Տարեց առնետների հիպոկամպ-կախյալ իմացական որոշ ցուցանիշների տեղաշարժերը սակավաշարժության պայմաններում

Բանալի բառեր. սակավաշարժություն, ճառագայթաձև լաբիրինթոս, երկարատև և աշխատանքային հիշողություն 

Շարժողական ակտիվության սահմանափակումը` սակավաշարժությունը (ՍՇ), ժամանակակից մարդու կյանքում տարածված ռիսկի գործոն է (սթրեսոր): Գրականության տվյալները վկայում են, որ ՍՇ-ը ենթադրում է ոչ միայն շարժումների սահմանափակում, այլ նաև տարածաիրադրական, վարքային գործունեության փոփոխություն [1,8,10,20,]: Որպես բազմաբաղադրյալ, հոգեհուզական մասնաբաժին ունեցող սթրես [1,16,17] այն ռիսկային դեր ունի առողջության խաթարման տարբեր դրսևորումներում, մասնավորապես սիրտանոթային հիվանդությունների, վարքային-իմացական գործընթացների վնասման ախտածնության մեջ [13,22]:

Վտանգի գործոն է նաև տարիքը: Ընդ որում` և ՍՇ, և տարիքը որոշակի դեր ունեն մարդու վարքաբանական ու իմացական նկարագրի փոփոխություններում [2,4-6]:  

Հետևաբար, ՍՇ-ը և տարիքային գործոնի համակցման, փոխազդեցության ախտածնական դերի, նրանց հանդեպ սոցիալ-կենսաբանական հարմարվողականության մեխանիզմների վերհանումը կարևորվում է կյանքի որակի բարելավման, առողջ ապրելակերպի հիմնահարցերի պարզաբանման առումով: 

Հատուկ հետաքրքրություն է ներկայացնում ՍՇ և տարիքային գործոնի զուգակցված ազդեցությունը լիմբիկ համակարգի առանցքային օղակի` հիպոկամպի վրա, որը բացի ուսուցման և հիշողության, վարքաբանական ու հուզական ռեակցիաների վրա թողած անմիջական ազդեցությունից, կարգավորիչ դեր ունի տարաբնույթ սթրես ռեակցիաներում:

Հարկ է նշել, որ չափազանց սակավ ու հակասական են տեղեկությունները տարեցների վարքաբանության վրա ՍՇ թողած ազդեցության մասին, մինչդեռ այս հարցը ներկայումս կարևոր սոցիալ-առողջապահական խնդիր է հանդիսանում: 

Ներկայացվող աշխատանքի նպատակն է ուսումնասիրել տարեց առնետների` տարբեր տևողության ՍՇ պայմաններում, հիպոկամպ-կախյալ իմացական ունակությունների ու հիշողության տեղաշարժերը:  

Նյութեր և մեթոդներ

Կենդանիներ

Փորձերը կատարվել են 180-200 գր քաշով սպիտակ, անցեղ սեռահասուն (5-6 ամսական)  և տարեց (16-18 ամսական) արու առնետների վրա: Կրկնվող ՍՇ առաջ է բերվել առնետներին տեղադրելով նեղ անհատական վանդակների մեջ, 22ժ  տևողությամբ: ՍՇ ամբողջ ընթացքում առնետների սննդային ու ջրային ռեժիմը չի խախտվել: Օրվա ընթացքում երկու ժամով կենդանիները դուրս են բերվել նեղ վանդակներից,  նրանց տալով ազատ տեղաշարժվելու հնարավորություն: Փորձարարական կենդանիների մոտ առաջ է բերվել  7, 15, և 45 օրյա  սակավաշարժություն (յուրաքանչյուր խմբում տասական առնետ): Ստուգիչ և փորձարարական խմբերում սննդակարգը և ջրային ռեժիմը եղել են միակերպ: 

Հիպոկամպ-կախյալ վարքային թեստավորումը կատարվել է Y- ձև, 8-բազկային ճառագայթաձև և բարձրադիր խաչաձև լաբիրինթոսներում:

Փորձարարական դիզայնը

Բոլոր կենդանիները թեստավորվել են խաչաձև ու Y- ձև լաբիրինթոսներում, որից հետո բաժանվել են 4 վարքաբանորեն համանման խմբերի: Հիպոկինետիկ առնետները ուսուցանվել են հինգ օրերի ընթացքում 8-բազկային ճառագայթաձև լաբիրինթոսում` օրվա մեջ չորսական փորձով: Ուսուցումը ներկայացնում էր ֆիքսված խրախուսման դիրքերով փորձ: Ութ բազուկներից չորսը  (բազուկ 1, 2, 4 և 7) խրախուսվել են շոկոլադե խույսերով: Ուսուցումը բաղկացած է տաս րոպեանոց փորձից կամ 16 բազկային մուտքերից հինգ րոպեանոց միջփորձային ինտերվալներով: Լաբիրինթոսի լուծումից հետո առնետները մնում են այնտեղ ազատ հետազոտելու համար մինչև 10ր: Նախքան հաջորդ փորձի սկսելը լաբիրինթոսը շրջվում էր ձախ մեկ բազուկով (45^o):

Գրանցվել են երկարաժամկետ հիշողության (ԵՀ) սխալը (մուտք չխրախուսվող բազուկ նախքան լաբիրինթոսի լուծումը), աշխատանքային հիշողության (ԱՀ) սխալը (կրկնակի մուտք խրախուսվող բազուկ նախքան լաբիրինթոսի լուծումը) և աշխատանքային երկարաժամկետ հիշողության (ԱԵՀ) սխալը (կրկնակի մուտք չխրախուսվող բազուկ նախքան լաբիրինթոսի լուծումը): Y- ձև և բարձրադիր խաչաձև  լաբիրինթոսներում առնետները հետազոտվել են ՍՇ-ից առաջ ու հետո: 

Տվյալների վիճակագրական վերլուծությունը կատարվել է Ստյուդենտ-Ֆիշերի եղանակով ANOVA թեստով, իսկ Post hoc Dunnett c թեստը կիրառվել է նորմալ բաշխված հավասար վարիացիաներով տվյալների համար: Բոլոր տվյալները մշակվել են SPSS վիճակագրական ծրագրով:

Արդյունքները և դրանց քննարկում 

8-բազկային ճառագայթաձև լաբիրինթոս 

ԵՀ, ԱՀ սխալների միջխմբային համեմատական պատկերը ներկայացված է նկ. 1-ում: ԵՀ (F=14.979, P‹0.001), ԱՀ (F=10.731, P‹0.001) և ԱԵՀ (F=6.517, P‹0.001) սխալների համար One-way ANOVA թեստով վեր  հանվել է խմբային գործոնի դերը: Post hoc Dunnett c թեստը ցույց է տվել հավաստի տարբերություն ԵՀ սխալների համար ստուգիչ և յոթօրյա ՀԿ խմբերի, ստուգիչ և 45-օրյա խմբերի միջև  (P ‹ 0.05): Ստուգիչ և ՀԿ խմբերի միջև հաստատվել է նաև ԱՀ սխալների հավաստի տարբերություն (P‹ 0.05): 

Նկ.1. Ստուգիչ(1) և  7(2), 15(3)  և 45(4)  օրյա ՍՇ առնետների ԵՀ, ԱՀ և կրկնվող երկարաժամկետ հիշողության սխալները ճառագայթաձև լաբիրինթոսում 

Ուսուցման ընթացքում դիտվել է ԵՀ ու ԱՀ սխալների աստիճանական նվազում ինչպես ստուգիչ, այնպես էլ ՍՇ խմբերում: Ուսուցման օրերի ընթացքում two-way ANOVA թեստը բացահայտել է խմբային (F=11.123, P‹0.001) և ուսուցման օրվա (F=5.838, P‹0.003) գործոնների նշանակալի դերը ԵՀ բարելավման մեջ: Post hoc թեստը ցույց է տվել, որ 7-օրյա ՀԿ խումբը առաջին երեք օրերի ընթացքում կատարել է ավելի քիչ ԵՀ սխալներ, քան 45-օրյա հիպոկինետիկները (P‹0.035): Առաջին երեք օրերի ուսուցման ժամանակ ԱՀ համար two-way ANOVA թեստով արձանագրվել է միայն խմբային գործոնի դերը (F=11.123, P‹0.001): Post hoc թեստով բացահայտվել է ԱՀ սխալների տարբերություն ստուգիչ ու 45-օրյա ՀԿ խմբերի միջև (P‹0.001): Բոլոր հիպոկինետիկ խմբերը կատարել են ավելի քիչ ԱՀ սխալներ, քան ստուգիչ խումբը (P‹0.05): Խմբերի և ուսուցման օրերի փոխազդեցությունը նշանակալի չէր (F=0.314, P‹0.961):

Սպոնտան ինքնաբուխ տարածական հերթափոխումը Y- ձև լաբիրինթոսում

Ոչ պարամետրիկ թեստը բազմակի կրկնվող արժեքների համար ցույց է տվել ստուգիչ խմբի համեմատ տարածական հերթափոխման հարաճուն անկում ՍՇ ամբողջ ընթացքում (Friedman test, Chi-Square=57, P‹0.001): Միևնույն ժամանակ էթոլոգիական վերլուծությունը նկարագրում է ռեյռինգ (ուղղահայաց դիրք) էլեմենտի փոփոխությունը (Friedman test, Chi-Square=79, P‹0.001) (նկ.2):

Նկ. 2.  Ստուգիչ(1) և  7(2), 15(3)  և 45(4)  օրյա ՍՇ առնետների տարածական հեերթափոխման ցուցանիշները Y- ձև լաբիրինթոսում 

Բարձրադիր խաչաձև լաբիրինթոս

ANOVA թեստը ցուցաբերում է վիճակագրորեն ոչ հավաստի փոխազդեցություն բաց բազկային ժամանակ^X Փորձ (F=3.026, P‹0.061), իչպես նաև փակ բազկային ժամանակ^X Փորձ (F=2.713, P‹0.08) ցուցանիշների համար ստուգիչ, 7- և 15-օրյա հիպոկինետիկ խմբերի համար: Ստյուդենտի թեստը վեր է հանել հավաստի տարբերություն նախորդների ու 45-օրյա հիպոկինետիկ խմբի միջև (P‹0.001) (նկ.3):

Նկ.3. Ստուգիչ(1) և  7(2), 15(3)  և 45(4-օրյա) ՍՇ առնետների բաց և փակ բազուկներում ժամանակների հարաբերակցությունը բարձրադիր խաչաձև լաբիրինթոսում 

8-բազկային ճառագայթաձև լաբիրինթոս

Փորձարարական ՀԿ չի վնասում առնետների 8-բազկային ճառագայթաձև լաբիրինթոսը լուծելու ուսուցման ունակությունը: Այս հետազոտության արդյունքները ցույց են տալիս ԵՀ տարբերությունը փորձարարական և ստուգիչ խմբերի միջև ուսուցման հաջորդական օրերի ընթացքում: Մասնավորապես, ԵՀ կայուն բարելավում փորձարարական և ստուգիչ խմբերում նկատելի է ուսուցման չորրորդ օրը, ի տարբերություն 7-օրյա հիպոկինետիկ խմբի: Վերջինիս համար հավաստի  բարելավումը նկատելի է ուսուցման երրորդ օրը:

Ուսուցման կայունությունը ՀԿ-ի ամբողջ ընթացքում արտացոլում է ինֆորմացիայի զուգահեռ մշակում իրականացնելու հիշողության համակարգերի ընդունակությունը [3,19]:  

Առնետների ուսուցման փորձերի վերլուծության արդյունքները կարելի է բացատրել նաև հիշողության համակարգերի դինամիկ փոխազդեցությամբ [3], որը կարող է ունենալ մրցակցային կամ կոոպերատիվ բնույթ:

Սպոնտան տարածական հերթափոխումը Y- ձև լաբիրինթոսում

Գիտափորձի արդյունքները վկայում են Y-ձև լաբիրինթոսում փորձարարական խմբերի միջև առկա տարածական հերթափոխման վարքի տարբերությունների մասին: 

Հայտնի է, որ էգոցենտրիկ շարժողական ինֆորմացիայի համակցումը ալոցենտրիկ տարածական ինֆորմացիայի հետ պայմանավորում է տարածական հերթափոխությունը [7,11]: Տարածական ապակողմնորոշումը պատասխանատու է տարածական հերթափոխման վարքի խախտման համար:

Մեր դիտարկմամբ` լաբիրինթոսում հաջորդական հերթափոխական  մուտքերի քչացումը 7- և 45-օրյա հիպոկինետիկների մոտ այս երկու տիպի ինֆորմացիաների համակցման խանգարման հետևանք է [11,12]: Ըստ այդմ` Էգոցենտրիկ շարժողական ինֆորմացիայի ընկալման խանգարման յուրօրինակությունը կարելի է վերագրել 7-օրյա, իսկ ալոցենտրիկ տարածական ինֆորմացիայինը` 45-օրյա հիպոկինետիկներին:

Բարձրացված խաչաձև լաբիրինթոս

Արդյունքները ցույց են տվել 7-օրյա հիպոկինետիկ խմբի կենդանիների խուսափման և տագնապայնության ցուցանիշների մեծացում, մինչդեռ 45-օրյա հիպոկինետիկ խմբում հետախուզական մոտեցումն էր գերակշռում:

Գիտափորձի արդյունքները ցույց են տալիս, որ ԱՀ սխալների կայուն իջեցում է դիտվում փորձարարական ՀԿ-ի ամբողջ ընթացքում: Մյուս կողմից, ԵՀ լավացումը դրսևորվում է 7- և 45-օրյա ՀԿ-ի պայմաններում: Y -ձև լաբիրինթոսում առնետների տարածական հերթափոխումը հարաճուն իջնում է ՀԿ-ի ամբողջ ընթացքում: Խաչաձև լաբիրինթոսում գրանցվում է հետախուզական-որոնողական վարքի ակտիվացում: Այսպիսով, փորձարարական ՀԿ-ի պայմաններում տեղի են ունենում իմացական, հուզական և տարածական ընկալման տեղաշարժեր: 

Տարածական ճառագայթաձև ալոցենտրիկ հետախուզական ռազմավարությունը առավել հաջողակն է: Ստուգիչ խմբի համեմատ ՍՇ առնետների կողմից ԱՀ սխալների քչացումը խոսում է խրախուսում-փոփոխում (win-shift) ռազմավարության գերակայության մասին:

Վերոնշյալով կարելի է բացատրել 7-օրյա հիպոկինետիկների ավելի հաջող լաբիրինթոսային լուծումները 45-օրյա ՍՇ համեմատ: Մեր կարծիքով, 45-օրյա հիպոկինետիկները զարգացնում են շարժողական էգոցենտրիկ լուծում, որը հաստատվում է նաև Y-լաբիրինթոսի տվյալներով:

Այսպիսով, տարեց առնետների վարքային փոփոխությունները [9] ՀԿ-ի պայմաններում կարող են բացատրվել ելքային իմացական ու հուզական անկման գործընթացներով[14,15,18,21,23,24]: ՀԿ-ի ամբողջ ընթացքում տեղի են ունենում իմացահուզական ոլորտի հերթափոխական վերակառուցումներ, որոնք կրում են տարաբնույթ պատկեր, ընդգրկելով ինչպես հարմարվողական, այնպես էլ ախտաբանական տեղաշարժեր:  

Գրականություն

1. Akopian, V.P., Kanaian, A.S., Gevorkian, G.A., Melkonian, K.V. Metabolic and morphological disorders of the brain under hypokinesia and their pharmacological correction. 1993, Eksp. Klin. Farmakol., 56(5):8-11.
2. Dardoua D., Datichea F., Cattarelli M. memory is differently impaired during aging according to the learning tasks in the rat. Behavioural Brain Research , 2008, 194, p. 193-200.
3. Devan D.B. and White M.N. Parallel Information Processing in the Dorsal Striatum: Relation to Hippocampal Function. The Journal of Neuroscience, April 1, 1999, 19(7):2789–2798.
4. Driscoll S.R., Howard J.C., Stone M.H., Monfils B., Tomanek W., Brooks M. and Sutherl R.J. The aging hippocampus: a multi-level analysis in the rat. Neurosience, 2006, 139, p.1173-1185.
5. Fordyce D.E., Farrar R.P. Physical activity effects on hippocampal and parietal cortical cholinergic function and spatial learning in F344 rats. Behav. Brain Res., 1991;43:115–23.
6. Frick K.M., Baxter M.G., Markowska A.L., Olton D.S. and Price D.L. Age related Spatial Reference and Working memory deficits assessed in water maze. Neurobiology of Aging, 1995,  1995, 16,  2, p. 149-160.
7. Holscher C., Jacob W., Mallot H.A. Learned association of allocentric and egocentric information in the hippocampus. Exp. Brain Res., 2004,  158(2):233-40.
8. Kocharyan A.G., Stepanyan Z.V. The Influence of the Hypokinesia on the Behavioral Reactions and Brain Morphology of the Rats. The World-Wide Web Journal of biology, 1999,www:epress. com/w 3 gbio/vol. 7.
9. Kollen M., Stephan A., Faivre-Bauman A., Loudes C., Sinet P.-M., Alliot J., Billard J.M., Epelbaum J., Dutar P.A Jouvence au Preserved memory capacities in aged Lou/C/Jall rats. Neurobiology of  aging, 2008, in press.
10. Kuznetsova M.A., Meizerov E.S. Effect of hypokinesia on the state of higher nervous activity in white rats. Kosm.  Biol.  Aviakosm. Med., 1979 Sep-Oct;13(5):41-4.
11. Lalonde R. The neurobiological basis of spontaneous alternation. Neuroscience and Biobehavioral reviews, (2002) 26 91-104.
12. LeDoux J.E.The amygdala and emotion: a view through fear.(2000) In: The amygdala: a functional analysis (Aggleton JP, ed),  New York: Oxford,  UP, 2000, p. 289–310. 
13. Livshits N.N., Meizerov E.S., Apanasenko Z.I., Kuznetsova M.A. Reactions of rats to behavior tasks of different degrees of difficulty after flight aboard the biosatellite “cosmos-782”. Zh. Vyssh. Nerv. Deiat. Im. I. P. Pavlova, 1980 May-Jun; 30(3):507-12.
14. Luu T.T., Pirogovsky E., Gilbert P.E. Age-related changes in contextual associative learning. Neurobiology of learning and memory, 2008,  89, p. 81-85.
15. Lynch M.A. Age-related impairment in long-term potentiation in hippocampus: a role for cytokine, interleukin-1 beta? Prog. Neurobiol., 1998 Dec;56:571-89.
16. Manukian A.A., Hakobian A.A., Yedigarova L.V., Balian L.S., Kocharian A.G., Stepanyan Z.V. The Antioxidant Effect of GABA-ergic Remedies in hypokinetic stress. Archives of Pharmacology, 1998, v. 358, 1, p.146. 
17. Navasardyan G.A., Yeritsyan N.B. The state of rat’s conditioned defense-motor reflex in the early terms of hypokinesia. Pproceed. of 7-th Multidisciplinary International Conference of Biological Psychiatry `’Stress and Behavior’’, Moscow, 2003, p.21.
18. Nikol K.E., Parachenkova A.I., Cotman C.W. Three weeks of running wheel exposure improves cognitive performance in the aged Tg2576 mouse. Behav. Brain Res., 2007, Dec 3; 184(2) 124-32.Epub 2007. Jul 10.
19. Phillips R.G., LeDoux J.E. Differential contribution of amygdala and hippocampus to cued and contextual fear conditioning. Behav. Neurosci., 1992, 106:274–285.
20. Shtemberg A.S. Combined effect of hypokinesia of various duration and gamma-radiation on central nervous system activity in rats. Aviakosm. Ekolog. Med., 1997;31(5):70-5.
21. Shukitt-Hale B., Mouzakis G. and Joseph J.A. Pshychomotor and spatial memory performance in aging male Fisher 344 rats. Experimental gerontology, 1998, 33,  6, p. 615-624, 
22. Tezov A.A., Kiselev V.I., Kulikov V.P. Effects of hypokinesia on cardiac activity in rats with high and low spontaneous motor activity. 1: Aviakosm. Ekolog. Med., 1992 Mar-Apr; 26(2):46-9.
23. Veng L.M., Mesches M.H., Browning M.D. Age-related working memory impairment is correlated with increases in the L-type calcium channel protein a(Ca1.3) in area CA1 of 1D the hippocampus and both are ameliorated by chronic nimodipine. Molecular Brain Research, 2003,  110, p. 193-202.
24. Ward M.T., Stoelzel C.R., Markus E.J. Hippocampal disfunction during aging. II: Deficit in radial maze. Neurobiology of Aging, 1999, 20 , p. 373-380.

Հարցեր, պատասխաններ, մեկնաբանություններ