| Результаты этапа: Заявленная цель проекта – изучение закономерностей в проявлении базовых когнитивных способностей животных, на примере ряда конкретных элементарных логических задач. Это были: 1) анализ результатов селекции мышей на успешное решение теста на поиск входа в укрытие (puzzle-box в англоязычной литературе) и на отсутствие способности к его решению, а также анализ выполнения этого теста мышами разных генотипов при ряде внешних воздействий; 2) исследование пространственной ориентации мышевидных грызунов в естественной среде обитания; 3) анализ способности серых ворон решить «эзопов» тест (на понимание физических свойств предметов). Полученные результаты дали новый эмпирический материал для формирования более детальных представлений о возможностях проявления когнитивного поведения как у мышевидных грызунов (лабораторные мыши и полевки), так и у птиц с высоким уровнем развития ЦНС (серая ворона). Эти данные могут быть использованы и для создания лабораторных и генетических моделей заболеваний мозга человека, поскольку показывают «диапазон» реакций животных этих видов в решении тестов, основанных на проявлении когнитивных способностей.
При работе по 1-й части проекта исследования были сконцентрированы на оценке результатов селекции мышей на быстрое эффективное решение теста на поиск входа в укрытие (тест ПВУ, puzzle-box test в англоязычной литературе) - линии «плюс» и «минус», соответственно, и на оценке различий реактивности мышей линий БМ и ММ (т.е., с большим и малым относительным весом мозга) при фармакологическом воздействии и в условиях стресса. Мышей тестировали на гипонеофагию, реакцию в “неизбегаемой скользкой воронке” и закрытом крестообразном лабиринте (Маркина и др., 1999), а также на понимание правила “неисчезаемости”, когда нужно найти вход в комфортное укрытие из ярко освещенной камеры при его маскировке.
Селекция мышей на когнитивный признак. Исходной популяцией для селекции мышей на быстрое решение теста ПВУ и на отсутствие решения были мыши F20 линии, ранее селектированной на успешность решения теста на экстраполяцию (Перепелкина и др., 2013, 2015). На уровне F5 значимых различий ни в абсолютном весе мозга, ни в отношении вес мозга/ вес тела между мышами линий «+», «-» и неселектированной популяции не выявлено, с числом животных, соответственно, 55, 69 и 24. Вес мозга «+» - 485±2.5 мг, «отношение мозг/тела -16.3, «-» - 484.1±2.3, отношение -17.4, неселектированная популяция 507,7±3.9мг и 17.5, тогда как вес тела был незначительно, но достоверно выше у мышей «+» (30.2±0.3 г, 28.3±0,3 г, 29.8±0.4 г, р<0.01). На протяжении селекции доли мышей линии «плюс», способных к решению теста ПВУ (в его наиболее сложной стадии, когда лаз закрыт пробкой, которую необходимо вынуть), были достоверно выше, чем в линии «минус» и в неселектированной генетически гетерогенной контрольной популяции. Данные по решению этой стадии теста для линии «плюс» следующие: в F2-F5 доли решений первого предъявления теста с «пробкой» были, соответственно, в F2 65.6 %, в F3 – 83.6%, в F4 – 89.4%, в F5 – 92.7 %, тогда как в линии «минус» эти доли были 44,5%, 34.2%, 20% и 34.2% (различия достоверны, р<0.001), а в контрольной популяции (мышей тестировали в сравнении с F5 селекции) эта доля была 30.9 % (р<0.01). У мышей линии «плюс» (и в значительно меньшей степени – у мышей «минус») обнаружено укорочение времени решения второго предъявления теста с пробкой по сравнению с показателями первого решения. Достоверное укорочение (р<0.01 и 0.001) латентного периода решения стадии теста ПВУ было обнаружено у 56%, 73.7%, 72.2% и 74.4% мышей «плюс» (в F2-F5) и только у 39.3%, 28.8%, 21.7% и 26.1% мышей линии «минус». Это можно трактовать, как более высокие показатели краткосрочной памяти у мышей линии «плюс». В тесте на гипонеофагию (новая пища в новой обстановке) мыши линии «плюс» съели в среднем достоверно большее количество новой пищи, чем мыши линии «минус» и контрольная популяция (F5 - линия «плюс» - 69.4 ± 6.8 мг, «минус» - 34.7± 6.1 мг, контрольная популяция - 30.9±13.2 мг, соответственно; различия между селектированными линиями - достоверны, р<0.001). Важно отметить, что в попытках решения стадий теста ПВУ с пробкой у многих мышей обеих линий обнаруживались эпизоды «манипулирования» с пробкой – животные пытались зацепить ее зубами или отодвинуть, однако успешными эти попытки были в большинстве случаев у мышей линии «плюс». Это позволяет сделать следующее предположение. Исходной популяцией для селекции линий «плюс» и «минус» были мыши F20 линии ЭКС, ранее селектированной на успешность решения теста на экстраполяцию направления движения стимула, исчезнувшего из поля зрения. Этот селекционный эксперимент показал неустойчивость эффекта селекции на сложный когнитивный признак (Перепелкина и др. 2015). Парадигма теста на экстраполяцию предполагает наличие у животного «понимания», что исчезнувший из поля зрения предмет не исчез, и его можно искать (т.е. понимание «неисчезаемости»). Поскольку «манипулирование пробкой» обнаруживалось у мышей обеих линий, можно сделать предварительное заключение, что у животных обеих линий понимание «неисчезаемости» проявляется, однако у линии «плюс» оно достоверно чаще реализуется в решение теста, обеспечивающее проникновение в комфортную часть установки. Эти данные показывают, что выявленные различия между линиями следует объяснять эффектом селекции не просто на понимание принципа «неисчезаемости», а различиями в экспрессии так называемых «исполнительных функций» (executive functions). Понятие «исполнительные функции», заимствованное из психологии часто используют для объяснения различий в выполнении когнитивных тестов в экспериментах на животных, и включает в себя не только способность к сложным формам обучения и решению элементарных логических задач, но также показатели реакции на новизну, внимания, краткосрочной и долгосрочной памяти. памяти и «когнитивного контроля», т.е. способности к торможению неэффективных действий (Holmes, Wellman, 2008, Courtiere et al., 2011, Kolisnyk et al., 2013, Faure et al., 2014, Royall, Palmer, 2014, Grissom et al., 2015, и др.). Обнаруженное в наших экспериментах превышение показателей теста на новую пищу, и проявления краткосрочной памяти у мышей линии «плюс», согласуется с предварительным заключением проведенных экспериментов этой части проекта. Это можно считать проявлением межлинейных различий в экспрессии у линии «плюс» исполнительных функций. Этот эксперимент – первая в нейробиологической практике попытка селекции на признак, связанный с когнитивными способностями per se, т.е. без аналогичного предварительного опыта (научения).
Во второй группе экспериментов – с анализом межлинейных различий в когнитивном поведении и ряде других признаков поведения - были получены следующие результаты. Линии мышей БМ и ММ разводятся в режиме случайного внутрилинейного скрещивания, поскольку собственно отбор на большой и малый относительный вес мозга в этом селекционном эксперименте был прекращен в 24 поколении (Perepelkina et al., 2013, Перепелкина и др., 2019). Тем не менее, различия и в величине отношения вес мозга/вес тела, и в абсолютной массе мозга в поколениях F13 (F42) и F14 (F43) у БМ и ММ сохранились: у линии БМ – вес мозга 476,0±2.1 мг, отношение вес мозга/вес тела 17.9, у линии ММ 414,1±1.0, и 15.59. Различия в весе тела были статистически недостоверными (27.7± 0.5 г и 26.6 ± 0.5 г для БМ и ММ соответственно).
Стресс иммобилизации, мыши БМ и ММ. У мышей БМ (n=31) и ММ (n=23) в возрасте 6 мес. оценивали влияние 2 ч стресса иммобилизации (помещение в пластиковую пробирку, диам. 2.8 см, дл. - 12 см, объем 50 мл) на выполнение когнитивного теста ПВУ, теста на гипонеофагию и на поведение в батарее тестов (закрытый крестообразный лабиринт, щелчок, неизбегаемая скользкая воронка (Маркина и др., 1999). Контрольные группы оставались в домашних клетках. Следует отметить, что у мышей БМ после иммобилизации средний ЛП в 3-й и 4-й пробах теста ПВУ (лаз закрыт пробкой) были длиннее, чем в контроле (82.7±20.3 против 123.6 ±21.0 и 68.2±22.8 против 131.0±22.1), тогда как у мышей ММ соотношение (для 3-й пробы) было обратным. Мыши ММ после иммобилизации достоверно быстрее переходили в темноту, чем мыши из контрольной группы. Средний ЛП ММ опытной группы был почти таким же, как у контрольных мышей БМ. Различия между контрольными и опытными группами мышей БМ и ММ имели противоположный «знак» – более короткие ЛП были в контроле у БМ (и более длинные после иммобилизации), и более длинные ЛП у ММ были в контроле (3-я проба, т.е. при 1-м предъявлении лаза, замаскированного пробкой). Этот «рисунок» различий в реакции на воздействие оказался сходным с таковым при введении атомоксетина (см. ниже). Мыши БМ (суммарно контрольные и опытные) лучше решали когнитивный тест, чем ММ. Достоверного влияния стресса на показатели его решения выявлено не было
Реакция на новую пищу в новой обстановке (гипонеофагия) у мышей ММ (но не у БМ) после иммобилизации была достоверно выше, чем в контроле, т.е. у мышей ММ стресс активировал реакцию на новую пищу. Данные 2-факт ANOVA (факторы «генотип» и «воздействие», вес съеденной новой пищи и число подходов к ней) выявили достоверное влияние фактора «воздействие». Влияние фактора «генотип» и взаимодействие факторов «генотип» х «воздействие» были на «грани достоверности» (р=0.058 и р=0.59).
В тесте “неизбегаемой скользкой воронки” (аналогичном тесту Порсолта) у мышей БМ после иммобилизации было достоверно дольше время адаптивной реакции “избавления” (за счет снижения времени пассивности), тогда как у ММ это изменение было недостоверным. В этом тесте мыши БМ чаще, чем ММ, переходили от одного типа реакции к другому, и в целом “рисунок” соотношения времени, занятого тремя типами реакции в воронке (пассивность, избавление с пребыванием над поверхностью воды, попытки выпрыгнуть) обнаружил межлинейные различия, поскольку они наблюдались и в контроле, и после иммобилизации. Полученные в этом исследовании данные показывают, что между линиями БМ и ММ продолжают выявляться различия в поведении (в том числе и в состоянии стресса), несмотря на прекращение селекции на относительный вес мозга.
Влияние атомоксетина на поведение мышей БМ и ММ. Показатели поведения мышей БМ и ММ в двух экспериментах (несмотря на небольшое различие в использованных дозах атомоксетина, далее - АТ) были сходными. Статистически достоверных различий между показателями поведения мышей двух поколений, обнаружено не было, и они представлены суммарно. Введение АТ проводили 4 мес мышам-самцам БМ (n=20) и ММ (n=17), животным контрольных групп (БМ, n=23, и ММ n=16) вводили физиол. р-р. АТ вводили в.бр. в течение 7 дней в дозах 2 мг/кг (опыт с F42) и 3.5 мг/кг (с F43). По окончании серии инъекций у мышей в течение 3 дней оценивали поведение в ряде тестов (тест ПВУ, скользкая воронка, закрытый крестообразный лабиринт).
Решение теста ПВУ. На ЛП ухода мышей в темноту при открытом лазе и при маскировке его стружкой влияние фактора «линия» (2 факт ANOVA, «линия» и «воздействие») сказалось на уровне тенденции (F1-2 =2.91, р=0.098). Обе группы БМ решали тест быстрее, чем обе группы ММ. Эта часть теста - вариант светло-темной камеры, и возможно, что мыши ММ сильнее, чем БМ боятся новой обстановки и не сразу выполняют реакцию избегания (практически во всех предыдущих экспериментах мыши ММ обнаруживали более высокую тревожность). Введение АТ не повлияло на выполнение этой стадии теста у ММ (АТ - 92.7±18.0 с, контр. - 93,3±16.9 с) Мыши БМ после АТ дольше (но недостоверно) не уходили в темноту (АТ - 78.7±18.0 с, контроль – 48.4±16.1 с). Возможно, что они меньше боялись света, но возможно АТ вызвал у мышей БМ усиление страха при попадании в новую обстановку, из-за чего ЛП и стал больше – они не сразу обнаруживали лаз в темную часть камеры. Такое же соотношение величины ЛП было и в следующей пробе теста, когда лаз был замаскирован стружкой вровень с полом. Более высокие величины ЛП ухода в темноту (с раскапыванием стружки) были у обеих групп (БМ и ММ) после АТ (БМ – 110.8±22.3 с против 90.7±19.9 с в контроле, у ММ – 146.2±22.3 с против 128.3±21.0 с в контроле). Из-за высокого разброса индивидуальных показателей и малого размера групп различия статистически незначимы. Следует отметить, что и в этой части теста время решения задачи у мышей БМ было (недостоверно) короче, чем у ММ. Средние ЛП решения 1-го предъявления теста с пробкой у мышей БМ после введения атомоксетина были достоверно короче, чем в контроле (197.7±12.8 c vs 233.5±12.8 с, p<0.05), и короче, чем у обеих групп мышей ММ (р<0.05). Для этих стадий теста ПВУ более информативно сравнивать доли мышей, решивших эти («когнитивные») этапы теста. У мышей БМ после АТ было 5 решений теста (из 16 предъявлений для двух предъявлений «пробки»), тогда как у ММ было 2 решения (из 16), но различия между этими группами недостоверны (метод φ по Фишеру для альтернативных долей). В то же время доля всех мышей БМ решивших тест ПВУ с пробкой была достоверно выше (БМ - 12 решений из 20 у БМ и 3 из 18- у ММ, р<0.001). Таким образом, АТ несколько усилил способность БМ решать когнитивные пробы теста ПВУ, но этот эффект был «замаскирован» межлинейными различиями. В этом тесте (суммарно по 4-м его предъявлениям) оценивали число эпизодов замирания. Данные 2-ф. ANOVA («линия» и «воздействие») показали высоко достоверное влияние линии (F1-2= 27.3, p=0.00001, замираний было больше у БМ), и достоверную величину взаимодействия факторов (F1-2= 27.3, р=0.00001). Последнее отражает разный «знак» влияния АТ на мышей 2 линий (4 у БМ замираний после АТ было достоверно больше, чем в контроле (АТ - 7.4±1.2 vs 2.4±1.0, р<0.01, тогда как у ММ соотношение было обратным (14.1±1.1 vs 7.4±1.0, p<0.001). Существует предположение, что реакции замирания в новой обстановке свидетельствуют не столько о проявлении тревожности, сколько о повышении «настороженности» животного, способствующей выбору адекватной реакции на обстановку (Molendijka, de Kloetb, 2015). Интересно отметить, что абсолютные величины числа эпизодов замирания у мышей БМ и ММ в группах после АТ были одинаковыми. В то же время уровень дефекации, также оцененный суммарно для всех 4-х предъявлений теста, в группах БМ и ММ после введения АТ был достоверно ниже по сравнению с контролем, что, в соответствии с традиционной трактовкой этого показателя как индекса эмоциональной реактивности, т.е. страха, может отражать более слабый «испуг» животных после введения АТ при попадании в новую обстановку. Возможно, что введение АТ мышам БМ и ММ, при котором повышается уровень норадреналина, «оптимизирует» острожное поведение мышей, и число эпизодов замирания в тесте у мышей двух линий выравнивается. Возможно также, что традиционная нейрофизиологическая трактовка картины межгрупповых различий в проявлении способностей к решению когнитивного теста и тревожности недостаточна в ситуации искусственного повышения уровня норадреналина с помощью АТ. Изменения в поведении, вызванные данным фармакологическим вмешательством, следует искать в особенностях организации проекций норадренергических аксонов в структурах переднего мозга (Plummer et al. 2020). Ранее было показано, что в тесте на внимание введение АТ (3 мг/кг) усилило проявление этого признака только у мышей с изначально более низким уровнем внимания (Salimov, Kovalev, 2013), что можно сопоставить с обнаруженным в наших экспериментах дифференциальным влиянием АТ на ряд показателей поведения. Тут уместно отметить, что у мышей-гетерозигот по нокауту норадреналинового транспортера (при котором уровень норадреналина был выше, чем у мышей дикого типа, а уровень белка-продукта данного гена – в 2 раза ниже, чем в норме) была обнаружена повышенная тревожность в тесте «светло-темная камера» (сходном с нашим тестом на этапе открытого лаза) (Fentress et al., 2013). В любом случае, полученные данные показывают дифференциальное влияние блокады НА транспортера на мышей БМ и ММ.
В тесте «закрытый крестообразный лабиринт» (ЗКЛ) картина влияния АТ на исследовательское поведение у мышей БМ и ММ была сложной. В целом, и по настоящим данным, и по данным, полученным на мышах БМ и ММ ранее, целый ряд показателей этого теста свидетельствуют о более активной и целенаправленной реакции исследования новой среды у мышей БМ (Перепелкина и др., 2019). Об этом говорят данные о большем числе «циклов патрулирования» (см. Методы) у мышей БМ после АТ (БМ - 2,12±0,26 vs ММ – 4.0±0,26, р= 0,047), о более частых «шагах вперед» как в контроле (БМ 5,0±0,64, ММ - 2,7±0,7, р=0,018), так и после АТ (БМ - 6,1±0,72, ММ - 9±0,7, р=0,003), т.е. они более «планомерно» посещали рукава ЗКЛ (Маркина и др., 1999).
Различия между группами после АТ и в контроле у мышей БМ и ММ в неизбегаемой скользкой воронке были однонаправленными, и были проанализированы суммарно. Время сохранения состояния неподвижности было достоверно короче у мышей после А, причем, несмотря на сходство в «направлении» различий АТ vs контроль, мыши БМ были в целом более активными, чем ММ (2-ф ANOVA, «линия» F1-2= 7.5102, p=0.0080), причем в группах после АТ мыши были более активными, чем контроль. У мышей БМ время активных реакций после АТ было выше, чем у ММ (р=0.076, тенденция), а в контроле – оно было достоверно выше, чем у ММ (р= 0.0424). Таким образом, поведение мышей БМ и ММ в аверсивной обстановке (реакция на попадание в воду), в группах после АТ было более активным, а пассивная реакция, соответственно, была менее длительной. Иными словами, в ситуации, когда «когнитивный» компонент поведения не был решающим фактором для адаптивной реакции, эффект АТ проявился в усилении активных реакций. Следует отметить, что норадренергическая система мозга участвует в реализации поведения, связанного с проявлением внимания, с общей активацией (arousal), мотивацией, научением и памятью, однако нейроны этой «эргичности» обнаруживаются не только в locus coeruleus, но и в группе нейронов А2 (dorsal vagal complex), которые расположены в каудальной части дорзомедиального отдела продолговатого мозга (Rinaman, 2011). Нейроны А2 участвуют в реализации сенсо-моторных и висцеральных реакций и реципрокно связаны со структурами ствола (и locus coeruleus, в том числе), гипоталамуса и лимбической системы. L. Rinaman (2011) отмечает, что в большинстве исследований участие восходящих норадренергических проекций относят к влиянию locus coeruleus, тогда как участие нейронов группы А2- не анализируется. В то же время важные для реакции мозга на внешние воздействия проекции в гипоталамус и ряд других структур переднего мозга идут именно от нейронов А2. Эти сведения могут иметь значение для интерпретации межлинейных различий в реакции на введение АТ в настоящей работе. В частности, можно предположить, что изменения реакции на аверсивную ситуацию (тест со «скользкой воронкой») в группах после АТ была реализована именно через систему А2 нейронов. В то же время особенности межлинейных различий в реакции на АТ в решении когнитивного теста после АТ могут быть связаны с реакцией на усиление сигналов именно от locus coeruleus (Montoya et al., 2016, Plummer et al., 2020), поскольку блокада НА-транспортера повышает уровень норадреналина. У анестезированных крыс в остром опыте в ответ на сенсорную стимуляцию усиливалась фазическая активность нейронов этого ядра в ответ на в.бр. введение АТ (0.1–1 мг/кг), тогда как тонический компонент реакции – снижался (Aston-Jones, Cohen, 2005, Bari, Aston-Jones, 2012).
Цитированная литература по первой части проекта:
Маркина Н.В., Попова Н.В., Салимов Р.М., Салимова Н.Б., Савчук О.В., Полетаева И.И. Уровни тревожности и стресс-реактивности у мышей, селектированных на большой и малый вес мозга. Журн. высш. нервн. деят. им. И.П. Павлова. 1999. 49 (5): 789–798.
Перепелкина О.В., Лильп И.Г., Маркина Н.В. и др. Первый опыт селекции лабораторных мышей на высокую способность к экстраполяции. В кн.: Формирование поведения животных в норме и патологии: К 100-летию со дня рождения Л.В. Крушинского (1911–1984). М.: 2013, Языки Славянских Культур. С. 263–296.
Перепелкина ОВ., Голибродо ВА., Лильп ИГ., Полетаева ИИ. Селекция мышей на высокие показатели решения элементарной логической задачи. ДАН, 2015, том 460, № 5, с. 617–621
Перепелкина ОВ., Тарасова АЮ., Огиенко НА., Лильп ИГ., Полетаева И.И. Вес мозга и когнитивные способности лабораторной мыши Усп. Совр. Биол., 2019, т. 139, № 5, С. 434-444
Салимов РМ, Маркина НВ, Перепелкина ОВ, Майский АИ, Полетаева ИИ. Быстрая реакция на этанол и высокое добровольное потребление алкоголя мышами, селектированными на вес мозга. Журн. высш. нервн. деят. им. И.П. Павлова, 2003, 53(1):100-106
Andreasen JT, Redrobe JP, Nielsen EØ, Christensen JK, Olsen GM, Peters D. A combined α7 nicotinic acetylcholine receptor agonist and monoamine reuptake inhibitor, NS9775, represents a novel profile with potential benefits in emotional and cognitive disturbances. Neuropharmacology. 2013 Oct;73:183-91. doi: 10.1016/j.neuropharm.2013.04.060. PMID: 23748055
Aston-Jones G., and Cohen J.D. An Integrative Theory of Locus Coeruleus-Norepinephrine Function: Adaptive Gain and Optimal Performance Annu. Rev. Neurosci. 2005. 28:403–50 doi: 10.1146/ annurev.neuro.28.061604.1357092
Bari A., Aston-Jones G. Atomoxetine modulates spontaneous and sensory-evoked discharge of locus coeruleus noradrenergic neurons. Neuropharmacology,V 64, January 2013, Pages 53-64 https://doi.org/10.1016/j.neuropharm.2012.07.020
Ben Abdallah NMB, Fuss J, Trusel M, Galsworthy MJ, Bobsin K, Colacicco G, Deacon RM, Riva MA, Kellendonk Ch, SprengeRl, Lipp H-P, Gass P. The puzzle box as a simple and efficient behavioral test for exploring impairments of general cognition and executive functions in mouse models of schizophrenia Exp. Neurol., 2011, vol. 227, pp. 42–52. http://dx.doi.org/ 10.1016/j.expneurol.2010.09.00.
Cain RE, Wasserman MC, Waterhouse BD, McGaughy JA. Atomoxetine facilitates Attentional Set Shifting in adolescent Rats Dev Cogn Neurosci. 2011 October ; 1(4): 552–559. doi:10.1016/j.dcn.2011.04.003.
Callahan PM., Plagenhoef MR, Blake DT., Terry Jr AV. Atomoxetine improves memory and other components of executive function in young-adult rats and aged rhesus monkeys. Neuropharm. 2019; 155: 65–75. doi:10.1016/j.neuropharm.2019.05.016.
Chrząścik KM, Sadowska ET, Rudolf A, Koteja P. Learning ability in bank voles selected for high aerobic metabolism, predatory behaviour and herbivorous capability. Physiol Behav. 2014, 135:143-51. doi: 10.1016/j.physbeh.2014.06.007. PMID: 24952259
Corral-López A, Kotrschal A, Kolm N.J Selection for relative brain size affects context-dependent male preference for, but not discrimination of, female body size in guppies. Exp Biol. 2018 Jun 25;221(Pt 12):jeb175240. doi: 10.1242/jeb.175240. PMID: 29739831
Courtière A., Hardouin J, Burle B, Vidal F, Turle-Lorenzo N, Amalric M, Hasbroucq T.Dynamics of executive control and motor deficits in parkinsonian rats. J Neurosci. 2011 Aug 17;31(33):11929-33. doi: 10.1523/JNEUROSCI.2550-11.2011
Delamater AR, Wasserman EA. Comparative cognition-Conceptual and methodological advancements. J Exp Psychol Anim Learn Cogn. 2021 Jul;47(3):219-222. doi: 10.1037/xan0000309.PMID: 34618523
Dongon PAM. The central noradrenergic transmission and the locus coeruleus: a review of the data, and their implications for neurotransmission and neuromodulation. Progr. In Neurobiol. 1981, v.16,p. 113-143
Faure P, Tolu S, Valverde S, Naudé J. Role of nicotinic acetylcholine receptors in regulating dopamine neuron activity. Neurosci. 2014; 282:86-100. doi: 10.1016/j.neuroscience.2014.05.040. PMID: 24881574
Grissom N, Bowman N, Reyes TM. Epigenetic programming of reward function in offspring: a role for maternal diet. Mamm Genome. 2014 Feb;25(1-2):41-8. doi: 10.1007/s00335-013-9487-6. PMID: 24317506
Holmes A, Wellman CL. Stress-induced prefrontal reorganization and executive dysfunction in rodents. Neurosci Biobehav Rev. 2009; 33(6): 773–783. doi:10.1016/j.neubiorev.2008.11.005
Huang Y, Yun K. Study on effects and mechanism of lead and high-fat diet on cognitive function and central nervous system in mice. World Neurosurg. 2020 Jun;138:758-763. doi: 10.1016/j.wneu.2020.01.165. Epub 2020 Jan 29.PMID: 3200473
Islam R, Matsuzaki K, Sumiyoshi E, Hossain ME, Hashimoto M, Katakura M, Sugimoto N, Shido O. Theobromine Improves Working Memory by Activating the CaMKII/CREB/BDNF Pathway in Rats. Nutrients. 2019;11(4):888. doi: 10.3390/nu11040888.PMID: 31010016
Kenneth R. Light, Henya Grossman, Stefan Kolata, and Louis D. Matzel General Learning Ability Regulates Exploration Through its Influence on Rate of Habituation. Behav Brain Res. 2011 October 1; 223(2): 297–309. doi:10.1016/j.bbr.2011.04.050
Kolisnyk B, Al-Onaizi MA, Hirata PH, Guzman MS, Nikolova S, Barbash S, Soreq H, Bartha R, Prado MAM, Vania F. PradoVF. Forebrain Deletion of the Vesicular Acetylcholine Transporter Results in Deficits in Executive Function, Metabolic, and RNA Splicing Abnormalities in the Prefrontal Cortex. J Neurosci, 2013 V.33(37):14908 –14920
Kverková K, Bělíková T, Olkowicz S, Pavelková Z, O'Riain MJ, Šumbera R, Burda H, Bennett NC, Němec P. Sociality does not drive the evolution of large brains in eusocial African mole-rats. Sci Rep. 2018 V.8(1):9203. doi: 10.1038/s41598-018-26062-8.PMID: 29907782
Mateju J, Kratochvıl L, Pavelkova Z, Pavelkova Ricankova V, Vohralık V, Nemec P. Absolute, not relative brain size correlates with sociality in ground squirrels. Proc. R. Soc. B 2016, 283: 20152725. http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2015.2725
Molendijka ML, de Kloetb E.R. Immobility in the forced swim test is adaptive and does not reflect depression in the forced swim test is adaptive and does not reflect depression. Psychoneuroendocrinology V.62 (2015) 389–391
Montoya A.. Bruins R., Katzman M.A., Blier P. The noradrenergic paradox: implications in the management of depression and anxiety. Neuropsych. Dis.Treatm., 2016. V.12 P.541–557. doi.org/10.2147/NDT.S91311
Myhrer T. Neurotransmitter systems involved in learning and memory in the rat: a meta-analysis based on studies of four behavioral tasks. Brain Research Reviews 41 (2003) 268–287.
Nadler JJ, Zou F, Huang H, Moy SS, Lauder J, Crawley JN, David W. Threadgill DW, Fred A. WrightFA, Terry R. Magnuson TR. Large-scale gene expression differences across brain regions and inbred strains correlate with a behavioral phenotype. Genetics, 2006, 174: 1229–1236
Navabpour S, Kwapis JL, Jarome TJ. A neuroscientist's guide to transgenic mice and other genetic tools.Neurosci Biobehav Rev. 2020 Jan;108:732-748. doi: 10.1016/j.neubiorev.2019.12.013..PMID: 31843544
Oades RD The role of noradrenaline in tuning and dopamine in switching between signals in the CNS. Neurosci Biobehav Rev. 1985 Summer; V.9(2):261-82.
Perepelkina O.V., Golibrodo V.A., Lilp I.G., Poletaeva I.I.. Mice selected for large and small brain weight: the preservation of trait differences after the selection was discontinued. Advances in Bioscience and Biotechnology, 2013, 4, № 6А http://dx.doi.org/10.4236/abb.2013.46A001 (http://www.scirp.org/journal/abb/)
Pimenova AA, Herbinet M, Gupta I, Machlovi SI, Bowles KR, Marcora E, Goate AM. Alzheimer's-associated PU.1 expression levels regulate microglial inflammatory response. Neurobiol Dis. 2021 Jan;148:105217. doi: 10.1016/j.nbd.2020.105217. PMID: 33301878
Plummer NW,. Scappini EL, Smith1 KG., Tucker CJ, Jensen P. Two subpopulations of noradrenergic neurons in the locus coeruleus complex distinguished by expression of the dorsal neural tube marker Pax7. Frontiers in Neuroanatomy | www.frontiersin.org 1 July 2017 |V. 11 | Article 60
Plummer NW, Chandler DJ, Powell JM, Scappini EL, Waterhouse BD, Jensen P. An intersectional viral-genetic method for fluorescent tracing of axon collaterals reveals details of noradrenergic locus coeruleus structure. eNeuro. 2020, 7(3):ENEURO.0010-20.2020. doi: 10.1523/ENEURO.0010-20.2020.
Rook N, Letzner S, Packheiser J, Güntürkün O, Beste C. Immediate early gene fingerprints of multi-component behaviour. Sci Rep. 2020;10(1):384. doi: 10.1038/s41598-019-56998-4.PMID: 31941919
Royall DR, Palmer RF "Executive functions" cannot be distinguished from general intelligence: two variations on a single theme within a symphony of latent variance. Front Behav Neurosci. 2014 Oct 24;8:369. doi: 10.3389/fnbeh.2014.00369. eCollection 2014.PMID: 25386125
Saez I, Set E, Hsu M. From genes to behavior: placing cognitive models in the context of biological pathways. www.frontiersin.org 2014,V.8|Art. 336 |
Salimov R.M., Kovalev G.I. Effect of Atomoxetine on Behavior of Outbred Mice in the Enrichment Discrimination Test. J. Behav. Brain Sci., 2013, 3, 210-216 doi:10.4236/jbbs.2013.32022
Shi J, Cai Y, Liu G, Gong N, Liu Z, Xu T, Wang Z, Fei J. Enhanced learning and memory in GAT1 heterozygous mice. Acta Biochim Biophys Sin (Shanghai). 2012 Apr;44(4):359-66. doi: 10.1093/abbs/gms005. PMID:22318715
Schweizer MC, Henniger MS, Sillaber I. Chronic mild stress (CMS) in mice: of anhedonia, 'anomalous anxiolysis' and activity. PLoS One. 2009;4(1):e4326. doi: 10.1371/journal.pone.0004326. PMID:19177164
Snyder JS, Soumier A, Brewer M, Pickel J, Cameron HA. Adult hippocampal neurogenesis buffers stress responses and depressive behaviour. Nature. 2011 Aug
Stenman LK, Patterson E, Meunier J, Roman FJ., Lehtinen MJ. Strain specific stress-modulating effects of candidate probiotics: A systematic screening in a mouse model of chronic restraint stress. Behav Brain Res 2020, 379 112376a
Storz JF, Bridgham JT, Kelly Scott A., Garland, Jr. T. Genetic approaches in comparative and evolutionary physiolog Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2015;309(3):R197-214. doi: 10.1152/ajpregu.00100.2015
Westbrook A, Frank M. Dopamine and Proximity in Motivation and Cognitive Control. Curr Opin Behav Sci. 2018 Aug;22:28-34. doi: 10.1016/j.cobeha.2017.12.011. PMID: 29713659
В рамках работы по 2-й части проекта впервые проведено исследование влияния локального повреждения у лабораторных мышей С57BL/6 разных субрегионов гиппокампа вдоль его рострокаудальной оси. Проведенные эксперименты продолжают и дополняют серию работ, выполненных в рамках предыдущего проекта РФФИ (16-04-01169). Ранее оценивали эффекты повреждения каудальной области гиппокампа. В ходе текущего проекта изучали влияние точечных повреждений других отделов, рострального и промежуточного гиппокампа, на различные показатели поведения. Результаты сопоставляются с теми, что получены ранее. Подобные сравнения для выявления функциональной специфики разных областей гиппокампа крайне редки.
На мышах с повреждением рострального гиппокампа вначале провели эксперимент для оценки характера исследовательской активности и тревожности в аренах разного размера. Проведенное исследование показало, что разрушение рострального субрегиона гиппокампа меньше изменяло характер передвижения мышей, чем повреждения каудальной области. Отмечена лишь повышенная активность животных; большая: чем у контроля длина пути и скорость (F(1,95)=11.2, p<0.002; F(1,95)=7.6, p<0.01). Это отразилось и в характеристиках передвижения - увеличении числа высокоскоростных протяженных сегментов. Но эти изменения были выражены слабее, чем при каудальном повреждении. Гиперактивность усилилась во второй попытке при выпуске на большую арену. Не обнаружено признаков снижения тревожности мышей: изменения тигмотаксиса, длительности и частоты груминга и уровня дефекации. У мышей с каудальным повреждением отмечено снижение тигмотаксиса. Ростральное повреждение не вызывало, в отличие от каудального, уменьшения числа вертикальных стоек и кривизны пути в большой арене.
Эффекты локального повреждения промежуточного гиппокампа оценили только в арене большого размера. Так же, как и в предыдущих случаях, точечное повреждение промежуточного гиппокампа вызвало гиперактивность животных. Дисперсионный анализ («группа» х «интервал» х «попытка) выявил значительный эффект повреждения на длину пути, F(1, 550)=68.4 (p<0.001) и взаимосвязь факторов группы и временного интервала, F(1,9,550) =2.64, p<0.02). Последнее свидетельствует о различии динамики активности мышей разных групп в ходе опыта. У группы с повреждением гиппокампа нарушается процесс привыкания и постепенного снижения активности в ходе опыта. Особенно это было выражено при первом тестировании. Средние значения длины пути за 2-х минутный интервал в последние 10 мин теста составили у контроля – около 14 м, при повреждении гиппокампа - 18-20 м. Активность мышей была ниже, чем при каудальных повреждениях, но выше, чем при ростральных. Повреждение промежуточного гиппокампа не привело к усилению гиперактивности на 2-й день тестирования, как это было при каудальном разрушении. Мыши при этих типах повреждения гиппокампа передвигались на большой скорости по менее извилистому маршруту, чем при разрушении рострального гиппокампа и в контроле. Повреждение промежуточного гиппокампа слабо влияет на вертикальную активность, отмечена лишь выраженная тенденция к более низкому, по сравнению с контролем, числу вертикальных стоек при первом тестировании. В этом случае эффект взаимодействия факторов «группа» и «попытка» на достигает значимого уровня, F(1, 568)=3.68, p=0.055. При каудальном повреждении число вертикальных стоек было значительно ниже, чем при повреждении ростральной области и в контроле (последние две группы не различались).
В ходе выполнения данного проекта дополнительно проанализировано влияние размера арены на активность нейронов полей аммонова рога и зубчатой фасции в разных отделах гиппокампа (Купцов, Плескачева, Анохин, 2020). Активацию субрегионов оценивали иммуногистохимически по уровню экспрессии с-Fos. Двухфакторный дисперсионный анализ (факторы «размер арены» и «область гиппокампа») выявил значительный эффект размера арены в поле CA1 (F (3,70) = 7.5, p < 0.01), CA3 (F (3,70) = 6.6, р < 0.01) и в зубчатой фасции (F (3,70) = 17.3, р < 0.001). Влияние фактора «область» также было обнаружено во всех трех полях (CA1: F (1,70) = 188.0, p < 0.001; CA3: F (1,70) = 16.4, p < 0.01; зубчатая фасция: F (1,70) = 11.6), р < 0.01). Наибольшая активация CA1 отмечена в каудальном субрегионе, а CA3 и зубчатой фасции ¬– в ростральной части. Значимое взаимодействие факторов (размер х область) было выявлено для СА1 (F (3,1,10) = 9.5, р < 0.01) и СА3 (F (3,1,10) = 7.4, р < 0.05). В каудальных субрегионах аммонова рога и зубчатой фасции самая высокая интенсивность экспрессии обнаружена у мышей, которые исследовали большую арену. На активность ростральных отделов гиппокампа размер арены практически не влиял.
Большая арена – это не только увеличение физического размера, но и изменение контекста среды, большая ее неравномерность по значимости для животного (открытые центральные зоны и пристеночные зоны). Для того, чтобы точнее оценить влияние контекста в следующем эксперименте дополнительно контрастировали зоны большой арены. Нами были обнаружены значительные отличия поведения мышей с повреждением рострального гиппокампа от контроля. Оценивали влияние фактора «освещенность», «корм» и их взаимодействие отдельно для зоны у стенки и в белом центре. Не было обнаружено эффекта номера попытки, поэтому анализ осуществляли по всему пулу данных.
Освещенность более «безопасной» зоны у стенки арены влияла на выбор контрольных мышей, они дольше находились в ее теневой части (F (1,236) = 7.5, р < 0.01). В отличие от них, животные с повреждением рострального гиппокампа в пристеночной зоне предпочитали места, которые были ближе к корму, независимо от освещения (F (1,252) = 6.3, р < 0.02) . В то же время, в центральной окрашенной в белый цвет зоне, они предпочитали подходить к корму на теневой стороне (F (1,253) = 9.7, р < 0.01), а контрольные мыши в ходе опыта обучились использовать оба источника корма. Поведение мышей с повреждением рострального гиппокампа значительно отличалось от того, что наблюдали при разрушения каудальной области. Животные этой группы резко изменяли поведение (меняли скорость, длину пути) в зависимости не только от наличия корма, но и от уровня освещения. Фактор освещенности при каудальных повреждениях гиппокампа сильнее, чем у других групп, влиял на предпочтение зон (F (1,249) = 33.4 и F (1,256) = 31.1, для центра и пристеночной зоны, в обоих случаях р < 0.001). Тестовая попытка показала нарушение пространственной памяти у мышей с повреждением гиппокампа, контрольные искали корм в тех местах, где он был ранее.
Расширенный тест puzzle box оказался полезен для оценки как нарушений исследовательской активности, так и пространственной памяти при повреждении гиппокампа. Показано, что животные успешно обучались находить выход, только 2 мыши (из 30), контрольная и с повреждением гиппокампа на смогли выйти в отсек при первой попытке. В этом случае выход был показан животным.
Мыши обеих групп при первых трех выпусках не различались по скорости и количеству вертикальных исследовательских стоек, а также по длине пути в первую попытку (средние значения и ошибка средней: 2380.6±300.2 и 2947±475.8 см, для контроля и группы с удалением). При повторных выпусках грызуны значительно уменьшали время выхода в отсек и проходили меньшую дистанцию. При этом улучшение поиска в контрольной группе было выражено лучше. Во время 2 выпуска длина пути у них составила 783.8±115.4 см, тогда как у мышей с повреждением гиппокампа она больше – 1269.2±226.8 см (разница достоверна по t критерию Стьюдента, р <0.05). Аналогичные различия групп сохранялись и на 3-й попытке. Через сутки мыши обеих групп также успешно выходили в отсек с кормом, показатели их поведения практически не различались. Частичное повреждение гиппокампа не повлияло на число вертикальных стоек у животных.
Последующие варианты опытов с бумажной заглушкой и бахромой оказались самыми трудными для мышей, они пробегали большие расстояния и тратили больше времени на поиск выхода, чем в предыдущих попытках. Все животные открывали проход к корму, чаще всего вынимая бумажную заглушку зубами, лапами или, реже, отодвигая ее к стенке трубки. Однако, действия, направленные только на «целевую» заглушку, у контроля составили 72% случаев, тогда как с повреждением гиппокампа лишь 50% (мыши открывали с равной вероятностью проход в заблокированную и целевую трубку). В этой группе одна из мышей не нашла выход в течение 15 мин.
Наибольший эффект повреждения гиппокампа отмечен в эксперименте с бахромой, появление этой преграды вызвало повышенную активность у животных. У контроля длина пути до перехода в отсек составила 2815.5±392.9 см, при повреждении гиппокампа – 4469.8±732.5 см (p <0.05). Отмечена и выраженная тенденция к задержке выхода в отсек у группы с поврежденным гиппокампом. Доля контрольных животных, которые прошли в отсек в пределах 5 мин, составила 77.8%, оперированных - лишь 33.3% (p <0.02).
Эксперимент с горкой опилок (7-я попытка) не выявил различий групп. В целом поиск выхода в таком варианте был для мышей проще, чем в предыдущих опытах, они быстрее выходили в целевой отсек. Можно лишь отметить у трети контрольных мышей очень эффективный поиск, животные прокапывали проход в опилках точно в районе «целевого» выхода. У животных с повреждением гиппокампа таких реакций обнаружено не было, беспорядочные подкопы и передвижение вдоль горки вызывали сброс стружек вниз, и входы в трубки частично открывались. Такое же поведение отмечено и у некоторых контрольных мышей.
В целом тенденция к более протяженному, чем у контроля, маршруту при поиске выхода прослеживалась во всех попытках у мышей с повреждением гиппокампа. Дисперсионный анализ («попытка» х «группа») выявил значимый эффект группы F(1, 196) =14.1 ( p<0.001) и попытки F(6, 196) =22 ( p<0.001). Взаимодействия факторов не обнаружено. Аналогичный анализ не выявил значимых эффектов повреждения гиппокампа на скорость мышей.
Эксперимент в большой арене и опыты в puzzle box показали, что повреждение промежуточного гиппокампа усиливает горизонтальную активность мышей без значимого увеличения вертикальной активности. Такая гиперактивность в тесте на обучение приводит к снижению эффективности поиска, увеличению времени выхода в кормовой отсек. При появлении дополнительных препятствий, провоцирующих усиление исследовательского поведения и у контрольных животных, избыточная навязчивая активность особенно затрудняет поисковое поведение у животных с повреждением промежуточного гиппокампа. Тем не менее такие мыши находят выход к цели, хотя и не столь эффективно, как контрольные. В этом эксперименте не обнаружены факты, свидетельствующие об изменении тревожности.
Для выявления других возможных нарушений при повреждении промежуточного гиппокампа с мышами проведен эксперимент в Т-образном лабиринте. Известно, что в большинстве случаев интактные мыши выбирают другой отсек. Нарушение реакции спонтанного чередования (случайный выбор рукавов, 50% случаев), отмечено при значительных повреждениях гиппокампа (Deacon, Rawlins, 2005). В наших экспериментах показано, что доля опытов, где отмечено чередование, составляла в среднем 75.0±6.1% у группы мышей с повреждением промежуточной части гиппокампа. Показатель превышал 50% случайный уровень, но значимо от него не отличался. В аналогичных условиях показатель контрольной группы составил 90.3±3.6%, что достоверно выше уровня группы мышей с повреждением гиппокампа (p<0.03). Ранее, в рамках предыдущих проектов РФФИ, не было обнаружено различий показателей чередования у мышей с повреждением каудального гиппокампа и контрольных, в обоих случаях они составили около 85%.
Дополнительные эксперименты с этими двумя группами мышей провели, чтобы определить, влияет ли повреждение промежуточного гиппокампа на тревожность. Ее показатели оценивали с помощью двух тестов («бело-черная камера» и туннельный лабиринт).
В бело-черной камере не обнаружено различия групп по латентному периоду выхода в черный отсек и суммарному времени пребывания в белом отсеке (составляло у обеих групп около 30% от продолжительности тестирования). Группа с повреждением промежуточного гиппокампа несколько реже, чем контроль, переходила из отсека в отсек (4.08±0.51 и 6.31±0.85, соответственно, p<0.05). Эти показатели значительно отличались от литературных данных, обширное повреждение гиппокампа вдоль всей его оси от дорзальной до вентральной части, полностью изменяло нормальное поведение мышей, нарушало реакцию избегания светлого отсека (Deacon, Rawlins, 2005). Не выявлено значимых различий групп и в туннельном лабиринте. Отмечена лишь выраженная тенденция к более длительному пребыванию в туннелях у мышей с повреждением промежуточного гиппокампа, по сравнению с контролем (47.6±14.7 и 34.7±12.3% от времени тестирования). Это сопровождалось тенденцией к более частыми перебежками из коридора в туннель и обратно заходом в туннели у мышей с повреждением гиппокампа (18.0±1.7, по сравнению с контролем 14.6±1.7). Таким образом, не было выявлено значительных изменений тревожности.
Цитированная литература по второй части проекта:
1. Купцов П.А., Плескачева М.Г., Анохин К.В. Размер исследуемого пространства по-разному отражается в активности различных субрегионов гиппокампа вдоль его септотемпоральной оси. Журн. высш.нерв. деят. 2020. 70 (6) С. 763-769.
2. Deacon, R. M., & Rawlins, J. N. (2005). Hippocampal lesions, species-typical behaviours and anxiety in mice. Behav Brain Res, 156(2), 241-249. doi:10.1016/j.bbr.2004.05.027
При выполнении третьей задачи проекта нами проведено исследование наглядно-действенного мышления серых ворон (Corvus cornix) при помощи комплекса задач на основе Эзопова теста. Целью данного исследования было: (1) выяснить, могут ли серые вороны сами найти решение Эзопова теста; (2) если нет, понять какое обучение им необходимо для решения этой задачи и приводит ли оно к пониманию ее структуры.
В отличие от предыдущих исследований, мы использовали разработанный нами вариант теста, который уменьшал вероятность случайного правильного решения. В тесте птицам предъявляли 5 прозрачных цилиндров (четыре, заполненные водой или песком на ⅔ или ⅓, и один пустой) и два типа объектов (камни и кусочки пробки). В каждый из цилиндров помещали личинку мучного хрущака, привязанную к куску пробки. Для того чтобы достать приманку вороне нужно было поместить 2–5 камней в цилиндр, заполненный водой на ⅔.
Ни одна из 10 ворон, которым предварительно дали возможность ознакомиться с компонентами данной задачи (Этап 1, см. методы и подходы), за три десятиминутные тестовые сессии не поместила ни один объект, ни в один из цилиндров (Этап 2). Надо отметить, что во время ознакомительного этапа, когда птицам предоставили цилиндры с разными типами наполнителей, а также камни и кусочки пробки, они почти не помещали эти объекты в цилиндры: за месяц в вольере в цилиндрах были обнаружены лишь 4 куска пробки; а за пять пятнадцатиминутных ознакомительных сессий в экспериментальной клетке ни одна из ворон ни разу не поместила ни один из объектов в цилиндры. Таким образом, у них не было шансов заметить, что тонущие объекты поднимают уровень воды в цилиндрах. Тот факт, что вороны практически не помещали объекты в цилиндры, оказался неожиданным для нас, поскольку они склонны помещать куски пищи и другие объекты в тазы с водой, стоящие в вольерах, или в поилки, которые снабжены экспериментальные клетки.
С четырьмя воронами далее провели упрощенный вариант теста (Этап 3) с одним цилиндром, на ⅔ заполненным водой, и одним типом объектов (камнями), с которым они также не справились. Таким образом, спонтанно, т.е. без какого-либо обучения, вороны не справились с ни со сложным, ни с простым вариантом Эзопова теста.
Поэтому далее мы обучали ворон (Этап 4)добывать приманку из цилиндра с водой. Четырех птиц (Родя, Джо, Женя, Дятел) обучали помещать в цилиндр камень, а четырех других (Шнобель, Глаз, Малышка, Клара) — гайку. Шесть ворон из восьми (Родю, Джо, Дятла, Глаза, Малышку и Клару) удалось этому обучить за 5 - 51 пробу.
Перед повторным проведением Эзопова теста с пятью цилиндрами, для того, чтобы получение приманки было ассоциировано со всеми цилиндрами, а не только с использованным при обучении (заполненным водой на ⅔), воронам дали возможность получить приманку из остальных 4–х типов цилиндров, которые предъявляли одновременно (Этап 5). Анализ первых пяти проб этой серии показал, что две птицы из шести (Родя и Дятел) помещали в эти цилиндры камни, хотя делать это для получения приманки не требовалось.
После этого с ними вновь провели Эзопов тест с пятью цилиндрами и двумя типами объектов (Этап 6) и вновь получили отрицательный результат. Только три птицы из шести (Родя, Дятел и Глаз) помещали в цилиндры какие–либо объекты, но ни одна из них за три десятиминутные тестовые сессии так и не добыла приманку. Надо отметить, что для трех птиц (Малышка, Глаз, Клара) камни были новыми объектами – этих птиц обучали помещать в цилиндр гайки. Однако Родя, Джо, Дятел, которых обучали помещать в цилиндр с водой именно камни, также не справились с тестом с пятью цилиндрами. Этот результат свидетельствует о том, что обучения инструментальному навыку с одним типом объектов оказалось недостаточным для того, чтобы вороны могли решить эту задачу в новой ситуации – с пятью цилиндрами и двумя типами объектов, размещенных не около основания цилиндров, а у противоположной стенки клетки.
Далее мы выясняли, смогут ли птицы справиться с тестом с пятью цилиндр, если его упростить (Этапы 7, 8 и 9) – переместить объекты от задней стенки к основанию цилиндров или заменить объекты на те, что были использованы при обучении. Все следующие этапы проводили с тремя воронами (Кларой, Глазом и Малышкой). Одна из ворон (Клара) справилась с тестом, когда камни заменили на те же объекты (гайки), что были использованы при ее обучении (Этап 8), хотя они были размещены не у основания цилиндров. Две другие птицы не справились с тестом с пятью цилиндрами ни после перемещения объектов от противоположной стенки клетки к основанию цилиндров (Этапы 7 и 9), ни после замены тонущего объекта на тот, что был использован при обучении (Этап 8).
Поэтому далее мы обучили этих двух ворон (Глаза и Малышку) добывать приманку из единственного цилиндра с водой при помощи двух новых объектов - сначала черных болтов, а затем серебристых муфт (Этап 10). После этого вновь, для того, чтобы получение приманки было ассоциировано со всеми цилиндрами, а не только с использованным при обучении, предоставили птицам возможность получить приманку из остальных четырех цилиндров (Этап 11).
В следующем Эзоповом тесте с пятью цилиндрами мы использовали новые объекты (золотистые ниппели) и поместили их у основания цилиндров (Этап 12). С тестом справились две вороны из трех: Клара и Глаз добывали приманку во всех трех пробах. Клара лишь первый ниппель поместила в цилиндр, заполненный песком на ⅔, а девять других — в «правильный» цилиндр. Глаз 9 ниппелей поместил в «правильный» цилиндр, а 12 — в “неправильные”. После добывания приманки обе вороны не помещали объекты в цилиндр. Третья ворона за 3 пробы (по 20 мин каждая) так и не добыла приманку. Таким образом, необходимым условием для решения воронами Эзопова теста с пятью цилиндрами и новым тонущим объектом, оказалось обучение добыванию приманки при помощи нескольких разных объектов.
Результаты заключительного теста (Этап 13), который провели с двумя птицами (Клара и Глаз), указывают на то, что серые вороны, научившиеся решать Эзопов тест, мало следят за изменением уровня воды. Из 17 проб (по 10 мин каждая), в которых Глаз помещал объекты в цилиндры, ему удалось добыть приманку в 9 сессиях (p=0.3; биноминальный тест). Из 12 проб, в которых Клара помещала объекты в цилиндры, ей удалось добыть приманку в пяти пробах (p=0.6;биноминальный тест).
Таким образом, участвовавшие в нашем исследовании серые вороны были не способны сами найти решение Эзопова теста, однако смогли научиться его решать. Обучение с одним типом тонущих объектов привело лишь к формированию ассоциаций между совершением определенных действий и получением приманки, и оказалось недостаточным для того, чтобы птицы могли решить эту задачу в новой ситуации. Решению Эзопова теста в новой ситуации способствовало обучение с разными типами тонущих объектов.
|
