Генетический контроль ориентировочно-исследовательского поведения грызунов

Исследовательское поведение, вызываемое новой обстановкой и новыми предметами, представлено у грызунов поведенческими актами и позами, которые способствуют сбору информации о незнакомых элементах ситуации.

Как упоминалось выше, существование генетического компонента изменчивости исследовательского поведения проиллюстрировал Х.Ван-Абилен (van Abeelen, 1974). У мышей двух инбредных линий C57BL/6J и DBA/2 число вертикальных стоек в установке "открытое поле" достоверно различалось. Как показал анализ гибридов первого и второго поколения, этот типично количественный признак имеет полигенный тип наследования. На основе популяции межлинейных гибридов была начата селекция мышей на высокие и низкие значения признака — числа стоек в ситуации открытого поля. В результате этого эксперимента еще в начале 70-х годов были получены линии, достоверно различающиеся по уровню исследовательской активности. Эти линии представляли собой хорошую физиолого-генетическую модель для исследования особенностей морфологической и биохимической организации мозга, обеспечивающих различия в этом виде поведения мышей.

Одним из направлений таких исследований был сравнительный анализ состояния холинергической, ГАМКергической и опиатной систем гиппокампа у инбредных линий С57BL и DBA, а также у двух селектированных линий.

Различающиеся по поведению линии давали и противоположно направленные реакции на введение ряда фармакологических веществ, воздействующих на упомянутые выше мозговые медиаторные системы. Внутримозговое (в гиппокамп) введение скополамина (антагониста холинергической системы) снижало показатели исследовательской активности у мышей C57BL/6J и усиливало их у DBA/2, т.е. инвертировало различия, наблюдаемые в норме. Сходные результаты были получены и на селектированных линиях.

Очевидно, что адаптивная реакция на новизну — исследование обстановки — предполагает сбалансированное изменение активности ряда нейронных систем мозга (в частности, гиппокампа). Ван-Абилен предположил, что у линии С57BL такая согласованность более устойчива, чем у DBA/2. Роль особенностей структуры гиппокампа в формировании поведения будет рассматриваться и ниже (см.: раздел 8.6.8.2).

Поведение животных в установке "открытое поле" было предметом многих генетических исследований. Поскольку при помещении животного на открытую освещенную площадку у крысы и/или у мыши возникает не только стремление исследовать новую обстановку, но также и страх, то традиционно показатели поведения в этой ситуации принято трактовать как динамический баланс этих двух тенденций. В связи с этим высокий уровень локомоции (как правило, при низком уровне эмоциональной реактивности) принято трактовать как показатель высокой исследовательской тенденции (хотя во многих работах как собственно исследовательские движения рассматривались лишь стойки), тогда как обратное соотношение этих показателей обычно служит признаком высокого уровня пугливости.

В период интенсивного накопления фактов генетикой поведения были проведены селекционные эксперименты по выведению линий, контрастных по упомянутым признакам. Одна из этих работ — селекция мышей на разные уровни двигательной активности в "открытом поле" — описана ниже (см.: раздел 8.6.6.1). Другой известный эксперимент, который был одним из первых в этой области, это выведение английским ученым П.Бродхерстом двух линий крыс, контрастных по уровню эмоциональной реактивности (т.е. числу актов дефекации) в открытом поле (линии Maudsley Reactive и Maudsley Nonreactive strains). В дальнейшем подобные селекционные эксперименты на крысах и мышах проводились неоднократно, в результате чего был установлен ряд существенных фактов. При отборе как на разные уровни активности, так и на разную "эмоциональность" оказалось, что эти два вида реакций оказываются как бы в антагонизме друг с другом.

Иными словами, отбор на контрастные значения одного признака, ведет к появлению противоположных по уровню, но также достаточно выраженных различий по другому признаку. Высоко активные животные оказываются "малоэмоциональными" и наоборот. В то же время из сказанного в предыдущем разделе следует, что вывод о жесткой связи этих показателей делать преждевременно. В истории исследования поведения грызунов разных видов и групп, различающихся по полу, возрасту и функциональному состоянию, имеется много примеров, когда этот антагонизм отсутствует, и отрицательная корреляция между уровнями двигательной активности и эмоциональной реактивности не является строго обязательным явлением.

Следует отметить, что в этих селекционных экспериментах также были выявлены и плейотропные эффекты, и коррелированные ответы на отбор. Одной из особенностей линий Maudsley, важной для физиологической интерпретации данных, является более развитая иннервация кишечника (за счет энтеральной нервной системы) у крыс, которые в ситуации «открытого поля» совершали большее количество актов дефекации. Это может означать, что интерпретировать высокий уровень дефекации у Maudsley Reactive линии исключительно как показатель высокой эмоциональной реактивности было бы неверно.

Для оценки ориентировочно-исследовательского поведения лабораторных животных применяются разные экспериментальные установки и методами, что может быть причиной наблюдаемых различий в поведении заведомо стандартных линий мышей и крыс. Нередко результаты работ разных авторов даже противоречат друг другу. Как правило, это не служит препятствием в проведении дальнейших исследований, а наоборот, позволяет выяснить возможные причины различий.

При исследовании форм поведения млекопитающих и анализе дифференциального участия в них некоторых отделов мозга все большее значение начинают приобретать так называемые фармако-генетические исследования. Речь идет об оценке реакций на известные (или новые) фармакологические препараты или химические агенты у животных разных генотипов. Сильно упрощая картину, эти работы можно подразделить на несколько направлений: 1) оценку генетической изменчивости в продукции того или иного метаболита, участвующего в осуществлении какой-то реакции; 2) определение изменчивости числа и строения молекул-рецепторов; 3) исследования генетических особенностей эффекторной реакции и др. Одной из "опасностей" фармако-генетических исследований является тенденция перехода на все более простые объекты — срезы мозга, культура клеток, фракции синаптосом и т.д. С одной стороны, создаются условия для выявления молекулярных механизмов поведенческих реакций, но с другой — затрудняется общая оценка роли таких факторов в формировании поведения. Ввиду этого особо важное значение имеют исследования, проводимые на животных с разными генотипами, а также отслеживание формирования того или иного признака в ходе онтогенеза.

Необходимо отметить и еще одно направление исследований в генетике поведения. Анализ генетической изменчивости некоторых поведенческих реакций, например исследовательской активности мышей (см.: 8.6.6.1) позволяет делать общие выводы об эволюции этой формы поведения.