Навигационное научение и формирование долговременной пространственной памяти

Вид материала

Задача

Подобный материал:

• Ю. И. Научение и память: системная перспектива, 701.03kb.
• Научающе-бихевиоральное направление в теории личности по б. Ф. Скиннеру, 676.83kb.
• Движение луча света в пространственной среде, 137.22kb.
• Все программы и данные хранятся в долговременной (внешней) памяти компьютера в виде, 91.55kb.
• Использование представлений о пространстве в экономической географии, 48.51kb.
• Isbn 978-5-7262-1376 нейроинформатика 2011, 133.04kb.
• Контрольная работа по дисциплине: «Технические средства управления» на тему: «Обеспечение, 289.92kb.
• Курсовая система гмк-1аэ, 240.17kb.
• Аннотация основной образовательной программы по направлению подготовки 072500. 62 «Дизайн», 33.46kb.
• Оптимизация подсистемы памяти ядра ос linux для вк эльбрус-3s с поддержкой numa, 72.52kb.

НАВИГАЦИОННОЕ НАУЧЕНИЕ И ФОРМИРОВАНИЕ

ДОЛГОВРЕМЕННОЙ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ПАМЯТИ*


И.Я. Подольский

Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, ПущГУ, Пущино

А.А. Лебединский

Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Нижегородский университет им. Н.И. Лобачевского

А.А. Деев

Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Пущино

podolski@iteb.ru


* Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 01-04-49826), а также гранта ведущие научные школы НШ-1872.2003.4.


Водный лабиринт Морриса, описанный более 20 лет назад как инструмент для изучения навигационного научения, долговременной пространственной памяти и функций гиппокампа, является одной из самых часто используемых методик для исследования научения и памяти у животных.

В литературе существует представление о невозможности навигационного научения при случайном положении невидимой цели (Morris, 1984). Недавно нами получены данные о том, что крысы способны к навигационному научению при случайном положении цели в пространстве, как при стандартной процедуре Морриса, так и при ее модификации. При постоянном положении платформы животные научаются находить цель в пространстве, используя внелабиринтные ориентиры. Ухудшение зрения или изменение положения ориентиров нарушало навигационное научение и пространственную память. Навигационное научение при случайном положении цели в пространстве не зависело от зрения (Щеглов, Подольский, 2001, Щеглов, 2003). В этих экспериментах не был проведен компьютерный анализ траектории движения крыс, что не давало возможности провести тонкий анализ стратегии поведения животных

Задача работы состояла в видеорегистрации траектории движения крыс и проведении ее компьютерного анализа при быстром навигационном научении, как при постоянном, так и случайном положении невидимой цели в водном лабиринте Морриса и при проверке сохранения пространственной памяти через 24 ч и 14 дней.

Нами разработан модифицированный протокол эксперимента для исследования навигационного научения и пространственной памяти в водном лабиринте Морриса, который позволяет проводить научение в одном сеансе (Подольский и соавт., 2002; Подольский, Щеглов, 2004). Максимальная длительность пробы была увеличена до 3 мин. Если животное не находило платформу, экспериментатор не помогал ему. На платформе крыса оставалась в течение 60 с. Через 1-2 с пробу повторяли, и животное вновь помещали в бассейн. Место «старта» крысы было случайным в каждой пробе. Через 24 ч и 14 дней сеанс научения повторяли (тест на сохранение информации)

Количественный анализ поведения крысы в эксперименте осуществлялся с помощью разработанной нами программы TheRat, позволяющей выделять траекторию движения крысы на основе алгоритмов цифровой обработки данных видеосъемки. Чтобы характеризовать угловое перемещение крысы, зона бассейна была разбита на 8 угловых секторов. Для локализации положения крысы в радиальном направлении кроме зоны тигмотаксиса дополнительно выделены еще 3 зоны A,B и C одинаковой ширины. При этом размер зоны тигмотаксиса задавался исследователем.

На основе анализа полученной траектории программа позволяет выводить в графической форме зависимости различных ее характеристик от времени, включая радиальное положение, отсчитываемое от центра бассейна, угловое смещение, а также абсолютную скорость крысы. Табличные результаты анализа включают длину пройденного пути, среднюю скорость, время нахождения платформы, локальное время пребывания в каждом секторе и каждой кольцевой зоне. Использование большего количества угловых секторов и радиальных зон в данной программe позволяет получить более детальную информацию в сравнении с другими известными программами.

Программа обладает также рядом других возможностей для работы с данными, включая их сохранение, сглаживание с помощью Фурье анализа, различные способы визуализации и контроля.

Результаты анализа ясно показали, что при случайном положении платформы происходило навигационное научение. Стратегия поведения животного существенно отличалась от стратегии навигационного научения при постоянном положении цели. При случайном положении цели уже во 2-3-й пробе животные вытормаживали неэффективные составляющие своего поведения: тигмотаксис и движения по круговым участкам лабиринта вблизи от его периферии. Преобладали движения в радиальном направлении.

Проверка сохранения информации при постоянном положении цели показала, что при навигационном научении, проведенном всего в течение пяти проб, пространственная память сохранялась через 14 дней. Вопрос о сохранении долговременной памяти при случайном положении цели требует дополнительных исследований.

Эти данные позволяют сделать заключения, что быстрое навигационное научение при постоянным положением цели приводит к консолидации долговременной пространственной памяти. При случайном положении невидимой платформы в водном лабиринте Морриса, крысы способны к навигационному научению. Стратегия поведения животного состоит в выборе траекторий движения, при которой вероятность нахождения невидимой цели существенно возрастает. По-видимому, ключевое значение для механизмов навигационного научения при случайном положении невидимой цели имеет проприо- и вестибулярная рецепция. Животные запоминают последовательность движений, с помощью которых они находят цель (“праксис или идиотетическая стратегия”).

Недавно мы показали, что при быстром навигационном научении консолидация долговременной пространственной памяти нарушается циклогексимидом, блокатором синтеза белка (Подольский, Щеглов, 2004). Внутригиппокампальная микроинъекция препарата фуллерена С₆₀ (ПВП/С₆₀) в минимальной дозе (1.7 мкг/полушарие) предупреждала нарушение консолидации долговременной пространственной памяти (Подольский и соавт., 2002; Podolski et al., 2004). Эти данные подтверждают, что консолидация долговременной пространственной памяти зависит от синтеза белка в гиппокампе.


Литература:

1. Подольский И.Я. и соавт. Физика твердого тела. 2002, т. 44, с. 552-553.
   
2. Подольский И.Я. и И.В. Щеглов. Журн. высш. нерв. деят. 2004, т. 54, с. 57-65.
   
3. Morris R. J. Neurosci. Methods. 1984, v. 11, p. 47-60.
   
4. Щеглов И.В., Подольский И.Я. XVIII съезд физиол. общ. им. И.П. Павлова. Тезисы. Казань, 2001, с. 284.
   
5. Щеглов И.В. Кандидат. диссертация. Пущино, 2003, 109 с.
   

Podolski et al. Fullerene, Nanotubes, and Carbon Nanostructures. 2004, v.12, p. 443-446.