Межлинейные различия в когнитивных способностях лабораторной мыши (элементарная логическая задача, внимание, память)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

У мышей двух линий, селектированных на успешное решение (линия «плюс») и на «не решение» (линия «минус») теста на поиск входа в укрытие (puzzle-box), адресованного выявлению способности к пониманию правила «неисчезаемости» (по Пиаже), оценивали уровень внимания к движущимся предметам, неофагию и проявление краткосрочной памяти. В наиболее трудном варианте теста на «неисчезаемость», когда лаз, через который можно было спрятаться в темноту из ярко освещенной камеры, был закрыт «пробкой», мыши линии «плюс» обнаруживали (уже в нескольких поколениях) достоверное отличие по этому признаку от мышей линии «минус». В настоящей статье приводятся данные, показывающие превосходство мышей линии «плюс» в проявлении внимания к новым движущимся предметам в специальном тесте, а также в их «позитивной» реакции, по сравнению с мышами «минус», на новую пищу в новой обстановке (неофагия). Мыши линии «плюс» также достоверно отличались от мышей линии «минус» по проявлению краткосрочной рабочей памяти. Время решения второго предъявления теста с «пробкой» по сравнению с латентностью его первого предъявления, было короче у большей доли животных линии «плюс» по сравнению с таковой линии «минус». Предполагается, что межлинейные различия, обнаруженные в исследовании, следует отнести к различиям в экспрессии «исполнительных функций» у этих животных.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

О. В. Перепелкина

Московский государственный университет им. M.В. Ломоносова

Email: ingapoletaeva@mail.ru
Россия, Москва

И. И. Полетаева

Московский государственный университет им. M.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: ingapoletaeva@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Крушинский Л.В. Элементарная рассудочная деятельность. Изд-во URSS, 2014.
  2. Перепелкина О.В., Маркина Н.В., Голибродо В.А., Лильп И Г., Полетаева И.И. Селекция мышей на высокий уровень способности к экстраполяции при низком уровне тревожности. Журн. высш. нервн. деят. им. И.П.Павлова. 2011. 61 (6): 13–23.
  3. Перепелкина О.В., Тарасова А.Ю., Голибродо В.А., Лильп И.Г., Полетаева И.И. Поведение мышей, селектированных на высокие значения когнитивного признака. Журн. высш. нервн. деят. им. И.П.Павлова. 2018. 68 (4): 434–447.
  4. Перепелкина О.В., Лильп И.Г., Маркина Н.В., Голибродо В.А., Полетаева И.И. Первый опыт селекции лабораторных мышей на высокую способность к экстраполяции. В сб. Формирование поведения животных в норме и патологии. К 100-летию со дня рождения Л.В. Крушинского. Под ред. И.И. Полетаевой, З.А. Зориной. М.: Языки славянских культур, 2013. 162–188.
  5. Полетаева И.И., Романова Л.Г. Хромосомные мутации и способность лабораторных мышей к экстраполяции направления движения стимула. В сб. Формирование поведения животных в норме и патологии. К 100-летию со дня рождения Л.В. Крушинского. Под ред. И.И. Полетаевой, З.А. Зориной. М.: Языки славянских культур, 2013. 133–150.
  6. Ben Abdallah N.M.-B. Т., Fuss J., M., Galsworthy M.J., Bobsin K., Colacicco G., Deacon R.M.J., Riva M.A., Kellendonk C., Sprengel R., 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. 227 (1): 42–52. https://doi.org/10.1016/j.expneurol.2010.09.008
  7. Brigman J.L., Powell E.M., Mittleman G., Young J W. Examining the genetic and neural components of cognitive flexibility using mice. Physiol. Behav. 2012. 107 (5): 666–669. https://doi.org/10.1016/j.physbeh.2011.12.024 (5)
  8. Carli M., Invernizzi R.W. Serotoninergic and dopaminergic modulation of cortico-striatal circuit in executive and attention deficits induced by NMDA receptor hypofunction in the 5-choice serial reaction time task. Front Neural Circuits. 2014; 8: 58. eCollection 2014
  9. https://doi.org/10.3389/fncir.2014.00058
  10. Cascella M., Al Khalili Y. Short-term memory impairment. 2023. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2024 Jan. PMID: 31424720
  11. Cooper R.P. Cognitive Control: Componential or Emergent? Top Cogn Sci. 2010.;2 (4): 598–613. https://doi.org/10.1111/j.1756-8765.2010.01110.x
  12. Ene H.M., Kara N.Z., Barak N., Ben-Mordechai T.R., Einat H. Effects of repeated asenapine in a battery of tests for anxiety-like behaviours in mice. Acta Neuropsychiatr 2016 Apr. 28 (2): 85–91. https://doi.org/10.1017/neu.2015.53
  13. Galsworthy M.J., Paya-Cano J.L., Monleon S., Plomin R. Evidence for general cognitive ability (g) in heterogeneous stock mice and an analysis of potential confounds. Genes Brain Behav. 2002. 1 (2): 88–95. https://doi.org/10.1034/j.1601-183x.2002.10204.x
  14. Georgiou P., Panos Zanos P., Mou T-Ch.M., An X., Gerhard D.M., Dilyan I., Dryanovski D.J., Potter L.E., Highland J.N., Jenne C.E., Stewart B.W., Pultorak K.J., Yuan P., Powels C.F., Lovett J., Pereira E.F.R., Clark S.M., Tonelli L.H., Moaddel R., Zarate C.A.Jr., Duman R.S., Thompson S.M., Gould T.D. Experimenters’ sex modulates mouse behaviors and neural responses to ketamine via corticotropin releasing factor. Nat Neurosci 2022 Sep; 25 (9): 1191–1200. https://doi.org/10.1038/s41593-022-01146-x
  15. Giménez-Llort L., Schiffmann S.N., Shmidt T., Canela L., Camón L., Wassholm M., Canals M., Terasmaa A., Fernández-Teruel A., Tobeña A., Popova E, Ferré S., Agnati L., Ciruela F., Martínez E., Scheel-Kruger J. L.C., Franco R., Fuxe K., Bader M. Working memory deficits in transgenic rats overexpressing human adenosine A2A receptors in the brain. Neurobiol. Learn. Mem. 2007. 87 (1): 42–56. https://doi.org/10.1016/j.nlm.2006.05.004
  16. Hamilton D.A., Brigman J.L. Behavioral flexibility in rats and mice: contributions of distinct frontocortical regions. Genes Brain Behav .2015. 14 (1): 4–21. doi: 10.1111/gbb.12191
  17. Hen R., Dulawa S.C. Recent advances in animal models of chronic antidepressant effects: the novelty-induced hypophagia test. Neurosci Biobehav Rev. 2005. 29 (4-5): 771–783. https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2005.03.017
  18. Holmes A., Wellman C L. Stress-induced prefrontal reorganization and executive dysfunction in rodents. Neurosci Biobehav Rev. 2009. 33 (6): 773–783. https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2008.11.005
  19. Jian-Min C., Zhi-Yuan W., Ke L, Cheng Z., Shi-Xuan W., Yi-Wei C., Guan-Yi L., Rui S., Xiao-Mei Z., Jin L., Ning W. Assessment of lisdexamfetamine on executive function in rats: A translational cognitive research. Exp Neurol. 2024. 374:114718. Epub 2024 Feb 8. PMID: 38336285. https://doi.org/10.1016/j.expneurol.2024.114718
  20. Nilsson S.R.O., Alsiöa J., Somerville E.M., Clifton P.G. The rat’s not for turning: Dissociating the psychological components of cognitive inflexibility Neurosci. Biobehav. Rev, 2015. V. 56. P 1–14.
  21. Perepelkina O.V., Poletaeva I.I. Selection of Mice for Object Permanence Cognitive Task Solution. Neurol Int. 2022. 14(3): 696–706. PMID: 36135993. https://doi.org/10.3390/neurolint14030058
  22. Perepelkina O.V., Poletaeva I.I. Cognitive Test Solution in Mice with Different Brain Weights after Atomoxetine Neurol Int. 2023 May 15; 15 (2): 649–660. https://doi.org/10.3390/neurolint15020041
  23. Reimer A. E., de Oliveira A.R, Brandão M. L. Glutamatergic mechanisms of the dorsal periaqueductal gray matter modulate the expression of conditioned freezing and fear-potentiated startle. Neurosci. 2012. 219: 72–81. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2012.06.005
  24. Rozeske R.R, Jercog D., Karalis N., Chaudun F., Khoder S., Delphine G., Winke N., Herry C. Prefrontal-periaqueductal gray-projecting neurons mediate context fear discrimination. Neuron, 2018. 97 (4): 898–910. doi: 10.1016/j.neuron.2017.12.044
  25. Sable H.J.K., Lester D.B., Potter J.L., Nolen H.G., Cruthird D.M., Estes L.M., Johnson A.D., Regan S.L., Williams M.T., Vorhees C.V. An assessment of executive function in two different rat models of attention-deficit hyperactivity disorder: Spontaneously hypertensive versus Lphn3 knockout rats. Genes Brain Behav. 2021. 20(8): e12767. Epub 2021 Sep 8. PMID: 34427038. https://doi.org/10.1111/gbb.12767
  26. Talpos J., Shoaib M. Executive function. Handb Exp Pharmacol. 2015. 228: 191–213. https://doi.org/10.1007/978-3-319-16522-6_6
  27. Yegla B., Foster T.C., Kumar A. Behavior model for assessing decline in executive function during aging and neurodegenerative disease. Methods Mol. Biol. 2011. 2019: 441–449. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-9554-7
  28. Zhong P., Cao Q., Yan Z. Selective impairment of circuits between prefrontal cortex glutamatergic neurons and basal forebrain cholinergic neurons in a tauopathy mouse model. Cereb Cortex. 2022. 32 (24): 5569–5579. doi: 10.1093/cercor/bhac036.PMID: 35235649.
  29. Zucca P., Milos N., Vallortigara G. Piagetian object permanence and its development in Eurasian jays (Garrulus glandarius). Anim. Cogn. 2007. 10 (2): 243–258. https://doi.org/10.1007/s10071-006-0063-2

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. (а) – схема установки для теста на поиск входа в укрытие: 1 – ее светлая часть, 2 – темная часть, 3 – лаз, их соединяющий, который может быть замаскирован стружкой вровень с полом или закрыт легкой «пробкой». (б) – фото экспериментальной камеры для теста ПВУ с мышью, (в) – фото экспериментальной камеры для теста на внимание, (г) – мышь около предмета, (д) – набор предметов, использованных в тесте

Скачать (254KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Доли животных (%, ось ординат), успешно решивших тест на ПВУ в предъявлениях теста с «пробкой» по ходу селекции (F1–F9). «+» – показатели линии «плюс», «-» – показатели линии «минус», Со – показатели мышей контрольной неселектированной популяции. Первое предъявление теста с лазом, закрытым пробкой – светло-серые столбики, второе предъявление «пробки» – темно-серые столбики. *, *** – статистически значимые отличия от линии «минус», ### – отличие от контрольной линии при p < 0.05 (тест φ Фишера для оценки разницы альтернативных долей)

Скачать (173KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Доли мышей (%, ось ординат), у которых ЛП решения теста ПВУ с пробкой при его втором предъявлении был короче, чем при первом. Светло-серые столбики – линия “плюс” (F6, n = 14, F7, n = 16, F9, n = 10), темно-серые – линия “минус”, черные – неселектированная генетически гетерогенная контрольная популяция. *** – статистически значимые отличия от показателей линии «минус» и контрольной популяции (тест φ Фишера для оценки разницы альтернативных долей)

Скачать (76KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Латентные периоды, ЛП (с, ось ординат, ср ± ош. средн.) реакции мышей-самцов F6, F7 и F9 при предъявлении им движущихся новых предметов (тест на внимание): 1 – ЛП 1-го подхода к предмету, показанному первым; 2 – ЛП 1-го подхода к предмету, показанному пятым. Обозначения, как на рис. 3. Число животных: линия «плюс» – F6, n = 14, F7, n = 16, F9, n = 10, линия «минус» – F6, n = 18, F7, n = 13, F9, n = 7, контрольная популяция – F6, n = 10, F7, n = 12, в F9 не тестировалась. * – достоверно при р < 0.05 (однофакторный анализ ANOVA, фактор «генотип», post hoc LSD-тест по Фишеру)

Скачать (184KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Числа (ось ординат, ср ± ош. средн.) контактов с предметом у мышей F6, F7 и F9 за 40 с его движения по периметру камеры. 1 – предмет, показанный первым, 2 – предмет, показанный пятым. Обозначения как на рис. 3

Скачать (194KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024