Blagoveschensk, Blagoveshchensk, Russian Federation
Blagoveschensk, Blagoveshchensk, Russian Federation
Blagoveschensk, Blagoveshchensk, Russian Federation
In the experiment the effect of adaptogenic herbal blend of Hypericum perforatum and Rhodiola rosea on the parameters of the search activity of laboratory rats against the background of high and low temperatures was investigated. The experiment was performed in the tool installation (N.R.Grigoriev, 1998), which is the universal problematic camera, with application of the mixture of herbal adaptogens from Hypericum perforatum and Rhodiola rosea in a dose of 30 mg/kg; 150 mg/kg; 300 mg/kg in rats exposed to prolonged heat and cold stress. The tests were carried out on 100 white mongrel male rats weighing 180-200 g. The following indicators of the search activity were subject to registration: 1) motivation-energy parameters (search time and search intensity – the number of targeted paces of rats from the camera for 60 seconds); 2) the parameters of the cognitive sphere (the cognitive index and the coefficient of the erroneous strategy of paces). It was found out that the mental capacity of animals is reduced under the effect of the temperature factor on the body. Powdery mixture of plant adaptogens of Hypericum perforatum and Rhodiola rosea in doses of 150-300 mg/kg significantly improved the cognitive characteristics of the search activity in the conditions of cold and heat stress on the body.
search activity, cognitive indicator, adaptogens, cold stress, heat stress
Поиск всегда имеет цель и направленность, поэтому квалифицируется как результативный или безрезультатный. Способ преодоления препятствий и решения проблем на пути к достижению требуемого результата обозначает термин – поисковая активность. Эффективность поиска выхода из камеры названа когнитивным показателем [2].
В течение последних десятилетий и до настоящего времени среди ученых многих стран идет полемика о наличии или отсутствии данной способности у животных [6, 7]. Когнитивные способности становятся актуальными в сложной ситуации, в то время, когда не существует готового алгоритма решения проблемы, а стереотипные действия не приводят к достижению необходимого финала.
Из данных мировой литературы известно, что коррекция когнитивных характеристик поисковой активности возможна при использовании ноотропных препаратов и антиоксидантов [1, 5, 8].
В отношении улучшения умственной активности, весьма перспективна смесь из адаптогенов растительного происхождения – зверобоя продырявленного (ЗП) и родиолы розовой (РР).
Цель настоящего эксперимента заключается в изучении влияния адаптогенной растительной смеси из ЗП и РР на параметры поисковой активности лабораторных крыс на фоне действия высоких и низких температур.
Материалы и методы исследования
Работа выполнена на инструментальной установке (Григорьев Н.Р., 1998) кафедры физиологии и патофизиологии Амурской ГМА Минздрава России – универсальной проблемной камере (УПК). Эксперимент проводили на 100 беспородных белых крысах-самцах весом 180-200 г.
Протокол экспериментальной части исследования на этапах содержания животных, моделирования патологических процессов и выведения их из опыта соответствовал принципам биологической этики, изложенным в Международных рекомендациях по проведению медико-биологических исследований с использованием животных (1985), Европейской конвенции о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях (Страсбург, 1986), Приказе МЗ СССР №755 от 12.08.1977 «О мерах по дальнейшему совершенствованию организационных форм работы с использованием экспериментальных животных», Приказе МЗ РФ №267 от 19.06.2003 «Об утверждении правил лабораторной практики».
Способ изучения поисковой активности (Григорьев Н.Р., авторское свидетельство №1776385, 1992 г.) в УПК и способ регистрации показателей поисковой активности в данной установке (Григорьев Н.Р., Пластинин М.Л., Браш А.А., патент РФ №2204942, 2002 г.) осуществлялись следующим образом.
Исследование показателей поисковой активности проводили после начальной выработки одностороннего инструментального рефлекса – обнаружение крысой выхода из УПК, где подкреплением служили семена подсолнечника, располагающиеся за выходом из УПК (рис.).
|
Рис. Схема устройства УПК и ее окружения для исследования поисковой активности и отказа от поиска в эксперименте (Григорьев Н.Р., Пластинин М.Л., 2000).
|
Так, в подготовительном периоде, длительностью 5 суток, всякая побежка из камеры результативна, все 6 направлений не блокированы. Далее тестирование поисковой активности изучали на указанной установке на фоне применения смеси растительных адаптогенов из ЗП и РР у крыс, подвергающихся длительному тепловому воздействию. При этом, одновременно исследовали 5 групп животных (по 10 беспородных крыс-самцов в каждой): 1 – интактная группа животных (находилась в стандартных условиях вивария); 2 – контрольная группа, где крысы подвергались нагреванию: ежедневно в ранние утренние часы животных на 45 минут помещали в климатокамеру фирмы «BINDER GmbH» (Германия) [4] при температуре +40ºС при 50% влажности до начала эксперимента в УПК; группы 3, 4 и 5 – подопытные, где перед тестированием в УПК крысам, подвергавшимся нагреванию в климатокамере, в небольшое количество корма добавляли смесь из ЗП и РР в виде порошка в дозе 30, 150 и 300 мг/кг, соответственно.
Вычисление интегрального значения когнитивных способностей и мотивационно-энергетических показателей в структуре поисковой активности производилось в УПК также при действии холода на организм подопытных животных. Для этого каждый день утром животных помещали на 3 часа в климатокамеру фирмы «Fentron» ГДР [3] при температуре -15ºС при 50% влажности до начала эксперимента в УПК. В работе камеры предусматривался световой режим, подача воздуха для предупреждения кислородной гипоксии и создавался режим охлаждения. В опыте одновременно участвовали 50 беспородных крыс-самцов, которые были разделены на 5 групп: 1 – интактная группа, где экспериментальные животные находились в стандартных условиях вивария; 2 – контрольная, в которой крысы подвергались охлаждению по описанной выше схеме; группы 3, 4 и 5 – подопытные, где перед помещением в УПК крысам, подвергавшимся охлаждению, в небольшое количество корма добавляли смесь из ЗП и РР в виде порошка в дозе 30, 150 и 300 мг/кг, соответственно.
Проведение тестирования способностей животных к поиску подразумевает решение когнитивной задачи в виде альтернативного выбора пути побежки из УПК. После завершения побежки из камеры через выбранную крысой дверку последнюю сразу же блокируют, что делает этот использованный выход тупиковым. Далее, возвращённому экспериментатором животному в УПК на свою исходную позицию необходимо искать новый деблокированный выход. Этот процесс циклически повторяется до тех пор, пока подопытное животное не найдет последний, шестой выход из камеры, чем завершит один поисковый цикл.
Регистрации подлежат следующие показатели поисковой активности, зафиксированные в УПК в условиях её формирования при первичном или однократном тестировании: 1) мотивационно-энергетические параметры – включают время поиска (ВП) в секундах и интенсивность поиска (ИП), то есть количество целенаправленных побежек крыс из УПК за 60 сек.; 2) параметры когнитивной сферы отражают когнитивный показатель (КП) и коэффициент стратегии ошибочных побежек (КСОП). КП демонстрирует когнитивные способности в % (величина безошибочных обращений к выходам из установки). Значение КСОП равное единице является наиболее оптимальным, значения выше этого – менее позитивные с точки зрения уровня когнитивных способностей.
Время выработки инструментальных рефлексов сравнивалось между всеми особями, участвующими в опыте на 5-е сутки обучения. Энергетические показатели поисковой активности (ВП, ИП) и параметры когнитивной сферы (КП, КСОП) поисковой активности, регистрируемые при помощи ПЭВМ, у контрольных особей сравнивались с аналогичными параметрами у интактных и подопытных животных на 1-е, 5-е и 10-е сутки экспериментов.
Статистическую обработку результатов проводили по критерию (t) Стьюдента (M±m) с использованием программы Statistica 10. Результаты считали достоверными при р<0,05.
Результаты исследования и их обсуждение
Согласно полученных нами данных, на предварительном этапе формирования поисковой активности, то есть при выработке инструментальных рефлексов, не установлено статистически значимых различий между временем их возникновения у всех экспериментальных животных.
Тестирование поисковой активности изучали в УПК при тепловом воздействии на фоне применения адаптогенной смеси из ЗП и РР у обученных лабораторных животных.
Подробные данные по показателям отражены в таблице 1.
Таблица 1
Количественные параметры поведения и показатели когнитивной сферы у экспериментальных животных в условиях информационно-эмоционального стресса при тепловом воздействии на организм на фоне применения смеси из ЗП и РР (М±m)
|
Параметры поисковой активности |
День эксперимента |
Группы животных |
||||
|
Интактная |
Контрольная |
Подопытная: тепло+30 мг/кг смеси |
Подопытная: тепло+150 мг/кг смеси |
Подопытная: тепло+300 мг/кг смеси |
||
|
ВП, сек |
1 день |
181,2±5,3 |
159,4±6,1 |
160,3±5,8 |
126,4±5,1 |
99,0±5,3** |
|
5 день |
178,9±6,4 |
158,5±5,9 |
157,4±4,8 |
123,9±4,8** |
98,4±4.9** |
|
|
10 день |
175,3±5,9 |
157,6±6,4* |
159,0±6,1 |
122,8±5,3** |
97,2±5,4** |
|
|
ИП, част/мин |
1 день |
23,8±0,6 |
19,8±0,8 |
18,9±0,7 |
18,1±0,4 |
10,9±0,5** |
|
5 день |
22,6±0,4 |
18,4±0,6 |
17,7±0,5 |
16,3±0,5 |
10,1±0,7** |
|
|
10 день |
23,3±0,7 |
18,3±0,7* |
18,4±0,6 |
15,4±0,3 |
10,3±0,6** |
|
|
КП, % |
1 день |
22,5±0,6 |
17,4±0,8 |
19,6±0,7 |
26,8±1,5** |
50,2±3,1** |
|
5 день |
23,9±0,7 |
18,6±0,7 |
21,8±0,8 |
28,1±1,3 |
51,0±3,0** |
|
|
10 день |
26,1±0,5 |
19,9±0,8* |
25,1±0,6 |
31,4±1,4** |
51,1±2,9** |
|
|
КСОП, Ед |
1 день |
17,9±0,9 |
16,1±0,9 |
14,2±1,1 |
10,6±0,9** |
7,0±0,6** |
|
5 день |
16,0±1,0 |
15,0±0,8 |
12,4±0,9 |
10,1±0,8** |
6,5±0,8** |
|
|
10 день |
9,8±0,6 |
13,3±1,1* |
10,7±1,0 |
9,8±0,9** |
4,4±0,7** |
|
Примечание: здесь и в следующей таблице * – различия, достоверные по отношению к интактной группе (p<0,05); ** – различия, достоверные по отношению к контрольной группе (p<0,05).
Согласно результатов исследования, достоверно значимая разница среди энергетических (ВП и ИП) и когнитивных (КП и КСОП) параметров имелась между контрольной и подопытными группами, а также выявлены различия, достоверные по отношению к интактной группе животных на 1, 5 и 10 день эксперимента.
Так, введение смеси из ЗП и РР в дозах 150 и 300 мг/кг при тепловом воздействии уменьшало ВП у исследуемых особей в 1 сутки на 20,7% (р>0,05) и 37,8% (р<0,05); на 5 сутки на 21,8% (р<0,05) и 37,9% (р<0,05); на 10 сутки на 22,0% (р<0,05) и 38,3% (р<0,05), соответственно.
ИП имела тенденцию к снижению при применении в рационе крыс смеси в дозе 150 мг/кг в 1 сутки на 8,5% (р>0,05); на 5 сутки на 11,4% (р>0,05); на 10 сутки на 15,8% (р>0,05). А в дозе 300 мг/кг ИП во все дни достоверно уменьшалась в среднем на 44,5% – в 1 сутки на 44,9% (р<0,05); на 5 сутки на 45,1% (р<0,05); на 10 сутки на 43,7% (р<0,05).
КП у лабораторных крыс подопытных групп (применение смеси в дозах 150 и 300 мг/кг) к окончанию тестирования достоверно увеличился. Так, в 1 сутки показатель возрос на 35,0% (р<0,05) и 65,3% (р<0,05); на 5 сутки на 33,8% (р>0,05) и 63,5% (р<0,05); на 10 сутки на 36,6% (р<0,05) и 61,0% (р<0,05) соответственно дозы применяемой смеси, превышая аналогичные значения в контрольной группе.
КСОП в течение всего эксперимента снижался, стремясь к оптимальному единичному значению. У лабораторных крыс подопытных групп (применение смеси в дозах 150 и 300 мг/кг) по сравнению с контролем в 1 сутки КСОП был ниже на 34,1% (р<0,05) и 56,5% (р<0,05); на 5 сутки на 32,7% (р<0,05) и 56,6% (р<0,05); на 10 сутки на 26,3% (р<0,05) и 66,9% (р<0,05) соответственно.
При применении смеси в дозе 30 мг/кг достоверных изменений показателей не происходит.
Таким образом, выявлено достоверно значимое влияние растительной адаптогенной смеси из ЗП и РР в дозах 150 и 300 мг/кг на параметры поведения у экспериментальных животных в УПК при действии высоких температур на теплокровный организм.
Следующим этапом производилось вычисление параметров поведения и показателей когнитивной сферы в структуре поисковой активности в УПК при действии холода, и добавления в пищу экспериментальных животных растительной смеси адаптогенов из ЗП и РР
Таблица 2
Мотивационно-энергетические и когнитивные показатели у крыс, получавших порошковую растительную смесь из ЗП и РР и подвергнутых действию холода М±m
|
Параметры поисковой активности |
День эксперимента |
Группы животных |
||||
|
Интактная |
Контрольная |
Подопытная: холод+30 мг/кг смеси |
Подопытная: холод+150 мг/кг смеси |
Подопытная: холод+300 мг/кг смеси |
||
|
ВП, сек |
1 день |
181,2±5,3 |
159,1±5,8 |
150,0±5,1 |
126,4±4,9 |
98,4±5,1** |
|
5 день |
178,9±6,4 |
157,9±6,4 |
146,1±5,9 |
124,1±5,1** |
97,9±4,9** |
|
|
10 день |
175,3±5,9 |
156,5±6,5* |
145,3±6,0 |
121,7±5,1** |
96,1±5,5** |
|
|
ИП, част/мин |
1 день |
23,8±0,6 |
16,4±0,3* |
16,1±0,8 |
16,0±0,3 |
11,6±0,4 |
|
5 день |
22,6±0,4 |
17,7±0,9 |
17,6±0,7 |
15,6±0,7 |
10,3±0,6** |
|
|
10 день |
23,3±0,7 |
17,9±0,8 |
16,1±0,4 |
15,0±0,4 |
9,9±0,7** |
|
|
КП, % |
1 день |
22,5±0,6 |
17,3±0,2 |
19,2±1,2 |
26,1±1,4 |
44,9±2,7** |
|
5 день |
23,9±0,7 |
17,9±1,1 |
21,3±0,7 |
28,9±1,8** |
47,1±3,1** |
|
|
10 день |
26,1±0,5 |
18,0±0,9* |
22,8±0,4 |
29,5±1,5** |
49,2±3,0** |
|
|
КСОП, Ед |
1 день |
17,9±0,9 |
13,4±1,3 |
12,1±0,8 |
9,1±1,3** |
6,4±0,7** |
|
5 день |
16,0±1,0 |
13,3±0,8 |
10,5±0,9 |
8,9±0,8** |
5,0±0,5** |
|
|
10 день |
9,8±0,6 |
12,5±1,4* |
9,3±1,0 |
6,0±1,2** |
3,6±1,0** |
|
При проведении сравнительного анализа качественных (КП и КСОП) и количественных (ВП и ИП) значений поискового поведения подопытных с контрольными животными на 1, 5 и 10 сутки выяснилось, что при охлаждении организма данные поведенческие показатели распределились следующим образом. При вскармливании крысам смеси из ЗП и РР в дозах 150 и 300 мг/кг ВП в подопытных группах достоверно снижалось в 1 сутки на 20,5% (р>0,05) и 38,1% (р<0,05); на 5 сутки на 21,4% (р<0,05) и 37,9% (р<0,05); на 10 сутки на 22,2% (р<0,05) и 38,6% (р<0,05), соответственно.
ИП, как параметр энергетической сферы, при применении смеси в дозах 150 и 300 мг/кг понизилась в 1 сутки на 2,4% (р>0,05) и 29,3% (р>0,05); на 5 сутки на 11,8% (р>0,05) и 41,8% (р<0,05); на 10 сутки на 16,2% (р>0,05) и 44,7% (р<0,05), соответственно.
КП у крыс указанных подгрупп по сравнению с показателями в контрольной группе возрос в 1 сутки на 33,7% (р>0,05) и 61,4% (р<0,05); на 5 сутки на 38,0% (р<0,05) и 62,0% (р<0,05); на 10 сутки на 38,9% (р<0,05) и 63,4% (р<0,05), соответственно.
КСОП при вскармливании крысам смеси в дозах 150 и 300 мг/кг уменьшился достоверно в лучшую сторону, снизившись в 1 сутки на 32,0% (р<0,05) и 52,2% (р<0,05); на 5 сутки на 33,0% (р<0,05) и 62,4% (р<0,05); на 10 сутки на 52,0% (р<0,05) и 71,2% (р<0,05), соответственно.
При применении порошковой смеси из ЗП и РР в дозе 30 мг/кг не выявлено достоверных отклонений, хотя имеется явная тенденция в сторону снижения ВП, ИП и КСОП и повышения КП.
Выводы
- Уровень умственных способностей подопытных животных снижается при действии неблагоприятных температурных факторов на организм.
- Порошкообразная смесь растительных адаптогенов из ЗП и РР при применении в рационе крыс в дозах 150-300 мг/кг достоверно корректирует когнитивные характеристики поисковой активности при действии холодового и теплового стресса на организм.
1. Batalova T.A., Borodavkin P.V., Dorovskikh V.A., Plastinin M.L., Sergievich A.A., Koroteev M.P., Nifant'ev E.E., Koroteev A.M. The ability of education to achieve confirmation in module device at the background of antioxidants introduction. Dal'nevostochnyy meditsinskiy zhurnal 2009; 4:104–106 (in Russian).
2. Grigoryan G.A. General Cognitive Ability. Some New Approaches in Mice. Zhurnal vysshey nervnoy deyatel'nosti 2004; 6:842–850 (in Russian).
3. Dorovskikh V.A., Voronin N.I., Korshunova N.V. Cold. Adaptation. Correction changes. Blagoveshchensk; 1998 (in Russian).
4. Pavlov A.S., Pavlova T.V. Morphological and physiological indicators of thermal adaptation. Fiziologiya cheloveka 1992; 18(2):108–113 (in Russian).
5. Grigoryev N.R., Dorovskiikh V.A., Plastinin M.L. Experimental discovery cognitive and anxiolytic propeties of antioxydants and the other drugs by means of device and way patented of Amur State Medical Academy. In: China and Russia Pharmaceutical Forum. Studies or Drugs Used in traditional Therapy. Harbin, China; 2004:31–35.
6. McArthur R., Borsini F. Animal models of depression in drug discovery: a historical perspective. Pharmacol. Biochem. Behav. 2006: 84(3):436–452.
7. Moragreda I., Carmen Carrasco M., Redolat R. Effects of housing and nicotine on shuttle-box avoidance in male NMRI mice. Behav. Brain Res. 2005:164(2):178–187.
8. Silva R.H., Frussa-Filho R. The plus-maze discriminative avoidance task: a new model to study memory-anxiety interaction. Effect of chlordiazepoxide and caffeine. J. Neurosci. Methods 2000:102(2):117–125.
