Экспериментальное исследование формирования пространственной памяти у рыжих лесных муравьев

А. А. Хличкина, А. А. Макарцова

Новосибирский государственный университет

Современные исследования пространственной памяти у насекомых в основном сосредоточены на таких модельных видах как мухи дрозофилы и медоносные пчелы. Механизмы формирования памяти у наземных общественных насекомых, таких как муравьи, остаются изученными недостаточно. Исключение составляют исследования пространственной ориентации у пустынных видов муравьев. Рыжие лесные муравьи являются перспективным объектом для изучения памяти у насекомых, поскольку для них характерен существенный вклад обучения в индивидуальное поведение рабочих.

Цель нашей работы – исследовать индивидуальные способности муравьев к запоминанию пути выхода из лабиринта. Задачи исследования: (1) изучить способности муравьев находить выход из лабиринтов двух типов в зависимости от времени между ознакомительным и повотрным тестами; (2) проверить влияние фактора знакомства с ситуацией на способности муравьев запоминать выход из лабиринта. Рабочих особей Formica aquilonia и F. polyctena для опытов отбирали случайным образом и тестировали индивидуально на круговом лабиринте и лабиринте "бинарное дерево". Сначала муравья помещали на лабиринт для ознакомления и учитывали время, затраченное на выход из него. Спустя промежуток времени (15 мин, 30 мин, 1 ч, 3 ч и 24 ч для разных групп муравьев (n=5-13)) муравья тестировали повторно. Для оценки успешности запоминания выхода из лабиринта подсчитывали соотношение времени, затраченного на поиск выхода в повторном тесте, к таковому для ознакомления (Т/О). При использовании лабиринтов обоих типов показатели Т/О имели максимальное значение при интервале в 30 мин и оказались минимальны при проведении теста спустя 3 ч после ознакомления, но спустя 24 ч – снова повышались. Предварительное знакомство с ситуацией (упрощенный круговой лабиринт без выхода) изменяло Т/О не существенным образом.

Можно заключить, что при запоминании пространственного объекта у муравьев используется среднесрочный тип памяти (mid-term memory, MTM), которая формируется спустя несколько часов после ознакомления и угасает в течение суток. Разработанная нами методика изучения памяти муравьев с использованием лабиринтов разной сложности может быть применена в качестве оценки их когнитивных способностей.

Научный руководитель – канд. биол. наук И. К. Яковлев.

Эффекты стрессорных воздействий на экспрессию фермента синтеза серотонина и антиапоптозного белка в мозге крыс

Е. В. Баблюк

Новосибирский государственный университет

Институт цитологии и генетики СО РАН

Активность серотонинергической (5-НТ) системы мозга снижается при депрессии, однако механизмы изменения не ясны. Для прояснения этого вопроса в работе на взрослых самцах крыс иммуногистохимически исследовали экспрессию белка фермента синтеза серотонина триптофангидроксилазы (ТПГ) в областях локализации клеточных тел 5-НТ нейронов в процессе развития индуцированного стрессом депрессивно-подобного состояния. Кроме того, учитывая защитную функцию антиапоптозного белка Bcl-xL от повреждающего действия стресса, вместе с ТПГ была исследована экспрессия белка Bcl-xL. Обнаружено, что ежедневный стресс вынужденного плавания в течение двух недель привел к появлению таких клинически сопоставимых признаков, как поведенческая беспомощность и снижение потребления сахарозы (ангедония). Развитие депрессивно-подобного состояния сопровождалось зависимыми от продолжительности воздействия изменениями экспрессии ТПГ и Bcl-xL в дорзальном ядре шва. Через 2 часа после повторного плавания, во время которого уже фиксируются признаки поведенческой беспомощности, экспрессия обоих белков была достоверно увеличенной. Через сутки экспрессия ТПГ не отличалась от контроля, в то время как экспрессия Bcl-xL продолжала увеличиваться и была выше не только по сравнению с контролем, но и с животными через 2 часа. Через 2 недели экспрессия ТПГ была достоверно сниженной по сравнению с контролем, а экспрессия Bcl-xL от контроля не отличалась. Выявленные через 2 недели изменения в экспрессии исследованных белков не зависели от характера воздействия и наблюдались после ежедневного ограничения подвижности животных в течение двух недель, также вызывающего у них развитие депрессивно-подобного состояния. В целом, выявленные изменения экспрессии ТПГ и Bcl-xL отражают как активацию защитных механизмов на разных этапах стрессорного воздействия, так и последствия негативных эффектов стресса, сочетание которых и определяет развитие депрессивно-подобного состояния.

Работа поддержана грантом РФФИ № 12-04-01102.

Научный руководитель – д-р биол. наук Г. Т. Шишкина.

ПРОЯВЛЕНИЯ УСКОРЕННОГО СТАРЕНИЯ МОЗГА КРЫС OXYS

И ИХ КОРРЕКЦИЯ РАПАМИЦИНОМ

А. О. Витовтов

Новосибирский государственный университет

Институт цитологии и генетики СО РАН

Снижение функциональных возможностей мозга и рост вероятности развития нейродегенеративных заболеваний – неизбежные проявления старения. Появились работы, указывающие на нейропротекторный потенциал рапамицина (Р) – иммунодепрессанта, эффекты которого опосредует mTOR-киназа (мишень Р), регулирующая энергетический и пластический обмен в клетке. Ингибируя сигнальный mTOR-путь, Р моделирует эффекты снижения калорийности диеты – строго доказанного способа увеличения продолжительности жизни. Цель работы – анализ структурно-функциональных проявлений ускоренного старения мозга преждевременно стареющих крыс OXYS и влияния на их развитие Р.

Крысы получали Р с кормом по 0,1 или 0,5 мг/кг массы тела с 1,5 мес. В 3,5 мес. оценивали моторно-исследовательскую активность в тесте «открытое поле», уровень тревожности в приподнятом крестообразном лабиринте; у крыс, получавших 0,1 мг/кг Р - морфологические параметры мозга методами магниторезонансной томографии (МРТ) на томографе «BioSpec 117/16». В гиппокампе крыс, получавших Р в дозе 0,5 мг/кг, определяли содержание и уровень фосфорилирования белка S6, являющегося индикатором активности mTOR-киназы в клетке.

Вестерн-блот анализ не выявил значимого влияния Р на уровень S6 и его фосфорилирование у крыс OXYS и Вистар (контроль). Ранее показано, что Р достоверно подавил активность mTOR-пути в сетчатке этих животных. Возможно, в гиппокампе аналогичная реакция развивалась в более ранние сроки. В этом убеждают эффекты на уровне организма: Р предупредил развитие пассивного типа поведения и повышенной тревожности у крыс OXYS, но существенно повысил уровень тревожности крыс Вистар, не изменив их локомоторную активность. МРТ-исследование выявило в мозге контрольных крыс OXYS признаки нейродегенерации: очаги демиелинизации и расширение боковых желудочков. Р снизил эти показатели в 5 и 2 раза, соответственно. В результате получавшие его крысы OXYS не отличались по этим параметрам от крыс Вистар. Таким образом, Р обладает свойствами нейропротектора, и что принципиально важно – в дозах, не подавляющих иммунную систему.

Научный руководитель – д-р биол. наук, проф. Н. Г. Колосова. 126

УДК 612