открытое поле для крыс

Крысы реагируют замиранием на новые, потенциально опасные стимулы. Эта реакция имеет неоспоримую адаптивную значимость, так как неподвижность уменьшает возможность акустического или зрительного обнаружения животного хищниками. Замирание мож­но вызвать широким диапазоном стимулов, при этом важно, чтобы стимульная ситуация способствовала выявлению отдельных эле­ментов активности. Самое простое решение — поместить живот­ное в ярко освещенную камеру, которая значительно больше, чем клетка, где живет крыса (Hall, 1936). Так как неподвижность можно рассматривать как симптом страха, а интенсивность стра­ха, вызванного стандартным стимулом, отражает эмоциональное состояние животного, поведение в открытом поле обычно исполь­зуют в качестве простого теста эмоциональности. Эмоциональные состояния также сопровождаются различными, вегетативными яв­лениями (ускорение сердечного ритма, гальваническая кожная реакция, расширение зрачков и т. д.). Вегетативная функция, ко­торую удобно учитывать вместе с измерением активности,— это дефекация (Hall, 1934). 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.

Взрослые крысы, которых содержат в обычных ус­ловиях.

Аппаратура. Большая прямоугольная камера (100Х100 [см]) с пластмассо­выми стенками высотой 40 см. Полом служит лист белого пластика, на который черной краской нанесена решетка, делящая поле на 25 (5X5) равных квадра­тов (рис. 2.16, А). Освещение производится лампой 50 Вт, расположенной на высоте 150 см над центром поля. Регистратор событий или магнитофон.

Крысу помещают в угол камеры и наблюдают за ее поведением в течение 5 мин. Как только животное вступает на новый квадрат обеими передними лапами, это регистрируется. Число посещений 16-ти периферийных квадратов (прилегающих к стенкам) регистрируют отдельно от числа посещений 9 внутрен­них квадратов. Отдельные подсчеты числа посещений внешних и внутренних квадратов производятся с интервалом в 1 мин. После 5 мин исследования животное возвращают в клетку. Подсчитыва­ется число катышков помета (болей), и пол тщательно моют пос­ле каждого теста. Тестирование повторяют в одно и то же время на протяжении четырех последующих дней.

Выпущенные животные начинают двигаться вдоль стен. Первоначально исследовательское поведение ограничивается внешними квадратами, а внутренние области посещаются крысами крайне редко.

Ис­следовательское поведение животных максимально выражено в течение первой минуты, а затем оно постепенно ослабевает. Об­щее число посещенных квадратов—15—20, но только 3 или 4 из них — внутренние. Последняя величина варьирует больше, чем показатель общего исследовательского поведения. Кроме того, число катышков помета колеблется от 0 до 5 во время первой се­рии опытов. В последующие дни общее исследовательское пове­дение животных ослабляется, а внутренние квадраты посещаются чаще. В то же время степень дефекации уменьшается. Если ис­пользовать большую группу крыс (n = 20), то можно изучить за­висимость между движением и дефекацией, между исследованием внутренних областей и дефекацией, а также зависимость между движением и исследованием внутренних областей. Корреляцион­ный анализ должен осуществляться отдельно для теста 1 и ком­бинированных тестов 2, 3 и 4. Высокая отрицательная зависимость выявлена между дефекацией и исследованием центральной части открытого поля.

Помещение животного в новое окружение ведет к возникновению исследовательского поведения, которому в то же время препятствуют условия, вызывающие страх. Две антаго­нистические тенденции характеризуются разным временным ходом. По этой причине, несмотря на уменьшение страха, актив­ность животного к концу первой серии опытов и в более поздних пробах снижается. Лучшим выражением уменьшения страха у животных является исследование ими внутренних квад­ратов, которое постепенно становится более интенсивным от опы­та к опыту (Santacana, 1972). С другой стороны, дефекация более тесно связана с эмоциональной реактивностью. Реципрокные отно­шения между исследованием внутренней части открытого поля и дефекацией обнаруживаются не только во времени, но и по внутригрупповым корреляциям. Отношение между общей исследо­вательской активностью и дефекацией сложнее. Если положитель­ная корреляция характерна для первого дня, то в последующие, со второго по четвертый дни, корреляция становится отрицатель­ной. Как отмечал Дененберг (Denenberg, 1969), значимая интер­претация поведения в открытом поле возможна лишь тогда, когда тесты повторяют в течение 3 или 4 дней и когда учитываются дан­ные по дефекации. Так как даже после этого едва возможно из­мерить эмоциональность в абсолютном масштабе, необходимо сравнивать различных животных или различные состояния одного и того же животного (влияния лекарственных препаратов, уда­лений, обработки). Первоначальные реакции страха и убегания, составляющие неотъемлемую часть описанного выше навязанного исследовательского поведения, значительно уменьшаются в ситуа­ции «свободного» исследования (Blanchard et al., 1974), когда крысы исследуют открытое поле, выходя из своей клетки, находя­щейся в центре пространства свободного поля. Уолш и Камминс (Walsh and Cummins, 1976) приводят различные факторы, опре­деляющие поведение в открытом поле, и рассматривают их зна­чимость.

Проанализируйте влияние усиления страха на поведение в открытом поле: в конце второго теста подействуйте током боль­шой силы на заднюю часть тела животного и пронаблюдайте за степенью движения и дефекации в течение двух последующих дней.

Или же включите сильный (90 дБ) шипящий звук в те­чение последних 5 мин, начиная с третьей минуты первого теста, и опишите поведение в открытом поле отдельно для периодов, предшествующих акустическому стимулу и после него.

Протестируйте влияние увеличенной сложности окружения при движении. В центре поля поместите короткую перегородку (30 см), две такие перегородки или куб, открытый с одной сто­роны, и сравните число посещенных внутренних квадратов при наличии и отсутствии различных перегородок.

Источник

Результаты тестирования в «открытом поле» крысы №9 (23) (самка)

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Имени М.В. ЛОМОНОСОВА

Кафедра высшей нервной деятельности

ТЕСТ «ОТКРЫТОЕ ПОЛЕ»

Отчет по большому практикуму.

Москва – 2014

Введение.

В настоящее время в этом тесте исследуют поведение крыс, мышей, полевок и других животных. Тест заключается в количественном измерении компонентов поведения животного, помещенного в открытое пространство (арену).

Новая обстановка с набором неизвестных стимулов (пространственных, обонятельных, зрительных и других) может вызвать два типа реакции у грызунов, попавших в эту обстановку. Это оборонительная реакция, связанная с возникновением страха, и исследовательская реакция, которая направлена на ознакомление животного с новой средой. Баланс этих реакций формирует поведение животного в новой обстановке. Для оценки превалирования конкретного типа реакции в тесте «открытое поле» регистрируют ряд показателей. Однако трактовка значимости отдельных параметров затруднена, так как один и тот же показатель может изменяться под влиянием обоих типов реакции на новую обстановку.

В тесте «открытое поле» регистрируют показатель дефекации (количество выделяемых экскрементов), показатель «горизонтальной» двигательной активности (количество пересеченных животным секторов арены), показатель «вертикальной» активности (количество и (или) длительность стоек на задних лапах), реакцию замирания (частота и (или) длительность эпизодов полной неподвижности животного) и частоту и длительность эпизодов груминга. При использовании в качестве «поля» неоднородной арены (с отверстиями) регистрируют количество заглядываний в отверстия (проявление «норковой реакции»). Дополнительно проводят измерение мочеиспускания (позволяет оценить количество мочевых меток), частоту принюхивания, прыжков, лизания, скрежетания зубами, грызения и других реакций.

Показатель дефекации отражает вклад «эмоционального компонента» в поведении животного. Высокий уровень этого показателя говорит о наличие у животного состояния повышенного страха. По мнению множества исследователей этот показатель надежен, однако он зависит от типа и интенсивности питания, от индивидуальных особенностей вида или линии животного, а также, от пола животного.

Показатель горизонтальной активности так же отражает вклад эмоционального компонента. Холл в экспериментах с тестом «открытое поле» разделил крыс на «эмоциональных» – крысы с высоким уровнем дефекации и низким уровнем горизонтальной активности и на «неэмоциональных» – крысы с низким уровнем дефекации и высоким уровнем двигательной активности. Этот показатель считается надежным, однако, в ряде случаев проявляется функциональная неоднозначность этого параметра (отражает как пугающее воздействие среды, так и исследовательское поведение животного). Оценка горизонтальной активности в разных частях арены (у стенок и в центре) позволяет выявить дополнительные особенности «психологического типа» исследуемого животного. Большинство норных грызунов избегают открытых участков, для них характерна высокая двигательная активность около стенок арены (для неоднородной арены – и у нор-отверстий). Перемещение в центральной части арены обычно характерно для животных с низкой пассивно-оборонительной реакцией и в большей степени склонных к исследовательскому поведению.

Показатель вертикальной активности связан со степенью проявления исследовательской активности животного в тестовой обстановке. Этот показатель обычно положительно коррелирует с показателем горизонтальной активности и отрицательно с показателем дефекации. Так же, как и горизонтальную активность, показатель вертикальной активности имеет смысл исследовать отдельно в разных зонах арены (у стенок и в центре).

Оценка проявления реакции замирания у исследуемого животного в комплексе с оценкой других показателей важна для выявления доминирующих тенденций поведения этого животного. Во многих исследованиях показано, что длительная реакция замирания у мышей и крыс связана с появлением сильного страха.

Реакция груминга (чистки шерсти) – один из характерных, стереотипных компонентов поведения грызунов. Эта реакция часто возникает в ответ на неспецифические раздражители, не связанные с загрязнением животных. Груминг появляется в ситуациях, связанных с действием пугающих раздражителей или в ситуациях, приводящих к повышению уровня возбуждения животных (например, при возникновении агрессии или при решении сложных задач).

Таким образом, можно распределить регистрируемые показатели в тесте «открытое поле», в зависимости от того, какому типу реакции на новую обстановку они в большей степени соответствуют. Высокий уровень дефекации, низкая вертикальная активность, низкая (или запредельно высокая) горизонтальная активность, продолжительные эпизоды замирания и интенсивный груминг могут свидетельствовать о высокой эмоциональной реактивности данного животного на действие новых раздражителей. Особи с низким уровнем дефекации, с высокой вертикальной активностью, с высоким уровнем горизонтальной активности (особенно в центре), без продолжительных эпизодов замирания и груминга, относятся к категории низкореактивных.

В поведении животного в открытом поле играют роль индивидуальные особенности животных, такие как: пол, возраст, условия выращивания и содержания, генотип и другие. Так же на поведение животного в открытом поле влияют факторы экспериментальной обстановки: уровень освещения, фоновый шум, наличие различных запахов, форма и размер арены и другие факторы.

Цели работы:

1) Провести регистрацию поведения крыс и мышей в тесте «открытое поле».

2) Проанализировать поведение крыс и мышей в тесте «открытое поле».

3) Определить к какому типу эмоциональной реактивности относятся два исследованных животных (крыса и мышь).

Методика.

В эксперименте исследовали 14 крыс линии Long Evans (7 самцов и 7 самок) и 12 мышей (самцов) линии C57BL/6 на протяжении одной попытки в тесте «открытое поле».

Животное помещали в равномерно освещенную округлую арену диаметром 150 см, с однородными пластиковыми стенками высотой 75 см. Пол арены был выстлан линолеумом (светло-коричневого цвета с равномерными полосками). Над ареной под потолком находилась видеокамера, регистрирующая движения животного в арене.

Животное находилось в арене 8 минут, на протяжении этого времени производилась съемка передвижений животного и визуальное наблюдение двумя экспериментаторами за поведением животного. Параллельно вводили информацию в компьютер о наличие стоек, остановок и эпизодов груминга. После завершения тестирования (через 8 минут после запуска животного в арену) животное вынимали из арены и помещали в домашнюю клетку. Отмечали количество болюсов. После чего удаляли болюсы из арены, протирали пол мокрой тряпкой, высушивали бумажными полотенцами, протирали тряпкой, смоченной спиртовым раствором и высушивали бумажными полотенцами.

Для визуализации движения животных и дальнейшей обработки использовали программу EthoVisionXT ver.7.0 (Noldus). Плата программы управляет яркостью и контрастностью изображения, с ее помощью осуществляется его оцифровка и масштабирование. Программа EthoVision, позволяет запоминать изображение и переносить информацию в компьютер. В каждой пробе программа выделяет объект путем поточечного вычитания предварительно зафиксированного изображения пустой арены из поля с двигающимся объектом. Координаты объекта определяются координатами его центра тяжести. Регистрация проводилась с частотой 12,5 кадров в секунду. В программе EthoVision в арене были выделены зоны «центр» и «периферия».

Зарегистрированные треки траекторий движения животных в арене проверяли на наличие артефактов и редактировали в случае обнаружения артефактов в программе EthoVision. Настраивали отображение треков передвижения так, чтобы трек отображал изменение скорости перемещения животного (выбирали карту цветов по скорости). Оценивали изменение следующих показателей:

· длина пройденного пути (см);

· средняя скорость движения (см/сек);

· число эпизодов груминга;

· средняя продолжительность одного акта груминга (сек);

· число эпизодов замирания;

· средняя продолжительность одного акта замирания (сек);

Эти показатели были вычислены для восьми минут теста, а также «по интервалам» – для каждого двухминутного интервала тестирования (для оценки динамики изменения показателей во время тестирования).

Для обработки результатов и предоставления их в наглядной форме использовали программы Microsoft Excel 2003 и Graph Pad Prism.

Результаты.

Результаты тестирования в «открытом поле» крысы №9 (23) (самка).

В результате тестирования в «открытом поле» крысы №9 в течение 8 минут был получен трек траектории передвижения крысы №9 в арене (рис.1).

Рис. 1. Трек траектории[ИЛ1] передвижения крысы №9 по арене открытого поля в течение 8 минут тестирования (цветная линия). Черной окружностью обозначен пол арены.

При визуальной оценке траектории перемещения крысы №9 выявляется, что данная крыса более-менее равномерно перемещалась по арене открытого поля (нет превалирования одной из сторон арены), в большей степени по периферии арены, однако центр пересекала часто. Важным выводом из полученного трека является то, что скорость передвижения животного в открытом поле практически не изменялась (нет изменения цвета трека), оставаясь не очень высокой (цвет трека синий, повышение скорости обозначалось красным цветом).

При программной обработке результатов были получены следующие значения регистрируемых параметров во время тестирования крысы №9 (таблица 1).

Таблица 1. Зарегистрированные параметры при тестировании в открытом поле крысы №9 (во всей арене, во время всего тестирования).

Видно, что у данной крысы невысокий показатель дефекации, высокий показатель вертикальной двигательной активность, умеренно высокая горизонтальная активность, небольшое количество замираний и эпизодов груминга.

При сравнении с другими крысами, исследованными в открытом поле выявлено, что у крысы №9 показатели вертикальной активности (стойки) и горизонтальной активности выше (длина пути, скорость перемещения), а показатели реакций замирания, груминга и дефекации ниже, чем у большинства остальных крыс (рис. 2).

Рис. 2. Сравнение зарегистрированных показателей у крысы №9 и средних значений по остальным 13 крысам ± стандартная ошибка среднего. L – длина пути (м), Vср. – средняя скорость передвижения (см/сек), R – количество стоек, D – количество болюсов, Nf – количество эпизодов замирания, Tf – длительность замирания (сек), Ng – количество эпизодов груминга, Tg – длительность груминга (сек).

Предположительно, данная крыса обладает низкой эмоциональной реактивностью и в поведении преобладает исследовательская деятельность, а не оборонительная. Однако для точного выявления типа поведения необходим дополнительный анализ полученных данных.

В таблице 2 представлены зарегистрированные показатели по двухминутным интервалам тестирования крысы №9.

Таблица 2. Значения зарегистрированных показателей крысы №9 по двухминутным интервалам тестирования в открытом поле.

Динамика длины пути крысы №9 по двухминутным интервалам тестирования в открытом поле представлена на рисунке 3.

Рис. 3. Динамика длины пути крысы №9 по двухминутным интервалам тестирования.

На рисунке 3 видно, что длина пути незначительно изменяется по ходу тестирования, однако, в последние 4 минуты происходит уменьшение длины пути. Такое уменьшение длины пути может быть связано с привыканием к среде тестирования и, соответственно, менее выраженной горизонтальной активности.

Динамика средней скорости перемещения крысы №9 по двухминутным интервалам тестирования представлена на рисунке 4.

Рис. 4. Динамика средней скорости перемещения крысы №9 по двухминутным интервалам тестирования в открытом поле.

График динамики по интервалам средней скорости сходен с графиком динамики длины пути. Скорость незначительно уменьшилась во второй половине тестирования, что так же может быть связано с привыканием к обстановке тестирования.

Динамика количества стоек у крысы №9 по двухминутным интервалам тестирования представлена на рисунке 5.

Рис. 5. Динамика количества стоек у крысы №9 по двухминутным интервалам тестирования в открытом поле.

Количество стоек, то есть степень выраженности вертикальной двигательной активности, не имеет определенного характера изменения по интервалам. Предположительно, различное количество стоек в разные интервалы тестирования связано со случайным распределением. Однако, небольшое количество стоек в первый двухминутный интервал тестирования говорит об изначально невысокой исследовательской активности крысы. Но дальнейшее увеличение количества стоек происходит во втором интервале, что говорит о том, что исследовательская активность быстро возрастает, это подтверждает гипотезу о том, что данная крыса обладает низкой эмоциональной реактивностью и проявляет в большей мере исследовательскую реакцию, а не оборонительную.

У данной крысы во время всего тестирования выявлено всего 3 эпизода замирания, один акт замирания – в первые две минуты и два – в последние две минуты. То есть в течение четырех минут в середине тестирования животное не замирало. По этим данным можно сказать, что замирание для поведения крысы №9 не характерно. Для более корректной оценки вклада показателя замирания в поведение исследована динамика длительности актов замирания, все три замирания длились примерно от 1 до 1,8 секунд, что говорит об очень небольшой продолжительности актов замирания. Это подтверждает высказывание о том, что для данной крысы не характерно замирание.

Изменение количества эпизодов и длительности груминга у крысы №9 по двухминутным интервалам тестирования представлена на рисунках 6 и 7.

Рис. 6. Динамика количества эпизодов груминга у крысы №9 по двухминутным интервалам тестирования в открытом поле.

Рис. 7. Динамика длительности груминга у крысы №9 по двухминутным интервалам тестирования в открытом поле.

По этим графикам видно, что в целом степень выраженности груминга уменьшается к концу тестирования от третей минуты тестирования. В первые две минуты груминг не выражен, животное активно бегает (скорость и длина пути наиболее высокие), выражена горизонтальная активность. Со второго интервала проявляется груминг, и в этом интервале груминг выражен сильнее всего (несмотря на то, что количество эпизодов груминга выше в третьем интервале, их длительность меньше). В общем, стоит отметить, что количество груминга у этой крысы невелико (6 эпизодов, максимальная длительность в двухминутном интервале около 11 секунд). Эти результаты так же подтверждают вышеописанную гипотезу о типе поведения и об эмоциональном типе этого животного.

Для оценки того, как показатели поведения изменялись в разных зонах арены открытого поля (не периферии и в центре) представлена таблица 3.

Таблица 3. Значение зарегистрированных показателей поведения крысы №9 в разных зонах арены.

По таблице 3 видно, что крыса №9 провела в центре значительно меньше времени чем около стенок (это иллюстрирует рисунок 8), соответственно, в центре арены зафиксирована меньшая длина пути (рис. 9). Следует отметить, что в центре у крысы была большая скорость перемещения (рис. 9), что может быть связано с появлением страха (и как следствие, увеличения горизонтальной активности), однако, в центре крыса совершила 5 стоек, что говорит о наличие исследовательской активности и в центре. Количество стоек на периферии больше (рис. 9), однако, это может быть связано не только с увеличением исследовательской активности на периферии (так как там меньше стрессирующих факторов), но и с физиологическими особенностями – около стенок может быть легче совершать подъем на задние лапы, так как есть возможность опираться на стенку передними.

Выявлено, что все зафиксированные замирания производились крысой на периферии арены (таблица 3), так как замирание в целом не выражено для этой крысы, а на периферии проведено большее время (рис. 8), этот результат не показателен. Так же, из шести эпизодов груминга только один крыса провела в центре арены.

Рис. 8. Время, проведенное крысой №9 в разных зонах арены во время тестирования в открытом поле.

Рис. 9. Сравнение параметров поведения крысы №9 в центре и на периферии. L – длина пути (м), Vср. – средняя скорость передвижения (см/сек), R – количество стоек.

Было проведено сравнение параметров поведения в центре и на периферии в двухминутные интервалы тестирования (таблица 4).

Таблица 4. Значение параметров, зарегистрированных при тестировании крысы №9 в двухминутные интервалы.

Для наглядного представления этих результатов построены графики (рис. 10, 11 и 12).

Рис. 10. Динамика времени, проведенного крысой №9 в центре и на периферии арены по двухминутным интервалам тестирования.

Рис. 11. Динамика длины пути крысы №9 в центре и на периферии арены по двухминутным интервалам тестирования.

Из полученных графиков (рис. 10, 11) видно, что во второй двухминутный интервал тестирования крыса проводит больше времени в центре (соответственно, меньше – на периферии), так же – больше длина пути в центре во второй интервал. Время, проведенное крысой №9, в центре и длина пути меньше всего в первый интервал, что является ожидаемым результатом. Во всех интервалах большее время и большая длина пути крысы – на периферии арены.

Рис. 12. Динамика количества стоек крысы №9 в центре и на периферии арены по двухминутным интервалам тестирования.

Рисунок 12 показывает, что во втором интервале так же проявляется наибольшее количество стоек вообще и только в центре.

Проведенный анализ результатов по динамике параметров поведения крысы позволяет заключить, сто наибольшую исследовательскую активность крыса №9 проявляла с третей минуты тестирования (во второй двухминутный интервал). В дальнейшем тестировании исследовательское поведение проявлялось, однако посещений центра стало меньше и других показателей исследовательского поведения стало меньше, то есть, исследовательское поведение проявлялось в меньшей степени.

В целом, в результате исследования полученных данных можно заключить, что у крысы №9 в новых условиях – в условиях эксперимента, проявляется в большей степени исследовательское поведение, а не оборонительное. Так же, выявлено, что данная крыса относится к типу животных с низкой эмоциональной активностью.

Стоит заметить, что эта же крыса при исследовании в водном лабиринте Морриса показала успешное обучение и формирование пространственной памяти. То есть, можно предположить, что животные с проявляющие такую эмоциональную реактивность и «неподверженность» стрессирующим факторам обладают высоким когнитивным потенциалом. Поэтому, возможно, имеет смысл проведение тестирования в «открытом поле» животных для отбора тех, которые с большей вероятностью могут успешно участвовать в когнитивных тестах.

Источник

• ← статья 20в в военном билете что означает
• соленые слюни что это значит →