СПОСОБ ОЦЕНКИ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОРИЕНТИРОВКИ И КОГНИТИВНЫХ НАРУШЕНИЙ У ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЖИВОТНЫХ Российский патент 2015 года по МПК A61B5/16 G09B23/28 

Изобретение относится к области биологии и может быть применено для оценки пространственной ориентации, памяти и двигательно-поисковой активности у лабораторных животных на фоне выработки пищедобывательного навыка. Способ позволяет использовать различные формы двигательно-поисковых действий для оценки двигательной деятельности и ее роли в формировании пространственной памяти у крыс в норме и при патологии.

Исследование двигательно-поисковой активности и пространственной памяти у крыс в процессе выработки пищедобывательного навыка проводят в условиях свободного выбора в тест-системе «Ж-образный лабиринт».

Изобретение позволяет дифференцировать двигательное поведение на различные формы движения (двигательные акты), создавать когнитивные карты с помощью графической визуализации траектории движения в установке «Ж-образный лабиринт», оценивать двигательно-поисковую активность и динамику формирования пространственной памяти лабораторных животных и может быть применено в экспериментальной фармакологии и психологии.

Уровень техники

Большая часть поведенческих исследований животных проводится с целью изучения функциональных нарушений гиппокампа, потому что это основной отдел мозга, отвечающий за формирование кратковременной памяти. Если гиппокамп удален при хирургическом вмешательстве или поврежден, например, при генетической модификации, то такие животные в условиях простых поведенческих тест-систем могут в целом решать когнитивные задачи, которые не включают оценку пространственных компонент и не отличаются по поведенческим характеристикам от контроля.

В связи с этим разработку новых методологических подходов для изучения когнитивных процессов в норме, при патологии и во время лечения можно рассматривать как актуальное направление современных медико-биологических исследований.

Известен способ пространственного обучения в водном тесте Морриса [Morris, R. G. М. Spatial Localization Does Not Require the Presence of Local Cues. Learning and Motivation - 1981. - V. 12. - №2. - P. 239-260.; Дорохов В.Б., Кожедуб Р.Г., Арсеньев Г.Н., Кожечкин С.Н., Украинцева Ю.В., Куликов М.А., Манолов А.И., Ковальзон В.М. Влияние депривации сна на консолидацию пространственной памяти крыс после однодневного обучения в водном тесте Морриса. Журнал высшей нервной деятельности. - 2011 - Т. 61. - №3. - с. 322-331]. Эксперимент проводят в течение нескольких дней с целью изучения когнитивных способностей, формирования кратковременной и долговременной пространственной памяти, характеризующих состояние гиппокампа лабораторных грызунов. Исследование проводят с использованием установки «Водный лабиринт Морриса» (Morris Water Maze). Водный лабиринт Морриса - это круглый резервуар (бассейн) с водой. Для крыс обычно используют резервуар диаметром 1,8-2 м, глубиной 0,6 м, заполненный водой - 0,3 м. Для мышей - диаметр резервуара 1,5-1,8 м, глубиной 0,6 м. Лабораторных грызунов, в частности крыс, обучают избеганию принудительного плавания с помощью нахождения скрытой под водой платформы, которая располагается в одном из четырех квадрантов. Температура воды для крыс составляет 26°C±2°.

Обучение осуществляют в течение нескольких дней с тестированием воспроизведения памяти через 1 сутки после последней процедуры. Выработку пространственного навыка продолжают 5 дней, в течение которых животные совершают по 5 навигаций длительностью 2 минуты. При неудачной попытке нахождения платформы на помощь крысе приходит экспериментатор, подталкивая ее к платформе. На платформе крыса остается в течение 10-15 сек, далее экспериментатор ее вытаскивает из резервуара для просушивания. Регистрируют следующие показатели: 1) время плавания крысы до нахождения платформы, 2)

длину пути от старта до платформы, 3) отношение времени пребывания крысы в целевом квадранте ко времени нахождения в трех остальных квадрантах.

При статистической обработке часто используют однофакторный дисперсионный анализ (ANOVA), критерий Даннетта, t критерий Стьюдента, критерий ″Ньюмана-Кеулса″, критерий рангов Манна-Уитни.

Основной недостаток описанного метода заключается в том, что тестирование животных проводится в условиях принуждения и повышенного стресса из-за нахождения в непривычной для грызунов водной среде, что может влиять на эффективность обучения. На основании регистрируемых в тесте Морриса показателей невозможно провести всестороннюю оценку двигательного поведения и его роли в формировании пространственной памяти.

Известен способ исследования когнитивной деятельности потомства крыс на модели формирования пищедобывательного навыка [Robert М.J., Deacon J., Nicholas P.R., T-maze alternation in the rodent, Nature protocols - 2006 - V. 1. - №1; Шредер O.B., Соломина A.C., Цорин И.Б., Трофимов С.С., Дурнев А.Д., Середенин С.Б. Влияние афобазола на когнитивное поведение потомства крыс, подвергнутых воздействию табачного дыма в период беременности. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2011. - Т. 151. - №1 - с. 48 - 54]. Исследование проводят с использованием тест-системы «Т-лабиринт» (T-maze test). Т-лабиринт - это горизонтально расположенная Т-образная установка. Выработка пищедобывательного навыка осуществляется 5 дней в условиях свободного выбора, ежедневно животные совершают по 5 побежек длительностью 5 минут (300 сек). Длительность пищевой депривации перед началом эксперимента составляет 24 ч. Когнитивная задача состоит в целенаправленном достижении пищевого подкрепления (результат обучения), находящегося в кормушке одного из рукавов лабиринта, в пределах фиксированного времени проведения эксперимента (скорость достижения цели) при минимальном числе ошибочных действий (спонтанные подходы к пустым кормушкам). Животных помещают на стартовую площадку установки, по которой они свободно передвигаются в сторону одного из двух рукавов, примыкающих с другого конца коридора Т-лабиринта. На второй побежке грызуны, как правило, выбирают рукав,

который не посещали прежде, что указывает на способность запоминать расположение рукава лабиринта при его первом посещении. Мотивацию животных усиливают методом пищевой депривации и их награждением пищей, расположенной в целевом рукаве лабиринта. Регистрируют показатели: 1) время достижения пищевого подкрепления, 2) число спонтанных подходов к пустым кормушкам (Ошибки), 3) число взятий пищевого подкрепления. В целом метод основан на регистрации спонтанного или мотивированного пищевым подкреплением чередования (альтернации) выбора рукавов лабиринта. При статистической обработке используют метод, основанный на знаковых рангах Вилкоксона и критерий Манна-Уитни с учетом множественности сравнений.

Основной недостаток описанного метода заключается в том, что структура Т-лабиринта ограничивается только двумя направлениями движения, и в процессе тестирования не всегда понятна мотивация двигательного поведения животного при выборе одного или другого рукава в лабиринте. Оценка ошибочного действия животного, то есть его движения по нецелевому рукаву лабиринта, производится на основе субъективного видения экспериментатора. Еще один существенный недостаток описанного метода заключается в том, что в условиях Т-лабиринта невозможно исследовать пространственно-ориентационные возможности животного, лежащие в основе его двигательно-поисковой активности при выполнении когнитивных задач.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков. Поставленная задача достигается вследствие того, что для оценки ориентировочно-исследовательского поведения животного при выполнении им когнитивной задачи проводят анализ как отдельных двигательных актов, так и совокупность последних. Такой подход позволяет обнаруживать снижение ориентировочных реакций, связанных с нарушением формирования пространственной памяти у грызунов в процессе выработки пищедобывательного навыка.

В отличие от вышеописанных способов и тест-систем установка Ж-образный лабиринт (Ж-лабиринт) имеет более сложное строение с геометрической точки зрения, что усложняет решение когнитивной задачи животными и позволяет рассматривать пространственную ориентацию как одну из важных составляющих

двигательно-поискового поведения грызунов при выработке у них пищедобывательного навыка. Функциональность кратковременной памяти в процессе выработки пищедобывательного навыка в условиях Ж-лабиринта оценивают по устойчивости памятного следа и его воспроизведения крысами на начальном этапе обучения (1-2 день обучения). Переход энграммы в долговременную память считают состоявшимся при целенаправленном воспроизведении крысами когнитивной задачи со 2-го по 5-й день обучения. Сложное строение Ж-лабиринта позволяет одновременно с процессом выработки пищедобывательного навыка изучать различные формы двигательно-поисковых действий, характеризующих особенности пространственной ориентации у экспериментальных животных и создавать когнитивные карты, характеризующие формирование пространственного навыка крыс.

Раскрытие изобретения

Изобретение относится к области биологии и предназначено для изучения различных типов двигательно-поискового поведения, создания когнитивных карт, на основе графического анализа траектории движения, совокупной оценки двигательно-поисковой активности и динамики формирования пространственной памяти животных в процессе выработки пищедобывательного навыка и может быть применено в экспериментальной психологии, а также экспериментальной фармакологии.

Используемая установка Ж-образный лабиринт (Ж-лабиринт) состоит из стартовой зоны с двумя локусами (F, Е), соединенными коридором, и двух Т-образных разветвлений с правой и левой стороны с локусами, обозначенными буквами A, B, C, D (фиг. 1).

Выработку пищедобывательного навыка осуществляют в течение 5 дней, животные совершают по 5 побежек длительностью 5 минут (300 сек). Длительность пищевой депривации перед началом эксперимента составляет 24 часа. Тестирование проводится в условиях свободного выбора животными варианта поведения в тест-системе Ж-лабиринт для решения когнитивной задачи. Когнитивная задача состоит в целенаправленном достижении находящегося в

кормушке одного из рукавов лабиринта пищевого подкрепления (результат обучения), в пределах фиксированного времени проведения эксперимента (скорость достижения цели), с минимальным числом ошибочных действий (спонтанные подходы к пустым кормушкам).

Функциональность кратковременной памяти у тестируемых животных оценивают по динамике изменения и воспроизведения двигательного и пищевого поведения, характеризующего устойчивость памятного следа на начальном этапе обучения (1-2 день обучения). Переход энграммы в долговременную память считают состоявшимся при целенаправленном воспроизведении крысами когнитивной задачи со 2-го по 5-й дни обучения.

Различные формы двигательно-поисковых действий (актов), в совокупности составляющих двигательную деятельность (активность) в условиях Ж-образного лабиринта, определяют по характеру движений животных.

Регистрируют следующие формы двигательных действий (актов):

1) движения к локусам лабиринта без пищевого подкрепления,

2) целенаправленные движения к локусу с пищевым подкреплением,

3) исследовательские обходы всех площадок лабиринта,

4) движения к локусу, зеркально противоположному локусу с пищевым подкреплением,

5) многократно повторяющиеся движения между двумя локусами лабиринта,

6) замирание на стартовой площадке.

Когнитивные карты создают с помощью графической визуализации траектории движения крыс по площадке лабиринта. При оценке когнитивной карты, характеризующей формирование пространственного навыка крыс, учитывают все посещения локусов лабиринта за 5 побежек в 1-й день тестирования.

Типирование когнитивных карт проводят по уровню двигательной активности. Формирование широкой когнитивной карты регистрируют у крыс, которые в течение 5 побежек в 1-й день обучения успевают посетить более 4-х разных локусов лабиринта. Средние когнитивные карты определяют у животных, которые в течение указанного срока посещают не более 3-х локусов. Узкие

когнитивные карты регистрирую у крыс, которые не выходят из стартовой зоны (замирание на стартовой площадке) или посещают не более 1-го локуса лабиринта.

Формирование пространственной памяти оценивают по целенаправленному воспроизведению траектории движения, проложенной крысами в 1-й день тестирования, и ее целенаправленной модификации, связанной с решением когнитивной задачи со 2-го по 5-й день эксперимента.

Регистрацию и обработку инструментальных условно-рефлекторных показателей обучения и посещения локусов лабиринта проводят с помощью программного обеспечения RealTimer (процедурный таймер). Научно-производственная Компания «Открытая Наука» (НПК «Открытая Наука» (Россия)).

Статистическую обработку данных осуществляют методами непараметрической статистики, используя метод множественных сравнений, основанный на знаковых рангах Вилкоксона, и критерий Манна-Уитни.

Предлагаемый способ позволяет одновременно решать несколько экспериментальных задач в одной тест-системе, в частности, проводить оценку ориентировочно-исследовательского, двигательного и пищевого поведения животных.

Сущность изобретения состоит в регистрации и оценке различных форм движения, которые являются составляющими траектории движения крыс, составлении на этой основе когнитивных карт и выявлении взаимосвязи между ориентационными возможностями у крыс и способностью последних к обучению.

Применение предлагаемого способа в исследованиях поведенческих реакций позволяет исследовать ориентационные возможности животных и роль двигательной активности в формировании пространственного и пищедобывательного навыка. В области тератологических исследований этот способ дает возможность изучать функциональные нарушения центральной нервной системы у потомства крыс, в частности, выявлять психические расстройства, обусловленные нарушением эмбрионального развития мозга.

Краткое описание фигур

Фигура 1. Фотография и схема установки «Ж-образный лабиринт».

Фигура 2. Динамика двигательного поведения крыс в Ж-лабиринте: А - самки, Б - самцы. Группы: I - Контроль; II - Модель гемической гипоксии.

1 - Движения к локусам лабиринта без пищевого подкрепления; 2 - Целенаправленные движения к локусу с пищевым подкреплением; 3 - Исследовательские обходы всех площадок лабиринта; 4 - Движения к локусу, зеркально противоположному локусу с пищевым подкреплением; 5 - Многократно повторяющиеся движения между двумя локусами лабиринта; 6 - Замирание на стартовой площадке.

Фигура 3. Регистрируемые формы двигательных действий крыс в установке «Ж-образный лабиринт»: 3а - Движения к локусам лабиринта без пищевого подкрепления; 3б - Целенаправленные движения к локусу с пищевым подкреплением; 3в - Исследовательские обходы всех площадок лабиринта; 3г -Движения к локусу, зеркально противоположному локусу с пищевым подкреплением; 3д - Многократно повторяющиеся движения между двумя локусами лабиринта; 3е - Замирание на стартовой площадке.

Фигура 4. Визуализация когнитивных карт крыс по траектории их движения в лабиринте: 4а. Динамика формирования широкой когнитивной карты; 4б. Динамика формирования средней когнитивной карты; 4в. Динамика формирования узкой когнитивной карты.

Вверху графика в виде буквенного обозначения указан порядок посещения локусов лабиринта.

▲F - Начальная точка движения крысы по лабиринту; ■ - Локус с пищевым подкреплением; F, E, A, B, C, D - обозначение локусов Ж-образного лабиринта.

5. Осуществление изобретения

Способ осуществляется следующим образом. Тестирование животных проводят в изолированной от шума комнате при естественном освещении.

Используют сложную с геометрической точки зрения установку Ж-лабиринт, состоящую из стартовой зоны с двумя локусами (F, Е), соединенными коридором,

и двух Т-образных разветвлений с правой и левой стороны с локусами, обозначенными буквами A, B, C, D (фиг. 1).

Длительность пищевой депривации перед началом эксперимента составляет 24 часа. Тестирование осуществляют 5 дней, ежедневно животные совершают по 5 побежек длительностью 5 минут (300 сек).

Регистрацию и обработку инструментальных условно-рефлекторных показателей обучения и посещения локусов лабиринта осуществляют с помощью программного обеспечения RealTimer (процедурный таймер) Научно-Производственной Компании «Открытая Наука» (Россия).

Процедура включает следующие этапы:

1. 1 День. Подготовка животных к процессу тестирования: привыкание к прикосновению экспериментатора и ознакомление со средой лабиринта.

1.1. Экспериментатор опускает руки в клетку и приучает животных к прикосновениям, не вынимая их в течение 5 минут, медленными и плавными движениями поглаживает, обхватывает руками животных, приподнимает и помещает обратно в клетку. Эту процедуру повторяют несколько раз.

1.2. Для ознакомления со средой Ж-лабиринта животных поочередно помещают в стартовую камеру (F) установки на 5 минут. Предварительно в один из четырех локусов (A, B, C, D) лабиринта помещают пищевое подкрепление (хлебный шарик). Например, для 1-го животного пищевое подкрепление помещают в локус А, для 2-го - локус В, для 3-го - локус С, для 4-го - локус D, для 5-го - локус А и т.д. В течение всего времени тестирования пищевое подкрепление помещают в тот же локус, в котором оно находилось при первом ознакомлении животного с лабиринтом.

2. 2-6 День. Процедура тестирования, регистрация показателей.

2.1. Тестирование животных осуществляют в течение 5 дней. Исследуют динамику формирования пространственного и пищевого навыков. Оценивают способность к обучению и ориентационные возможности крыс по целенаправленному пищевому поведению в пределах фиксированного времени проведения эксперимента и двигательным актам, совершаемым животными в процессе решения когнитивной задачи.

2.2. Животное помещают в стартовую камеру (F) лабиринта и одновременно включают процедурный таймер (RealTimer) нажатием клавиши Enter, расположенной на компьютерной клавиатуре. Далее нажатием соответствующих клавиш регистрируют показатели: 1) посещаемые локусы (A, B, C, D) лабиринта, 2) порядок посещения локусов, 3) замирание на стартовой площадке, 4) время достижения пищевого подкрепления, 5) взятие пищевого подкрепления. Максимальная продолжительность 1 побежки животного составляет 5 минут. При нахождении и взятии пищевого подкрепления животным менее чем за 5 минут процедурный таймер останавливают нажатием клавиши Esc. Процедуру повторяют 5 раз в день.

3. Анализ данных.

3.1. Оценку динамики изменения двигательно-поискового поведения животных при формировании у них пищедобывательного навыка осуществляют в два этапа:

- учитывают абсолютное значение анализируемых показателей, регистрируемых в каждую из 5 побежек, осуществляемых в каждый из пяти дней тестирования (с 1-й по 5-ю побежку),

- учитывают усредненное по 5-ти побежкам значение анализируемых показателей, регистрируемых в каждый из 5 дней (с 1-го по 5-й день тестирования).

Анализируют показатели:

1) время достижения пищевого подкрепления (сек), 2) число взятий пищевого подкрепления, 3) отказ от обучения (замирание в стартовой камере). Исследуют динамику снижения скорости достижения пищевого подкрепления с 1-го по 5-й день тестирования. Функциональность кратковременной памяти в процессе тестирования оценивают по целенаправленному воспроизведению пищевого поведения крысами в течение 5 побежек на начальном этапе тестирования (1-2 день обучения). Переход энграммы в долговременную память считают состоявшимся при целенаправленном воспроизведении крысами когнитивной задачи со 2-го по 5-й день обучения.

3.2. Формирование пространственного навыка оценивают по траектории движения животных и различным формам двигательно-поисковых действий. Функциональность кратковременной пространственной памяти оценивают по целенаправленной модификации траектории движения за 5 побежек на начальном этапе обучения (1-2 день обучения). Функциональность долговременной пространственной памяти и закрепление пространственного навыка у тестируемых животных оценивают по их целенаправленному изменению траектории движения, связанному с выполнением когнитивной задачи со 2-го по 5-й день обучения.

3.3. Графическую визуализацию траектории движения животных осуществляют на основании показателей, которые автоматически регистрируются в процессе тестирования и выдаются в виде отчета программы RealTimer (процедурный таймер) НПК «Открытая Наука» (Россия). Когнитивные карты создают с помощью графической визуализации траектории движения крыс по площадке лабиринта. При оценке когнитивной карты, характеризующей формирование пространственного навыка крыс, учитывают число всех посещений локусов лабиринта за 5 побежек в 1-й день тестирования. Типирование когнитивных карт проводят по уровню двигательной активности (фиг. 4). Формирование широкой когнитивной карты регистрируют у крыс, которые за 5 побежек в 1-й день обучения успевают посетить более 4-х разных локусов лабиринта. Средние когнитивные карты устанавливают у животных, которые в течение указанного срока посещают не более 3-х локусов. Узкие когнитивные карты определяют у крыс, которые не выходят из стартовой зоны (замирание на стартовой площадке) или посещают не более 1-го локуса лабиринта.

3.4. Различные формы двигательно-поисковых действий, в совокупности составляющих двигательную деятельность в установке Ж-образный лабиринт, определяют по характеру движений животных (фиг 3):

1) Движения к локусам лабиринта без пищевого подкрепления;

2) Целенаправленные движения к локусу с пищевым подкреплением;

3) Исследовательские обходы всех площадок лабиринта;

4) Движения к локусу, зеркально противоположному локусу с пищевым подкреплением;

5) Многократно повторяющиеся движения между двумя локусами лабиринта;

6) Замирание на стартовой площадке.

Статистическую обработку данных осуществляют методами непараметрической статистики. Используют метод множественных сравнений, основанный на знаковых рангах Вилкоксона, и критерий Манна-Уитни. При оценке взаимосвязей показателей поисково-двигательной активности и когнитивных способностей крыс используют коэффициент ранговой корреляции Спирмена.

Примеры применения изобретения

Способ подтверждается следующими примерами.

Пример 1. Проведено исследование поисковой активности и выработки пищедобывательного навыка у контрольных и опытных крыс, подвергнутых воздействию гипоксии в период внутриутробного развития.

Контрольные самцы и самки в 1-й день тестирования осуществляли локальное знакомство со средой лабиринта без проявления стрессовых реакций и брали пищевое подкрепление в кормушках при первом обнаружении. Значимое снижение времени достижения пищевого подкрепления наблюдалось у животных обоего пола со 2-го дня тестирования. К окончанию обучения время достижения пищевого подкрепления у самцов составило 20,4 сек, а у самок 19,2 сек. Целенаправленное выполнение когнитивной задачи наблюдалось с 1-го дня тестирования. Максимальное число нахождений пищи отмечено у самок с 1-го, а у самцов со 2-го дня обучения.

У животных, подвергнутых воздействию гипоксии в период внутриутробного развития (модельная группа), в 1-й день тестирования наблюдали выраженные пассивно-стрессовые реакции на новизну обстановки, которые сопровождались двигательной заторможенностью в форме замирания на стартовой площадке лабиринта. Со 2-го дня динамика формирования пищедобывательного навыка у самцов и самок этой группы отличалась по характеру движений и

времени достижения пищевого подкрепления. У самок в течение всего периода обучения наблюдалась двигательная заторможенность, сменяющаяся спонтанными побежками по локусам лабиринта. У самцов на фоне повышения пищевой мотивации со 2-го по 5-й день тестирования двигательная заторможенность сменялась активными проявлениями в виде целенаправленных побежек. Значимое снижение времени достижения пищевого подкрепления у самцов было зарегистрировано со 2-го, а у самок только на 3-й и 5-й дни тестирования. Минимальное время достижения пищи было установлено на 5-й день обучения и составило 27,5 сек у самцов и 46,2 сек у самок. Выполнение задачи по максимальному числу нахождения пищевого подкрепления было зарегистрировано только у самцов на 5-й день обучения.

Таким образом, животные модельной группы отличались повышенной заторможенностью и удлинением латентного периода обучения. Более выраженные стрессовые реакции на новизну обстановки и замедление выработки пищедобывательного навыка отмечены у самок этой группы.

Наибольшая разница во времени достижения пищи, характеризующая формирование кратковременной памяти, у контрольных самцов и самок отмечена между 1-ми 2-м днем обучения. Со 2-го по 5-й дни наблюдались снижение времени достижения подкрепления и целенаправленное воспроизведение крысами когнитивной задачи, что свидетельствует о переходе памятного следа в долговременную память со 2-го дня тестирования.

У самок модельной группы, демонстрирующих пассивно-стрессовые реакции в течение всего времени тестирования, разница во времени и выполнение когнитивной задачи зарегистрирована только на 3-й и 5-й день обучения, что указывает на спонтанный характер пищевого поведения и нарушение регуляторных механизмов памяти, связанных с неустойчивым эмоциональным статусом. У самцов наибольшая разница во времени достижения пищи наблюдалась между 1-м и 2-м днем обучения (147,6 сек). Со 2-го по 5-й день наблюдались возрастание скорости выполнения когнитивной задачи и увеличение количества успешных попыток. Значимо увеличенное по сравнению с контролем время достижения подкрепления в 1-й и 2-й дни, а также не полное решение задачи

по нахождению пищи с 1-го по 4-й день обучения указывают на удлинение латентного периода обучения у самцов этой группы, что может быть связанно с нарушением формирования кратковременной памяти.

Наряду с различиями по показателям, характеризующим выработку пищедобывательного навыка, в частности, это касается скорости достижения цели и успешного нахождения пищи, у потомства крыс исследованных групп были установлены различия по ориентационным возможностям и скорости формирования пространственного навыка. Это сделало целесообразной оценку двигательно-поисковой активности и ее роли в формировании пространственного навыка, лежащего в основе пищевого поведения крыс (фиг 2).

У контрольных самок и самцов за весь период тестирования было выявлено четыре формы движения, характеризующие их двигательно-поисковую активность. В 1-й день тестирования наблюдались спонтанные подходы к нецелевым локусам, целенаправленные движения к локусу с пищевым подкреплением и поочередное обхождение всех площадок лабиринта у животных обоего пола. Со 2-го дня тестирования установлено значимое снижение числа спонтанных подходов к нецелевым локусам лабиринта и увеличение количества целенаправленных движений к пищевому подкреплению, что указывает на закрепление пространственной памяти в 1-й день и способность к воспроизведению ориентационно-исследовательских реакций в последующие дни обучения. Было зарегистрировано появление формы движения к локусу, зеркально противоположному локусу с пищевым подкреплением, характеризующей процесс запоминания расположения пищевого подкрепления у самцов с 1-го по 5 день, а у самок со 2-го по 4-й день обучения.

У животных, подвергнутых пренатальному воздействию гемической гипоксии, наблюдались половые различия по характеру двигательной активности. У самцов число спонтанных подходов к нецелевым локусам лабиринта зарегистрировано в 5 раза больше, по сравнению с аналогичным показателем у самок. Количество замираний на стартовой площадке, характеризующих повышенную тревожность, было одинаковым у животных обоего пола. У самок в течение всего периода тестирования наблюдалось хаотическое двигательное

возбуждение, характеризующееся чередованием целенаправленных движений к пищевому подкреплению с целенаправленными подходами к нецелевым площадкам лабиринта, что указывает на снижении ориентационных возможностей и нарушение механизмов формирования пространственной памяти. Выявленные у самок этой группы многократно повторяющиеся движения между двумя локусами лабиринта в 1-й день тестирования могут рассматриваться как проявление нервозности и являться дополнительным показателем снижения эффективности поисковой активности на фоне эмоциональной неустойчивости.

Таким образом, у самцов модельной группы в 1-й день обучения наблюдались снижение ориентационно-исследовательских реакций и замедление формирования пространственного навыка на фоне повышенной тревожности. У самок отмечены частичное воспроизведение целенаправленных движений к пищевому подкреплению, выраженное уменьшение ориентационных возможностей и нарушение формирования пространственной памяти на фоне хаотического двигательного возбуждения.

Описанные выше формы движения можно рассматривать как показатели, характеризующие формирование пространственного навыка (фиг 2).

Анализ траектории движения крыс показал, что у контрольных животных пространственная память в условиях незнакомой среды формируется в 1-й день тестирования за 5 побежек. Закрепление пространственного навыка у крыс происходит на фоне усиления пищевой мотивации и целенаправленной модификации траектории движения со 2-го по 5-й день, связанной с решением когнитивной задачи. Это позволило предположить, что когнитивные карты у контрольных животных формируются в течение первых 5 побежек по лабиринту и являются виртуальным отображением траектории движения, следовательно, связаны с уровнем их двигательно-поисковой активности. Появление формы движения к локусу, зеркально противоположному локусу с пищевым подкреплением, у крыс может указывать на закрепление пространственного навыка и может рассматриваться как один из механизмов формирования пространственной памяти в процессе выполнения когнитивной задачи по нахождению пищевого подкрепления.

В результате графической визуализации траектории движения было установлено, что у модельных самцов и самок на фоне повышенного уровня страха и снижения двигательной активности происходило нарушение формирования пространственного представления о среде лабиринта, что может расцениваться как неполноценное формирование когнитивных карт (фиг. 4в).

Таким образом, у самок модельной группы установлены снижение поисковой активности, отсутствие формы движения к локусу, зеркально противоположному локусу с пищевым подкреплением, и неспособность воспроизведения целенаправленного движения при решении когнитивной задачи, что указывает на нарушение формирования пространственной памяти.

Была проведена математическая обработка совокупности данных, описывающих двигательно-поисковое поведение, и результатов, характеризующих формирование пищедобывательного навыка у контрольных и модельных крыс.

Установлена отчетливая взаимосвязь между показателями двигательно-поисковой активности животных и успешным выполнением когнитивной задачи (табл. 1).

Таким образом, у крыс, подвергнутых действию гемической гипоксии, на фоне уменьшения ориентационно-пространственнных возможностей наблюдается нарушение выработки пищедобывательного навыка, что указывает на снижение способности к обучению и можнет рассматриваться как ухудшение когнитивных функций мозга.

Изобретение относится к области медицины, а именно к физиологии поведения животных. Ориентировочно-исследовательское и двигательное поведение крыс исследуют на фоне выработки пищедобывательного навыка посредством дифференциации траектории движения животных в Ж-образном лабиринте. Оценку осуществляют по следующим формам двигательных действий: движения к локусам лабиринта без пищевого подкрепления; целенаправленные движения к локусу с пищевым подкреплением; исследовательские обходы всех площадок лабиринта; движения к локусу, зеркально противоположному локусу с пищевым подкреплением; многократно повторяющиеся движения между двумя локусами лабиринта; замирание на стартовой площадке. Способ позволяет повысить достоверность исследования, что достигается за счет многофакторной оценки функций центральной нервной системы. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр., 6 ил.

1. Способ оценки пространственной ориентировки и когнитивных нарушений у экспериментальных животных, включающий стандартную схему исследования пищевого поведения у крыс, в которой показателями их обучаемости служат число взятий пищевого подкрепления, время достижения пищи и число ошибочных действий, отличающийся тем, что оценка ориентировочно-исследовательского и двигательного поведения крыс проводится на фоне выработки пищедобывательного навыка посредством дифференциации траектории движения животных в Ж-образном лабиринте по следующим формам двигательных действий: движения к локусам лабиринта без пищевого подкрепления; целенаправленные движения к локусу с пищевым подкреплением; исследовательские обходы всех площадок лабиринта; движения к локусу, зеркально противоположному локусу с пищевым подкреплением; многократно повторяющиеся движения между двумя локусами лабиринта; замирание на стартовой площадке.

2. Применение способа по п. 1 в биологических исследованиях.