Физиологические аспекты поведенческих реакций животных вследствие воздействия токсинов

Для периферического сектора визуально регистрируют:

- количество стоек;

- количество и продолжительность актов груминга;

- количество дефекаций.

Для анализа динамики исследовательской активности крысы в течение тестирования скорость движения животного и количество стоек усредняют для последовательных интервалов длительностью 1 мин.

При помощи программы EasyTrack анализируют изображение, определяя положение тела животного в арене, что позволяет регистрировать следующие параметры:

- общий пробег (в см);

- время движения (при скорости более 15 см/сек.);

- время неподвижности (при скорости менее 2 см/сек.);

- среднюю скорость движения;

- количество и продолжительность двигательной активности и замирания.

Такой же набор параметров, а также латентный период и длительность пребывания регистрируется для центрального сектора [2,5,8].

Замирание крысы в "открытом поле" рассматривают как симптом страха. Лучшим отражением уменьшения страха у животных является исследование ими внутреннего сектора. Смена эмоционального состояния сопровождается изменением работы внутренних органов. Вегетативная функция, которую удобно учитывать вместе с измерением активности - это дефекация. Обнаружена отрицательная корреляция между дефекацией и исследованием центральной части открытого поля. Стойки рассматриваются как индекс исследовательской активности, чувствительный к уровню тревожности или действию анксиолитиков (транквилизаторов). Груминг трактуется как "смешенное" поведение.

Те животные, которые меньше передвигаются и у которых наблюдается большая дефекация в ситуации "открытого поля", считаются более эмоциональными, чем те, которые много передвигаются, но имеют низкий уровень дефекации.

Наноматериал признается безопасным по результатам тестирования при выполнении следующих критериев:

1) если основные параметры (количество стоек, количество и продолжительность актов груминга, количество дефекаций, общий пробег, время движения, время неподвижности, средняя скорость движения, количество и продолжительность двигательной активности и замирания) у животных из опытной группы не отличаются достоверно от контроля [3,6,9].

3.4 Методика теста "Приподнятый крестообразный лабиринт"

Тест "приподнятый крестообразный лабиринт" является информативной методикой, позволяющей адекватно оценивать нейротропные эффекты повреждающих факторов окружающей среды, и позиционируется, как одна из наиболее чувствительных моделей для исследования тревожности животного. В этом тесте оценивают: двигательную активность, скорость ориентировочных реакций, степень выраженности эмоциональной реакции страха и тревоги.

Оборудование "Крестообразный лабиринт" - конструкция, состоящая из центральной площадки и четырех лучей, два из которых снабжены боковыми стенками. Длина луча составляет 45 см, ширина - 10 см, высота боковых стенок закрытых лучей - 20 см. Вся установка приподнята на 70 см над уровнем пола (рисунок 3) [7,8,11].

Компьютер IBM PC-совместимый по ГОСТ 27201-87 с установленным программным обеспечением SPSS 12 (SPSS Inc., США).

Рисунок 3 - Установка "Крестообразный лабиринт"

Проведение измерений. Во время эксперимента лабиринт освещается ярким белым светом. В начале тестирования, длительность которого составляет 5 минут, крысу помещают в центр лабиринта головой к открытому лучу. Визуально регистрируют следующие параметры:

- латентный период ухода с центральной площадки;

- количество посещений и время пребывания на открытых и в закрытых лучах;

- количество выходов и время пребывания на центральной площадке;

- количество "выглядываний" на открытые лучи (эпизоды, когда крыса осматривала открытые лучи, но опиралась на них только передними лапами);

- количество "свешиваний" (эпизодов, когда животное перегибалось через край открытых лучей);

- количество и продолжительность актов груминга, стоек [17,20].

Анализ и интерпретация полученных данных. К регистрируемым в "приподнятом крестообразном лабиринте" показателям уровня тревожности относят число выходов и длительность пребывания животных в открытых рукавах ("открытые" выходы), а также соотношение времени и количества выходов в открытые и закрытые рукава. Чем меньше у животного выражена реакция тревоги и фобический компонент эмоционального статуса, тем больший период времени наблюдения оно проводит в открытых рукавах и реже посещает закрытые.

Статистический анализ данных проводят с помощью программного обеспечения SPSS 12. Предварительную оценку характера распределения данных осуществляют с помощью теста Shapiro-Wilk. В соответствии с полученным результатом, при дальнейшей обработке применяют непараметрические критерии или критерии для нормально распределенных данных. Достоверность различий средних значений нескольких групп данных оценивают по критерию Friedman [21,32].

При проведении обобщенной оценки достоверность различия средних значений для нескольких групп данных определяют по критерию Kruskal-Wallis, а для 2-х групп данных - по критерию Mann-Whitney. Для анализа различий между двумя группами данных применяют парный t-критерий Student или непараметрический критерий Wilcoxon. Корреляционный анализ проводят с использованием статистики Spearman. Выводы считают достоверными при допустимой вероятности ошибки менее 0,05. Данные представляют в виде среднего арифметического +/- стандартное отклонение (SD). Расчет LD, минимальной токсической дозы производят при предварительной оценке острой токсичности наноматериала согласно МУ 1.2.2520-09 [13,19,21].

3.5 Методика условного рефлекса пассивного избегания

Методика условного рефлекса пассивного избегания (УРПИ) является базисной моделью для оценки влияния токсических веществ на формирование и воспроизведение памятного следа в норме и в условиях амнезии. Основные преимущества - быстрота выработки рефлекса (обучение с одной пробы) и возможность дифференцированно воздействовать на различные фазы памяти.

Оборудование. Установка для УРПИ, состоящая из 2 отсеков: затемненного и освещенного, соединенных дверцей (рисунок 4). Компьютер IBM PC-совместимый по ГОСТ 27201-87 с установленным программным обеспечением SPSS 12 (SPSS Inc., США) [10,17,22].

Рисунок 4 - Установка УРПИ

Проведение измерений. Наиболее часто используемая модификация теста УРПИ - обучение животных в установке состоящей из 2 отсеков: затемненного и освещенного, соединенных дверцей. Помещенное в светлый отсек (хвостом к дверце) животное довольно быстро переходит через дверь в затемненный отсек (норковый рефлекс) и затем получает там электрокожное раздражение через электродный пол. Параметры электроболевого раздражения, наносимого через электродный пол, во всех модификациях УРПИ составляют 0,3-0,6 мА [29].

Животное должно обучиться не заходить в темную камеру, где оно получило болевое раздражение, и пассивно избегать неприятную ситуацию, находясь в светлом отсеке. Проверка сохранения УРПИ (воспроизведения рефлекса) состоит в повторном помещении животного восвещенный отсек и через различные интервалы времени. Наиболее часто используется интервал 24 ч. Для оценки степени обучения через эти интервалы регистрируют латентное время первого захода в темный отсек камеры, где ранее с использованием болевого раздражения проводилось обучение, и времени, проведенного в светлом и темном отсеке за фиксированный интервал (2, 3, 5 минут).

Для проверки влияния вещества на фазы памяти вещество вводят в различные фазы формирования памятного следа. Для получения данных о влиянии вещества на процесс ввода и первоначальной обработки информации вещество вводят непосредственно перед процедурой обучения, а проверка осуществляется через 24 часа.

Анализ и интерпретация полученных данных. Расчет LD, минимальной токсической дозы производят при предварительной оценке острой токсичности наноматериала согласно МУ 1.2.2520-09 [21,24].

3.6 Характер поведения и условно-рефлекторные реакции крыс под влиянием токсических веществ

При тестировании в "открытом поле" предъявление виброакустического раздражителя, визуально динамического и источника света контрольным особям вызывало уменьшение горизонтальной и вертикальной двигательной активности и возрастание числа дефекаций. Значения ОА для животных из группы "медь" были достоверно ниже контрольных показателей. Вместо реакции затаивания на раздражители заметно повышалась двигательная активность, животные совершали хаотичные перемещения, отмечена дефекация.

При интоксикации фенолом и детергентом, за исключением достоверно пониженных значений ориентировочной активности, выявлено статистически достоверное увеличение фоновой активности и реактивности на предъявляемые раздражители. Таким образом, изучение поведения крыс в "открытом поле" под воздействием токсикантов показало, что последние тормозят двигательные компоненты поведения, связанные с ориентировочной реакцией, и усиливают вегетативные его компоненты. Характерным является увеличение двигательной активности и повышение числа дефекаций при предъявлении раздражителей во всех трех экспериментальных группах животных [15,17,23].

Анализируя результаты по выработке условных рефлексов в "челночной камере" можно сказать, что у контрольных животных обучение проходило успешно - уже к тридцатому сочетанию более 80 % крыс достигали критерия выработки условного рефлекса и не получали подкрепления электрическим током. К концу опыта эта величина достигла 90-процентного уровня.

Необходимо также заметить, что двигательная активность контрольных крыс в экспериментальной установке имела двухфакторную мотивационную основу, а именно, была обусловлена последовательно сменяющимися реакцией страха и исследовательской активностью.

Рассматривая результаты влияния токсических веществ на поведение животных можно сказать, что использованные вещества заметно изменили развитие и становление условно-рефлекторного навыка. Выработка нового рефлекса проходила достаточно неравномерно, часть крыс не реагировала даже на электрический раздражитель, они были дезориентированы и забивались в углы экспериментальной камеры. В итоге после статистической обработки процент выработки условно-рефлекторного навыка двухстороннего избегания предпочитаемой освещенности для экспериментальных групп животных составлял 17-60 %. К завершению эксперимента показатели обучаемости колебались в пределах 37-50 % [12,17,19,21,30,32].

Заключение

В результате работы с научной литературой мною были сделаны выводы по проделанной курсовой работе. Цель данной курсовой работы была достигнута в результате выполнения поставленных задач.

Мною были рассмотрены поведенческие реакции животных: ретроспективный анализ научной информации и характеристика поведенческих реакций; особенности воздействия токсических веществ на живые организмы, характеристика, классификация токсических веществ; использование лабораторных крыс в токсикологическом эксперименте, характер их поведения и условно-рефлекторные реакции под влиянием токсических веществ.

Данные о поведении животных, накопленные многими исследователями и натуралистами, являются материалом для крупнейшего обобщения, которое произвело научную революцию в естествознании.

Поведение животных представляет собой сочетание врожденных форм поведения и индивидуально приобретенного жизненного опыта. Сложные поведенческие реакции, которые свойственны данному виду животных и передающиеся по наследству, называются инстинктами. Многим животным свойственна рассудочная деятельность.

Токсические вещества - химические вещества, которые в соприкосновении с живыми организмами в определенных условиях среды обитания и в определенном количестве способно оказывать повреждающее влияние на живые организмы, вплоть до гибели.

При попадании в окружающую природную среду ксенобиотики имеют способность нарушать природные процессы в биосфере, поэтому необходимо изучать пути попадания, миграции и превращений ксенобиотиков в биологических объектах для того, чтобы разрабатывать меры по защите окружающей среды.

Вредные вещества могут оказывать специфическое действие, которое проявляется не в период воздействия и не сразу по его окончании, а в периоды жизни отдаленные многими годами от периода химического воздействия.

При проведении токсикологической экспертизы на крысах можно сделать вывод о том, что поведения крыс в "открытом поле" под воздействием токсикантов показало, что последние тормозят двигательные компоненты поведения, связанные с ориентировочной реакцией, и усиливают вегетативные его компоненты.

Список использованных источников

1. Айрапетян, Н.Г. Реакции на умеренные функциональные нагрузки у крыс с индивидуальными особенностями поведения. Журн. ВНД им. Павлова. Вып. 5 / Н.Г. Айрапетен, Н.М. Хоничева, А.Я. Мехедова, Х.И. Вильяр. - Москва: Мир, 1980. - 994 с.

2. Ахметов, Н.С. Общая и неорганическая химия / Н.С. Ахметов. - Москва: Высшая школа, 1988. - 578 с.

3. Берзиня, Н.И. Лабораторные животные. Крысы в эксперименте / Н.И. Берзиня. - 1995. - V. - №2. - С. 99-113.

4. Беспамятов, Г.П., Кротов, Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. Справочник / Г.П. Беспамятов, Ю.А. Кротов. - Л.: Химия, 1985 г.

5. Бжалаева, И.Т. Установка и поведение / И.Т. Бжалаева. - Москва, 1968. С. 4-6.

6. Боголюбский, С.Н. Происхождение и преобразование домашних животных / С.Н. Боголюбский. - Москва, 1959.

7. Будук, Л.К., Зубова, О.Б., Милехина, О.Н. Возрастные особенности приспособительной реакции и роль раннего опыта в обучении взрослых крыс / Л.К. Будук, О.Б. Зубова, О.Н. Милехина. - Журн. ВНД им. Павлова. 1982. Т. 32. Вып. 4. С. 670-675.

8. Буреш, Я.Н. Методики и основные эксперименты по изучению мозга и поведения / Я.Н. Буреш. - Москва: Высшая школа, 1999. С. 119-122.

9. Буреш, Я.Н. Физиология поведения: Практические вопросы / Я.Н. Буреш. - Москва, 1991.

10. Вавилова, Н.М. Участие неспецифических мозговых образований в механизмах контроля сенсорного притока. Развитие головного мозга животных / Н.М. Вавилова. - Сб. ст. Л., 1969, С. 7.

11. Вавилова, Л.М. К вопросу о формировании высшей нервной деятельности в раннем постнатальном онтогенезе. Проблемы высшей нервной деятельности и нейрофизиологии / Л.М. Вавилова, В.Г. Кассиль, М.П. Клявина, Р.Г. Лозовская. - Л., 1975. С. 71-81.

12. Вартанян, Г.А., Варлинская Г.А. Индивидуальный опыт и эмоциональное поведение. Мозг и поведение / Г.А. Вартанян, Г.А. Варлинская. - Сб. ст. АН СССР. М., 1990.3033,34,35,3637,38.

13. Владимиров, А.М. Охрана окружающей среды / А.М. Владимиров. - Москва: ЛенГид., 1991.

14. Граф, А.В., Маклакова, А.С. Влияние перинатальной гипоксии, проведенной на стадии органогенеза, на поведение белых крыс в постнатальном периоде / А.В. Граф, А.С. Маклакова. - Известия РАН, серия биологическая. - 2006. - № 4. - С. 476-481.

15. Гарин, В.М. Промышленная экология: Учебное пособие / В.М. Гарин. - Москва: Маршрут, 2005.

16. Горбунова, Н.А. Регламентация экспериментов на животных - этика, законодательства, альтернативы / Н.А. Горбунова. - Москва, 1998.

17. Иноземцев, А.Н., Капица, И.Г. Сопоставление влияния ноотропов и анксиолитиков на функциональные нарушения реакции избегания у крыс / А.Н. Иноземцев, И.Г. Капица. - Вестник Моск. ун-та. Сер. 16. Биология. - 2004. - № 3. - С. 24-29.

18. Коплик, Е.В., Салиева, P. M., Горбунова, А.В. Тест "открытого поля" как прогностический критерий устойчивости крыс линии Вистар к эмоциональному стрессу / Е.В. Коплик, Р.М. Салиева, А.В. Горбунова. - Журн. высш. нервн. деят. 1995. Т. 45, № 4. С. 775-781.

19. Кремневская, С.И. Выделение различных компонентов ориентировочной реакции крыс в условиях открытого поля / С.И. Кремневская. - Физиологический журнал СССР им. И.М. Сеченова. 1991. Т. 77. № 2. С. 124-129.

20. Лакин, Г.Ф. Биометрия / Г.Ф. Лакин. - Москва: Высшая школа, 1990. - 351 с.

21. Ломако, В.В., Шило, А.В. Влияние общего охлаждения на поведение крыс в "открытом поле". Проблемы криобиологии / В.В. Ломако, А.В. Шило. - 2009. Т. 19, № 4. С. 421-430.

22. Максимов, Ю.В. Основы токсикологии. Рабочая программа, задание на контрольную работу / Ю.В. Максимов, А.А. Алексеев. - СПб, 2004. - 151 с.

23. Маркель, А.Л. К оценке основных характеристик поведения крыс в "открытом поле" / А.Л. Маркель. - Журн. высш. нерв. деят. 1981. Т. 31, № 2. С. 301-307.

24. Международные рекомендации по проведению медико-биологических исследований с использованием животных /Ланималогия. - 1993. - №1. - С. 29.

25. Методические рекомендации по изучению общетоксического действия фармакологических средств. - Москва, 1997.

26. Мяленкова, И.Ю. Лабораторные крысы. Лабораторные животные / И.Ю. Мяленкова. - 1994. - IV. - №4. - С. 234-246.

27. Никитин, Д.П., Новиков, Ю.В. Окружающая среда и человек / Д.П. Никитин, Ю.В. Новиков. - Москва: Высш. Шк., 1996.

28. Островский, Ю.М. Экспериментальная витаминология / Ю.М. Островский. - Минск, 1979. - 450 с.

29. Прагина, Л.Л. Влияние гипергликемии на поведение крыс в открытом поле и на условных рефлекс пассивного избегания / Л.Л. Прагина, Н. А, Тушмалова, О.А. Назаренко, С.Ю. Штрыгаль. - Вестник Моск. ун-та, сер. Биология, 2005. - № 2. - С. 3-7.

30. Требования Международного комитета по науке по использованию в экспериментальных исследованиях лабораторных животных / Бюллетень ИКЛАС. - 1978. - № 24. - С. 4-5.

31. Штефель, В.О. О сроках воздействия при моделировании интоксикаций в токсиколого-гигиенических исследования. Гигиена и санитария / В.О. Штефель. - 1996. - №8. - С. 70-72.

32. Юматов, Е.А., Мещерякова, О.А. Прогнозирование устойчивости к эмоциональному стрессу на основе индивидуального тестирования поведения / Е.А. Юматов, О.А. Мещерякова. - Журн. высш. нервн. деят. 1990. Т. 40, № 3. С. 575-580.

Размещено на Allbest.ru