Влияние BDNF на показатели навигационного научения и долговременной памяти мышей в тесте «Водного лабиринта Морриса»

На следующий день после оценки двигательных и ориентировочно-исследовательских показателей животные тестировались в водном лабиринте Морриса, с перерывом между сеансами в 48 часов. После проведения пяти сеансов навигационного научения были установлены основные стратегии поиска скрытой под водой платформы. Показано, что при первом помещении в водный лабиринт большинство особей выбирали хаотический поиск цели. Животные плавали вдоль стенок бассейна, что можно объяснить врожденной программой поведения — тигмотаксисом. При анализе последующих попыток у мышей наблюдались процессы формирования пространственной памяти. Было установлено, что время нахождения платформы сокращалось, поиск цели становился направленным, как правило, характеризующимся циркулярными и радиальными движениями (рис. 29). После окончания сеансов обучения животные подвергались воздействию острой гипобарической гипоксии. Через сутки после подъема «на высоту» проводилось отсроченное тестирование в водном лабиринте, включающего в себя одиночную попытку длительностью в 60 секунд при отсутствии в бассейне платформы. Для оценки состояния долговременной памяти после воздействия ОГБГ осуществлялся расчет отсроченного коэффициента сохранения (оКс) как доли времени пребывания особи в секторе бассейна, где ранее располагалась платформа, по отношению к общему времени нахождения в водном лабиринте (табл. 3).

1 сеанс.	5 сеанс.

57 сек.

4 сек.

Рисунок 29. Процесс формирования пространственной памяти у мышей в водном лабиринте Морриса. Показан пример траектории движения особи в бассейне на первом и пятом сеансах обучения

Таблица 3.

Значения отсроченного коэффициента сохранения долговременной памяти (оКс) у мышей линии С57BL/6j после воздействия острой гипобарической гипоксии, %.

Группа животных.	оКс, %.
Интактные.	29,8 ± 2,6.
NaCl, 0,9%.	24,5 ± 3,9.
Реамберин, 150 мг/кг.	25,6 ± 3,1.
BDNF, 4 мкг/кг.	30,6±3,9.
BDNF, 40 мкг/кг.	35,5±4,1*#.

* - достоверное отличие от группы сравнения, # - статистически значимые различия по сравнению с контрольной группой, p < 0,05 (критерий Манна-Уитни).

Выявлено, что воздействие острой гипобарической гипоксии приводило к нарушению процессов воспроизведения долговременной памяти у мышей при отсроченном тестировании в водном лабиринте. Так, после моделирования ОГБГ наихудший результат продемонстрировала контрольная группа животных с превентивным введением физиологического раствора. Показатели оКс данных особей оказались ниже значений интактных животных и выходили за границы нормы. Применение антигипоксанта Реамберина перед подъемом «на высоту» также не способствовало сохранению долговременной памяти. Доля пребывания в секторе, где ранее находилась платформа, оказалась на нижней границе установленной нормы посещаемости.

Наибольший интерес представляют опытные группы с интраназальным применением BDNF (4 мкг/кг, 40 мкг/кг). Показатели оКс данных групп не только не отличались от значений интактных животных (как в случае с BDNF 4 мкг/кг), но и превышали их в среднем на 5% (BDNF 40 мкг/кг). Наилучший эффект отмечен у особей с превентивным применением высокой дозы BDNF, процент оКс которой статистически достоверно оказался выше показателей групп с инъекцией препарата сравнения и физиологического раствора. Таким образом, можно предположить, что нейротрофический фактор головного мозга обладает нейропротекторным действием. Превентивное применение BDNF (40 мкг/кг) не только предотвращает возможное ухудшение пространственной памяти после воздействия ОГБГ, но и способствует ее закреплению.

Для исследования процессов воспроизведения долговременной памяти после воздействия острой гипобарической гипоксии проводилась оценка изменения стратегии животного в поиске платформы при отсроченном тестировании в водном лабиринте. С помощью пакета программ, разработанных в среде Matlab бассейн был разделен на секторы, и подсчитывалось число посещений каждого из них до момента, когда особь достигала бы платформы, если бы она присутствовала в лабиринте.

При построении графиков посещаемости секторов бассейна, было установлено 3 основных стратегии поиска платформы (табл. 4): Таблица 4.

Основные стратегии поиска цели при отсроченном тестировании в водном лабиринте Морриса.

Прямое достижение цели.	Активный поиск.	Хаотический поиск.	Отрицательный результат.

1) прямое достижение цели — животное непосредственно направлялось к месту бывшего расположения платформы (время трека составляло 3−10сек); 2) активный поиск — с учетом предыдущего опыта время нахождения платформы невелико (10−20сек); 3) хаотический поиск — отсутствие выраженной стратегии достижения цели (более 20 сек). Таккже встречались особи, которые не нашли бы платформу за все время пребывания в водном лабиринте.

В результате оценки графиков посещаемости секторов бассейна, было показано, что в группе, не подвергшейся ОГБГ, не встречалось животных с неудачным поиском цели (рис. 30). Основной процент особей непосредственно двигались к месту, где ранее располагалась платформа (55,55%) или, опираясь на предыдущий опыт обучения, активно искали ее, осуществляя характерные циркуляторные и радиальные движения (27,7%). 16,7% животных выбирали хаотическую тактику достижения цели.

По сравнению с интактными животными в опытных группах после воздействия острой гипобарической гипоксии стратегия поиска платформы существенно изменилась. Так, наибольшее количество животных с внутрибрюшинной инъекцией антигипоксанта Реамберина не опиралось на предыдущий опыт поиска, и применяло хаотическую тактику достижения цели (37,7%) (рис. 30). В группе обнаружены особи с отрицательной попыткой найти платформу (12,5%). Равная доля животных выбирала прямой и активный поиск цели (25%). В контрольной группе с интраназальным введением физиологического раствора по сравнению с другими группами обнаружено наибольшее количество особей с отрицательным результатом поиска платформы (23,26%). Равное число контрольных животных применяли прямую и хаотическую стратегию поиска цели (23,07%). Доля особей, активно искавших платформу, составило 30,7%.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что острая гипобарическая гипоксия вызывает грубые нарушения мнестических функций у мышей, тем самым вызывая смену выбора стратегии нахождения платформы при отсроченном тестировании в водном лабиринте Морриса.

Интраназальное применение нейротрофического фактора BDNF (4 мкг/кг, 40 мкг/кг) перед воздействием ОГБГ способствовало сохранению стратегии поиска платформы в лабиринте. Установлено, что в данных опытных группах направленное перемещение к месту, где ранее располагалась платформа, являлось основной тактикой поведения особей в бассейне. Прямой поиск цели выбрали 55,55% животных с превентивным введением 40 мкг/кг BDNF и 50% особей, получивших 4 мкг/кг BDNF. Доля мышей, использовавших предшествующий опыт обучения в водном лабиринте и избравших тактику активного поиска платформы, оказалась выше значений интактной группы и составила 33,3% (для группы BDNF, 40 мкг/кг) и 37,5% (для группы BDNF, 4 мкг/кг). Небольшой процент особей двигались в бассейне хаотически. Животных с неудачным поиском платформы в обеих группах не обнаружено. Следовательно, превентивное введение нейротрофического фактора снижает негативные последствия острой гипобарической гипоксии и сохраняет мнестические функции у мышей, выбирая при этом оптимальные тактики поиска платформы с наименьшими затратами времени для достижения цели.