Влияние барокамерной гипоксии на эмоционально-двигательное поведение животных

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

Устойчивость различных образований ЦНС к недостатку О 2 варьирует в довольно широких пределах. В настоящее время выделяют три группы нервных структур в зависимости от чувствительности к гипоксии [1]. В соответствии с условиями реагирования ЦНС на снижение кислородного обеспечения организма, отмечается определенная фазность в реакциях головного мозга в ответ на развитие острой гипоксии [2]. Даже незначительные изменения в состоянии головного мозга, обусловленные гипоксией, отражаются на качественной стороне его условно-рефлекторной и аналитико-синтетической деятельности. На первой стадии, т. е. на легкой степени гипоксии обычно отмечают увеличение суммарной биоэлектрической активности мозга, повышение возбудимости его структур. Процессы возбуждения в этот период начинают преобладать над процессами торможения и охватывают практически все отделы ЦНС, что объясняют обычно возникновением легкой гипоксической деполяризации биомембран нервных клеток [3].

В дальнейшем по мере углубления состояния гипоксии развивается тормозная фаза, обуславливаемая нарастающим энергетическим голоданием нейронов. Торможение широко распространяется по коре головного мозга и переходит на подкорковые структуры. В результате происходит прогрессирующее угасание биоэлектрической активности мозга, что свидетельствует о развитии функциональных и структурных повреждений нейронов [4].

Материалы и методы исследования

Эксперименты были проведены на 16 белых лабораторных крысах с соблюдением Хельсинкской декларации Всемирной ассоциации от 2000 г. Все животные были подразделены на 2 группы. Первую контрольную группу составили 8 крыс, во вторую экспериментальную группу вошли 8 крыс подвергшихся к барокамерной гипоксии. Содержались в стандартных условиях вивария масса животных к началу эксперимента составляла 150–220 г. Уход и содержание экспериментальных животных были стандартными — 12-часовой период освещения при комнатной температуре (18–22 °С).

В течение всего периода проведения экспериментов крысы содержались в пластмассовых контейнерах размером 60×30×20 по 8 животных в каждой. Моделирование острой гипоксии осуществлялось в барокамере. Подъем животных длился 15 минут, с постепенным повышением высоты до 6000 м над у. м. со скоростью 5–6 м/сек.

Ориентировочно-исследовательская активность крыс изучалась с помощью теста «Открытое поле». Эксперименты проводились в первой половине дня (10–12 час), проверка производилась в течение 7 суток с начала эксперимента.

Весь полученный фактический экспериментальный материал подвергнут компьютерной обработке с помощью пакета прикладных программ Microsoft Excel и с расчетом t-критерия Стьюдента.

Результаты и обсуждение

В первые дни после гипоксии животные реагировали так же, как и в контрольной группе. Так, видимые изменения в поведении экспериментальных животных были обнаружены на 4 и 5 сутки. Эти крысы становились вялыми. Отмечалось снижение болевой чувствительности. Шерсть становилась тусклой, теряла естественный блеск и интенсивно выпадала, вокруг носа и глаз наблюдались кровянистые красные ободки, диспепсические расстройства. На 6 сутки животные стали малоподвижными, тонус мышц ослаб. По сравнению с контрольными животными на корм реагировали пассивно, иногда еда оставалась несъеденной. У этих животных также наблюдались диарея. Таким образом, воздействие гипоксии характеризовалось более заметным снижением активации механизмов адаптации организма животных.

В «открытом поле» наблюдали на следующие показатели их поведенческой активности: число посещений периферийных квадратов отдельно от числа посещений внутренних квадратов; «стоек» на задние лапы и грумингов — комплексов реакций в виде умывания, отыскивания, вылизывания шерсти (ориентировочно-исследовательский вертикальный компонент поведения).

Наиболее значимым для выявления состояния нервной системы является исследование эмоционально-двигательного поведения в тесте «открытое поле». Это сведения характеризуют состояние различных отделов мозгового ствола, мозжечка, базальных ядер и коры большого мозга, осуществляющих высший моторный контроль в организме [2, 5].

Согласно Таблицы 1 на вторые сутки эксперимента, количество пересеченных квадрат по периферии у контрольной группы в среднем составляло 158 (22,5±1,05).

Таблица 1

ЭМОЦИОНАЛЬНО-ДВИГАТЕЛЬНОЕ ПОВЕДЕНИЕ НА 2-е СУТКИ

В ТЕСТЕ «ОТКРЫТОЕ ПОЛЕ»

Показатели	Серии
	I (контр) n=8	III (гипок) n=8
Число периферических квадратов	22,5±1,05	22,1±1,35**
Число центральных квадратов	5,87±0,51	4,5±0,56**
Число центральных стоек	5,37±0,80	4,8±0,42**
Заглядывание в норки	2,62±0,59	3,15±0,45**
Груминг	3,55±0,39	3,10±0,20**

Примечание: n — количество животных, ^** — p≤ 0,5 по отношению ко II серии

Это доказывает то, что, двигались в основном по периферии «открытого поля». Реже выходили в центральную его часть, где общее количество насчитывалась 60 квадратов (5,87±0,51). Отмечено 47 (5,37±0,80) центральных стоек I серии, что свидетельствовало о довольно низком уровне тревожности, поскольку все они были хорошо приручены до начала эксперимента. Периоды груминга были довольно редкими и непродолжительными. Умывание отмечено только у 6 крыс контрольной серии, сумма которых составляло 17 (3,55±0,39) и 24 (2,62±0,59) заглядываний в норки.

При исследовании горизонтальной двигательной активности III серии выявлено что, на 2 сутки животные реагировали, как и в контрольной группе (22,1±1,35).

На вторые сутки эксперимента, число квадрат внутренних пересечений (54), характеризующие эмоциональное состояние животных, III серии не отличалась от нормы. У крыс с гипоксической нагрузкой, число стоек, на вторые сутки исследования, снизилась на 10% по сравнению с контролем.

По данным Таблицы 2 — на вторые сутки у животных III серии (гипоксия) число заглядываний в норки на 17% (4,8±0,42) ниже по сравнению с контролем. На 2 день груминги у 3 группы по сравнению с нормой достоверно не отличались.

Полученные результаты свидетельствуют о нарушении эмоционально-двигательного поведения у животных вследствие воздействия острой гипоксии на 2-е сутки нарушаются функции высших отделов ЦНС регулирующие ориентировочно-исследовательскую поведению. На 3-е сутки эксперимента были зафиксированы снижение от нормы внутренних квадрат на 35%, периферийных квадрата на 30%, число стоек на 29%. Число заглядываний в отверстие, относящееся к категории комфортного поведения в тесте «открытое поле» особо не отличались от нормы (2,58±0,43**). Из этого следует заключить, что при острой гипоксии нарушаются метаболизмы и ведут к уменьшению выработки энергии в нервной клетке, резко угнетают возбудимость нейронов отвечающих за груминги.

На 4-е сутки у крыс с барокамерной гипоксией наблюдалось общее повышение уровня тревожности (2,8±0,42*) по сравнению показателями третьего дня (2,45±0,41**) что свидетельствует в пользу пассивно-оборонительной мотивации поведения на протяжении первых четырех суток после гипоксии. Некоторые дискоординации между этими показателями должно быть происходила вследствие нарушения функциональноанатомических связей, как между отдельными нейронами, так и различными отделами мозга. Общая ориентировочно-исследовательская активность оставалась на низком уровне (2,15±0,45*) по сравнению с контролем. Число внутренних пересечений квадрата, характеризующих эмоциональное состояние животных на четвертые сутки уменьшилось на 50%. На 4 сутки у животных с гипоксией число стоек на 40% меньше от нормы. Заглядываний в отверстие на 10% (2,15±0,45*) меньше от нормы. Число умываний этой же группы животных начиная с третьего дня уменьшалось, а на четвертые сутки наблюдения по отношению к контрольной было меньше на 41%. Таким образом, при острой гипоксии на четвертые сутки наблюдается угнетение горизонтальной двигательной активности, резкое снижение тонуса скелетной мускулатуры.

Таблица 2

ЭМОЦИОНАЛЬНО-ДВИГАТЕЛЬНОЕ ПОВЕДЕНИЕ

НА ЧЕТВЕРТЫЕ СУТКИ В ТЕСТЕ «ОТКРЫТОЕ ПОЛЕ»

Показатели	Серии
	I (контр) n=8	II (гипок)n=8
Число периферических квадратов	22,5±1,05	12,1±1,35**
Число центральных квадратов	5,87±0,51	2,45±0,41**
Число центральных стоек	5,37±0,80	2,8±0,42*
Заглядывание в отверстие	2,62±0,59	2,15±0,45*
Груминг	3,55±0,64	2,40±0,20