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

Генетичні дослідження елементарної розумової діяльності та інших когнітивних здібностей тварин

обстановку тесту «відкритого поля» . SLA, так само як і RLA, виявилися більш «емоційними» , тобто переляк у них був сильнішим.

Можливо, що менш ефективне навчання реакції уникнення, загальне для ліній RLA і SLA, має одну причину - повишеннуга лякливість цих тварин, яка перешкоджає утворенню асоціацію між умовним сигналом і реакцією тварини.

Відмінності в процесах навчання і пам'яті у зв'язку з генетичною мінливістю будови мозку. Відповідно до традиційно прийнятої в нейрофізіології логікою досліджень функціональну роль того чи іншого відділу мозку у формуванні поведінки зазвичай аналізували шляхом оцінки наслідків його руйнування, а також електричної та / або фармакологічної стимуляції.

До початку 70-х років вважалося встановленим, що одна з функцій гіпокампу (рис. 2А) - потужне модулюючий вплив на процеси навчання, зокрема гальмування інструментальних ус-ловнорефлекторной реакцій (Виноградова, 1975).

Американські дослідники Р. і Ц. Ваймер і Т. Родерік виконали дослідження, в якому аналізувалася роль генотипических особливостей у забезпеченні функції гіпокампа. Здатність мишей генетично гетерогенної популяції до навчання пасивної реакції уникнення удару електричного струму (при одноразовому його застосуванні) автори зіставили із загальним обсягом гіпокампа, який визначали після закінчення експериментів. Для цього на зрізах мозку кожної тварини, що пройшов тест на навчання, визначили площу, займану гиппокампом, а потім у відповідності з існуючими морфометричними правилами вирахували його сумарний обсяг (Wimer et al., 1971).

Зіставлення результатів дослідів з поведінкою і даними підрахунків показало, що чим більше був розмір гіпокампу, тим ефективніше дана тварина навчалося пасивному избеганию.

Коефіцієнти кореляції достовірно свідчили про те, що розмір гіпокампу (а можливо, якогось з його відділів) визначає особливості виконання вчиненого навички (тобто навчання як такого). Дуже важливо, що така кореляція була отримана в експерименті без застосування інвазивних методів, тобто без прямого порушення цілісності мозку. Крім того, оскільки досліджувана популяція мишей була генетично високогетерогенной, можна було припустити, що виявлена ??скореллірованная мінливість обох ознак (розмір гіпокампу та ефективність навчання) принаймні частково мала генетичну основу.

Морфометрические дослідження (тобто кількісна оцінка загальних розмірів) ряду відділів гіпокампа у мишей і щурів різних генотипів підтвердили існування достовірних міжлінійних відмінностей. Спочатку для аналізу було обрано умовна реакція уникнення в човникової камері (см. 3.2.2). Індивідуальну мінливість темпів навчання цієї реакції дослідники розглядали як залежну змінну (див.: Lipp et al., 1989; Schwegler, Lipp, 1995). Як незалежної взяли варіабельність зони закінчення моховитих волокон, аксонів гранулярних клітин зубчастої фасції гіпокампу на базальних дендритах пірамідних нейронів поля САЗ (рис. 2А). Моховиті волокна закінчуються в пирамидном шарі поля САЗ великими синаптическими бляшками. Зони їх закінчень формують два чітких синаптичних поля, т: е. дві області проекції. Одна з них розташовується безпосередньо над пірамідними нейронами поля САЗ і називається супрапірамідним шаром. Друга, менша за обсягом, розташовується нижче або всередині шару пірамідних клітин. Ця область називається шаром інтра-та інфрапірамідних мшиста волокон, iipMF. Виборча забарвлення саме цієї структури (метод Тімма) дозволяє з високою точністю визначити її розміри. У щурів Римських ліній (див. Вище), що різко розрізняються за швидкістю формування досвіду уникнення удару струму, була виявлена ??негативна кореляція між площею проекції моховитих волокон iipMf здатністю до навчання цієї реакції. У мишей ряду інбредних ліній, зокрема ліній DBA/2J, СЗН / Чи не (розміри їх зон проекцій моховитих волокон схематично представлені на рис. 2Б справа), також була виявлена ??сильна і високодостоверное негативна (-0,92) кореляція площі iipMF показників навчання в човникової камері. У гібридів другого покоління від схрещування цих ліній кореляція може зберегтися лише у випадку, якщо асоціація обох ознак невипадкова. В експерименті індивідуальна кореляція здібності до навчання і площі iipMF у гібридів виявилася високою.

Генетические исследования элементарной рассудочной деятельности и других когнитивных способностей животных

Рис. 2. Роль розміру проекційної зони iipMF гіпокампу мишей у формуванні просторового досвіду пошуку їжі в радіальному лабіринті.

А - схема будови гіпокампу; товстої стрілкою показано зона закінчення iipMF, Б - зліва: схема послідовних відвідувань мишею променів радіального лабіринту, містять приманку, з невеликим числом повторних, хибних заходів; праворуч: графік, що відображає залежність між числом помилкових входів на 5-й день тесту у мишей ряду інбредних ліній, що розрізняються (нижня схема) за відносним розміром проекції iipMF, який відкладений по осі абсцис графіка (по: Lipp, Wolfer, 1995).

На великому і різноманітному експериментальному матеріалі було показано, що щури і миші тим краще навчаються даному навику, чим менше у них площа iipMF.

Нагадаємо, що вироблення досвіду уникнення покарання в човникової камері - це типово лабораторний тест, аналога якому в природному поведінці гризунів практично немає. Його негативна кореляція з розміром певного відділу мозку ще нічого не говорить про функціональної значимості цієї структури. В цьому відношенні значно більший інтерес представляло дослідження таких же кореляцій в тестах, більш адекватних екологічної спеціалізації пацюків і мишей.

Для з'ясування участі генотипу у формуванні когнітивних здібностей тварин більш інформативними виявилися дані про кореляцію розміру iipMF з успішністю формування досвіду навчання в радіальному лабіринті (див. 3.4.2.1), яке вимагає формування просторових уявлень (формування « уявного плану » лабіринту, див. 3.4). У таких експериментах була виявлена ??достовірна позитивна кореляція розміру iipMF і навченості мишей просторовому навику (Schwegler, Lipp, 1995). На рис. 2Б зліва показана схема переміщення миші по радіальному лабіринту при вирішенні завдання, а також графік залежності успішності виконання навику від розмірів даної зони синаптичних закінчень. Під графіком схематично зображені розміри проекцій моховитих волокон у мишей двох ліній (див. Вище). Виконання тесту Морріса (навчання у водному лабіринті, см. 3.4.2.2), точніше, «міцність» сформованої просторової пам'яті, позитивно корелює з розміром iipMF (Schwegler, Lipp, 1995).

Тести на здатність до навчання на основі формування уявлення про простір і про своє становище в ньому жовтня засвоюють тим успішніше, чим більше у них розмір проекціімшістих волокон гранулярних клітин на базальних дендритах пірамідних нейронів поля CA3 гіпокампу.

Були проаналізовані кореляції успішності виконання «просторових» і непросторових тестів з розмірами і інших областей гіпокампу (не тільки з iipMF), однак таких фенотипічних кореляцій з товщиною окремих шарів гіпокампу в його різних ділянках, т.е . з числом клітинних елементів і потужністю дендритних стовбурів пірамідних клітин, не виявлено (Schwegler, Lipp, 1995).

Отже, виявлені нейроморфологічні і поведінкові кореляції дають підставу стверджувати, що дана область синаптичних закінчень (з'єднує гіпокамп з областю енторінальной кори і з новою корою) грає принципово важливу, ключову роль у здійсненні та / або модуляції процесів навчання різних типів.

Ці результати були отримані завдяки широкому використанню в лабораторних тестах генетично охарактеризованих тварин, а також застосуванню основних методів аналізу генетичних відмінностей. В даний час дослідження когнітивних здібностей тварин в цьому тесті є одним з провідних підходів в оцінці особливостей поведінки трансгенних тварин і мишей-нокаутів. Детальніше з цими питаннями можна познайомитися в роботі Lipp, Wolfer (1998), а також в матеріалах симпозіуму «Behavioral Phenotyping of Mouse Mutants» (Cologne, 2000).

Використання трансгенних мишей при дослідженні ролі генотипу у процесах навчання і пам'яті. Методи генної інженерії та молекулярної біології зробили можливим отримання так званих трансгенних тварин. Як говорилося вище, такі дослідження - це реалізація підходу «від гена до поведінки» . Як правило, це фізіологічний і біохімічний аналіз, а також дослідження поведінки штучних мутантів, у яких був видозмінений певний ділянку геному. Для їх створення в геном тварини (в даний час використовуються майже виключно миші) вводиться новий генетичний матеріал. Таким матеріалом може бути або ділянка ДНК, що кодує змінений ген, вже наявний у реципієнта, ген від тварини іншого виду (наприклад, пацюки), або генетична конструкція, яка вимикає небудь з генів реципієнта (див.: Льюин, 1987; Jones, Mormede, 1999).

Виділений фрагмент ДНК вводиться в геном на ранній стадії ембріонального розвитку. З методами введення можна ознайомитися в спеціа! Ьних посібниках. В результаті відповідних маніпуляцій формуються так звані химерні тварини. Нерідко виявляється, що гомозиготні по нової мутації особини (миші з обома мутантними алеями) нежиттєздатні, і її вдається підтримувати тільки в гетерозиготному стані. Проте найчастіше популяція трансгенних мишей являє собою суміш з тварин дикого типу (гомозиготних по нормальному аллелю гена), гетерозиготних особин (що мають один нормальний і один мутантний аллель) і гомозиготних по мутантного аллели. Генотип кожної тварини можна визначити методом полімеразної ланцюгової реакції або іншим методом, піддавши аналізу невеликий шматочок тканини тварини (зазвичай для цього відрізають кінчик хвоста). Іноді гомозиготні носії нового гена зовні відрізняються від нормальних побратимів.

Спеціальні молекулярно-біологічні прийоми повинні забезпечити досить надійну експресію нової ДНК в геномі реципієнта. В іншому випадку введений в геном фрагмент може зберігатися в латентному вигляді, не виявляючи себе.

Найбільш часто експерименти з отримання штучних мутантів або тварин-нокаутів проводяться з метою з'ясувати роль в організмі того чи іншого білка, найчастіше володіє ферментативної активністю, або білків-рецепторів клітинної поверхні. При роботі з нейрогенним, тобто з генами, які експресуються («працюють» ) в мозку, найбільше число досліджень проведено з вимиканням білків-рецепторів, вибірково зв'язуються з нейромедіа-торами та іншими молекулами, що впливають на режим синаптичної передачі в нейронах різних структур мозку. В

Сторінки: 1 2 3 4 5 6 7 8

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар