансгенних організмів і тварин-нокаутів (див.: Jones, Mormede, 1999).

Нейрогенетика і генетика поведінки сформувалися в великій мірі завдяки роботам на дрозофиле (Drosophila melanogester). Це відноситься і до генетичному дослідженню процесу розвитку нервової системи, і до виявлення специфічних для нервової системи генів і генних комплексів, що виявляються подібними і у дрозофіли, і у ссавців.

Миші (Mus musculus) також надзвичайно важливий експериментальний об'єкт нейрогенетики і генетики поведінки. На мишах різних ліній, як інбредних, так і селектованих, досліджені генетичні варіації в поведінці та кореляція іноді досить складних ознак поведінки з мінливістю будови деяких відділів мозку. Миші широко використовуються також для вивчення нейро-біологічних основ процесу навчання, причому все більшу роль починають грати дослідження поведінки і здатності до навчання у мишей, у яких геноінженерний методами певні гени або вимкнені (миші-нокаути), або видозмінені (штучні мутанти). Вивчення таких тварин методами генетики поведінки дає також можливість моделювати цілий ряд неврологічних і психічних захворювань людини (епілепсія, алкоголізм, депресивні стани, хвороба Алидгеймера та ін. - Driscoll, 1992).

Щура (Rattus norvegicus) також досить часто використовуються як об'єкт генетики поведінки. Мозок пацюки більший і зручніший для хірургічних маніпуляцій і електрофізіологічних досліджень. Водночас розведення щурів в кількостях, необхідних для генетичних досліджень, коштує дуже дорого. Внаслідок цього, а також у зв'язку зі значно більшою вивченістю геному миші генетичні дослідження поведінки щурів не надто численні. Проте саме на них були проведені багато класичні роботи (см.5).

4. Мінливість поведінки та виявлення ролі генотипу.

Традиційне питання, що стоїть перед дослідниками в галузі генетики поведінки, - це з'ясування ролі генетичних факторів у визначенні особливостей поведінки.

Завдання генетики поведінки:

відносна роль генетичних факторів і факторів середовища, а також їх взаємодії при формуванні поведінки;

Механізми дії генів, що визначають формування ЦНС і експресуються в мозку;

Механізми реалізації дії мутантних генів, які зачіпають функцію ЦНС, які можуть служити моделями захворювань нервової системи людини;

Генетико-популяційні механізми формування поведінки і його змін у процесі мікроеволюції.

Друга і третя проблеми нерідко виділяються в напрямок, який одержав назву нейрогенетики.

Загальна задача генетики поведінки - це інтеграція цілісного, «организменного» і молекулярно-біологічного підходів для створення якомога повнішої картини ролі генотипу у формуванні мозку, у розвитку його окремих реакцій і поведінки.

В даний час генетичні дослідження поведінки і лежать в його основі нейрофізіологічних процесів проводяться за кількома напрямками. Умовно зазвичай виділяють два основних підходи:

¦ «від поведінки до гену» - це вивчення окремих ознак цілісного поведінки тварини з подальшим більш детальним аналізом феноменології на рівні окремих хромосом і генних комплексів або ж одиничних генів;

¦ «від гена до поведінки» - це дослідження функції гена (як на молекулярному, так і на фізіологічному рівні) з після дующим аналізом його впливу на поведінку. Сучасна генна інженерія, що стрімко розвивається в останні десятиліття, істотно просунула вперед такі методи. Цей підхід отримав також назву «зворотної генетики» . Методи зворотної генетики дозволяють прицільно змінювати будова гена (gene targeting) або вимикати з роботи певні ділянки геному, тобто послідовності ДНК, які кодують ті або інші білки. Це можуть бути структурні білки, які визначають, наприклад, будова синаптического апарату нейронів (видозміну або виключення білків-рецепторів нейромедіаторів), або регуляторні білки, відсутність яких унеможливлює нормальне функціонування важливих для клітини процесів (як, наприклад, білок CREB і порушення фосфорилювання, см. 5).

Вибір ознак поведінки. Безсумнівно, що для успіху генетичного дослідження, наприклад здібності тваринного до навчання, необхідно вибрати такий поведінковий ознака, який представляв би собою природну «одиницю» тієї чи іншої форми поведінки. Як уже згадувалося, в генетичних дослідженнях поведінки найбільш часто використовують лінії лабораторних гризунів - щурів і мишей. Очевидно, що для проведення досліджень з генетики поведінки мишей і щурів слід бути грунтовно знайомим з їх поведінкою. Крім того, важливо пам'ятати, що в основі генетичного підходу лежить виявлення мінливості (варіативності) ознак.

Суть генетичного підходу полягає в оцінці розмаху мінливості ознаки у даного виду, популяції або групи особин і в аналізі походження цієї мінливості.

У період накопичення фактів в генетиці поведінки увагу дослідників залучали різні ознаки, що характеризують поведінку: схильність до судом, загальна збудливість, локомоторна активність, орієнтовно-дослідницькі реакції, різні аспекти репродуктивної поведінки, класичні та інструментальні умовні реакції , чутливість до дії фармакологічних речовин. Досвід, накопичений в перший період розвитку генетики поведінки, можна підсумувати таким чином.

Для дослідження ролі генотипу у формуванні поведінки слід вибирати:

¦ ознаки, які легко піддаються кількісному обліку (наприклад, чіткі видоспецифічні руху - чистка вовни або «стійки» у гризунів);

¦ ознаки, які легко виміряти за ступенем виразності (наприклад, рівень локомоторной активності, вимірюваний по довжині пройденого тваринам шляху за фіксований час досвіду).

Багато ознак поведінки сильно залежать від ряду зовнішніх стосовно нервовій системі факторів, наприклад від сезону року та / або від гормонального фону. Це викликає додаткові труднощі при проведенні генетичних досліджень.

Яку саме генетичну модель необхідно вибрати для дослідження поведінки, визначається конкретними цілями і специфікою досліджуваного фенотипического ознаки.

Роль генотипу і середовища у формуванні поведінки. Одним з важливих питань генетики поведінки є розробка теоретичної концепції і методичних прийомів визначення відносної ролі генотипу і середовища у формуванні ознак поведінки. Це питання невіддільний від проблеми формування поведінки в онтогенезі, тобто проблеми відносної ролі «природи» і «виховання» (nature-nurture).

Накопичення інформації про особливості розвитку поведінки тварин різних видів, успіхи генетики поведінки і генетики розвитку дозволили сформулювати ряд загальних правил, які допомагають визначати відносну роль того й іншого компонента у формуванні конкретного поведінкового акту. Ці правила враховують особливості поведінки даного виду тварин, ступеня жорсткості або, навпаки, пластичності основних компонентів його поведінки, а також іноді пряму інформацію про генетичному контролі його особливостей.

У 1965 р. К. Лоренц досить чітко сформулював деякі загальні положення про співвідношення вроджених і набутих компонентів в еволюційних перетвореннях поведінки тварин. Цьому питанню присвячена актуальна й донині його книга «Еволюція і модифікація поведінки» (Lorenz, 1965).

Лоренц припустив, що вдосконалення поведінки в еволюції може йти двома шляхами:

перший з них пов'язаний з підвищенням у репертуарі поведінки «питомої ваги» спеціалізованих і жорстко запрограмованих реакцій типу вроджених завершальних актів

Сторінки: 1 2 3 4 5 6 7 8

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар