/
Автор: Буреш Я. Бурешова О.
Теги: биофизика, биохимия и физиология животных и человека фармакология переводная литература мозг человека издательство высшая школа изучение мозга рефлексы электрическая активность
ISBN: 5-06-001729-Х
Год: 1991
Текст
ЯН БУРЕН
J и
ОЛЬГА БУРЕШОВА
ДЖОЗЕФ П. ХЬЮСТОН
МЕТОДИКИ
та
ОСНОВНЫЕ
ЭКСПЕРИМЕНТЫ
по
ИЗУЧЕНИЮ
МОЗГА
и
ПОВЕДЕНИЯ
ПЕРЕВОД С АНГЛИЙСКОГО
TECHNIQUES AND BASIC EXPERIMENTS
FOR THE STUDY OF BRAIN AND
BEHAVIOR
by
JAN BURES and OLGA BURESOVA
Institute of Physiology, Czechoslovak Academy of Sciences, Prague, Czechoslovakia
and
JOSEPH P. HUSTON
Institute of Psychology HI, University of Diisseldorf, Diisseldorf, Federal Republic of Germany
Second, revised and enlarged edition
ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS B.V
AMSTERDAM • NEW YORK
ЯН БУРЕШ и ОЛЬГА БУРЕШОВА
и
ДЖОЗЕФ II. ХЬЮСТОН
МЕТОДИКИ
И ОСНОВНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ
ПО ИЗУЧЕНИЮ МОЗГА И ПОВЕДЕНИЯ
Перевод с английского Е.Н. Живописцевой
Под редакцией проф. А.С. Батуева
МОСКВА
«ВЫСШАЯ ШКОЛА»
1991
I
ББК 28.903
Б91
Рецензенты:
д-р психол. наук Г. Г. Аракелов (Московский государственный уни¬
верситет им. М. В. Ломоносова); кафедра высшей нервной деятельности
МГУ им. М. В. Ломоносова (зав. кафедрой д-р биол. наук В. В. Шуль-
говский); д-р биол. наук Г. А. Куликов (Научно-исследовательский инсти¬
тут физиологии им. А, А, Ухтомского)
Буреш Я. и др.
Б91 Методики и основные эксперименты по изучению мозга и
поведения: Пер. с англ. Е. Н. Живописцевой/Буреш Я., Буре-
шова О., Хьюстон Д. П.; Под ред. Батуева А. С.— М.: Высш.
шк., 1991. — 399 с.: ил.
Книга чешских ученых Я. Буреша и О. Бурешовой, а также ученого из ФРГ
Дж. Хьюстона представляет собой практическое руководство по экспериментально¬
му изучению мозга и поведения, содержит описание широкого диапазона различ¬
ных методик, начиная от измерения параметра простых рефлексов и заканчивая
изучением процессов обучения, памяти и подкрепления. Особое внимание уделено
регистрации электрической активности, электрической и фармакологической стиму¬
ляции мозга животных. Книга не имеет аналогов в советской учебной литературе.
Предисловие и примечания написаны проф. А. С. Батуевым.
ISBN 5-06-001729-Х
1910000000(4309000000)—40
001(01)—91
123—91
ББК 28.903
57.04
ISBN 0-444-80448-Х
ISBN 5-06-001729-Х
© Elsevier Science Publishers В. V., 1983
© Перевод с английского, Живописце¬
ва Е. Н„ 1991
ПРЕДИСЛОВИЕ ОТ РЕДАКТОРА
Исследование физиологических механизмов поведения живот¬
ных— наиболее интенсивно развивающаяся область знаний, ко¬
торая в нашей стране традиционно именуется физиологией выс¬
шей нервной деятельности. Интерес к этой науке в последние
десятилетия существенно возрос прежде всего в связи с потребно¬
стями технического моделирования систем и процессов мозга,
объединенных в понятие искусственного интеллекта. Естественно,
что и сама наука о мозговых механизмах поведения и психики
обогатилась кибернетическими идеями, сформировались новые
направления исследований — бионика, нейрокибернетика и др.
Человека никогда не покидало стремление понять законы,
лежащие в основе управления поведением животных различного
эволюционного уровня. В настоящее время поведение рассматри¬
вается биологами как важнейший фактор эволюционного процес¬
са. Все большее внимание уделяется изучению биологических
предпосылок сложных форм поведения человека. Этологические
исследования занимают самостоятельное место в комплексе био¬
логических дисциплин. Таким образом, физиология поведения, или
высшей нервной деятельности, приобретает особое современное
звучание как мультидисциплинарная наука, имеющая весьма ши¬
рокую сферу практического применения. Поэтому в университе¬
тах все большее число факультетов вводят в свои учебные пла¬
ны предмет физиологии высшей нервной деятельности. Помимо
биологических, где он осуществляется для студентов и даже ас¬
пирантов и соискателей, этот курс читают на психологическом и
философском факультетах, а с недавнего времени курс психофи¬
зиологии человека вводят в учебный план на экономическом
факультете. Я убежден в том, что если не сегодня, то в ближай¬
шем будущем высшая нервная деятельность станет одной из ос¬
новных дисциплин при подготовке учителей в педагогических
институтах.
В связи с таким широким интересом естественно возник воп¬
рос о подготовке современных учебников и учебных пособий по
данному предмету. Имея опыт чтения курса «Высшая нервная
деятельность» в течение 30 лет, я подготовил соответствующий
учебник по программе, которая получила одобрение и поддержку
научной общественности страны. Одновременно возник вопрос о
подготовке практикума по данному предмету. По широко распро¬
5
страненному мнению практикумы по физиологии высшей нервной
деятельности, изданные два десятилетия назад, не только методи¬
чески не соответствуют современному уровню развития науки, но,
что весьма немаловажно, не соответствуют мировоззренческой,
идеологической основе данной науки и, в частности, основным
теоретическим позициям, на которых базируется издаваемый
учебник.
Опубликованная уже вторым изданием в голландском изда¬
тельстве «Эльзевир» книга Я. Буреша, О. Бурешовой и Дж. Хью¬
стона «Методики и основные эксперименты по изучению мозга и
поведения» как нельзя лучше соответствует современному мето¬
дическому оснащению научных лабораторий и той теоретической
платформе, которая использовалась мной при подготовке лекци¬
онного курса. Наиболее адекватным путем явились перевод и из¬
дание этой книги для русского читателя.
В первой главе книги перечисляются основные приемы экспе¬
риментального изучения мозговых основ поведения. Специальное
внимание уделено планированию эксперимента, подготовке жи¬
вотных, основным приемам гистологического исследования мозга,
базовым характеристикам электронной аппаратуры для физиоло¬
гического эксперимента (стимуляции, регистрации биоэлектриче¬
ских процессов и их компьютеризации, автоматической обработке
результатов). Вторая глава посвящена приемам изучения врож¬
денного поведения и физиологии мотиваций, третья — современ¬
ным подходам по исследованию процессов обучения и памяти.
В четвертой главе описываются методические приемы разрушения
и раздражения мозга, в пятой — метод регистрации электрофизио-
логических процессов (ЭЭГ, вызванных потенциалов, импульсной
активности нейронов) у бодрствующих животных. И наконец,
шестая глава — это способы изучения некоторых патологических
состояний мозга. Конечно, нельзя считать, что перечисленными
методиками исчерпывается весь арсенал технических средств по
изучению мозга. В книге представлены лишь основные методиче¬
ские приемы, наиболее доступные для освоения начинающим ра¬
ботникам— студентам, аспирантам. Существенно, что каждая
глава сопровождается довольно богатым списком литературы,
который поможет читателю в поиске более частных методик в
соответствии с его теоретической программой. Кроме того, в спи¬
сок литературы включены ссылки на ряд публикаций общетеоре¬
тического характера. Мы не сочли необходимым приводить спе¬
циальное дополнение к этому списку из работ отечественных
физиологов потому, что они носят частный характер и опублико¬
ваны в узкоспециальных периодических журналах (в основном
это Физиологический журнал СССР, Журнал высшей нервной
деятельности, Бюллетень экспериментальной биологии и меди¬
цины).
Что же касается теоретических трактовок отдельных экспери¬
6
ментов, то они в книге неизбежно носят отпечаток авторской по¬
зиции. Для расширения общего теоретического кругозора читате¬
ля в соответствующих разделах я рекомендую книги «Физиология
поведения. Нейрофизиологические закономерности» (Наука, Л.,
1987) и «Физиология поведения. Нейробиологические закономер¬
ности» (Наука, Л., 1988).
Следует отметить, что одной из существенных проблем для
нашего читателя может оказаться использование терминов, при¬
внесенных из западной литературы, с которыми мы еще мало зна¬
комы (хотя в специализированных журналах и книгах эта терми¬
нология употребляется все более широко). Последнее обстоятель¬
ство связано с тем, что происходит синтез экспериментальной
психологии, этологии и физиологии высшей нервной деятельности.
Причем каждая из наук располагает собственным терминологи¬
ческим репертуаром, а их синтез порождает новые научные терми¬
ны. Это привело к необходимости разъяснения ряда понятий и
определений, что не исключает дополнительной предварительной
подготовки преподавателя и студентов перед выполнением той
или иной работы. В книге студенты не найдут перечня практиче¬
ских занятий для изучения основ психофизиологии человека. Эти
разделы большого практикума по учебным планам кафедр, как
правило, проводятся отдельно. Им должен предшествовать специ¬
альный лекционный курс. Интересующихся я бы отослал к книгам
«Методы клинической нейрофизиологии» (Наука, Л., 1977) и
«Методы психофизиологических исследований» (авторы В. М.
Смирнов и др., Наука, Л., 1988).
Книга обладает важнейшим дидактическим свойством: в ней
подробно и весьма доступно излагаются теоретические предпо¬
сылки, техническое оснащение любого эксперимента, порядок его
выполнения, предполагаемые результаты, их обработка, представ¬
ление и трактовка. Это позволяет студенту в значительной мере
самостоятельно выполнять тот или иной эксперимент, обдумывать
его с привлечением самой современной научной литературы.
В порядке подготовки к осуществлению самостоятельного науч¬
ного исследования студент, познакомившись с соответствующей
главой книги, сможет выбрать наиболее адекватную методику и
пути ее адаптации сообразно своей научной задаче.
Авторы данной книги в качестве основного экспериментально¬
го объекта используют лабораторных крыс, сообщая читателю ос¬
новные навыки для подготовки таких животных к опыту. Несом¬
ненно ценным качеством книги является описание физических
характеристик и элементных схем той несложной электронной
техники, которую применяют в экспериментах. Таким образом,
студент убеждается на практике в необходимости общей физико-
математической подготовки для полноценного экспериментиро¬
вания.
Другой стороной грамотного изучения мозговых механизмов
7
поведения является использование современных морфологических
и гистохимических приемов исследования мозга, чему в книге
уделяется специальное внимание.
Наконец, авторы показывают некоторые современные подходы
к компьютерному анализу самого поведения, убеждая читателя в
их высокой эффективности. Это не только облегчает изучение
целостного поведения, но делает его объективным, легко подвер¬
гаемым математическому анализу.
Таким образом, студент и начинающий научный работник по¬
лучают пособие по изучению мозговых механизмов поведения в
экспериментах на животных. Здесь излагаются лишь основные
методики, что предполагает их дальнейшую модификацию и раз¬
витие, а следовательно, приложение творческих методических
изощрений самого исследователя для наиболее полного решения
научной задачи.
Доктор биологических наук,
профессор А. С. Батуев
ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРОВ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ
После «Электрофизиологических методов...» (Я. Буреш, М. Пет-
рань, И. Захар, 1962) и «Практического пособия по применению
ЭВМ в нейронауках» (Я. Буреш, И. Крекуле и Г. Брожек, 1984)
настоящая книга — это третья переведенная в Советском Союзе
публикация, вышедшая из нашей лаборатории, посвященная ме¬
тодическим проблемам.
Этим нам оказана большая честь, что налагает на нас огром¬
ную ответственность, тем более, что тираж этой книги будет
более чем в два раза превышать все остальные. Мы искренне на¬
деемся, что наши новые читатели найдут много полезного в книге
не только с точки зрения руководства к выполнению простых и
воспроизводимых экспериментов, но и с позиции знакомства с
самыми авторитетными современными теориями по физиологии
поведения.
Перед нами стояла весьма прагматическая задача — соединить
взгляды павловской школы со взглядами бихевиористов, этологов
и психологов-когнитивистов в нечто целое, но открытое для но¬
вых идей по динамической картине взаимоотношения мозга и по¬
ведения.
Это обстоятельство отражает нашу позицию, что только такой
подход взаимопроникновения научных школ позволит использо¬
вать все увеличивающийся поток сведений и идей и приведет в
будущем к их значимому синтезу.
Нам хотелось бы воспользоваться возможностью поблагода¬
рить наших советских коллег, которые непосредственно участво¬
вали в разработке описанных методик и принесли пользу своими
замечаниями, ценными советами и проницательной критикой на
конференциях и при личных встречах. Мы признательны перевод¬
чику этой книги Е. А. Живописцево.й и особенно научному редак¬
тору перевода проф. А. С. Батуеву, который внес большую ясность
в русский перевод благодаря решению многих трудных термино¬
логических проблем.
Я- Буреш, О. Бурешова, Дж. Хьюстон
Прага, апрель 1989 г.
ПРЕДИСЛОВИЕ КО ВТОРОМУ ИЗДАНИЮ
Со времени выхода в 1976 г. первого издания этой книги интерес
к исследованию мозговых механизмов поведения значительно
возрос. Об этом свидетельствует появление новых журналов, по¬
священных исследованиям мозга и поведения, а также рост
числа сторонников мультидисциплинарных нейронаук.
Эта книга — практическое руководство для исследователя, за¬
нимающегося экспериментальным изучением мозга и поведения.
В ней, во-первых, рассматриваются поведенческие методики для
познания функции головного мозга. В книгу включен широкий
диапазон этих методик — от измерения простых рефлексов, ис¬
пользуемых для нейрологического тестирования, до описания по¬
веденческих феноменов, определяющих такие сложные процессы,
как обучение, память и подкрепление. Во-вторых, особое внима¬
ние в книге уделяется методикам, необходимым для изучения
мозга в связи с количественными параметрами поведения. Такие
методики включают классические приемы регистрации электри¬
ческой активности головного мозга, электрические и фармаколо¬
гические способы раздражения, а также хирургические и химиче¬
ские способы разрушения.
Во второе издание были внесены изменения и дополнения, от¬
ражающие новые достижения техники и стратегий исследований.
Некоторые разделы книги были изменены, обновлены или пол¬
ностью упразднены (как, например, вызванная локомоторная ак¬
тивность, агрессия, вызванная обучением и угашением). Были до¬
бавлены новые подразделы (например, спонтанная агрессия, по¬
ведение подчинения, периоральный рефлекс кусания, методика
избегания уплыванием, измерение пространственной рабочей
памяти с помощью радиального лабиринта, разрушение каиновой
кислотой и иботеновой кислотой). Значительно расширены описа¬
ния гистологических и нейроанатомических методик: введены но¬
вые разделы, такие, как окрашивание крезилвиолетом, нейтраль¬
ным красным по методу Клювер—Баррера; методика окрашива¬
ния аксонов редуцированным серебром и окрашивание серебром
дегенерирующих волокон. Новыми являются разделы по .гисто-
флуоресцентности моноаминергических нейронов, по нейроанато-
мическим меткам с помощью пероксидазы хрена, по применению
флуоресцентных методов. Раздел, посвященный электронной
аппаратуре, также был значительно расширен, в нем приводится
более подробное описание основ электроники, измерительных ме¬
тодик и электронных контуров с их компонентами.
ПРЕДИСЛОВИЕ К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮ
Эта книга предназначена для студентов и научных работников
(физиологов, психологов, фармакологов, биологов, биофизиков),
интересующихся физиологией высшей нервной деятельности,
physiological psychology. Основное внимание уделено практиче¬
ским аспектам поведенческих экспериментов: приводятся харак¬
терные примеры различных фундаментальных методик с тщатель¬
ным описанием техники эксперимента. Наиболее наглядные при¬
меры выбирались по принципу их простоты, воспроизводимости и
небольшой стоимости. В большинстве экспериментов использова¬
лись крысы и оборудование, доступное для каждой физиологиче¬
ской лаборатории. Цель книги — научить студентов основным на¬
выкам поведенческих исследований, предоставив в их распоряже¬
ние широкий выбор воспроизводимых экспериментов. Большая
часть опытов может быть проведена в течение нескольких часов,
и поэтому они также подходят для учебных демонстраций и лабо¬
раторных курсов студентов.
Описание экспериментов производится в соответствии с прави¬
лами, принятыми в журналах, публикующих статьи по высшей
нервной деятельности. Во избежание повторений книга снабжена
перекрестными ссылками. Хотя книга состоит из систематически
построенных разделов, читатель может начать с изучения любого
эксперимента, не читая предыдущих глав. Однако общие сведе¬
ния по физиологии поведения, сформулированные в гл. 1, необхо¬
димы так же, как и освоение основных навыков по уходу за жи¬
вотными, по обращению с ними и использованию общелаборатор¬
ного оборудования.
ГЛАВА 1
ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ОСНОВ
ПОВЕДЕНИЯ
1.1. ОСНОВНЫЕ КОНЦЕПЦИИ
Эволюция видов — это результат совершенствования адаптации к
изменяющимся условиям окружающей среды. Высшие организмы
могут существовать только в относительно узком диапазене физи¬
ческих (температура, радиация, гравитация) и химических (запас
метаболитов, электролитов и воды, состав атмосферы) факторов,
которые определяются генетически детерминированными морфо¬
логическими и метаболическими свойствами. Статичные формы
адаптации дополняются постоянно изменяющимися динамически¬
ми приспособлениями организма к окружающей среде. Это пове¬
дение, в самом широком смысле слова, основано на регуляции
метаболической активности в целом и на контроле за специфиче¬
скими исполнительными системами в частности. Мышцы и желе¬
зы—это самые важные исполнительные органы, которые
обеспечивают почти все формы поведения высших организмов.
Организм оснащен разнообразными рецепторами, способными
воспринимать свойства окружающей среды и трансформировать
их в значимую информацию. Поведение определяется окружаю¬
щей средой и опосредуется центральными механизмами, оценива¬
ющими входящую информацию и формирующими наиболее адек¬
ватные реакции.
Основной целью поведения является обеспечение выживания
отдельной особи или вида. Поведенческие акты можно произволь¬
но подразделять на аппетентные реакции, направленные на дос¬
тижение' необходимых внешних условий (например, запасание
или принятие пищи, спаривание), и на реакции противоположно¬
го знака, включающие бегство или избегание* вредных факторов
* Избегание (avoidance) — реакция животного, возникающая при контакте
с электроболевым воздействием и заключающаяся, например, в уходе в безопас¬
ную зону пространства. Избавление (escape)—реакция животного, возникаю¬
щая при действии одиночных или комплексных условных сигналов электроболе-
вого подкрепления, состоящая в выполнении двигательных актов, предотвра¬
щающих нанесение болевого раздражения. Фактически подкреплением в этих
случаях является не сам болевой безусловный раздражитель, а положительные
эмоции, сопровождающие избавление от него, ,
12
(например, температура, радиация, механическое повреждение).
Факторы окружающей среды часто образуют непрерывность, оп¬
ределенный диапазон которой животное предпочитает, тогда как
другой диапазон избегает. Животное перемещается в многомер¬
ном градиенте факторов окружающей среды для оптимизации
общей суммы воспринимаемых воздействий (например, когда до¬
ступ к пище может быть получен только при неблагоприятных
температурных диапазонах или при оптимальных или даже
вредных механических воздействиях).
Такая схема взаимоотношений между организмами и окружа¬
ющей средой позволяет предположить существование гипотети¬
ческих центральных состояний (например, драйвы, мотивация),
которые запускаются и поддерживают специфические формы
поведения. Предполагается, что в организме имеется модель оп¬
тимума внутренних (и внешних) состояний и что любое поведе¬
ние постоянно оценивается в зависимости от уменьшения или уве¬
личения расхождения между этой моделью и реальным состояни¬
ем. Значимые условия окружающей среды, к которым организм
стремится, — это привлекающие стимулы, а те, которых избега¬
ют,— это аверзивные стимулы. Модификация поведения и конт¬
роль за ним (оперантное обусловливание)* путем предъявления
привлекающих стимулов или устранения аверзивных стимулов
называются, соответственно, положительным или отрицательным
подкреплением. Сочетание определенного поведения с аверзив-
ными стимулами называется наказанием и приводит к подавлению
этого поведения.
Наряду с ответом на вопрос, почему животное действует,
столь же важно понять, как оно действует. Рефлекторная теория,
предложенная Декартом в XVII в., оказала влияние на мышление
физиологов и психологов и по-прежнему остается важной отправ¬
ной точкой современной нейрофизиологии. Основной поведенче¬
ский репертуар жестко заложен в определенных нервных сетях,
которые связывают определенную реакцию (безусловную реак¬
цию— БР) с определенным стимулом (безусловный стимул —
БС). Эти врожденные (не приобретенные при обучении) реакции
дополняются приобретенными (условными) реакциями на перво¬
начально нейтральные стимулы, которые при повторяющихся со¬
четаниях с БР становятся условными стимулами (УС), т. е. сиг¬
налами пространственного и/или временного приближения БР
(Павлов, 1927). ~
Если врожденное поведение отражает генетически закодиро¬
ванные реакции, приобретенные поколениями в процессе естест¬
венного отбора, то индивидуально приобретенное поведение свя¬
* Под термином «оперантное обусловливание> понимается выработка двига¬
тельных условных рефлексов на эмоционально положительном и отрицательном
подкреплении,
13
зано с опытом, записанным в памяти организма. Последователь¬
ность внешних и/или внутренних событий, в которых участвует
животное, может вызывать более или менее длительные измене¬
ния в его нервной системе, лежащие в основе ответной реакции
на ранее неэффективные стимулы. Соответствующий процесс, на¬
зываемый обучением, ведет к накоплению опыта в форме следов
памяти (энграммы), извлечение которых влияет на поведение
животного. Навыки, которые более не соответствуют новым ус¬
ловиям, угашаются, а навыки, которые длительное время вооб¬
ще не использовались, могут быть забыты.
Взаимодействие между организмом и окружающей средой мо¬
жет быть различным, чему соответствуют определенные формы
поведения. Если ответное поведение * состоит из реакций, выз¬
ванных дискретными стимулами, например болевыми, пищей, то
оперантное поведение может быть стимулировано внутренними
потребностями и состоять в спонтанном проявлении различных
реакций, которые, в конечном счете, влекут за собой -желаемое
изменение окружающей среды (например, получение доступа к
пище).
Такие формы приобретенного поведения** подчеркивают раз¬
личия между классическим и инструментальным обусловливанием:
в первом случае УС, как правило, вызывает такую же реакцию,
как и БС (слюновыделение, вызванное акустическим УС о предъ¬
явлении пищи). Наличие или отсутствие условного ответа, выра¬
ботанного по классическому типу, не влияет на вероятность при¬
менения БС. Инструментальные реакции обычно существенно от¬
личаются от соответствующих безусловных реакций, с помощью
инструментальных реакций открывается доступ к привлекающим
стимулам или, наоборот, животное избегает аверзивных стимулов
(например, нажатие на рычаг, подкрепляемое подачей пищи, из¬
бегание болевых стимулов прыжком). Как правило, инструмен¬
тальное обусловливание влияет на двигательные реакции скелет¬
ных мышц, тогда как классическое обусловливание ограничивает¬
ся вегетативными функциями, выполняемыми висцеральны¬
ми мышцами и железами. Однако в этом правиле много исклю¬
чений.
В традиционной психологии «стимул—реакция» [например,
как это предлагает Скиннер (Skinner, 1938) ] поведенческий ана¬
лиз состоит в установлении системы правил, связывающих усло¬
вия входа (стимулы) с состояниями выхода (реакции). Таким
образом, не учитываются предполагаемые в нервных центрах
* Авторы употребляют буквально непереводимое словосочетание respondent
behavior, что означает поведение в ответ на конкретные различимые сигналы.
** Под этим подразумеваются классические и инструментальные (двига¬
тельные) условные рефлексы, В дальнейшем мы будем придерживаться этой
терминологии,
14
процессы или гипотетические механизмы концептуального мозга.
Хотя подход, в котором используется гипотеза «черного ящика»,
способствовал значительному вкладу в наше понимание роли
окружающей среды в управлении поведением, применение его
лишь незначительно расширило сведения о внутренней структуре
и функции этого «черного ящика», т. е. о мозге, как о преобра¬
зователе или опосредующем органе между входом и выходом.
Последнее и является областью исследований специалистов — фи¬
зиологов и психологов и сферой различных специальных дисцип¬
лин (нейрофизиологии, фармакологии, нейрохимии), которые вхо¬
дят в комплекс нейронаук. В нейрофизиологии достигнуты значи¬
тельные успехи в области анализа простых безусловных рефлек¬
сов спинного мозга. Понимание рефлекса растяжения или сгиба¬
ния настолько детализировано, что можно точно проследить рас¬
пространение афферентного потока импульсов от дорзальных ко¬
решков в спинном мозге вплоть до образования эфферентного зал¬
па в вентральных корешках. Понятие условного рефлекса (УР),
введенное Павловым, позволяет применить тот же аналитический
подход к классическим условным рефлексам. Однако даже самые
простые УР пока не дают возможность обнаружить решающее
пластическое звено, ответственное за переключение потока УС
на путь БР. Столь же не ясны и нейронные механизмы, участву¬
ющие в оперантном обуславливании (инструментальных услов¬
ных рефлексах).
Основными методами исследования нервных механизмов по¬
ведения являются удаление, стимуляция, электрическая регист¬
рация и химический анализ. Например:
(A) Расположение нервных структур *, отвечающих за опре¬
деленное поведение, может быть установлено путем максимально¬
го удаления участков мозга, при котором это поведение сохраня¬
ется, и/или путем минимального удаления, при котором оно исче¬
зает. Той же цели может служить и функциональная блокада
нервных центров.
(Б) Нервный субстрат реакции можно проанализировать путем
нахождения области и оптимальных параметров электрической и
химической ее стимуляции, вызывающих такую же реакцию.
(B) Электрическая активность, сопровождающая поведенче¬
ский акт, может отражать процессы, важные для его реализации.
Электрофизиологические методы могут использоваться для выяв¬
ления распространения афферентных импульсов в мозге, актив¬
ности, предшествующей возникновению внешней реакции, или
для соотнесения вероятности и/или величины поведенческой и
электрической реакции.
* Авторы употребляют термин «neuronal circuits», что буквально означает
нервные цепи, нервные круги и т. д. Здесь же он применяется в смысле нерв¬
ных структур, вовлеченных в контроль за конкретным поведением,
15
(Г) Активация и возможная модификация нервных цепей,
вызванная обучением, может отражаться в локальных изменениях
метаболизма медиаторов, нуклеиновых кислот и белков.
Нейрофизиологическое исследование направлено на учет ди¬
намики поведения и пространственно-временной организации ак¬
тивности головного мозга. Приобретение нового опыта, ведущего
к образованию энграммы (обучение), может осуществляться с
участием нервных сетей, отличных от тех, которые участвуют в
последующем воспроизведении зафиксированного опыта. Место
накопления информации может быть точкой конвергенции отдель¬
ных механизмов записи и считывания. Эффективность приобрете¬
ния опыта и воспроизведения его зависит от таких факторов, как
уровень бодрствования, мотивации и эмоции. Все эти переменные
должны учитываться при объяснении изменений поведения, вы¬
званных стимуляцией и разрушением, и объяснении соотношения
между поведенческими, электрическими или биохимическими
сдвигами. Очень трудно отличить специфические механизмы, об¬
щие для целого класса реакций (например, аппетентные * и авер-
зивные).
Общее описание нервных структур, участвующих в различных
формах поведения,— необходимое условие для подробного иссле¬
дования клеточных и молекулярных изменений, лежащих в осно¬
ве пластических перестроек нервных сетей. Имеющиеся электрофи¬
зиологические, нейрохимические и морфологические микрометоды
полностью отвечают такому требованию при условии их примене¬
ния в соответствующее время и в существенно важных звеньях.
Создание подходящей поведенческой модели, пригодной для эф¬
фективного применения микрометодов, является предпосылкой
дальнейших быстрых успехов. А пока исследования концентриру¬
ются на функциональной организации нервных сетей, участвую¬
щих в различных процессах, таких, как обработка сенсорных сиг¬
налов, мотивация, образование следов памяти, местонахождение
энграммы и т. д.
1.2. ПЛАНИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
Для планирования опытов необходимо знать принципы и тактику
исследования, научного подхода, которые лучше всего формиру¬
ются при непосредственном осуществлении опытов. Данная кни¬
га— практическое руководство к проведению опытов. При этом
предполагается, что читатель знаком с основными принципами
статистики**. Вводные практические советы по проведению опытов
* Под аппетенцией в этологии понимаются внутренние побуждающие фак¬
торы, определяющие положительное отношение животного к раздражителям
внешней среды (предметам, особям, событиям).
** В русской литературе наиболее полные сведения по вариационной ста¬
тистике можно почерпнуть из книг П, Ф, Рокицкого «Основы вариационной
16
по физиологии поведения можно найти у Сидовски и Локарда
(Sidowski and Lockard, 1966) и Вейнера (Wayner, 1971). Ниже
приводится краткое описание, цель которого сориентировать сту¬
дентов на некоторые сложные проблемы, связанные с планирова¬
нием опытов и их проведением.
Преимущество лабораторного изучения перед натуралистиче¬
ским наблюдением заключается в том, что исследователь может
контролировать условия опыта, т. е. устанавливать точный конт¬
роль за так называемыми независимыми переменными, чтобы
выявить их влияние на зависимые переменные. Зависимыми пе¬
ременными в физиологической психологии могут быть любые по¬
веденческие или физиологические характеристики, тогда как не¬
зависимые переменные — это условия, которые контролируются
экспериментатором и иногда навязываются организму. Под усло¬
виями подразумевают прямое вмешательство (удаление отделов
головного мозга, его стимуляция или применение различных
препаратов*), изменение окружающей среды (температуры и
освещенности), изменение режима подкрепления, сложность зада¬
ний по обучению, длительность пищевой депривации или такие
факторы, как возраст, пол, генетическая линия и т. д.
Чтобы свести до минимума неправильное толкование опытов,
связанное со сложностью отличить эффекты экспериментальных
вмешательств от воздействий других переменных, необходимо
ввести контрольные процедуры. Так, например, при тестировании
эффективности определенной процедуры (независимая перемен¬
ная) используется контрольная группа. В идеальном варианте
контрольную группу исследуют так же, как и экспериментальную,
исключая воздействие изучаемого фактора, ради которого и на¬
мечается сам эксперимент. Одно и то же животное можно исполь¬
зовать и в контроле, и в эксперименте, если, например, необхо¬
димо сравнить поведение его до и после удаления отделов голов¬
ного мозга. Другая обычная контрольная процедура, цель которой
состоит в уменьшении одновременного влияния переменных фак¬
торов,— это сбалансированное применение разных влияний на од¬
ном и том же животном (например, инъекции различных препа¬
ратов или различных доз одного и того же препарата). Еще
одним важным моментом контроля является произвольное рас*
пределение животных по различным группам. Это лучше всего
осуществлять с помощью таблицы случайных чисел, которая при¬
водится во многих книгах по статистики (простой отлов живот¬
ных из клетки для формирования группы не является адекват¬
статистики для биологов». Минск, 1961; Н. Бейли «Статистические методы в
биологии». Мир, 1963; В. Ю. Урбах «Математическая статистика для биологов
и медиков». М., 1963.
* Под английским термином drug — препарат подразумеваются разнообраз¬
ные химические соединения, которые используются в физиологических исследо¬
ваниях и медицинской практике,
17
ным, так как самые слабые или пассивные животные будут от-
ловлены в первую очередь).
Из-за возможных ошибок или вариабельности получаемых ре¬
зультатов, вызванных неконтролируемыми переменными, измере¬
ния обычно повторяют и выявляют среднюю или медианную вели¬
чину. При повторных измерениях проводят множественные на¬
блюдения за теми же животными или же одно наблюдение за
многими животными, или же и то и другое вместе. Чем больше
вероятность ошибок или колебаний, связанных с некоторыми
неизвестными или неконтролируемыми переменными, тем больше
вероятность того, что повторные измерения будут отличаться и,
таким образом, вариабельность измерений относительно средней
величины будет выше. Статистический анализ обычно использует¬
ся для оценки степени достоверности наблюдаемых различий
между экспериментальными и контрольными группами или усло¬
виями опыта. Например, различие между двумя средними тради¬
ционно считается значимым (т. е. не случайным), когда вероят¬
ность того, что различие на самом деле является истинным, до¬
стигается не менее чем в 95 случаях из 100.
Научный анализ, основывающийся на натуралистических на¬
блюдениях или на лабораторных опытах, опирается на измерения,
с помощью которых наблюдениям придается количественный ха¬
рактер. От так называемого уровня измерения зависит, какие
арифметические операции могут быть применены к числам, что,
следовательно, и обусловливает использование соответствующих
статистических методов. Исследователь должен учитывать уро¬
вень измерений и предвидеть природу статистической обработки
результатов уже при планировании опытов, так как эти сообра¬
жения помогут решить вопрос о точности измерительных приборов
и требуемом количестве опытов.
Необходимо различать четыре общих уровня измерения или
оценки: номинальный, ординарный, интервальный и соотноситель¬
ный. Низшим уровнем является номинальный, где такие символы,
как буквы или цифры, используются просто для классификации
объектов или явлений. В этом случае количество измерений, по¬
падающих в различные классы в условиях эксперимента и конт¬
роля, сравниваются с использованием биномиальной статистики.
Если возможно упорядочить наблюдения так, чтобы они находи¬
лись в каких-то отношениях один к другому (например, «больше
чем», «меньше чем» и т. д.), то будем иметь дело с ординарной
шкалой. Если, кроме того, можно обнаружить интервалы между
числами на такой шкале, то будем иметь дело с интервальной
шкалой, которая имеет произвольную нулевую точку (как в слу¬
чае температурной шкалы). Если же шкала имеет еще и истин¬
ную нулевую точку в начале, как, например, шкалы высоты, мас¬
сы, то будет достигнут наивысший уровень измерения, т. е. соот¬
носительная шкала. Параметры, измеряемые с помощью номи*
18
нальной или ординарной шкалы, обрабатываются с применением
непараметрической статистики [например, %2-есты (Connover,
1971; Siegel, 1956)], тогда как данные, измеряемые по интерваль¬
ной и соотносительной шкале, как правило, обрабатываются с
помощью параметрических статистических методов (например,
<-тесты) (если различные предположения о параметрах популя¬
ции, из которой взят пример, соответствуют данным). Параметры
популяции, подвергаемые непараметрическим статистическим
процедурам, не обязательно должны соответствовать определен¬
ным условиям, например нормальному распределению. Поэтому
эти процедуры широко используются в опытах по физиологиче¬
ской психологии, где измерения, как правило, проводятся на ор¬
динарном уровне и объем выборки часто является небольшим.
В план проведения опытов, описанных в этой книге, включено
сопоставление экспериментальных и контрольных данных. Для
таких данных, полученных из независимых событий, полезной не¬
параметрической статистикой является U-тест Манна — Уитни. При
использовании другой схемы опытов животное служит контролем
самого себя, как в случае сравнения поведения до и после введе¬
ния препарата и при удалении отделов головного мозга. Стан¬
дартной непараметрической оценкой для таких данных, получен¬
ных при наличии связанных событий, является критерий для со¬
пряженных пар знаковых рангов Вилкоксона (Siegel, 1956). Кро¬
ме того, непараметрические методы используются для анализа
данных, полученных в повторных текстах*, по результатам кото¬
рых и строят кривые обучения и кривые реактивности (Krauth,
1980).
1.3. УХОД ЗА ЖИВОТНЫМИ
В этой книге в качестве подопытных животных для большей
части экспериментов используют крыс. Для подробного ознаком¬
ления с общими лабораторными процедурами, включая уход за
животными и обращение с ними, в особенности с крысами, чита¬
телям рекомендуем обратиться к работам Бейкера с сотрудниками
(Baker et al., 1979), Ферриса (Farris, 1957), Гудмана и Гилмана
(Goodman and Gilman, 1975), Лейн-Петтера с сотрудниками
(Lane-Petter et al., 1967), Леонарда (Leonard, 1968), Майерса
(Myers, 1971 а), Манна (Munn, 1950) и Шорта и Вуднотта (Short
and Woodnott, 1969).
В поведенческих исследованиях чаще всего используют такие
линии крыс, как капюшонные линии Лонг—Эванса; белые линии
Спраг—Доули и Вистар. В целях получения и сопоставления ре¬
* В английской научной литературе однократное выполнение какой-то по¬
веденческой задачи обозначается термином trial, который может быть переведен
как попытка, сочетание (при выработке искусственных условных рефлексов),
проба (в терминологии теории проб —ошибок) и пр,
19
зультатов желательно применять стандартные линии. Однако
степень универсальности результатов может зависеть от использо¬
вания нескольких линий (а также видов).
Для проведения опытов на животных необходимо содержать
их в чистоте, удобстве и обезопасить от болезней. Этого можно
достичь, руководствуясь подробно разработанными стандартами
размещения, кормления, гигиены, постоперационного ухода (см.
приведенные выше ссылки) и зная обычные заболевания живот¬
ных (Myers, 1971 a; Short and Woodnott, 1969).
Большая часть поведенческих опытов вызывает дискомфорт у
животных, независимо от того, вызван ли он пищевой деприва¬
цией, использованием центральной или периферической аверсив-
ной стимуляции, введением препаратов или просто поднятием
животного в воздух. Экспериментатор должен постоянно помнить
об этом и стараться по возможности уменьшить дискомфорт
подопытного животного.
Ниже приводятся рекомендации для проведения опытов на
животных, которые составляют один из разделов «Принципов
использования животных» в «Руководстве к дотациям и контрак¬
там Национального института здравоохранения США» от 1978 г.:
«1. Опыты, в которых используются живые позвоночные и ткани живых
организмов для проведения исследований, должны выполняться под контролем
квалифицированных ученых-биологов, физиологов или медиков.
2. Размещение, уход и кормление всех экспериментальных животных долж¬
ны находиться под контролем квалифицированного ветеринара или другого
ученого, компетентного в данных вопросах.
3. Исследование по своему характеру должно дать полезные результаты на
благо общества и не должно быть случайным и бесполезным.
4. Эксперимент должен опираться на знание исследуемой болезни или проб¬
лемы и планироваться так, чтобы ожидаемые результаты оправдывали его про¬
ведение.
5. Статистический анализ, математические модели или биологические систе¬
мы in vitro должны использоваться, если они соответственно дополняют ре¬
зультаты опытов на животных и позволяют сократить число используемых
животных.
6. Опыты должны проводиться так, чтобы не подвергать животное ненуж¬
ным страданиям * и не наносить ему вреда.
7. Ученый, отвечающий за опыт, должен быть готов прекратить его, если
он/она считает, что продолжение опыта может вызвать ненужное увечье или
страдание животных.
8. Если сам опыт вызывает больше дискомфорта у животного, чем наркоз,
то необходимо довести животное (путем применения наркоза) до состояния,
когда оно не воспринимает боль, и поддерживать это состояние до тех пор,
пока опыт или процедура не будут завершены. Исключение составляют только
те случаи, когда наркоз может повредить цели опыта, а данные нельзя полу¬
чить никаким иным способом, кроме как проведением подобных опытов. Такие
процедуры должны тщательно контролироваться руководством или другим ква¬
лифицированным старшим сотрудником.
* Имеются в виду те болевые ощущения, которые могут возникать у жи
вотного при различных экспериментальных воздействиях на него.
20
9. Постэкспериментальный уход за животным должен свести до минимума
дискомфорт и последствия травмы, нанесенной животным в результате опыта,
в соответствии с принятой практикой ветеринарной медицины.
10. Если необходимо умертвить экспериментальное животное, то это дела¬
ют так, чтобы достичь мгновенной гибели. Ни одно животное не должно быть
уничтожено до тех пор, пока не наступит его смерть».
1.3.1. ОБРАЩЕНИЕ С ЖИВОТНЫМИ И ИНЪЕКЦИИ
Почти во всех случаях поведенческого и нейрологического тести¬
рования, которые описаны в последующих главах, необходимо
брать животных в руки. Животное нужно приучать к этой проце¬
дуре на протяжении нескольких дней перед началом опыта. Та¬
кое обращение предполагает доставание животного рукой из клет¬
ки, помещение его на стол, осторожное поглаживание и перенесе¬
ние с одного места на другое. Со временем животные перестают
сопротивляться таким процедурам, если их осуществлять бережно.
Не держите животное за хвост и старайтесь не прихватить кожу и сильно
не надавливать на животное. Лучше брать животное сзади под лопатки, под¬
водя большой палец под одну переднюю конечность, а остальные пальцы —
под вторую конечность. Сила захвата животного должна соответствовать сте¬
пени его сопротивления. Если животное держать так, чтобы его передние ко¬
нечности перекрещивались, то оно не сможет укусить.
При частом взятии на руки лабораторные крысы становятся
довольно ручными и ими легко управлять. Для введения препа¬
ратов желательно использовать помощника, при этом вторую ру¬
ку экспериментатор использует для вытягивания задних конеч¬
ностей животного. При достаточной практике внутрибрюшинные
инъекции можно производить самостоятельно, путем захвата зад¬
них конечностей, крысы и одновременного инъецирования ее дру¬
гой рукой.
Перед инъекцией полезно успокоить животное; для этого нуж¬
но захватить животное так, как это описано выше, и затем мед¬
ленно раскачивать его вперед и назад по широкой дуге.
1.3.1.1. Маркировка крыс
Обычным методом маркировки крыс является нанесение на уши
животного прорезей или отверстий, пока оно находится под нар¬
козом. Уши животного тонкие и не очень кровоточат. Предпочти¬
тельным является метод маркировки тела и хвоста каким-либо
биологическим красителем, например желтой пикриновой кисло¬
той или красным карбофуксином. На рис. 1.1 приведена удобная
система для нумерации крыс. Такая бинарная система позволяет
осуществить индивидуальное кодирование 63 крыс. (Если исполь¬
зуете несколько крыс, то кодируйте их только четными числами,
так как это уменьшает число необходимых отверстий или меток.)
21
1.4. ГИСТОЛОГИЧЕСКИЕ И НЕЙРОАНАТОМИЧЕСКИЕ
МЕТОДЫ
Во многих опытах и методах, описанных в данной книге, предпо¬
лагается непосредственное манипулирование с мозгом, как, на¬
пример, введение стимулирующих или регистрирующих электро¬
дов, инъекционных канюль и нанесение различных типов повреж¬
дений. В данной главе приведены основные гистологические мето¬
дики, которые применяются для уточнения положения импланти¬
рованных электродов и канюль и для определения объема экспе¬
риментальных разрушений мозга. Кроме того, будут приведены
современные модификации ряда общепринятых нейроанатоКшче-
ских методик. Более подробное описание этих и других гистоло¬
гических методов читатель найдет в блестящем обзоре Вульфа
(Wolf, 1971) и в общем лабораторном руководстве Скиннера
(Skinner, 1971). Основные ,принципы гистологических процедур
изложены у Хьюмасона (Humason, 1979) и Кирнана (Kiernan,
Рис. 1.1. Цифровая маркировка крыс
1981).
22
1.4.1. ПЕРФУЗИЯ
Оборудование. Химические ножницы (большие и малые), две пластмассо¬
вые бутылки (2—5 л), резиновая трубка и трехканальный вентиль.
Рис. 1.2. Система для перфузии
Перфузирование животного производится через систему кро¬
вообращения для доставки выбранного фиксатора (например,
глутаровый альдегид, этанол и формалин). Жидкость поступает
под давлением, которое примерно соответствует нормальному
кровяному давлению животного. Это достигается, если, например,
подвесить бутыль, содержащую перфузирующую жидкость, на
высоту около 150 см над животным. Перфузионная система пока¬
23
зана на рис. 1.2; она состоит из двух бутылей (одна содержит
физиологический раствор, а другая — перфузирующую жидкость),
раздваивающейся системы резиновых или полиэтиленовых трубок
и трехканального вентиля.
Трехканальный вентиль позволяет последовательно вливать
различные растворы. В перфузионной системе важно не допускать
появления пузырьков воздуха.
Перед перфузированием наркотизированное животное кладет¬
ся на спину, на его грудной клетке делается надрез (справа и
слева от грудины). Канюля, прикрепленная к резиновой трубке,
вводится затем в левый желудочек, и начинается подача физио¬
логического раствора. В правом желудочке для дальнейшего бы¬
строго замещения крови физиологическим раствором (рис. 1.2)
делают небольшой надрез.
После того как физиологический раствор вымыл кровь, форма¬
линовая перфузирующая жидкость начинает поступать через си¬
стему кровообращения животного.
О том, что перфузирование проведено правильно, можно узнать
по реакции перфузирующей жидкости с белками клеток, вызыва¬
ющей тремор мышц. Когда животное окостеневает и объем пропу¬
щенной перфузирующей жидкости соответствует его утробной
массе, можно удалять мозг из черепа.
Для приготовления 10%-ного забуференного раствора формальдегида
(pH 7,3—7,5) необходимо растворить 9 г NaCl, 4 г моногидрата дигидрофосфа¬
та натрия (NaH2P04-H20) и 8,35 г дигидрата гидрофосфата натрия
(Na2HP04-H20) в 900 мл дистиллированной воды; затем добавить 100 мл гото¬
вого раствора формалина (37,5%). Такой 10%-ный раствор забуференного фор¬
мальдегида приготавливается на основании того, что обычный готовый фор¬
мальдегид имеет 37,5%-ную концентрацию. Таким образом, концентрация
10%-ного формалина составляет 3,75% забуференного раствора формальдегида.
Раствор хранится в прохладном месте.
При большем pH уменьшается количество связанного белка в
клетках и таким образом снижается качество последующего окра¬
шивания, так как большинство процедур окрашивания зависит
от реакции с белками. Поэтому формалин действует наиболее эф¬
фективно в виде забуференного 10%-ного раствора, pH которо¬
го ~7,5.
Если перфузия не удалась, голову животного отделяют от ту¬
ловища и раскрывают череп как можно полнее. Затем голову
помещают в 10%-ный забуференный раствор формалина и мозг
затвердевает, находясь при этом в черепе.
Процедура занимает 1—2 недели. После этого мозг осторожно
извлекают (см. раздел 1.4.2) из черепа и удаляют твердую мозго¬
вую оболочку. Мозг режут на блоки толщиной около 5 мм; блоки
оставляют в 10%-ном забуференном формалине еще на две неде¬
ли. Далее следует действовать так же, как в случае интракардиаль-
ной перфузии животного.
24
1.4.2. ИЗВЛЕЧЕНИЕ МОЗГА
Инструменты. Большие хирургические ножницы, пинцет и узкие кусачки.
Отсеките голову животного и удалите столько мышц, сколько
необходимо для обнажения черепа. Подцепите имплантированные
электроды или канюли пеаном и осторожно снимите их с черепа
вместе с закрепляющим зубным цементом. Начинайте удалять
кость, лежащую над стволом мозга, осторожно отцепляя ее кусач¬
ками. Удалите столько кости, сколько нужно, чтобы можно было
приподнять мозг и перерезать черепные нервы ножницами. По¬
местите мозг в 10%-ный раствор фор¬
малина на один день, прежде чем нач¬
нете работать с ним. Перед тем как
разрезать мозг, пометьте одно полуша¬
рие продольным разрезом сбоку, чтобы
не перепутать полушария.
1.4.3. ИЗГОТОВЛЕНИЕ БЛОКОВ ТКАНИ МОЗГА
Прослеживание электродных треков и
идентификация разрушенных участков
мозга значительно облегчается, если р^с 13 Устройство для изго-
делать срезы параллельно плоскости говления блоков ткани. Под-
погружения электродов в соответствии робности см. в тексте
со стереотаксическим атласом, который
использовался во время опыта. Для этого мозг необходимо разре¬
зать на некотором расстоянии от участка, представляющего интерес,
в соответствующей коронарной плоскости. С помощью двух таких
разрезов, сделанных на расстоянии 2—3 мм кпереди и кзади от
той части мозга, которая исследуется гистологически, отделяют
блок ткани, который можно сразу перенести на столик заморажи¬
вающего микротома. Точность разрезов при изготовлении блоков
обеспечивает их максимальное сходство с картами стереотаксиче-
ского атласа и позволяет проследить вертикальные треки на отдель¬
ном срезе по всей их длине.
Для воспроизведения стереотаксических координат, соответ¬
ствующих размерам черепа, извлеченный мозг в перевернутом
виде помещают на горизонтальную пластинку. Поверхности моз¬
жечка и большого мозга соответствуют плоскости брегма-лямб¬
да, а пограничная линия между мозжечком и большим мозгом
указывает на уровень лямбды. На рис. 1.3 приведено простое
приспособление, удобное для разрезания мозга крысы на блоки.
Оно состоит из узкой камеры, изготовленной из плексигласа
(20X30X25) [мм], с вертикальными прорезями (S) шириной
0,3 мм, сделанными в боковых стенках с регулярным интервалом
в 1 мм. Плексигласовая платформа (Р) может быть наклонена
25
таким образом, что верхние поверхности мозжечка и полушарий
большого мозга располагаются по отношению к вертикальным
прорезям под углом ср, что также обеспечивает соответствие ис¬
пользуемому стереоскопическому атласу. Лезвием бритвы, встав¬
ленной в определенные отверстия в стенках камеры, разрезают
мозг в коронарной плоскости на нужном уровне.
1.4.4. ИЗГОТОВЛЕНИЕ СРЕЗОВ
Метод изготовления замороженных срезов широко используется
и отвечает многим целям исследования. По сравнению с метода¬
ми заливки мозга в парафин и целлоидин его преимуществом
является то, что подготовка к изготовлению срезов занимает ма¬
ло времени, с помощью метода замороженных срезов ткань обыч¬
но режут толщиной от 25 до 100 мкм. Если срезы должны быть
более тонкими, то мозг необходимо заливать в парафин, что по¬
зволяет изготовлять срезы толщиной от 2 до 15 мкм.
1.4.4.1. Обезвоживание мозга и заливка его в парафин
Для изготовления срезов из незамороженного материала необхо¬
дима гомогенная стабильность мозговых структур. Тонкие и рав¬
номерные срезы могут быть получены путем заливки мозга в
парафин (парапласт) (см. также Humason, 1979).
Так как мозг содержит от 70 (в волокнах) до 80% воды (в
клетках), то его нужно обезвоживать, замещая воду заливочным
материалом. Для удаления воды можно использовать соединения,
обладающие большим сродством к ней (например, этанол). Что¬
бы свести повреждение ткани до минимума, эти соединения ис¬
пользуют в возрастающих концентрациях. Тем не менее при обра¬
ботке мозг уменьшается в объеме почти на 7%. В качестве при¬
мера обезвоживания изопропанолом (изопропиловый спирт) и
заливки в парапласт (парафин) приводится следующая процедура:
День
Время, ч
Обработка
11,00
Изопропанол (50%-ный)
1
21,00
Изопропанол (75%-ный)
2
11,00
Изопропанол (96%-ный)
3
11,00
Изопропанол (96%-ный)
4
11,00
Изопропанол (100%-ный)
5
11,00
Метилбензоат
19,00
Бензол
19,30
Бензол парапласт
21,00
Парапласт (расплавленный парафин) 56—58°С
6
19,00
Приготовление блоков в коробке из алюминие¬
вой фольги
А. ...
После того как блок затвердеет, залитый мозг готов для из¬
готовления срезов.
26
1.4.4.2. Изготовление замороженных срезов
Для изготовления замороженных срезов (в криостате или на
замораживающем микротоме) мозг обрабатывается растворами
формалина с сахарозой в следующем порядке.
После извлечения из черепа мозг сначала помещают в 100%-
ный раствор сахарозы с формалином (СФ) (100 г сахарозы на
1000 мл 10%-ного забуференного раствора формалина). На сле¬
дующий день мозг переносят в 20%-ный раствор СФ, а на тре¬
тий— в 30%-ный. Объем раствора СФ должен примерно в 20 раз
превышать объем мозга. Мозг можно перфузировать также 5%-
ным раствором формалина, а затем поместить его непосредствен¬
но в 30%-ный СФ. Сахароза мешает образованию кристаллов
льда при изготовлении срезов. Эти кристаллы существенно ухуд¬
шают качество срезов. Как только мозг пропитается 30%-ным
СФ, его специфическая масса начинает превышать массу раство¬
ра и он погружается на дно сосуда. Это значит, что мозг готов
для изготовления срезов. Мозг может оставаться в растворе СФ
в течение нескольких недель. Если его хранить там слишком дол¬
го, он становится твердым и его труднее резать.
Некоторую сложность представляет прикрепление мозга к по¬
верхности столика микротома. Один из способов надежной фикса¬
ции ткани мозга — это изготовление желатиновой подложки.
Необходимы следующие материалы: 9 небольших ложек желатина и 500 мл
Н20. Смешайте желатиновый порошок с водой, прокипятите и вылейте жид¬
кость в плоскую чашечку для медленного застывания при комнатной темпера¬
туре. Желатин можно хранить в холодильнике, при этом добавление нескольких
капель формалина препятствует заплесневению, а алюминиевая фольга — высы¬
ханию желатина. Если необходимо, желатин можно использовать по частям.
Слегка подогрейте желатиновую подложку под струей воды и
поместите ее на микротомный столик, мозг положите сверху. За¬
мораживание производите медленно и равномерно, желательно
на микротоме, замораживающем снизу. Когда мозг станет твер¬
дым и замороженным, его можно резать. Температура резания
должна быть от —7 до—15°С. Если температура слишком низкая,
то срезы либо скручиваются, либо дают трещины.
Замороженные срезы могут также изготовляться из блоков,
полученных путем заливки кусочка мозга в желатин. Для этого
мозг оставляют в водных растворах желатина с концентрациями
12,5 и 25% в каждом растворе в течение 6 ч при +37°С. После
этого мозг помещают в небольшую банку, содержащую 25%-
ный водный раствор желатина, и хранят в холодильнике. Закреп¬
ленный в желатине образец затем режется в криостате.
Важно, чтобы ткань не разрывалась, угол наклона ножа при
резании был около 30° (рис. 1.4, А). Если угол наклона слишком
27
велик (рис. 1.4, В) или слишком мал (рис. 1.4, С), то срез может
сморщиться (В) или быть неровным (С). Режьте медленно и спо¬
койно. Время от времени продолжайте заморозку при изготовле¬
нии срезов толщиной 30 мкм. Срезы ткани мозга должны сни¬
маться с ножа движением кисточки, направленным книзу. Ста¬
райтесь не прикасаться кисточкой к лезвию ножа, так как можно
повредить нож. Поместите срезы ткани в 0,5—1,0%-ный раствор
формалина. На этой стадии ткань можно хранить в холодильнике
для дальнейшей обработки срезов.
Рис. 1.4. Изготовление замороженных срезов
1.4.5. ПОДГОТОВКА ЖЕЛАТИНИЗИРОВАННЫХ
ПРЕДМЕТНЫХ СТЕКОЛ
Наклеивание срезов мозга на предметные стекла представляет
сложную процедуру, которая может быть решена путем жела-
тинизирования этих стекол. Это трудоемкий, но надежный метод.
Материалы, необходимые для очистки предметных стекол. 100 г дихромата
калия (К2Сг207), 850 мл Н20 и 100 мл серной кислоты (H2SO4). Для приготов¬
ления раствора хромовой кислоты растворите дихромат калия в воде, затем
добавьте серную кислоту.
Материалы, необходимые для покрытия желатином предметных стекал.
10 г желатина в порошке, 0,25 г хромовых квасцов и 500 мл дистиллированной
воды.
Предметные стекла помещают в раствор хромовой кислоты на 48 ч. Жела¬
тельно стекла ставить в штативы так, чтобы они не касались друг друга. Стек¬
ла промывают под струей горячей воды в течение 2 ч, а загем в течение
15 мин—деионизированной водой. Предметные стекла должны полностью вы¬
сохнуть, но так, чтобы на них не попала пыль. Далее их дважды погружают
в теплый желатин (способ его приготовления приведен ниже) и помещают в
сушильный шкаф (30°С). Медленно высыхающий желатин образует ровную по¬
верхность, к которой хорошо будут прикрепляться срезы ткани мозга.
Для приготовления желатина порошкообразный желатин смешивают с ди¬
стиллированной водой и помещают в сушильный шкаф при 62°С или в водя¬
ную баню, чтобы он растворился. К раствору желатина необходимо добавить
хромовые квасцы. Затем смесь нужно дважды профильтровать; для быстрой
фильтрации жидкости нагрейте аппаратуру перед использованием и держите
колбу на горячей плите или в водяной бане (50°С). Профильтрованный желатин
готов к употреблению.
Есть еще один легкий и быстрый способ покрытия предметных стекол же¬
латином. Растворите 0,5 г желатина и 0,05 г сульфата хромистого (III) калия
в 100 мл дистиллированной воды при 60—70°С. Погрузите поднос со стеклами
в этот раствор на 20 с, а затем дайте им высохнуть. После сушки в термостате
(40°С) предметные стекла можно использовать.
28
1.4.6. МОНТИРОВАНИЕ СРЕЗОВ
Материалы. Мелкая чашка и небольшая кисточка с заостренным кончиком.
Перенос срезов мозга на предметные стекла требует некоторо¬
го навыка. Срезы можно легко перенести из одного раствора в
другой с помощью кисточки. Поместите срез (который необходи¬
мо натянуть) в мелкую чашку, наполненную 0,5—1%-ным фор¬
малином или водой. Положив покрытое желатином предметное
стекло под ткань, осторожно и тщательно натягивайте на него
срез. Аккуратно прикоснитесь к ткани кисточкой, медленно удаляя
воду со стекла. Ткань приклеится к желатину. Не меняйте поло¬
жение среза мозга после удаления воды. Старайтесь не намочить
уже приклеенный срез при натягивании следующего среза.
Если стекла покрывали желатином по второму способу (жела¬
тин плюс сульфат хромистого калия), то необходимо приготовить
желатин для монтирования срезов.
Для этих целей растворите 0,75 г желатина в 40 мл дистиллированной
НгО при 60—70°С. Затем добавьте 20 мл дистиллированной воды и 40 мл чи¬
стого этанола. Этот раствор нужно хранить в холодильнике. Чтобы натянуть
срезы, сначала поместите их в чашку Петри с подогретым на теплой плитке
желатином (до 35°С).
После монтирования срезов предметные стекла маркируют с
помощью стеклографа.
1.4.7. ФОТОГРАФИРОВАНИЕ НЕОКРАШЕННЫХ
СРЕЗОВ
На этой стадии простую гистологическую оценку можно осущест¬
вить, помещая монтированный срез в фотоувеличитель. Смочите
срез глицерином.. Используйте 10-кратное увеличение, выдержку
10 с и высококонтрастную фотобумагу. Позитивный отпечаток
выявляет миелинизированные волокна, но не ядра серого вещест¬
ва. Если мозг был правильно разрезан на блоки, то таких фотогра¬
фий достаточно для определения путем сравнения с соответству¬
ющей коронарной плоскостью на атласе. Грубая реконструкция
повреждений достигается с помощью сопоставлений фотографий
с атласом.
1.4.8. ОКРАШИВАНИЕ
Ниже описывается несколько методов окрашивания. По этим ме¬
тодикам срезы обычно монтируются на покрытые желатином
предметные стекла и высушиваются перед окрашиванием.
1.4.8.1. Окрашивание крезилвиолетом
Для приготовления этого красителя растворите 0,25—0,5 г кре-
зилвиолета в 100 мл дистиллированной воды.
29
Приготовленный раствор перемешивают, фильтруют и хранят
в темном сосуде при комнатной температуре. Раствор может хра¬
ниться неограниченное время.
Перед окрашиванием срезы обезвоживают путем инкубации в
50%-ном этаноле, затем последовательно в 70, 96 и 100%-ном
этаноле, в каждом случае в течение 10 мин. Потом срезы поме¬
щают в ксилол на 1—2 ч, где их можно даже оставить на ночь.
После этого срезы вновь обезвоживают, помещая в 96, 70 и 50%-
ные растворы этанола (2—5 мин в каждом растворе), а затем
в дистиллированную воду (5 мин). Срезы погружают в раствор
крезилвиолета на 15—60 с. Затем их промывают в дистиллиро¬
ванной воде и дифференцируют в подкисленном спирте (раствор,
состоящий из 96%-ного этанола с добавлением нескольких капель
уксусной кислоты). После двух смен раствора этанола срезы про¬
светляют последовательно в двух порциях ксилола и заключают
под покровные стекла. Для этого вынимают предметное стекло
из ксилола и дают ему высохнуть в течение 10 с, затем наносят
несколько капель канадского бальзама на ту сторону стекла, где
расположены срезы, и накрывают сверху покровным стеклом.
Следует позаботиться о том, чтобы не было пузырьков воздуха.
Стеклам дают высохнуть. Раствор крезилвиолета может исполь¬
зоваться для идентификации дегенерированной ткани мозга: он
окрашивает вещество Ниссля интактных нейронов в синий цвет.
О хроматолизе, набухании перикариона и эксцентричности ядра
дегенерирующих нейронов свидетельствуют размытые зоны в нер¬
вной ткани.
1.4.8.2. Нейтральный красный
Для приготовления этого красителя 1 г нейтрального красного растворяют
в 100 мл дистиллированной воды. Затем туда добавляют 4 мл ацетатного бу¬
фера (pH 4,8). Ацетатный буфер состоит из 500 мл 0,1 N уксусной кислоты,
смешанной с 750 мл 0,1 N ацетата натрия. Перед использованием раствор нужно
профильтровать, кроме того, его можно подогреть для улучшения окрашивания
глыбок Ниссля. Они имеют оранжево-красную окраску и выделяются на блед¬
ном светло-оранжево-коричневом фоне.
Когда используют крезилвиолет или нейтральный красный, то
перед дифференцировкой в 96%-ном спирте можно произвести
несколько коротких инкубаций (1 мин на каждую инкубацию)
соответственно в 50, 70 и 96%-ном этаноле. Кроме того, .перед,
помещением срезов в ксилол их можно короткое время вы¬
держать в смеси из равных частей 96%-ного этанола и кси¬
лола.
Рекомендуется перед тем как накрыть срезы покровным стек¬
лом, ксилол обновлять два раза. В последней порции срезы долж¬
ны находиться не менее 5 мин.
30
1.4.8.3. Окрашивание по методу Клювер—Баррера
Как нейтральный красный, так и крезилвиолет можно сочетать
с окрашиванием быстрым голубым люксолем миелинизированных
волокон (Kliiver—Barrera, 1963; Lockard and Reers, 1962) для
окрашивания по методу Клювер—Баррера.
Для приготовления 0,1%-ного раствора быстрого голубого лкжсоля 1 г кра¬
сителя растворяют в 1000 мл 96%-ного этанола; затем добавляют 5 мл 10%-ной
уксусной кислоты. Раствор перемешивают, фильтруют и выдерживают перед
использованием в течение 24 ч. Раствор хранится неограниченное время.
Для окрашивания с помощью быстрого голубого люксоля сре¬
зы предварительно выдерживают в 96%-ном этаноле в течение
10 мин, а затем переносят в раствор быстрого юлубого люксоля
и помещают на 2—4 ч в термостат при 56 °С. Когда окрашива¬
ние завершено, волокна имеют темно-синий, а клетки — светло-
синий цвет. Срезы осветляют в 96%-ном этаноле, затем спо¬
ласкивают в дистиллированной воде и помещают в 0,05%-ный
водный раствор карбоната лития на 5 мин.
Последний приготовляется из 0,5 г карбоната лития, растворенного в
1000 мл дистиллированной воды.
Срезы дифференцируют в 70%-ном этаноле в течение 1—3 мин
и промывают дистиллированной водой. Последовательное промы¬
вание в карбонате лития и 70%-ном этаноле можно повторить
несколько раз, если дифференцировка оказалась неудовлетвори¬
тельной.
Теперь срезы можно подкрасить крезилвиолетом (6—10 мин)
или нейтральным- красным (2—4 мин) согласно уже описанным
процедурам. Однако следует отметить, что срезы выдерживают в
крезилвиолете 6—10 мин вместо нескольких секунд, так как не
производилась предварительная инкубация в ксилоле. При ком¬
бинировании крезилвиолета и быстрого голубого люксоля тела
клеток и миелинизированные аксоны окрашиваются в два раз¬
личных оттенка синего цвета. При комбинировании нейтрального
красного и быстрого голубого люксоля тела клеток окрашивают¬
ся в оранжевый цвет, а миелинизированные волокна — в синий.
Каждая из этих процедур может быть использована отдельно
или в комбинации (нейтральный красный плюс быстрый голубой
люксоль или крезилвиолет плюс быстрый голубой люксоль) для
обычного окрашивания после разрушений мозга, вживления элек¬
тродов, после перерезок и т. д. Быстрый голубой люксоль не по¬
зволяет производить четкую дифференциацию нормальных и деге-
нерированных волокон. Для такой дифференциации есть специ¬
альная методика импрегнирования серебром, которая описана в
разделах 1.4.8.4 и 1.4.8.5.
31
1.4.8.4. Окрашивание восстановленным серебром
нормальных аксонов
Окрашивание восстановленным серебром нормальных волокон по
Фогту (Vogt, 1974) — это один из многочисленных методических
приемов окрашивания серебром (см. обзоры у Паута и Эббесона,
Nauta and Ebbesson, 1970). Это простая процедура, требующая
лишь минимального нейрогистологического опыта. Гистологиче¬
ские результаты, полученные с помощью этой методики, в неко¬
тором роде дополняют данные, полученные при окрашивании по
методу Клювер—Баррера. Если окрашивание быстрым голубым
люксолем по методу Клювер—Баррера ограничивается миелини-
зированными аксонами, то окрашивание серебром по Фогту вы¬
являет также немиелинизированные волокна. Однако синаптиче¬
ские аксонные терминали остаются неокрашенными.
Оборудование. Процедуру можно облегчить, используя лабораторную вы¬
тяжку и «качалку>, т. е. приспособление для раскачивания сосуда с раствором,
в который погружена ткань.
Метод. Для этого метода необходимо иметь хорошо перфузи-
рованный мозг (0,9%-ный физиологический раствор, 10%-ный за-
буференный формалин, см. раздел 1.4.Г), который хранился в
30%-ном растворе СФ (30%-ный раствор сахарозы, смешанный
с 10%-ным формалином, см. также 1.4.1) в течение не менее
2 недель. Приемлема также фиксация в течение одного или не¬
скольких месяцев, вплоть до 6 мес.
Растворы.
(1) Приготовьте раствор серебра с пиридином путем добавления одного объема
пиридина к 8 объемам 2,5%-ного нитрата серебра (AgN03).
(2) * Смесь щелочей. Добавьте 2 ч. конц. аммиака (NH4OH) к 3 ч. 2,5%-ного
гидроксида натрия (NaOH).
(3) Непосредственно перед использованием раствора серебра с пиридином
добавьте на каждые 100 мл этого раствора 12 м щелочной смеси и перемешай¬
те жидкость, пока она не станет прозрачной.
(4) Восстановитель. Добавьте к 1800 мл дистиллированной воды 40 мл
1 %-ной уксусной кислоты, 35 мл 10%-ного формалина и 150 мл 95%-ного эта¬
нола. Подготовьте две емкости, наполненные восстановителем.
(5) Модифицированный раствор Вейгерта (Weigert). Этот раствор, состоя¬
щий из 1 г феррнцианида калия, 2 г тетрабората натрия и 100 мл дистиллиро¬
ванной воды, используется свежеприготовленным (для процедуры окрашивания
необходимо около 250 мл).
Мозг режется замороженным (20—30 мкм), и срезы помеща¬
ют в дистиллированную воду. Если срезы нужно хранить в тече¬
ние нескольких дней (или недель), то их можно держать в 10%-
ном формалине, а перед использованием промыть в дистиллиро¬
ванной воде. После этого срезы опускают в раствор (1) на 8—
* Раствор (2) как смесь щелочей не используется в обработке гистологи¬
ческих срезов, а выполняет вспомогательные функции для подготовки покров¬
ных и предметных стекол,
32
16 ч. Предпочтительней, чтобы они были помещены в «качалку»,
находящуюся под вытяжным колпаком, так как раствор пиридина
серебра имеет сильный запах. Если нет ни качающегося устрой¬
ства, ни вытяжного колпака, то время от времени нужно приво¬
дить срезы в движение в ванночке и периодически проветривать
помещение. После удаления срезов из этого раствора их промы¬
вают не менее чем 3 раза в дистиллированной воде и помещают
в раствор (3), где оставляют на 2,5—3 мин. Сразу же после это¬
го срезы переносят (без промывки) последовательно в две пор¬
ции раствора (4) (выдерживают в течение 1 мин в каждой пор¬
ции). Затем их не менее двух раз споласкивают в дистиллиро¬
ванной воде и дифференцируют в растворе Вейгерта (5) в течение
30—60 с. Следует слегка перемешивать срезы, когда они нахо¬
дятся в дифференцирующем растворе. Затем окончательно сполас¬
кивают в трех сменах дистиллированной воды.
Теперь срезы готовы к наклеиванию на желатинизированные
предметные стекла (см. раздел 1.4.5). Их высушивают на возду¬
хе, заключают в бальзам и накрывают покровным стеклом. Им-
прегнированные волокна под микроскопом имеют темно-коричне¬
вую окраску на чуть светло-коричневом фоне.
Проведение опытов. Окрашивание восстановленным серебром
нормальных аксонов может использоваться, если, например, хотят
узнать, какие волокна остаются неповрежденными после пораже¬
ния головного мозга. Эта методика особенно полезна после раз¬
рушения ткани человеческого мозга каиновой кислотой, где, как
известно, проходящие волокна остаются в основном неповреж¬
денными (см. раздел 4.1.4.2). Методика может также использо¬
ваться после электролитических разрушений (см. раздел 4.1.2)
или после перерезок (см. раздел 4.1.3), которые производят, что¬
бы разрушить пучки волокон комиссуральной или продольной
проекционной системы. Гистологическое исследование волокон,
сохранившихся после разрушений каиновой кислотой, электроли¬
тических разрушений или перерезок, — это один из многочислен¬
ных нейроанатомических методов для изучения объема разруше¬
ний головного мозга.
1.4.8.5. Импрегнация серебром дегенерирующих волокон
Избирательная импрегнация дегенерирующих волокон в голов¬
ном мозге — это старый (см. краткий обзор у Leonard, 1979) и
хорошо изученный метод (Nauta, 1957; Fink and Heimer, 1967; см.
обзор De Olmos et al., 1981). Существует много модификаций
оригинальных методик, разработанных Марки (Marchi, 1886),
которые приводятся у Джолли и Караманлидиса (Giolli and Ка-
ramanlidis, 1978), Глиза (Glees, 1946), Наута (Nauta, 1950) и
Финка и Хаймера (Fink and Heimer, 1967). Игер (Eager, 1970)
описал простой и в то же время эффективный метод избиратель-
2—549 33
ной импрегнации серебром дегенерирующих волокон, который и
приводится здесь (Eager, 1970; Land et al., 1970).
Процедура. Результаты, полученные с помощью этого метода,
так же как и с помощью других методов импрегнации, зависят
от длительности периода постоперационного переживания. Опти¬
мальное время для идентификации антероградной дегенерации
может быть различным для различных участков головного мозга
и зависит от скорости дегенерации систем волокон, идущих от
них. Срок переживания после операции также различен у разных
видов экспериментальных животных и колеблется от 5 дней у
грызунов до 14 дней у приматов. В каждом случае в конце опре¬
деленного срока переживания (например, 7 дней у крыс) живот¬
ное перфузируют согласно процедуре, приведенной в разделе 1.4.1,
и его мозг помещают в 30%-ный раствор СФ (см. раздел 1.4.2).
После фиксации, которая длится как минимум 14 дней, заморо¬
женный головной мозг режется на срезы толщиной 20 мкм и
обрабатывается в следующих растворах (Eager, 1970):
(1) 2,5%-ный водный раствор уранилнитрата.
(2) Аммиачное серебро. Смешивают 160 мл 1,5%-ного нитрата серебра и
96 мл 95%-ного этанола. Затем добавляют 16 мл конц. оксида аммония и
14,4 мл 2,5%-ного гидроксида натрия (NaOH).
(3) Восстановитель. 400 мл дистиллированной воды смешивают с 45 мл
100%-ного этанола, добавляют 13,5 мл 1%-ной лимонной кислоты и 13,5 мл
10%-ного формалина.
(4) 0,5%-ный водный раствор тиосульфата натрия.
Свободно плавающие срезы (помещенные в дистиллированную
воду или 10%-ный формалин, если срезы не используются сразу
же) промывают дистиллированной водой и инкубируют в раство¬
ре (1) в течение 5 мин. Затем срезы сразу же переносят в ра¬
створ (2). Они могут оставаться в этом растворе 3—15 мин. Без
промывки срезы помещают в восстанавливающий раствор (3) на
2—5 мин. Далее их промывают и помещают в раствор (4) еще
на 2 мин. После последнего промывания срезы наклеивают на по¬
крытые желатином предметные стекла, обезвоживают в этаноле,
очищают в ксилоле и накрывают покровным стеклом.
Дегенерирующие аксоны благодаря импрегнации окрашены в
темно-коричневый цвет и контрастно выделяются на светло-корич¬
невом фоне.
Идентификация дегенерирующих волокон — это один из клас¬
сических методов определения объема любого повреждения голов¬
ного мозга. т
1.4.9. ГИСТОФЛУОРЕСЦЕНЦИЯ МОНОАМИНЕРГИЧЕСКИХ
НЕЙРОНОВ
Первичные моноамины (например, дофамин, норадреналин, серо¬
тонин) относятся к важной группе медиаторов ЦНС. Их место¬
рождение было определено (например, Dehlstrom and Fuxe, 1964),
34
когда был разработан метод гистохимической флуоресценции
(Falck et al,, 1962). Один из недавних обзоров по флуоресцент¬
ным гистохимическим методам принадлежит Муру (Мооге, 1981).
Эти методики основаны на следующем наблюдении: при обработ¬
ке замороженных тканей, высушенных в парах формальдегида
при температуре +80°С, без существенной диффузии происходит
превращение моноаминов в высокоинтенсивные флуофоры (Fuxe
and Jonsson, 1973). Так как эти биогенные амины, подобно дру¬
гим органическим соединениям низкой молекулярной массы, ра¬
створимы в воде, то следует ожидать, что в условиях, обычных
для гистологических обработок, они диффундируют из места на¬
копления. Вместо паров формальдегида можно использовать гли-
оксалевую кислоту (Bjorklund et al., 1972; Bloom and Battenberg,
1976). Здесь описывается метод Де Ла Торра, в котором исполь¬
зуется сахарозо-фосфатная глиоксалевая кислота (СФГ) (De la
Torre, 1980; De la Torre and Surgeon, 1976), так как это эффек¬
тивный метод и не требует особых лабораторных условий.
1.4.9.1. Метод с использованием сахарозо¬
фосфатной глиоксалевой кислоты
•
Метод. Оборудование, необходимое для этой методики,— криостат, сушиль¬
ный шкаф, флуоресцентный микроскоп, оснащенный фильтром BQ 10.
Для приготовления СФГ-раствора (De la Torre, 1980) растворяют 10,2 г
сахарозы, 4,2 г гидрофосфата калия (КН2Р04) и 1,5 г кристаллической глиок¬
салевой кислоты (которая хранилась в холодильнике при 0°С) в 100 мл дистил¬
лированной воды. Раствор перемешивают, пока он не станет прозрачным, а
затем титруется 1 N NaOH до pH 7,4. Объем доводят до 150 мл дистиллиро¬
ванной водой, а раствор хранят при комнатной температуре.
Животное дека-питируют, и свежий мозг (т. е. неперфузирован-
ный) быстро вынимают из черепа, режут на блоки (толщиной
5—10 мм) и сразу же помещают на предварительно охлажден¬
ный (—30°С) блок-держатель криостата или замораживающего
микротома (не рекомендуется пользоваться сухим льдом). Как
только первый кусочек ткани мозга охлаждается до —30°С, изго¬
товляют срезы толщиной 15—30 мкм. Для наклеивания среза к
нему прижимают чистое (без желатина) предметное стекло. Стек¬
ло со срезом затем 3 раза погружают в раствор СФГ (по 1 с на
каждое погружение). Избыток жидкости удаляют, а стекла высу¬
шивают в струе холодного воздуха. Срезы могут оставаться под
струей в течение получаса (т. е. пока режется один или два
блока).
На срезы затем наносят 1—2 капли светлого минерального
масла и помещают в сушильный шкаф (при температуре 95СС)
на 2,5—3,0 мин. Стекла лучше поместить в шкаф на предвари¬
тельно подогретой плите. После выдержки в шкафу вновь на сре¬
зы наносят 1—2 капли свежего минерального масла и заключа¬
ют под покровное стекло.
2*
35
После этого срезы изучают под флюоресцентным микроскопом
с применением фильтра ВС 12. Рекомендуется использовать один
срез для гистофлуоресценции, а следующий срез — для окраши¬
вания (см. раздел 1.4.8).
Проведение опытов. Со времени открытия методика гистохи¬
мической флуоресценции использовалась для картирования цент¬
ральных моноаминергических путей. Кроме того, с ее помощью
изучают дегенерирующие и регенерирующие моноаминергические
нейроны (см. Fuxe and Jonsson, 1973). Некоторые исследования
посвящены изучению моноаминергической иннервации (Levitt and
Moore, 1980), сохраняющейся после обработки 6-гидроксидофами-
ном. Действительно, практически все существенные разрушения
в головном мозге влияют на моноаминергические пути и, следо¬
вательно, могут быть гистохимически проанализированы с помо¬
щью метода СФГ.
Кроме того, гистофлуоресцентный метод с использованием
СФГ можно сочетать с методом ретроградного транспорта флуо¬
ресцирующей метки (см. раздел 1.4.11). В обеих методиках ис¬
пользуют неперфузированный головной мозг и флуоресцентный
микроскоп. Уже обнаружено, что обработка с помощью СФГ не
мешает использованию DAPI-примулина в качестве флуоресци¬
рующего маркера (Humbertson and Buck, 1979) или же быстрого
голубого, истинного голубого или ядерного желтого (Van der
Кооу and Wise, 1980; Pritzel et al., 1982). Сочетание обеих мето¬
дик дает информацию о ходе афферентов к месту инъекции в
головном мозге, а также и о том, являются ли эти афференты
моноаминергическими или нет (см. также раздел 4.1.11).
1.4.10. НЕЙРОАНАТОМИЧЕСКОЕ МЕЧЕНИЕ
ПЕРОКСИДАЗОИ ХРЕНА
Пероксидаза хрена (ПХ) является ферментом. Она главным обра¬
зом путем эндоцитоза захватывается аксонными терминалями в
месте инъекции в головной мозг и транспортируется внутриак-
сонно, ретроградно по отношению к соме родительских клеток.
ПХ катализирует разложение молекул пероксида водорода на
воду и кислород. Затем кислород может использоваться для свя¬
зывания замещенных молекул бензола и бензидина в полимеры.
Полимеры затем идентифицируются как окрашенный продукт
реакции в нейронах, захвативших ПХ, т. е. в тех нейронах, кото¬
рые посылают аксоны к месту инъекции ПХ (см. обзоры Cowan
and Cuenod, 1975; Warr et al., 1981). Существуют различные ме¬
тоды выявлений ПХ, например, с использованием тетрагидрохло¬
рида диаминбензидина (ДАБ) (Streit and Reubi, 1977), дигидро¬
хлорида бензидина (De Olmos and Heimer, 1977; Mesulam, 1976)
и тетраметилбензидина (ТМБ) (De Olmos et al., 1978; Mesulam,
1978 айв). Тетраметилбензидиновый метод Мезулама (Mesu-
36
lam, 1978 айв) обладает рядом преимуществ. Во-первых, ТМБ,
вероятно, не имеет канцерогенных влияний в отличие от дигидро¬
хлорида бензидина или ДАБ, которые, видимо, канцерогенны.
Во-вторых, сопоставление этих методов показало, что при исполь¬
зовании ТМБ чувствительность повышается (Mesulam and Rosene,
1979).
Оборудование. Стереотаксические и хирургические инструменты, включая
шприц Гамильтона объемом 1 мкл, криостат или замораживающий микротом.
Реактивы. Пероксидаза хрена и тетраметилбензидин заказываются спе¬
циально.
Введение ПХ. Инъекция ПХ делается на глубоко наркотизи¬
рованном животном, у которого голова закреплена в стереотак¬
се, а часть черепа над соответствующим местом инъекции удале¬
на (см. раздел 4.1). Обычно вводится внутривенное от 0,02 до
1,0 мкл 30—50%-ного раствора ПХ. Например, при растворении
2,5 мг ПХ в 5,0 мкл физиологического раствора, дистиллирован¬
ной воды или водного раствора 2%-ного диметилсульфоксида
получается 50%-ный раствор ПХ. Объем инъецированного раство¬
ра зависит от вида животного и от размера зоны, которую нужно
метить. Например, для инъекции в черное вещество крысы доста¬
точно 0,05 мкл. Время инъекции должно быть не менее 5 мин.
Если введение осуществляется шприцем Гамильтона, рекоменду¬
ется использовать микроинъектор, который соединяется с порш¬
нем шприца. Кроме того, ПХ может вводиться с помощью мик¬
ропипетки, соединенной с перфузором, или же ПХ можно вводить
электрофоретически (см. подробно у Graybiel and Devor, 1974),
или путем вживления стеклянного капилляра, наполненного крис¬
таллической ПХ (см. подробно у Mori et al., 1981).
Перфузия. После инъекции ПХ через 24—48 ч интервал
зависит от вида'животного и длины путей, по которым предпоч¬
тительно проходит ПХ (скорость ретроградного транспорта сос¬
тавляет от 80 до 1200 мкм/день), животное перфузируют через
сердце модифицированным раствором Карновского (Mesulam,
1978).
Для получения 1000 мл такого модифицированного раствора Карновского
смешайте 50 мл глутарового альдегида (исходный раствор 25%-ный), 450 мл
дистиллированной воды и 500 мл фосфатного буфера (0,2 М, pH 7,4), добавьте
6%-ный хлорид кальция (СаСЬ) до прозрачности смеси (около 20 капель на
1 л) и, наконец, добавьте 50 г сахарозы. Храните раствор в холодильнике. Он
может использоваться в течение примерно 1 недели.
Перфузия раствором Карновского может предваряться перфу¬
зией 0,9%-ным физиологическим раствором, за которой следует
еще одна перфузия 5—10%-ной сахарозой, растворенной в 0,1 М
фосфатном буфере.
Мозг извлекают из черепа и помещают в 10%-ный раствор
сахарозы (0,1 М, pH 7,4).
Для приготовления этого раствора к 500 мл фосфатного буфера (0,2 М,
pH 7,4) добавляют 500 мл дистиллированной воды и 100 г сахарозы.
37
Для хранения мозга этот раствор через несколько часов заме¬
няют на 30%-ный раствор сахарозы на буфере (0,1 М, pH 7,4)
(300 г сахарозы вместо 100 г сахарозы). Мозг остается в этом
растворе до тех пор, пока не погрузится (на это может уйти
два дня). Хранить в холодильнике при температуре около +4РС.
Затем замороженный мозг режется на срезы толщиной 30—
50 мкм, и эти срезы хранят при комнатной температуре в 0,1 М
фосфатном буфере (pH 7,4) (сахар в этот раствор не добавля¬
ется ).
Гистохимическая методика. Фосфатный буфер (0,2 М, pH 7,4) готовят,
смешивая два разных раствора. Раствор А (он должен храниться в холодиль¬
нике) приготовляется добавлением 24 г NaH2P04-H20 (моногидрат дигидро¬
фосфата натрия) к 1000 мл дистиллированной воды. Раствор В (хранить при
комнатной температуре) готовят путем растворения 35 г Na2HP04-2H20 (ди¬
гидрат моногидрофосфата натрия) в 1000 мл дистиллированной воды. Оба ра¬
створа нужно смешать и профильтровать. 0,2 М фосфатный буфер (pH 7,4)
готовят из 1 ч. раствора А и 4 ч. раствора В. Ниже приводится описание мето¬
дики, взятое из практического руководства Мезулама (Mesulam, 1978 в). Бу¬
фер ацетата натрия (pH 3,3) готовят путем смешивания 100 мл 1,0 М ацетата
натрия, 200 мл дистиллированной воды и 190 мл 1,0 М НС1. Объем жидкости
затем доводят до 1000 мл дистиллированной водой и титруют NaOH (гидроксид
натрия) до pH 3,3.
Инкубационный раствор. Этот раствор должен быть свежеприготовленным,
и два его компонента — раствор (1) и раствор (2) перемешивают за несколько
секунд до использования. Раствор (1) приготавливают из 92,5 мл дистиллиро¬
ванной воды, 5 мл буфера ацетата натрия. Раствор (2) содержит 5 мг ТМВ,
добавленного к 2,5 мл абсолютного этанола. Этот раствор должен быть нагрет
до 40СС, чтобы ТМВ растворился. Для приготовления инкубационного раствора
2.5 мл раствора (2) добавляют каждый раз к 97,5 мл раствора (1). Оба раст¬
вора должны быть свежеприготовленными. В итоге необходимо около 250 мл
инкубационного раствора.
Раствор пироксида водорода (0,3%). Для получения 100 мл этого раствора
I мл пероксида водорода (Н202, 30%-ный исходный раствор) добавляют 99 мл
дистиллированной воды.
Раствор нейтрального красного. Это раствор 1%-ного нейтрального красно¬
го (см. раздел 1.4.8.2).
Раствор для хранения и промывки срезов после реакции. Приготовляют из
95 мл дистиллированной воды и 5 мл буфера ацетата натрия (pH 3,3).
Перед помещением срезов в инкубационный раствор их сна¬
чала промывают в дистиллированной воде (не менее трех раз с
экспозицией в 1 мин). Для того чтобы срезы омывались в обра¬
батывающих растворах, их лучше всего держать в пластмассовом
контейнере для кубиков льда, в основании которого прожжены
небольшие отверстия (например, раскаленной иглой). Для удале¬
ния избытка растворов со срезов во время смены одного раствора
другим ставьте этот поднос на несколько слоев фильтровальной
бумаги. После промывания срезов в воде их помещают в инку¬
бационный раствор на 20 мин. Затем срезы вынимают и в инку¬
бационный раствор добавляют раствор пероксида водорода (7,0—
7.5 мл Н202 на 250 мл инкубационного раствора). Срезы снова
помещают в инкубационный раствор и оставляют еще на 20 мин.
На этой стадии важно перемещать срезы с помощью механиче-
38
■■*ж I
/ Л
Рис. 1.5. Клетки, меченные ПХ
ски качающего устройства или вручную. Место инъекции про¬
явится в виде темного пятна.
Далее срезы переносят в постреакционный промывочный ра¬
створ (промывают 3 раза с экспозицией в 1 мин), после чего
сразу же кладут (распрямляя) на желатинизированные предмет¬
ные стекла. После высушивания их подкрашивают нейтральным
красным, обезвоживают в нескольких порциях этанола, просвет¬
ляют в ксилоле и заключают под покровные стекла (см. раз¬
дел 1.4.5). Важно оставлять срезы в этаноле лишь на несколько
секунд, так как этанол вредит ТМБ. Теперь срезы готовы к про¬
смотру под микроскопом для изучения меченых клеток. Пример
мечения с помощью ПХ приведен на рис. 1.5, где видно скопление
клеток, меченных ПХ, в коре крысы.
1.4.11. ПРОСЛЕЖИВАНИЕ СВЯЗЕЙ С ПОМОЩЬЮ
ФЛУОРЕСЦЕНТНЫХ КРАСИТЕЛЕЙ
Для использования флуоресцентных маркеров необходимо хирургическое и
стереотаксическое оборудование, упомянутое в предыдущих разделах и в раз¬
деле 4.1, а также шприц (Гамильтона) для микроинъекций емкостью 1 мкл.
Необходим люминесцентный микроскоп, который должен быть оснащен систе-
ыами пропускающих-отражающих светофильтров типа A, D и № 2, которые
возбуждают люминесценцию на длине волны 350 нм (синий), 390 нм (зеленый)
и 550 нм (красный). Некоторые наиболее часто используемые флуоресцентные
вещества, такие, как ядерный желтый (ЯЖ), быстрый голубой (БГ), истинный
голубой (ИГ), голубой Эванса (ГЭ), бис-бензамид (Бб), пропидиум йодид (ПИ)
и DAPI-примулин (DAPI-Пр), можно заказать.
Хорошие результаты с использованием этих маркеров были по¬
лучены на крысах, кошках и опоссумах (Kuypers et al., 1980; Bha-
ros et. al., 1981).
Техника эксперимента. Небольшие количества (около 1—
10 мкл) маркирующих веществ растворяют в дистиллированной
воде или физиологическом растворе до концентрации 1—10%
(табл. 1.1). Маркеры вводятся с использованием стереотаксиче-
ского метода в мозг наркотизированных животных. После пост-
инъекционного переживания, продолжительность которого колеб¬
лется от нескольких часов до нескольких дней (табл. 1.1), живот¬
ное перфузируют 0,9%-ным физиологическим раствором, а затем
10%-ным забуференным формалином. Головной мозг на ночь ос¬
тавляют в 20—30%-ном СФ (pH 7,2-—7,4), а затем на заморажи¬
вающем микротоме изготавливают срезы толщиной 25—40 мкм.
Срезы сразу же наклеивают на желатинизированные предмет¬
ные стекла (см. раздел 1.4.1) и высушивают на воздухе. После
этого срезы мозга готовы к анализу под микроскопом. Препара¬
ты необходимо просматривать как можно скорее, так как через
2—3 недели на срезах начинает появляться автофлуоресценция
ткани, что может маскировать флуоресценцию ретроградно мечен¬
ных нейронов. Никакие процедуры окрашивания не используют¬
ся. Накрывание покровным стеклом не обязательно.
40
Таблица* 1.1
Маркер
Концентра¬
ция
Объем
Система зеркаль¬
ных светофильт¬
ров
Срок пере¬
живания
Комбинации
Бис-бенза-
мид (Бб)
1 —
10% ДВ*
0,1—
12,0 мкм
А (360 нм, си¬
ний)
Д (390 нм, зе¬
леный)
От 1,5—6 ч
до 2—
4,7 дней
ИГ, БГ
Быстрый транспорт на большие расстояния. Ограниченная зона инъекции.
Сродство к нуклеотидам, т. е. Бб главным образом метит ядро. После длитель¬
ного переживания нейроны, меченные Бб, имеют гранулярное желтое свечение
цитоплазмы. Бб может метить глню, которая окружает аксоны и тело меченых
нейронов. Бб может также транспортироваться антероградно по аксонам, но
транссинаптическое Бб-мечение еще не наблюдали. Ограничение срока пережи¬
вания уменьшит мечение цитоплазмы и глиальных клеток.
DAPI-при-
мулин
(DAPI-ПР)
2,5 (1)
0,2—5,0 мкл
А (светло-си¬
3—6 дней
DAPI —
ний)
10% дв или
Д (зеленый)
физ. р-ра
ГЭ,
ПХ
Примулин, добавленный к DAPI, дает золотистые флуоресцирующие гра¬
нулы в цитоплазме. При системе фильтров А DAPI-Пр дает светло-голубой
цвет нейронного ядра, включая ядрышко и цитоплазму. При 390 нм (система
фильтров D) он дает зеленое свечение этих структур. Синие флуоресцирующие
ядра глии видны вокруг нейронов, меченных DAPI. Транснейронная диффузия
незначительна. Считается, что транспорт на большие расстояния является нена¬
дежным.
DAPI-Пр
Голубой
10% дв
0,02—
Ns (550 нм)
1—5 дней
Эванса (ГЭ)
или физ.
0,1 мкл
р-ра
Красная флуоресцентная метка нейронных ядер и цитоплазмы при возбуж¬
дающем свете 550 нм. Отчетливая ретроградная метка. Отсутствие метки глии
вокруг меченых нейронов. Отсутствие транспорта на большие расстояния. От¬
сутствие метки корковых нейронов.
Бб
Пропиди-
3% дв
0,1 —
N2 (оранжевая
2 (слабее
ум иодид
12,0 мкл
флуоресценция
после 8-го
(ПИ)
нейронов при
дня)
длине волны
550 нм)
Менее ограниченная зона инъекции, чем при Бб, ненадежный транспорт на
большие расстояния. Метит глиальные ядра вокруг меченых нейронов.
Истинный
голубой
(ИГ)
2—5%-ная
1,0—
А (синяя флуо¬
3—22 дня
суспензия
10,0 мкл
ресценция
5—6 дней
ретроградно
оптимально
меченной цито¬
плазмы и ден-
дритов со сла¬
бой флуорес¬
ценцией яд¬
рышка)
Бб, ЯЖ
• Сокращения: дв — дистиллированная вода.
41
ИГ позволяет использовать длительный срок переживания. Однако ИГ не
может транспортироваться эффективно на большие расстояния. После длитель¬
ного срока переживания аккумулирование серебристых светящихся гранул в
цитоплазме может маскировать метки (у крыс, но не у кошек). ИГ почти
нерастворим в воде. ИГ более интересно использовать в комбинации с ЯЖ,
чем с Бб, так как ЯЖ дает более яркое свечение ядра. ИГ также дает голубое
свечение аксонов, по которым он ретроградно транспортируется.
3—5% дв
0,2—6,0 мкл
А (синяя
3—21 день
флуоресценция
цитоплазмы)
Быстрый. 3—5% дв 0,2—6,0 мкл А (синяя 3—21 день ЯЖ, Бб
голубой
(БГ) (диа-
мидиновое
соединение
235/50)
Эффективный транспорт на большие расстояния. БГ дает флуоресцирующий
Голубой цвет, который светлее, чем при ИГ. Он окрашивает в голубой цвет с
серебристыми светящимися гранулами в аксонах, по которым он транспорти¬
руется. Гораздо лучше растворим в воде, чем ИГ, и аналогичен ИГ относи¬
тельно срока переживания, характеристик меченых клеток и используемых
фильтров. С увеличением срока переживания растет степень свечения БГ в
клетке, а также появляются крупные оранжевые флуоресцирующие гранулы
в цитоплазме. При длительном переживании нейроны окружены ореолом синего
флуоресцирующего нейропиля, содержащего несколько голубых флуоресцирую¬
щих глиальных ядер.
Ядерный
желтый
(ЯЖ)
1% ДВ
0,3—
А (золотисто¬
6—24 ч
10,0 мкл
желтая метка
ядра с флуо¬
ресцирующим
кольцом вокруг
него)
ИГ, БГ
1% ЯЖ обеспечивает яркую флуоресценцию ядра. ЯЖ доходит до тел
нейронных клеток медленнее, чем Бб, и, следовательно, его легче контролиро¬
вать в связи с транснейронной миграцией. Маркер может мигрировать в сосед¬
ние нейроны и клетки глии. Ограничение срока переживания и быстрая обра¬
ботка снижает транснейронный транспорт. Даже с увеличением срока пережи¬
вания клетки, меченные ЯЖ, имеют лишь слабое свечение цитоплазмы. Высо¬
кое сродство к нуклеотидам и короткий срок переживания делают этот маркер
особенно полезным в комбинации с БГ (или ИГ).
Флуоресцентные маркеры просты в употреблении, так как в
отличие, скажем, от ПХ они выявляются без специального гис¬
тохимического нарушения продукта реакции. Применение того
или иного флуоресцентного маркера зависит от оптимального сро¬
ка переживания для каждого объекта. При длительном сроке
переживания из-за транснейронного мечения увеличивается воз¬
можность неправильной интерпретации результатов опыта, а при
слишком коротком клетки слабо или вообще не окрашиваются
(см. также обзор Steward, 1981).
Проведение опыта. Флуоресцентные красители, приведенные в
42
I
табл. 1.1, сходны с ПХ в том, что они главным образом транс¬
портируются в ретроградном направлении. Маркер захватывается
аксонными терминалями в месте инъекции и транспортируется к
соме родительской клетки. Красители окрашивают различные суб¬
станции клетки, которые можно увидеть при прохождении света
с различной длиной волны (см. табл. 1.1). Могут происходить
незначительный антероградный транспорт и некоторая трансней¬
ронная миграция красителей. Введение таких красителей, как
ЯЖ или Бб, в область окончания одной системы волокон и инъ¬
екция другого вещества, как, например, БГ или ИГ, в область,
являющуюся мишенью для другой системы волокон, приводит к
дифференцированному ретроградному мечению нейронов в зави¬
симости от того, в какую из этих систем входят их волокна. Ней¬
роны, входящие посредством аксонных коллатералей в эти обе
системы волокон, будут иметь «двойную метку», например Бб и
ИГ или ЯЖ и БГ.
Два флуоресцентных красителя в соме нейрона можно разли¬
чить двумя путями. Применяют маркеры, которые возбуждаются
светом при различной длине волны и которыми метят одни и те
же части тела клетки. Например, нейроны при мечении ИГ видны
потому, что цитоплазма и .ядро светятся красным светом (систе¬
ма зеркальных фильтров № 2; длина волны 500 нм), а при при¬
менении красителя DAPI-примулина нейроны видны, потому что
цитоплазма и ядро светятся синим (система зеркальных фильт¬
ров А, длина волны 360 нм). При использовании фильтров А и
№ 2 можно выяснить, содержит ли данный нейрон одинарную
(ГЭ или DAPI-Пр) или двойную метку (ГЭ и DAPI-Пр), т. е.
посылает ли он аксонные коллатерали в одну или в обе зоны
инъекций.
Два флуоресцентных маркера можно различить, если они ме¬
тят различные структуры клетки, но видимы на одной и той же
длине волны. Например, ЯЖ и БГ могут быть идентифицированы
с помощью фильтра А. ЯЖ главным образом концентрируется
в ядре, БГ распространяется по цитоплазме и почти не затраги¬
вает ядро. Вывод об одинарной или двойной метке нейрона мож¬
но сделать, сравнивая окрашенные части нескольких нейронов
при использовании одной системы зеркальных фильтров.
Для нейроанатомов интерес представляют возможности ис¬
пользования двух или даже более (трех, четырех) ретроградно
транспортируемых флуоресцентных веществ. Это особенно полез¬
но, если необходимо идентифицировать перекрывающиеся проек¬
ционные системы головного мозга. Например, опыты с методикой
двойного мечения показали, что одни нейроны черного вещества
проецируются как в ипсилатерально расположенный таламус,
так и в хвостатое ядро, тогда как другие нейроны достигают как
таламуса, так и ипсилатерального переднего двухолмия (Steinder
and Deniau, 1980; Bentivoglio et al., 1979). С другой стороны,
43
нейроны черного вещества получают проекции от нейронов дор¬
зального ядра шва, которые в то же время посылают аксонные
коллатерали к хвостатому ядру (Van der Кооу and Hattori, 1980).
Специфическое использование флуоресцентного анатомическо¬
го мечения в поведенческих опытах стало возможным лишь не¬
давно (см. Kuypers et al., 1980). Оказывается, что некоторые флу-
орофоры, такие, как, например, БГ и ИГ, видны в цитоплазме
нейронов даже по истечении 10 и более дней после инъекции.
Другие флуорофоры, подобные ЯЖ, проявляют себя в течение
лишь нескольких часов переживания после инъекции (см. табл.
1.1). Таким образом, можно ввести одно вещество (например,
БГ), затем вызывать изменение поведения в течение одной недели
и после этого инъецировать второй флуоресцентный маркер (нап¬
ример, ЯЖ) в ту же точку. В результате можно выяснить, при¬
вело ли изменение поведения к изменению морфологии головного
мозга. Ниже будет кратко описан пример такого использования
методики двойного мечения с помощью,Б Г и ЯЖ.
Как быстрый голубой, так и ядерный желтый эффективно
транспортируются на большие расстояния (например, у кошки от
таламуса до спинного мозга) в головном мозге. Ими метят раз¬
личные части клетки, и они видны с помощью системы зеркаль¬
ных фильтров А (длина волны 360 нм). БГ может быть выявлен
в цитоплазме меченых нейронов по крайней мере через 10 дней
после инъекции (возможно и более длительное время пережива¬
ния). ЯЖ оптимально виден в течение первых постоперационных
часов (6—24). Однако оба маркера могут метить глиальные ядра,
окружающие ретроградно меченые нейроны. Можно также обна¬
ружить «ложно позитивные» нейроны, которые окрашиваются при
межнейронной миграции маркеров. Оба красителя дают обшир¬
ную диффузию вокруг трека, оставленного иглой в месте инъек¬
ции (см. Bharos et al., 1981). Однако ЯЖ более локализован,
чем БГ.
1.4.11.1. Двойное меченые каллозальных проекций
нейронов зрительной коры
Традиционные методики нейроанатомического мечения показали
изменения нейронных связей на всех стадиях онтогенеза у мле¬
копитающих. Наиболее ощутимой пластичностью связей нервные
клетки характеризуются на ранней стадии постнатального разви¬
тия. Например, как показано с помощью методики ПХ, в течение
первой постнатальной недели число каллозальных проекций коры
крысы значительно уменьшается (Ivy and Killackey, 1981). При¬
мерно через 2 недели после рождения устанавливается взрослый
«редуцированный» паттерн каллозальных проекций. Первона¬
чальное увеличение числа каллозальных проекций зрительной
коры, которое затем сменяется их уменьшением, также было об-
44
наружено у котят (Innocenti et al., 1977) и детенышей хомяков
(Rhoades and Dellacroce, 1980).
Показано, что ограничение зрительной информации при одно¬
сторонней энуклеации способствует предотвращению уменьшения
межполушарных проекций в зрительную кору (Innocenti and
Frost, 1980). Это влияние наблюдалось главным образом в коре
контралатерально к удаленному глазу. Двойное мечение отдель¬
ных нейронов зрительной коры у новорожденных котят было
предложено в качестве нейроанатомического способа наблюдения
за ростом и уменьшением аксонных ответвлений на ранней стадии
развития (Innocenti, 1980). По этой методике различные марке¬
ры можно вводить в различных возрастных группах. Если исполь¬
зовать эту процедуру в сочетании с поведенческими наблюдения¬
ми, то можно, например, сначала ввести БГ в определенную об¬
ласть зрительной коры (пограничная линия между А17/18). После
инъекции можно произвести закрывание или энуклеацию одного
глаза, контралатерального или ипсилатерального к полушарию,
в котором произведена инъекция.
После определенного срока переживания, который может дос¬
тигать двух недель, в ту же анатомическую зону, куда был вве¬
ден БГ, можно инъециров’ать ЯЖ. Нормально развивающиеся
животные должны иметь клетки с двойной меткой плюс клетки,
меченные только БГ, что обусловлено уменьшением числа аксон¬
ных ветвей в ходе развития. Животные же с односторонне уда¬
ленным глазом должны иметь значительно большее число клеток
с двойной меткой, чем клеток, меченных БГ. Эта модель ограни¬
ченного зрительного входа в первые дни после рождения может
быть применена при изучении ряда функций на раннем этапе
развития. Аналогичную тактику, вероятно, следует использовать
для исследования предполагаемых изменений связей нервных кле¬
ток, сопровождающих обучение и развитие.
1.5. ЭЛЕКТРОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
В последнее десятилетие быстрое развитие технологии привело
к существенному изменению в производстве электронной аппара¬
туры, используемой в физиологических и психологических иссле¬
дованиях. Большая часть технической информации, полученной
с использованием ламп, транзисторов и специальных схем и сос¬
тавляющей основу опубликованных ранее учебников (Donaldson,
1958; Whitfield, 1959; Вигез et al., 1967; Geddes and Baker, 1968),
уже устарела. Хотя новые компоненты (модули, интегральные
схемы) более сложны, однако менее дорогостоящи и просты в
употреблении. Их можно использовать тем, кто знает физику в
объеме программы средней школы. Так как аппаратура, применя¬
емая в разных опытах, описана в соответствующих главах книги,
а общие принципы более сложной стимуляции, регистрации и ме-
45
тодов программирования можно освоить по учебникам и руковод¬
ствам (Sidowski, 1966; Venables and Martin, 1967; Brown, 196!^;
Zucker, 1969; Myers R. D., 1971 6, 1972; Thompson and Patterson,
1973, 1974 a, 6; Malmstadt et al., 1974; Yanof, 1972; Young, 1973;
Weber and McLean, 1975; Finkel, 1975; Brophy, 1977; Cooper, 1977;
Goldstein and Free, 1979; Bures et al., 1982), в данной главе при¬
водятся лишь минимальные сведения, необходимые для проведе¬
ния электрофизиологических опытов и создания простых уст¬
ройств, которые можно легко собрать в лаборатории.
1.5.1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
Электричество — основное свойство материи. Положительно заря¬
женные частицы (протоны) вместе с нейтронами образуют ядро
атома, тогда как гораздо более легкие отрицательно заряженные
частицы — электроны — занимают внешние орбиты атома и уча¬
ствуют в химических реакциях и переносе зарядов. Атомы метал¬
лов образуют решетку, в которой соседние атомы имеют общие
электроны. Если в какой-то части металлического проводника
имеется избыток электронов, а в другой недостаток, то эта раз¬
ница быстро нивелируется. Если разность потенциалов поддер¬
живать с помошью источника энергии (например, батареи), то
возникший электрический ток будет постоянным. Для количест¬
венного описания данных явлений используют несколько величин,
которые необходимо хорошо усвоить.
Электрический потенциал (Е) (разность потенциалов, падение
напряжения) — это величина, характеризующая разницу между
концентрациями электронов в двух точках проводника. Потенциал
измеряется в вольтах (В) и может быть либо отрицательным
(избыток электронов), либо положительным (недостаток элек¬
тронов) .
Электрический ток (I) — это количество заряженных частиц,
которое проходит через поперечное сечение проводника за 1 с.
Ток измеряется в амперах (А). В металлах перемещаются только
электроны, тогда как в растворах или газах — положительно или
отрицательно' заряженные частицы или так называемые ионы.
Сопротивление (R), измеряемое в омах (Ом), характеризует
электропроводимость проводника. Электропроводимость — обрат¬
ная величина сопротивлению и измеряется в сименсах (См).
Отношение между потенциалом, током и сопротивлением вы¬
ражается законом Ома, который обычно записывается уравне¬
нием
I=E/R (1)
и отражает тот факт, что ток I, проходящий по проводнику, пря¬
мо пропорционален разнице напряжений Е между двумя терми-
налями проводника и обратно пропорционален его сопротивле¬
нию R (или прямо пропорционален его электропроводимости).
46
\
Эту зависимость проще понять с помощью гидромеханической
аналогии. Большой резервуар, наполненный водой, имеет внизу
узкую горизонтальную выходную трубу. Отток воды (ток) прямо
пропорционален гидростатическому давлению, действующему на
дно сосуда (потенциал), и поперечному сечению выходной трубы
(электропроводимость) (рис. 1.6).
В другой записи закона Ома потенциал связан с током, про¬
текающим по проводнику с известным сопротивлением R:
E—IR. (2)
Разность потенциала Е, измеренная в данном случае на кон¬
цах проводника, прямо пропорциональна току / и сопротивлению
R проводника.
Рис. 1.6. Гидромеханическая аналогия с законом
Ома:
Е — гидростатическое давление; R — сопротивление выход¬
ной трубы: / — ток воды, проходящей через трубу в еди¬
ницу времени. Справа — схема соответствующей электри¬
ческой цепи
Перенос электрического заряда, которым сопровождается те¬
чение тока, требует затраты энергии, обычно выделяющейся в
виде теплоты. Энергия Р, выделяемая при прохождении тока I
по проводнику с сопротивлением R, пропорциональна градиенту
напряжения Е вдоль участка сопротивления и току I, текущему
через сопротивление:
Р=Е1. (3)
После замены Е и / из уравнения закона Ома уравнение (2)
приобретает следующий вид:
P+/R./=PR; (4)
P=E-E/R=EVR. (5)
При Е, I и R, измеряемых, соответственно, в вольтах, ампе¬
рах и омах, Р выражается в ваттах (Вт). Выделяемая теплота
увеличивает температуру сопротивления. Номинальная мощность
в 1 Вт означает максимальную мощность, при которой сопротив¬
ление избыточно не нагревается. Максимальное напряжение и
ток, которые могут быть приложены к проводнику с сопротивле¬
47
нием 1600 Ом с номинальной мощностью в 1 Вт, определяются
исходя из приведенных выше уравнений:
E=Y 1-1600 =40 [В];
/=У 1/1600=0,025 [А]. .
Ток, протекающий по проводнику, несет электрический заряд
Q — количество электричества, пропорциональное силе тока и вре¬
мени согласно уравнению
Q—It. (6)
Количество электричества измеряется в амперах на секунду (ку¬
лоны).
Электрический заряд может накапливаться в специальных эле¬
ментах (конденсатор, или емкость), образованных двумя слоями
проводящего материала (металлическая фольга), разделенных
тонким слоем изолирующего материала (диэлектрик). Одна из
пластин принимает отрицательные заряды (электроны), а вто¬
рая— положительные. Конденсатор характеризуется емкостью
(С), связывающей разность напряжения Ес между пластинами
конденсатора с накопленным количеством электричества Q по
уравнению
C=Q/Ec, (7)
где Q измеряется в кулонах; Е — в вольтах; С — в фарадах (Ф).
Один кулон заряжает конденсатор емкостью в 1 Ф на 1 В. Когда
идеальный конденсатор отключается от внешнего источника нап¬
ряжения, он может хранить заряд неограниченное время.
Если источник электродвижущей силы Е (батарея) связан че¬
рез сопротивление с конденсатором С, то ток, поступающий в кон¬
денсатор, постепенно уменьшается по мере того, как напряжение
Ес на пластинах конденсатора приближается к электродвижущей
силе Е. Зарядка пластин конденсатора описывается с помощью
экспоненциальной функции времени (рис. 1.7, А), выраженной
уравнением:
Ее=Е-Е/е"'; (8)
ЕС=Е — Ее~‘/'; (9)
£с=£(1—е-'/*); (10)
где Е — электродвижущая сила; Ес — напряжение на конденсато¬
ре; е — основание натурального логарифма; т — постоянная цепи
(с); t — время от начала зарядки (с). При / = 0 £=0; при i—x
£с = £(1—1/2,72) =£(1,72/2,72) =0,632 Е; при t=oo £с=£.
Аналогичным образом, заряженный конденсатор, пластины ко¬
48
торого соединены через сопротивление, разряжается с уменьшаю¬
щейся скоростью (рис. 1.7, В), что отражено в уравнении
1 Ее=Е*ъ-Ч', (11)
где Ес —начальное напряжение на заряженном конденсаторе;
t — время от начала разряда. Для /=0 Ес—Ес°; при t—x
ЕС=ЕС° (1,00/2,62) и при < = оо £с = 0. Время т, в течение которо¬
го конденсатор заряжается до 0,632 максимального напряжения
или разряжается до 0,368 начального значения, называют посто¬
янной времени цепи; оно пропорционально емкости конденсатора
и сопротивлению цепи:
т=RC, . (12)
где R в омах; С в фарадах; т в секундах.
А
Рис. 1.7. Конденсатор С, заряжающийся (Л) и разряжающийся (В)
через сопротивление R:
наверху: напряжение Вс на пластинах конденсатора; внизу: /с — ток, протекаю¬
щий через сопротивление R; х — постоянная времени; схема цепи приведена
справа
Постоянный ток может поступать и выходить из конденсато¬
ра только тогда, когда последний заряжают или разряжают. При
неизменных условиях конденсатор представляет собой бесконеч¬
ное сопротивление постоянному току. С другой стороны, постоян¬
но меняющиеся периодические токи могут проходить как через
конденсатор, так и через сопротивление. Самой простой формой
периодической волны является синусоида, связанная с понятием
гармонического колебания (рис. 1.8). Напряжение за время t
можно определить проецированием вращающегося вектора на ор¬
динату. При постоянной угловой скорости напряжение равно
49
нулю в начале цикла и достигает максимума при завершении
одной четверти цикла (90°, я/12), проходит через нуль при поло¬
вине цикла (180°, л), падает до минимума на трех четвертях цик¬
ла (270°, 3/2л) и возвращается к нулю при завершении цикла
(360°, 2л). Проекции вектора могут выражаться в качестве функ¬
ции синуса угла а между вектором и абсциссой:
e = Z?/,sina. (13)
Рис. 1.8. Вращающийся вектор (слева) генерирует синусоиду (справа):
по оси абсцисс — векторный угол в радианах; по оси ординат — проекция вектора
на ось ординат; е — напряжение; +Ер — максимальный положительный потенциал;
—Ер — максимальный отрицательный потенциал
Так как а является функцией времени, его удобно выразить как
произведение времени t и угловой скорости со, т. е. как угол, про¬
ходимый за 1 с:
. e=Zfpsinutf. (14)
В течение одного цикла, длящегося Т с, вектор делает пол¬
ный оборот, т. е.
шГ=2л. (15)
Так как период Т является обратной величиной частоты /,
то угловую скорость можно также выразить уравнением
<о=2л/. (16)
Если это выражение подставить в уравнение (14), то
e==fp sin 2лft. (17)
Синусоидальные токи полностью характеризуются двумя пара¬
метрами— частотой и амплитудой. Если две волны имеют одина¬
ковую частоту, то дополнительным параметром является их сдвиг
во времени, т. е. временной сдвиг между их соответствующими
максимумами и минимумами. Сдвиг выражается дробями цикла
(2л) и называется фазовым углом Ф. Вектор, генерирующий одну
50
всушу., предваряет вектор, генерирующий другую волну, и угол
между ними и является фазовым углом Ф (рис. 1.9).
Ток, проходящий через конденсатор, зависит не только от ем¬
кости конденсатора, но также и от частоты колебаний. Сопротив¬
ление, создаваемое конденсатором, при прохождении переменного
тока называется емкостной реактивностью Хс. Оно измеряется в
омах и выражается уравнением
*е=1/(2я/С), (18)
где / — частота переменного тока, Гц и С — емкость конденсато¬
ра, Ф. Таким образом, конденсатор в 1 мкФ имеет реактивное
сопротивление 15,915 Ом при 10 Гц и только 159 Ом при 1000 Гц.
Рис. 1.9. Два вращающихся вектора V\ и Vi (слева) и сдвиг
фаз между соответствующими синусоидами et и е2: Ф — угол
между двумя векторами и сдвиг фаз между двумя синусоидами
Сопротивление цепей, состоящих- из сопротивлений и емкостей,
возникающее при прохождении переменного тока, называется
импедансом* Z. Импеданс в такой системе нельзя получить путем
простого суммирования участвующих сопротивлений и емкостных
реактивностей, так как напряжение и ток, проходящий через раз¬
личные элементы цепи, изменяются не одновременно, а с фазо¬
вым сдвигом. Для емкости ток, проходящий через конденсатор,
является максимальным, когда напряжение проходит через нуль,
и минимальным, когда напряжение максимально. Ток опережает
напряжение на 90°. При вычислении импеданса учитывается этот
фазовый сдвиг, и Z выражается путем суммирования под «пря¬
мым углом» векторов емкостной реактивности и сопротивления
(рис. 1.10) по уравнению
Z=V W+Xl. (19)
При прохождении тока через катушку проволоки образуется
магнитное поле, сила которого пропорциональна току. Образова¬
ние этого поля вызывает в катушке напряжение, направленное в
обратную сторону относительно протекающего тока, в результате
‘Импеданс—устаревший термин, соответствует современному — «полное
сопротивление».
51
чего увеличение тока замедляется
и он не доходит до максимальной
величины. Когда ток прерывается,
то индуцированное напряжение вы¬
зывает искру в контактах выключа¬
теля. Соответствующее свойство ка¬
тушки, так называемая индуктив¬
ность L, измеряется в генри (Г).
При индуктивности 1 Г ток, изме¬
няющийся со скоростью 1 А-с, вы¬
зывает противоположную электро¬
движущую силу в 1 В. Соответст¬
вующая индуктивная реактивность
XL=4nfL, (20)
причем ток отстает от напряжения
на 90°. Емкостная и индуктивная
реактивность сдвинуты на 180° по фазе, и это следует учитывать
при подсчете импеданса цепей, имеющих как индуктивные, так и
емкостные элементы.
1.5.2. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ
Минимум теории, приведенной выше, должен быть закреплен в
простых практических упражнениях, требующих использования
вольтоамперметра, стандартного катодно-лучевого осциллографа
(КЛО), звукового генератора, импульсного генератора, набора со¬
противлений, конденсаторов и других элементов, тестерного пуль¬
та и паяльника. Хорошие практические знания об измерительных
приборах необходимы для их применения; знания можно почерп¬
нуть из литературы, технических руководств или просто прокон¬
сультироваться с опытным коллегой. Здесь приводятся лишь не¬
сколько важных положений.
Измерение напряжения или тока всегда требует'затраты энер¬
гии, которая в конечном счете отнимается от объекта измерения.
Важно знать, как такая дополнительная нагрузка влияет на ре¬
зультаты измерения. В данном случае особенно важно так на¬
зываемое входное сопротивление измерительного прибора. В из¬
мерительных приборах с движущимися катушками оно зависит
от максимальной токовой чувствительности прибора (например,
10~4 А) или от его эквивалента V/R (1 [V7]/10,000 [Ом]. Хороший
вольтметр дает полное отклонение при токе 20 мкА. Это соответст¬
вует сопротивлению 50,000 Ом в диапазоне 0—1 В и, соответствен¬
но, большим сопротивлением в диапазоне 0—10, 0—100 и 0—
1000 В. Вольтметром измеряют напряжение нагрузки в избранном
диапазоне. КЛО обычно имеет постоянное входное сопротивление
(1 или 10 МОм), зависящее от усилителя, подсоединенного к плас¬
ЛС
R
Рис. 1.10. Импеданс цепи RC:
наверху — схема цепи; внизу—им¬
педанс Z получен в результате
сложения векторов реактивной со¬
ставляющей емкости Хс и элемен¬
та сопротивления R
52
тинам вертикального отклонения. В общем, вольтметр нагружает
цепь значительно больше, чем КЛО, поэтому его нужно использо¬
вать только для изучения цепей
5 кОм).
Вольтметр — это инерционный
прибор, который подходит для
изучения очень медленных про¬
цессов. Безынерционный элек¬
тронный луч КЛО может легко
следовать за самыми быстрыми
изменениями электрического по¬
тенциала, который встречается в
биологических объектах. Наблю¬
дение за отдельными быстрыми
явлениями стало возможным
благодаря использованию осцил¬
лографа с памятью, где след от
луча остается до тех пор, пока
его не сотрут. Повторяющиеся
явления могут наблюдаться в ви¬
де стационарных кривых на эк¬
ране КЛО, если они правильно
синхронизированы с разверткой
времени. Последняя является
главным образом генератором
пилообразных волн, которые
контролируют горизонтальное движение луча по экрану. Разверт¬
ка может запускаться положительным или отрицательным напря¬
жением, приложенным извне, либо выходом усилителя вертикаль¬
ного отклонения. В данном случае развертка запускается в любой
момент, когда изображаемый сигнал превышает положительный
или отрицательный уровень запуска. Как только развертка запу¬
щена, она действует независимо от сигнала запуска. Цепь может
воспринять новый сигнал синхронизации только после того, как
предшествующая развертка завершена. КЛО оборудован селек¬
торными переключателями для автоматической работы развертки
времени и для ее внешнего и внутреннего запуска положительны¬
ми или отрицательными отклонениями или положительными или
отрицательными фронтами. Другой потенциометр контролирует
чувствительность запускающей цепи. Работа запускающей цепи
представлена на рис. 1.11.
1.S.3. ЭЛЕМЕНТЫ И ЦЕПИ
Ниже иллюстрируются не только описанные теоретические прин¬
ципы, но рассматриваются вспомогательные приборы, необходи¬
мые для электрофизиологической лаборатории.
53
с низким сопротивлением (до
Рис. 1.11. Способы запускания раз¬
вертки КЛО:
наверху — развертка запускается, когда
сигнал превышает позитивный (слева)
уровень или падает ниже негативного
(справа) уровня постоянного тока; вни¬
зу — развертка начинается, когда восхо¬
дящий (слева) или нисходящий (справа)
сигнал превышает запускающий фронт;
DC — постоянный ток, АС — переменный
ток
1.5.3.1. Калибратор постоянного тока
По сути дела это делитель напряжения, состоящий из трех точ¬
ных сопротивлений, которые последовательно соединены с бата¬
реей, микроамперметром, переменным сопротивлением и выключа¬
телем (рис. 1.12). Сопро¬
тивления, составляющие
делитель напряжения,
имеют общее сопротив¬
ление 9 + 9+1 = 100 Ом.
При токе 100 мкА общее
падение напряжения в
данной цепи равно
10-4 [А] • 10* [Ом] =
10~2 [В]. Соответственно
меньшие напряжения воз¬
никают при сопротивле¬
нии (9Х 1) [Ом]- (10-4[А]Х
Х10 [Ом]=Ю-3 [В]) и
1 Ом (10-“ [А]Х 1 Ом =
= 10~4 [В]). Батарея с пе¬
ременным сопротивлени-
мВ ем и микроамперметром
представляет собой гене¬
ратор постоянного тока,
который позволяет ком-
Рис. 1.13. Калибратор постоянного тока с пенсировать постепенное
делителем тока уменьшение э. д. с. бата¬
реи путем изменения соп¬
ротивления так, чтобы микроамперметр точно показывал 10 мкА.
Если пренебречь сопротивлением делителя и внутренним сопро¬
тивлением микроамперметра, то переменное сопротивление долж¬
но быть 1,5 [BJ/10-4 [А]= 15 кОм.
1.5.3.2. Калибратор постоянного тока
с делителем тока
Иногда необходимо, чтобы падение напряжения в цепи калибра¬
тора возникало при одном и том же сопротивлении. В этом слу¬
чае вместо делителя напряжения, который в цепи калибратора
постоянного тока, используют делитель тока. Часть цепи, генери¬
рующая постоянный ток, остается неизменной (рис. 1.13). Дели¬
тель тока состоит из трех параллельных ветвей с сопротивления¬
ми 100, 1000 и 10 000 Ом. Каждая ветвь соединена с отрицатель¬
ным полюсом батареи через сопротивление 100 Ом. При токе,
идущем через амперметр в 111 мкА, сила тока в трех ветвях бу¬
700 мкА
Рис. 1.12. Калибратор постоянного тока
с делителем напряжения
fllMhA
54
дет соответственно равна 100, 10 и 1 мкА, а напряжения на соп¬
ротивлениях в 100 Ом составляют 10, 1 и 0,1 мВ, когда сопротив¬
ление нагрузки превышает 10 кОм.
1.5.3.3. Внутреннее сопротивление вольтметра.
Переключите вольтметр на наиболее чувствительный диапазон
и соедините его с подходящим источником напряжения, имеющим
низкое сопротивление (например, 0,1 В, 100 Ом). Соедините пе¬
ременное сопротивление (10 кОм) последовательно с вольтмет¬
ром и настройте его так, чтобы напряжение упало точно до поло-
Рис. 1.14. Два способа определения внутреннего сопротивления
вольтметра. Подробности см. в тексте
вины начального значения (рис. 1.14). В этом случае сопротив¬
ление переменного резистора равно внутреннему сопротивлению
вольтметра. Рассмотрим другой способ подсчета внутреннего соп¬
ротивления с учетом падения напряжения, вызванного последова¬
тельным подсоединением к цепи сопротивления Rs. Если добав¬
лено сопротивление 3 кОм, то значение 0,1 В уменьшается до
0,0625 В; и сопротивление вольтметра Ri можно вычислить по
уравнению:
0,1 : (/?,-(-3 к0м)=0,0625 : /^;
0,1/?/=0,625(/?, + 3 кОм);
0,0375/?,=0,0625-3 кОм;
/^=0,1875/0,375 кОм=5 кОм.
1.5.3.4. Пиковые и эффективные значения
переменного тока
Большая часть вольтамперметров калиброваны по эффективным
значениям переменных токов, которые генерируют ту же теплоту
в сопротивлении, что и соответствующие постоянные токи. Еслг;
эффективные и максимальные постоянные токи идентичны, то мак¬
симальные амплитуды переменных токов примерно в три раза
ЗкОм
55
больше, чем соответствующие эффективные. Эту взаимосвязь луч¬
ше всего проиллюстрировать простым сравнением показателей
вольтметра с дисплеем КЛО.
DC АС
I 1
Рис. 1.15. Амплитуды сигналов постоянного (DC)
и переменного тока (j4C), имеющие одинаковое эф¬
фективное (среднеквадратичное) значение напряже¬
ния. Подробности см. в тексте
Соедините вольтметр параллельно со входом вертикального
усилителя КЛО. Напряжение постоянного тока, приложенное к
входу, вызывает отклонение луча, соответствующее показанию
вольтметра (например, 1,5 В). С другой стороны, сигнал пере¬
менного тока с частотой 50 Гд от звукового генератора или транс*
Рис. 1.16. Отношения между сигналами переменного (ЛС)
и постоянного (DC) тока одной мощности:
е — сигналы переменного тока единичной амплитуды (±1); е7 —
квадрат приведенного выше сигнала (от 0 до +1). Мощность про¬
порциональна среднему значению е2.
форматора, достигающий эффективного напряжения в 1,5 В, появ¬
ляется на экране КЛО в виде синусоиды, амплитуда которой ко¬
леблется между ±2,1 В (рис. 1.15). Точнее значение равно:
£та* = £эффК2 = 1,414 Ет; (21)
£т.п=£эфф(-V~2)=- 1,414 Z-зфф; (22)
^тах ^mln = 2,828 (23)
Чтобы понять связь между эффективными и пиковыми значе¬
ниями переменного тока, необходимо помнить, что мощность про¬
порциональна квадрату тока или напряжения. На рис. 1.16 при¬
56
ведены синусоида (е) и ее квадрат (е2). Значение квадрата сину¬
соиды положительное и имеет двойную частоту. Так как площадь
синусоиды е2, превышающая 50% Е2ртах, точно соответствует об¬
ласти ниже этого уровня, то среднее е2 составляет Е2р/2. Эффек¬
тивное Ер соответственно получаем путем извлечения квадратного
корня из этой средней величины (отсюда термин — среднеквадра¬
тичный) :
Em=EpVh2=Ep 0,707. (24)
1.5.3.5. Определение емкости конденсатора
Одна пластина конденсатора, имеющего неизвестную емкость
(примерно 1 мкФ), заземлена, а другая соединяется через пере¬
ключатель к батарее (1,5 В) или ко входу постоянного тока КЛО
(внутреннее сопротивление равно 1 МОм). Развертка КЛО запус¬
кается положительным переходным процессом, который начинает
протекать при соединении переключателя входа КЛО с заряжен¬
ным конденсатором. (Запуск развертки КЛО от внутренней син¬
хронизации в положении ДС+.) Кривая, появляющаяся на экране
КЛО, соответствует уравнению
Ес=Е[е-‘/\ (25)
Длительность развертки регулируется таким образом, чтобы
напряжение падало до одной трети начального значения в сере¬
дине экрана. Время от начала развертки до точки, когда Ес —
= 0,368 Ес, равно т. Неизвестная величина C=x/R (С в мкФ, г в
с, R в МОм). Таким образом, для т = 0,6, 1,0 или 2,3 с соответст¬
вующие емкости-равны 0,6, 1,0 и 2,3 мкФ.
1.5.3.6. Дифференцирующие цепи
Отделение крутых переходных процессов от стабильных уровней
напряжения или тока может быть достигнуто с помощью диффе¬
ренцирующих цепей, образованных последовательно соединенным
конденсатором и сопротивлением с источником тока (рис. 1.17).
Генератор прямоугольных импульсов (например, внутренний ка¬
либратор КЛО) соединяют со входом постоянного тока одного
канала КЛО, развертка которого запускается положительным
уровнем входного сигнала (внутренний, ДС+). Амплитуда импуль¬
са устанавливается на 1 В, а длительность развертки регулирует¬
ся для наблюдения двух полных циклов входного сигнала (напри¬
мер, 2 мс с частотой 1 кГц). Другой канал КЛО, настроенный на
то же усиление постоянного тока, подсоединяют к генератору
импульсов через конденсатор емкостью 0,5 нФ. Цепь завершается
входным сопротивлением усилителя КЛО (как правило, 1 МОм),
57
которое можно уменьшить, подсоединив ко входу усилителя па¬
раллельные сопротивления. Постоянные прямоугольные импульсы
появляются по каналу 1, а их дифференцированный вид—по ка¬
налу 2. При 0,5 нФ и 1 МОм потенциал экспоненциально падает
до 37% максимальной амплитуды в течение 0,5 мс. Более узкие
пики возникают при использовании конденсаторов с меньшей ем¬
костью (100 пФ, 1 МОм, х= 10-10-10®= 10-4 с) или резисторов с
меньшим сопротивлением (1 мкФ, 100 Ом, х— 10~6-102 = 10~4 с).
Импульс, появляющийся на экране КЛО, иллюстрируют рабо¬
ту цепи. Напряжение на выходе генератора внезапно меняется
с 0 до 1 В (канал 1). Положительный передний фронт импульса
появляется без ослабления на канале 2, так как в момент его
появления разряженный
конденсатор имеет нуле¬
вое сопротивление и гене¬
рирует падение напряже¬
ния в резисторе R на вхо¬
де КЛО. По мере посте¬
пенной зарядки напряже¬
ние конденсатора увели¬
чивается (сравните расту¬
щую разность напряжений
на каналах 1 и 2), потен¬
циал на входе канала 2 уменьшается и то же самое происходит с
током в цепи.
Ток исчезает, если конденсатор заряжен до конца (канал 2
на нулевом уровне). Если теперь напряжение на выходе генера¬
тора внезапно падает до 0, то напряжение на конденсаторе появ¬
ляется на входе канала 2 в виде отрицательного потенциала.
Положительно заряженная пластина конденсатора заземлена че¬
рез незначительное сопротивление выхода генератора. Отрица¬
тельно заряженная пластина соединяется с землей через входное
сопротивление канала 2. С постепенным разряжением конденсато¬
ра отрицательный потенциал возвращается к нулю.
Способность дифференцирующих схем пропускать быстрые пе¬
реходные процессы и ослаблять медленно меняющиеся составля¬
ющие входного напряжения используется для подавления неже¬
лательных медленных колебаний при электрофизиологической
регистрации. Работа таких высокопропускных фильтров может
быть продемонстрирована путем соединения звукового генератора
с описанной выше схемой.
Входная синусоида появляется на канале 1, а прошедший че¬
рез фильтр сигнал появится на канале 2 (рис. 1.18). Если высо¬
кие частоты (20 Гц) не затухают, то низкие частоты возникают
на выходе фильтра со значительно уменьшенной амплитудой.
Частота, при которой напряжение на выходе равно 70% напря¬
жения на входе, а выходная мощность — 50% входной, называет¬
п_п_
£ 1^'" Уу
Рис. 1.17. Дифференцирующая цепь:
Слева: схема цепи; справа: входной (вверху) и вы¬
ходной (внизу) сигналы; Ch 1 и Gh 2 — 1-й и 2-й ка¬
налы КЛО
58
ся нижней ограничивающей частотой. Она связана с постоянной
времени цепи т уравнением
RC— 1/(2я/);
/ = 1/(2л/?С).
Для т= 10-4 / = 104/2л= 1592 Гц.
Затухание на выходе фильтра может быть подсчитано исходя
из значений RC цепи. Его можно рассматривать как делитель
импеданса. Емкостная реактивность конденсатора варьируется
в соответствии с частотой по уравнению
Хе= 1/(2л/С).
Для С= 100 нФ и /=1592 Гц Хс= Ю'°/(2л-1592) = 106 Ом. При
/?=106 Ом импеданс всей цепи составляет Z — ]/~ X^-f-R2 —
= 1,414-10°. Делитель напряжения представлен отношением ре¬
зисторного компонента R к общему импедансу Z, т. е.
106 : (1,414-106) =0,707.
у\/\/\ yvwww
Ch2
./\/\/\/ Л/WVWl
Рис. 1.18. Фильтр высоких частот. Описание то же, что и на
рис. 1.17. (Обратите внимание, что низкая частота ослабляется
больше, чем высокая частота.)
1.5.3.7. Интегрирующие цепи
Сглаживание колеблющихся электрических потенциалов посред¬
ством ослабления острых переходных процессов может быть осу¬
ществлено посредством интегрирующих цепей, состоящих из емко¬
сти, заряжаемой через сопротивления. Генератор прямоугольных
импульсов соединяют с каналом 1 КЛО и через сопротивление R
и конденсатор С с землей. Точку соединения сопротивления и кон¬
денсатора подсоединяют к каналу 2. При С=0,01 мкФ и J? =
= 10,0 кОм при включении прямоугольных импульсов на 0,5 мс,
выключении на 0,5 мс и при длительности развертки в 1 мс на
канале 2 получаем сглаженные углы прямоугольных импульсов.
При увеличении R и/или С наклон переднего и заднего фронтов
импульса становится менее крутым, напряжение на конденсаторе
не достигает максимума и, наконец, частота на входе изобража¬
ется слабыми волнами (рис. 1.19).
Когда на выходе генератора появляется положительный им¬
пульс, то ток, поступающий на разряженный конденсатор, зави¬
59
сит только от амплитуды Е импульса и сопротивления R. По мере
возрастания разницы напряжений между пластинами конденсато¬
ра заряжающий ток постепенно уменьшается, а затем прекраща¬
ется после насыщения конденсатора током. Как только напряже¬
ние на входе внезапно падает до нуля, конденсатор разряжается
Rs
о Ch 1
Ch 2
п_п_г п_п_
Рис. 1.19. Интегрирующая цепь:
Rs — внутреннее сопротивление генератора прямоугольных импульсов;
Ra — входное сопротивление усилителя КЛО. Остальное описание то же,
что на рис. 1.17
через сопротивление R и выходное сопротивление Rs генератора.
При (например, #*=100 Ом, #=10 кОм и i?a=l МОм)
постоянная времени схемы зависит от RC и может быть вычисле¬
на исходя из времени, в течение которого напряжение на конден¬
саторе (канал 2) достигает 63% амплитуды импульсов. При ука¬
занных значениях т = 0,1 мс.
_/\/\/\ У\АА/\ААД
Ch 2
Рис. 1.20. Фильтр низких частот (Описание то же, что для рис.
1.17. Обратите внимание, что высокая частота ослабляется больше,
чем низкая частота.)
Отметим, что интегрирующие схемы аналогичны дифференци¬
рующим. Если выход представлен падением напряжения на соп¬
ротивлении в последней схеме, то в интегрирующей схеме его
представляют напряжением на конденсаторе.
Интегрирующие схемы используются как пассивные фильтры,
пропускающие низкие частоты, т. е. больше ослабляющие высо¬
кие, чем низкие частоты. Работу таких фильтров можно проде¬
монстрировать, подсоединив звуковой генератор ко входу фильтра
и к каналу 1, а точку соединения R—С (выход фильтра) — к ка¬
налу 2 (рис. 1.20).
Низкие частоты оказываются неизменными на выходе фильтра,
а высокие все больше затухающими. Аттенюация может быть
60
подсчитана с использованием анализа делителя импеданса, опи¬
санного выше. При 10 кГц, 0,01 мкФ и 10 кОм
Хс=- 108/(2л104)= 1591,5 Ом
и
Z= 10 125 Ом.
Так как выход получают от конденсатора, то аттенюация
фильтра составляет Xc/Z=0,157.
При верхней ограничивающей часто¬
те R = XC выход фильтра равен 0,707
напряжения входа. Наблюдение за
синусоидами на каналах 1 и 2, сое¬
диненных с входом и выходом
фильтра, показывает, что волны
сдвигаются относительно друг дру¬
га. Сдвиг увеличивается при воз- 3 ’
растании аттенюации и достигает
45° при ограничивающих частотах, _
например XC=R. Напряжение на
выходе опережает напряжение на
входе в фильтрах, пропускающих
высокие частоты, отстает от на¬
пряжения на входе в фильтрах, про¬
пускающих низкие частоты. Фазо- Рис-
вый угол Ф зависит от Хс и R по
уравнению
^Ф=ад=1д2 л+ся).
1.5.3.8. Релейные схемы
Возникновение краткосрочного события может регистрироваться
схемой, которая включается этим событием и остается включен¬
ной до сброса, произведенного вручную. Классический вариант
реле — с самозамыкающейся цепью (рис. 1.21). Используют реле
с напряжением 9 В, оснащенное двумя парами контактов. Оно
включается с помощью ключа, последовательно соединенного с
заземленной клеммой катушки, и выключается кнопкой на дру¬
гом проводе катушки. Один из нормально разомкнутых контактов
реле соединен параллельно с ключом. При включении реле обес¬
печивается замыкание этого контакта; реле остается включенным
даже после размыкания ключа. Цепь сбрасывается, когда пита¬
ние прерывается нажатием на кнопку, размыкающую контакт в
положительной клемме катушки. Резкое ослабление магнитного
поля приводит к сильному повышению напряжения противопо¬
ложной полярности на клеммах катушки, и в результате на раз-
С
J
1.21. Самозамыкаклцаяся
релейная цепь
61
мыкающем контакте возникает искрение. Это можно предотвра¬
тить коротким замыканием индуцированного напряжения с помо¬
щью диода, подсоединенного параллельно катушке. Обратите вни¬
мание на то, что этот диод не должен проводить ток, активирую¬
щий реле (т. е. соединен катодом с положительным и анодом с
отрицательным проводами катушки).
1.5.З.9. Формирование импульсов
с помощью диодов
Полупроводниковые диоды — это простейшие полупроводниковые
элементы в современной электронике. Полупроводники — это кри¬
сталлы IV группы элементов (например, кремний) с добавлением
примесей элементов группы V (например, сурьмы) или группы III
(например, индия). Избыток электронов донорских элементов
группы V увеличивает концентрацию электронов в полупроводни¬
ках я-типа. В проводниках с добавлением элементов группы III
(р-тип) концентрация электронов уменьшается и увеличивается
концентрация «дыр» (т. е. атомов, имеющих только три электро¬
на на внешней орбите). Ток, проходящий через полупроводники
п- и p-типа, переносится главным образом основными носителя¬
ми, т. е., соответственно, электронами и дырами.
На соединении полупроводников р- и я-типа электроны и дыры
будут двигаться в направлении соответствующих градиентов их
концентрации. Движение эффективно ограничивается образова¬
нием положительного заряда в «-регионе (с обедненным запасом
электронов) и отрицательного заряда в р-регионе (с обедненным
запасом дыр). Этот «барьерный потенциал» (напоминающий ра¬
створы электролитов различных составов и концентраций) дости¬
гает около 0,3 В и отталкивает основные носители в каждом
полупроводнике от места соединения. При приложении внешнего
напряжения к диоду так, чтобы барьерный потенциал увеличивал¬
ся, основные носители отталкиваются еще больше и сопротивле¬
ние диода становится очень высоким (порядка МОм). Напротив,
внешнее напряжение, противоположное барьерному потенциалу
(например, вещество p-типа, соединенное с положительным полю¬
сом, и вещество л-типа, соединенное с отрицательным полюсом
батареи), генерирует большой прямой ток, переносимый основны¬
ми носителями. Соответственно, сопротивление диода падает поч¬
ти до нулевого уровня.
Положительные и отрицательные пики, образующиеся на вы¬
ходе дифференцирующей схемы, могут быть разделены для даль¬
нейшей обработки с помощью диода, соединенного с сопротивле¬
нием цепи RC. Схема та же, что и описанная в разделе 1.5.3.6.
Положительные пики могут устраняться диодом, замыкающим их
на*землю (заземленный ка'тод, рис. 1.22, А), а отрицательные
пики устраняются диодом, включенным в противоположном нап¬
62
равлении (заземленный анод, рис. 1.22, В). Обратите внимание,
что ослабленный пик устраняется не полностью, а урезается на
уровне, соответствующем барьерному потенциалу диода (около
Ch 1
Ch 2
гит
-у-у
В Л
I !
Chi
Ch2
1
гит
Рис. 1.22. Дифференцирующая цепь с отсекаю¬
щим диодом:
А — подавление положительных толчков; В — подавле¬
ние отрицательных толчков. Описание то же, что на
рис. 1.17
0,3 В в стандартных кремниевых диодах). До достижения^ этой
разницы потенциалов диод имеет очень большое сопротивление.
Это свойство диодов используется в отсекающих цепях, которые
устраняют все пики, превышающие положительный или отрица-
X
-о СЫ
т
гП
L ‘
Г
У :
L '
:
L
г
-о Ch 2
ЛА- -/W
Рис. 1.23. Формирование импульсов с помощью цепи диодов:
слева — схема цепи; справа — форма сигналов на входе и выходе
тельный уровень в сложных импульсах. Последовательно соеди¬
нив несколько диодов, можно сделать отсекающий потенциал
кратным потенциалу одного диода. Работа описанной выше схе¬
мы может быть продемонстрирована с помощью системы звуко¬
вой генератор — КЛО, приведенной в разделе 1.5.З.6. Когда нап¬
ряжение синусоидального входного канала превышает срезаю¬
щий уровень, то выходной импульс постепенно приобретает тра¬
пециевидную форму (рис. 1.23).
Другим вариантом описанной выше схемы может служить де¬
тектор превышения уровня, который активируется лишь в том
случае, если входной сигнал превышает определенное пороговое
значение. Цепь диодов вновь параллельно соединяется с сопро¬
тивлением цепи RC, а с землей через другое сопротивление Ri,
которое значительно больше R. Пики, проходящие через Ri, соот¬
ветствуют пикам, появляющимся на R, но уменьшенным за счет
потенциального барьера комбинированного диода.
Если обратный потенциал, приложенный к диоду, превышает
определенный уровень, так называемый потенциал пробоя Цене-
ра, то диод внезапно становится проводящим. Этот эффект исполь¬
зуется в диодах Ценера, которые могут применяться вместо цепей
диодов, предназначенных для срезания потенциалов от 3 до 30 В.
1.5.3.10. Диодные выпрямители
Если диод последовательно соединен с сопротивлением интегри¬
рующей схемы (см. раздел 1.5.3.7) или подключен в нее вместо
этого сопротивления, то ток легко проходит в конденсатор во вре-
Рис. 1.24. Аналоговый счетчик:
R — сопротивление в цепи заряжающего конденсатора С;
Si и $2 — ключи цепи счета и сброса; слева — схема цепи;
справа — формы сигналов на входе и выходе
мя приложения положительных входных импульсов, но не может
выходить из конденсатора, когда вход равен нулю. Таким обра¬
зом, напряжение на конденсаторе стабильно возрастает до дости¬
жения им амплитуды входных сигналов. Используется схема, опи¬
санная в разделе 1.5.3.7, но с большей постоянной времени
(7?= 10 кОм, С = 1000 мкФ). Генератор импульсов с низкой час¬
тотой используется вместо калибратора КЛО. Кнопочный ключ
(S2) соединен параллельно с конденсатором (рис. 1.24) для осу¬
ществления разрядки конденсатора вручную. Частота входных
импульсов устанавливается 1 Гц, длительность импульса — 500 мс,
а амплитуда равна 1 В. Конденсатор разряжается путем нажатия
на ключ «короткого замыкания». Когда ключ размыкается, то
потенциал на конденсаторе С постепенно возрастает по отдель¬
ным ступеням, амплитуда каждой зависит от длительности вход¬
ного импульса. Амплитуда ступеньки уменьшается с увеличением
64
напряжения на конденсаторе. При возрастании напряжения до
одной трети максимального его значения на конденсаторе ступе¬
ни практически одинаковы и можно использовать схему как про¬
стой аналоговый счетчик (0—10 или с меньшей точностью—•
0—100).
Когда к входу описанной выше схемы вместо импульсов при¬
ложен синусоидальный сигнал, то конденсатор быстро заряжает¬
ся до максимума и остается заряженным после отсоединения
входного сигнала. Практически он медленно разряжается через
входное сопротивление усилителя КЛО. Более быстрый разряд
конденсатора можно получить, если соединить его с сопротивле¬
нием утечки (рис. 1.25). Схема — это диодный детектор, транс¬
формирующий цепочку синусоидальных волн в прямоугольные
импульсы. Эта методика обычно используется для регистрации
двоичных сигналов (1 или 0) на обычных магнитофонах. Нали¬
чие сигнала кодируется регистрацией звукочастотного сигнала
(например, ЮОО'Гц). При воспроизведении с ленты выходной сиг¬
нал 1000 Гц прикладывается к диодной детекторной схеме, на
выходе которой вновь появляется двоичный сигнал.
Другое частое применение описанной выше схемы — это ее
использование в качестве интегратора с «утечкой», который при¬
меняется в двух основных вариантах. Первый напоминает ана¬
логовый счетчик (см. рис. 1.24), но параллельно накапливающе¬
му конденсатору подсоединяется сопротивление утечки Ri. Кон¬
денсатор постоянно разряжается через это сопротивление. Вели¬
чина R1 выбирается так, чтобы постоянная времени разряжаемой
цепи была примерно в 5 раз больше, чем средний интервал меж¬
ду одинаковыми, но непериодичными входными импульсами. Для
возрастающих входных частот напряжение на конденсаторе ста¬
билизируется на уровнях, соответствующих равновесию между
заряжающими и разряжающими токами (рис. 1.26, А). Такие
схемы можно использовать для контроля за медленными измене¬
ниями длительных серий одинаковых явлений (биение сердца,
активность отдельных нейронов, эпилептические спайки). Более
общий вариант интегратора утечки используется для получения
Рис. 1.25. Диодный детектор:
R\ — сопротивление утечки. Остальное описание то же, что на
рис. 1.24
3—549
65
сгибающей амплитудно-модулированной синусоиды или непра¬
вильной квазипериодической аналоговой кривой (ЭМГ или ЭЭГ).
Как показано на рис. 1.26, В, выходная амплитуда повторяет кон¬
туры входного напряжения с некоторым отставанием.
1.5.3.11. Применение транзисторов
Транзистор — это полупроводниковый элемент, состоящий из двух
диодов, имеющих общий полупроводниковый субстрат (рис. 1.27),
например N/P — P/N-»-NPN. Область, общая для обоих диодов,
называется базой, а остальные выводы диодов с обратным и пря¬
мым смещением — это, соответственно, коллектор и эмиттер. Тер¬
минология выражает поведение несущих ток частиц (электроны в
транзисторе типа NPN), которые испускаются в соединении ба¬
за— эмиттер и собираются в соединении база — коллектор. Тран¬
зистор — это прибор для усиления тока; небольшой ток, посту¬
пивший на базу (1в), вызывает гораздо больший коллекторный
А
В
лААЛАЛА^ЛАДАЛД/'
Рис. 1.26. Интегратор с утечкой:
форма волн ча входе (вверху) и выходе (внизу); А—интеграция
импульсов высокой и низкой частоты; В — интеграция волн, имею¬
щих нерегулярную аналоговую форму
А
В
10 0 10 20 30 мсА1в
Рис. 1.27. Транзистор:
А—схема для транзистора типа NPN; С — коллектор: В—
база; Е — эмиттер; В — зависимость между базовым током
(/я) и коллекторным током (1С)
66
ток (Iс) (рис. 1.27). Коэффициент усиления тока, определяемый
по отношению Iclh, обычно составляет около 100. Так как соеди¬
нение база — эмиттер имеет прямое смещение, то ток, поступа¬
ющий в него, должен ограничиваться соответствующим сопротив¬
лением. Когда соединение база — эмиттер имеет обратное смеще¬
ние (когда база имеет более отрицательный потенциал, чем эмит¬
тер в NPN-транзисторах), то эмиттерно-коллекторный ток полно¬
стью прерывается.
Рис. 1.28. Эмиттерный повторитель:
А — асимметричный выход; В— симметричный выход; наверху —
схема цепи; внизу — формы волн на входе и выходе
Ниже описаны лишь три из огромного множества транзистор¬
ных схем. Они могут дополняться любым стандартным транзис¬
тором типа NPN (например, 2N697).
1.5.3.11.1. Эмиттерный повторитель. Схема используется для
увеличения мощности сигнала, который возникает на большом
сопротивлении и будет уменьшен или, иначе, искажен, если на¬
гружается последующими схемами (например, измерителем с
движущейся катушкой, соленоидом или громкоговорителем).
Работа цепи (рис. 1.28, А) основана на том, что ток, протекаю¬
щий между коллектором ( + ) и эмиттером (—) транзистора NPN
блокируется, когда база отрицательна по отношению к эмиттеру.
Входное напряжение прикладывается через сопротивление 10 кОм
к базе транзистора, коллектор которого соединен с положитель¬
ным источником ( + 9 В). Эмиттер через небольшое сопротивле¬
ние (от 500 до 1000 Ом) соединен с землей, и на выходе на этом
сопротивлении образуется перепад напряжения.
3»
67
+ 12 В
11—К
Рис. 1.29. Транзисторный
ключ, контролирующий
соленоид
Положительное напряжение, приложенное к базе, влечет за
собой появление тока между коллектором и эмиттером. Когда
падение напряжения, вызванное этим током на эмиттерном соп¬
ротивлении, приводит к тому, что эмиттерный потенциал прибли¬
жается к базовому потенциалу, дальнейшее увеличение тока пре¬
кращается. Эмиттерный потенциал повторяет все изменения базо¬
вого потенциала (отсюда название — эмиттерный повторитель) от
нуля почти до напряжения положитель¬
ного источника (или от напряжения от¬
рицательного полюса источника к на¬
пряжению положительного полюса, ког¬
да используют две батареи с заземленным
центром, (рис. 1.28, В). Входной и выход¬
ной потенциалы почти идентичны, однако
последний возникает на импедансе, со¬
ставляющем только несколько сотен Ом.
В результате усиливается мощность сиг¬
нала.
1.5.3.11.2. Транзисторный ключ. Эта
схема применяется для контроля за со¬
леноидами, двигателями, нагреватель¬
ными системами и аналогичными прибо¬
рами, которые только включаются или
выключаются. Стандартные транзисторы
типа NPN используются для контроля за токами до 0,5 А. Сило¬
вой транзистор, смонтированный на металлической охлаждающей¬
ся пластине, должен употребляться для токов в диапазоне ампе-
ров. Контрольное напряжение прикладывается через сопротивле¬
ние 1 кОм к базе транзистора, эмиттер которого прямо соединен
с землей (рис. 1.29). Нагрузка (например, катушка реле или тер¬
миналы электрического двигателя постоянного тока) подсоединя¬
ется между коллектором и положительным источником (напри¬
мер, 12 В). Положительное напряжение, приложенное к базе,
вызывает базо-эмиттерный ток, и, соответственно, усиленный кол-
лекторно-эмиттерный ток активирует устройство. Следует отме¬
тить, что коллекторное напряжение изменяется противоположно
базовому напряжению: оно находится на уровне напряжения ис¬
точника, когда транзистор является непроводящим, но приближа¬
ется к потенциалу земли во включенном состоянии. В данном
случае важным является соединение диода через катушку' солено¬
ида, так как высокое обратное индукционное напряжение, возник¬
шее при выключении, может разрушить транзистор.
Ту же схему можно использовать для короткого замыкания
больших сопротивлений или для разряда конденсаторов. В этом
случае транзистор подсоединяется коллектором к положительно¬
му, а эмиттером к отрицательному полюсу элемента, который
нужно замкнуть, тогда как к базе прикладывают положительные
68
контрольные импульсы через малое сопротивление (./?в=1 кОм).
На рис. 1.30 конденсатор (10 мкФ) заряжается через диод и со¬
противление R (100 кОм) с помощью положительных импульсов,
пока транзистор выключен. Как только транзистор включается
путем приложения положительного напряжения к базе, конденса¬
тор разряжается с постоянной времени, которая соответствует
сопротивлению проводящего транзистора. Конденсатор не заря-
II111 и II и IIII11 11
а
Рис. 1.30. Транзисторный ключ для сброса аналогового счетчика:
слева — схема цепи; справа — волны на входе при сбросе и на выходе
жается до напряжения импульсов и не разряжается до нуля, но
до напряжений, возникающих в делителе, образованном заряжа¬
ющим сопротивлением R и переменным коллекторно-эмиттерным
сопротивлением (при выключении — несколько МОм, а при вклю¬
чении— около 100 Ом).
Выход
Сигнал .
Ключ —гиг(тттт1лллпл
Рис. 1.31. Транзисторный модулятор:
вверху —схема цепи; внизу — входной сигнал, импульсы модулятора и модули¬
рованные импульсы на выходе
Другими широко используемыми элементами являются так
называемые (рис. 1.31) модуляторы, т. е. устройства, которые
преобразуют постоянный ток в импульсы постоянной частоты и
длительности, амплитуда которых пропорциональна входному нап¬
ряжению. Этот метод амплитудной модуляции используется во
69
время регистрации медленно меняющихся уровней постоянного
тока с помощью регистрирующего прибора переменного тока, та¬
кого, как обычный электроэнцефалограф или магнитофон. Перво¬
начальная кривая может быть вновь получена, когда цепочка
импульсов передается через диодный детектор (см. рис. 1.25). При
более сложной частотной модуляции входное напряжение заря¬
жает накопительный конденсатор, который разряжается включе¬
нием транзистора, как только напряжение на пластинах достигает
порогового значения. Таким образом, частота меняется в опреде¬
ленном диапазоне пропорционально входному напряжению.
Рис. 1.32. Триггер Шмитта:
подробное описание в тексте. Слева — схема цепи; внизу —форма сигналов на входе
и в основных точках схемы
1.5.3.11.3. Триггер Шмитта. В этом чувствительном приборе
для детекции уровня используют два транзистора, имеющие об¬
щее эмиттерное сопротивление (рис. 1.32). Первый транзистор Т\
применяется в качестве усилителя с сопротивлением 10 кОм в
коллекторе и с сопротивлением 10 кОм в базе. Коллектор соеди¬
няется через сопротивление в 8 кОм с базой второго транзисто¬
ра Т2, который заземлен через сопротивление в 4 кОм. В состоя¬
нии покоя Т1 не является проводящим, так как его базовый по¬
тенциал ниже напряжений эмиттера.
Коллектор Т\ является положительным, около 20% напряже¬
ния положительного источника появляется на базе проводящего
Т2 и около 10% на общем эмиттере. Когда напряжение на базе
Т1 превышает напряжение на общем эмиттере (порог), то' Т\ ста¬
новится проводящим и напряжение на его коллекторе падает.
В результате положительное смещение базы Т2 уменьшается, кол-
лекторно-эмиттерный ток Т2 падает и то же происходит с напря¬
жением на общем эмиттере. Разность напряжений база — эмит¬
тер в Т\ увеличивается, и положительная обратная связь в ско¬
ром времени доводит Т\ до насыщения. Эмиттерный потенциал
стабилизируется на новом уровне, зависящем от Rc\ и Re (около
70
5% напряжения источника). Когда входной сигнал уменьшается
и приближается к напряжению эмиттера, то ток в Т\ падает и
напряжение коллектора Т\ растет, пока Т2 не становится прово¬
дящим (когда базовый потенциал Т2 превышает напряжение эмит¬
тера).
Как только это произойдет, вновь срабатывает положительная
обратная связь: увеличивающееся напряжение эмиттера способст¬
вует возникновению обратной разности напряжений база — эмит¬
тер Ти уменьшению коллекторно-эмиттерного тока Т\ и ведет к
быстрому возращению цепи в состояние покоя. Обратите внима¬
ние на то, что уровень включения схемы выше, чем уровень вы¬
ключения. Подобный гистерезис — это неотъемлемое свойство та¬
ких схем.
1.5.3.12. Полевые транзисторы
В отличие от обычных транзисторов, имеющих два соединения
между N и Р типами полупроводниковых кристаллов (например,
два слоя N отделяются веществом Р), в полевых транзисторах
(ПТ) используется лишь
одно соединение между
кольцом Р (затвор), окру¬
жающим узкий канал N, об¬
разующий исток и сток. Ес¬
ли традиционные транзисто¬
ры — это элементы, чувстви¬
тельные к току (базовый ток
контролирует коллекторный
ток), то в полевых транзи¬
сторах ток, протекающий
между стоком ( + ) и истоком
(—), контролируется напря¬
жением, приложенным к за¬
твору. Затвор изолирован от
проводящего канала, ток через который контролируется только
электрическим полем. В результате устройство имеет очень боль¬
шое входное сопротивление (около 1012 Ом) и, следовательно, пре¬
красно подходит как входной каскад биологических усилителей.
Типичным является использование ПТ в качестве истокового
повторителя, где входной сигнал приложен между землей и зат¬
вором, а выход получают на истоковом сопротивлении (5—
10 кОм). Однако простая схема, приведенная на рис. 1.33, А,
подходит лишь для переменного тока, так как ток, проходящий
через транзистор, если затвор находится на нулевом потенциале,
вызывает значительное смещение выхода. Его можно уменьшить,
если сток и исток соединены с положительным и отрицательным
Рис. 1.33. Повторители на полевых
транзисторах:
D — сток; G — затвор; S — исток. Асимметрич¬
ная (А) и симметричная (В) схемы
71
полюсами источника, центральная часть которого заземлена (рис.
1.33, В). После соответствующей настройки истоковый потенциал
может быть доведен до нуля.
ПТ могут также использоваться как ключи. Сопротивление
исток — сток становится очень высоким (10й Ом), когда затвор
отрицателен (около 6 В) по отношению к истоку.
1.5.3.13. Светочувствительные и излучающие полупроводники
1.5.3.13.1. Фототранзистор. Этот элемент используется в устрой¬
ствах, основанных на изменениях потока света как входного сиг¬
нала. NPN фототранзистор имеет коллекторный и эмиттерный
выводы, но базовый вход образован линзой, концентрирующей
фотоны на базовом веществе, откуда они выбивают заряды, даю¬
щие базовый ток. В отсутствие света коллекторно-эмиттерное
сопротивление велико. При увеличении освещения сопротивление
транзистора падает до нескольких килоом. При применении им¬
пульсов (включение — выключение света) выходной сигнал, соот¬
ветствующий включению света, является положительным (0-»- + ),
когда он снят с сопротивления в эмиттере (рис. 1.34, А), или
отрицательным (Н—>-0) при подключении транзистора как инвер¬
тора (рис. 1.34, В).
1.5.3.13.2. Фотодиод. В отличие от диодов, описанных в разде¬
ле 1.5.3.9, которые являются пассивными элементами, обеспечи¬
вающими различное сопротивление к токам противоположной
полярности, фотодиод — это генератор электродвижущей силы.
Фотоны, попадающие через прозрачное окно на кремниевую плас¬
тину, выбивают электроны, которые увеличивают потенциал на
соединении N-P. Фотодиод обычно соединяется со входом эмит-
терного повторителя или аналогичным устройством, усиливающим
мощность (рис. 1.35).
А
Рис. 1.34. Схемы на фототранзисторах:
А и В — эмиттерное и коллекторное сопротивление; слева —
схема цепи; справа — световой сигнал (вверху) и напряжение
на выходе (внизу)
72
1.5.3.13.3. Светоизлучающий диод. Светоизлучающий диод
(СИД) является функциональной инверсией фотодиода: когда
через соединение P-N пропускается ток, то движение электронов
вызывает эмиссию фотонов, которые выходят через прозрачное
окно устройства. СИД можно использовать для индикации состо¬
яний электрических цепей или для передачи сигнала при полной
электрической изоляции передатчика от приемника. Комбинация
СИД — фототранзистор используется в последнем случае. По
сравнению со светоизлучающими лампами преимуществами СИД
являются слабый ток и быстрая реакция (несколько микросе¬
кунд). На рис. 1.36 приведена пара СИД — фототранзистор
(обычно помещенные в непрозрачный цилиндр с совмещенными
оптическими осями), которая используется в устройствах для изо¬
ляции стимула в современных стимуляторах.
-Л-„
Рис. 1.35л Фотодиод с цепью
повторителя
Рис. 1.36. Оптическая изоля¬
ция, осуществляемая с по¬
мощью светоизлучающего дио¬
да и фототранзистора
1.5.4. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТИМУЛЯЦИЯ
Исчерпывающий обзор методик стимуляции мозга опубликован
Широм (Sheer, 1961), более поздние обзоры принадлежат Дель¬
гадо (Delgado, 1964), Эрвину и Кенни (Ervin and Kenney, 1971),
Рэнку (Ranck, 1975) и Петтерсону и Кеснеру (Patterson and
Kesner, 1981).
Электрический ток, протекающий через мембрану нейрона,
может изменить ее проницаемость к ионам и запустить нервный
импульс. Трансмембранный ток генерируется местной разностью
потенциалов, вызванной активностью нейронов, либо внешними
электрическими полями, которые могут возникать в результате
искусственной стимуляции. Эффект электрической стимуляции за¬
висит от интенсивности тока, проходящего через единицу площа¬
ди мембраны. Точное измерение трансмембранного тока возмож-
73
Гилерполяризующий ток
\ Внутриклеточный ток /
Внеклеточный ток
но только при внутриклеточной стимуляции. Ток, приложенный
через внеклеточные электроды, течет главным образом через вне¬
клеточное пространство, и только малая часть его проникает
внутрь клетки. Выходной ток (несущий положительные заряды
с внутренней части клетки к внешней) снижает мембранный по¬
тенциал и вызывает раздражение клетки. К другим частям ней¬
рона должно поступать такое же количество входящего тока
(направленного внутрь клетки), который увеличивает мембран¬
ный потенциал и может
Деполяризующий ток ДЗЖе блокировать ВОЗ-
никновение или проведе¬
ние импульсов (рис. 1.37).
Эффект электрического
стимула зависит от гео¬
метрии его поля относи¬
тельно нейрона — мишени.
Длительность тока —
еще один важный пара¬
метр: она должна быть до¬
статочной для изменения
свойств мембраны, одна¬
ко эффективность очень
длительной стимуляции
уменьшается за счет не¬
прерывной деполяризации
(блокирование проводя¬
щего импульса) или за
счет аккомодации (постепенное возрастание порога). Это одна из
причин, из-за которой повторяющиеся краткие стимулы должны
использоваться вместо длинных импульсов постоянного тока.
мр ■
Рис. 1.37. Воздействие электрического тока
на нервное волокно:
вверху — схема расположения электродов: вни¬
зу— изменения мембранного потенциала (МР);
О — уровень внеклеточного потенциала
1.5.4.1. Геометрия стимулирующих электродов
Для соединения источника тока с тканью необходимо не менее
двух электродов. При монополярной стимуляции небольшой ак¬
тивный электрод прикладывается к области-мишени, тогда как
значительно больший по площади электрод помещается на неко¬
торую удаленную нейтральную область. В сферическом поле,
генерированном вокруг активного электрода, плотность тока
уменьшается с квадратом расстояния. Плотность тока на боль¬
шом электроде должна всегда быть подпороговой для любой ре¬
акции. В случае биполярной ситуации два идентичных электрода
вводятся или помещаются в стимулируемую ткань. При неболь¬
шом расстоянии между электродами (стимуляция головного моз¬
га) плотность тока наивысшая на электродах и между ними.
74
Если между электродами большое расстояние (решетчатый пол),
наибольшая плотность тока имеет место на контакте электрода
с тканью.
1.5.4.2. Форма раздражающего тока
Простейший электрический стимул — импульсы постоянного тока,
длительность которых варьируется от нескольких микросекунд до
секунд. При повторяющихся стимулах нужно определять ампли¬
туду импульсов (мкА или В), их длительность (мс), частоту (Гц)
и длительность цепочки (с). Также важна форма переднего и
заднего фронтов импульса (верхняя часть рис. 1.38).
т w
-4П П _П f.i
— т т
G G= n Т
-■Щ*.
G-
Рис. 1.38. Формы стимулирующих токов:
вверху — прямоугольные импульсы; А—амплитуда импульса; W — длительность им¬
пульса; Т — период повторения; G — длительность серии задается отдельным импуль¬
сом. Внизу — синусоидальный ток; А — амплитуда от пика до пика и соответствующая
среднеквадратичная амплитуда (г. m. s.); Т — период повторения; G — длительность
серии
Синусоидальные сигналы, генерируемые электронными осцил¬
ляторами, используются для стимуляции переменным током, кото¬
рый характеризуется амплитудой от пика до пика или средне¬
квадратичными значениями тока или напряжения (мкА или В),
частотой (Гц) и длительностью стимула (с). Среднеквадратичное
значение переменного тока соответствует постоянному току той же
мощности (P=EI=E2/R=I2R). Его получают в результате деле¬
ния амплитуды от пика до пика 2]/^ 2 (рис. 1.38, нижняя
часть). См. также с. 55 и рис. 1.15 и 1.16.
Промежуточными между импульсами постоянного и перемен¬
ного тока являются двунаправленные импульсы чередующейся
полярности, применение которых предотвращает поляризацию
электрода однонаправленным током.
1.5.4.3. Выходное сопротивление стимулятора
Стимулятор может либо поддерживать постоянный потенциал на
электродах, либо пропускать постоянный ток через ткань. Пер¬
вое условие в идеале достигается в стимуляторах с низким внут-
Передний Задний
Фронт фронт
75
ренним сопротивлением (выходное напряжение не зависит от из¬
менений выходного тока), тогда как стимуляторы с высоким вну¬
тренним сопротивлением лучше всего соответствуют второй цели
(выходной ток в определенном диапазоне не зависит от измене¬
ний сопротивления ткани). Стимуляция постоянным током пред¬
почтительна, если высокая вариабельность сопротивления между
электродом и тканью (вызванная плохим контактом или поляри¬
зацией электрода) со¬
четается с более или
менее постоянным со¬
противлением ткани
между электродами.
Если последнее условие
не выполняется (стиму¬
ляция тканей, покры¬
тых проводящими жид-
Рис. 1.39. Контроль стимулирующего тока с костями меняющейся
помощью КЛО: толщины), но стимуля-
R- точное сопротивление. Подробности приведены ция ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ
и тексте
дает более воспроизво¬
димые результаты.
Стимуляция постоянным током требует высоких напряжений.
Импедансу источника 0,5 мОм требуется 500 В для тока в 1,0 мА.
1.5.4.4. Измерение параметров стимула
Параметры стимула задаются на контрольных устройствах сти¬
мулятора, но их можно точнее контролировать путем регистрации
тока, проходящего через ткань. Это особенно важно при малых
выходных сопротивлениях стимуляторов постоянного напряжения.
Точное сопротивление последовательно соединяют с выходом сти¬
мулятора и одним электродом (рис. 1.39) так, чтобы падение
напряжения, вызванное стимулом и появившееся на КЛО, было
пропорционально току. Для сопротивления 10 кОм 1,0 В соот¬
ветствует 100 мкА. При переменном токе значение напряжения
от пика до пика должно делиться на 2 У 2 для получения сред¬
неквадратичных величин. Следует обратить внимание на то, что
стимулирующая и регистрирующая цепи заземляются в одной точ¬
ке, которая обычно соответствует заземленному входу КЛО.
1.5.4.5. Стимуляторы
Самый простой стимулятор, используемый в нейропсихологиче-
ских экспериментах, — это вариак, т. е. автотрансформатор с дви¬
жущимся контактом, который может быть настроен для получе¬
ния кратного входного напряжения. Это источник постоянного
напряжения, который возможно использовать как источник с фик-
76
V
сированным импедансом (приближающийся к источнику постоян¬
ного тока в большинстве случаев) путем последовательного под¬
соединения сопротивления 0,5 МОм к его выходу (см. с. 123).
Train Gen Syn Strlm
Л п Л
Jlli п п
Trigge
Рис. 1.40. Подсоединение стимулятора к КЛО и к
мозгу:
вверху — контроль стимуляции; Train — длительность серии им¬
пульсов G; Gert — период повторения (Т) задающего генера¬
тора; Syn — длительность задержанного импульса, который
запускает передним фронтом развертку КЛО, а задним фрон¬
том — выходной импульс; stim — амплитуда А и ширина W им¬
пульса на выходе; Isol — блок изоляции стимула иногда осна¬
щен регуляторами амплитуды и длительности импульса;
Trigger — вход внешних импульсов (либо проходящих, либо
задержанных). Внизу — временное распределение запускающе¬
го (trigger), открывающего (train), раздражающего (stim)
и задержанного (Syn) импульсов
Звуковой генератор — это синусоидальный осциллятор в акус¬
тическом диапазоне (20—20 000 Гц). Частота и напряжение (0—
10 В) могут задаваться с помощью элементов управления. Выход¬
ной импеданс колеблется в диапазоне от нескольких ом до не¬
скольких килоом. Звуковой генератор может использоваться для
стимуляции головного мозга, но требует контроля за интенсивно¬
стью тока.
Генераторы прямоугольных импульсов можно использовать в
качестве стимуляторов единичного или двойного импульсов. Час¬
77
тота, длительность воздействия и амплитуда выходных импульсов,
а также их задержка относительно синхронизирующего импульса
(для запуска развертки времени КЛО или другого прибора) за¬
даются с помощью ручек управления (рис. 1.40). В ряде случа¬
ев можно также контролировать длительность цепочки стимулов
или количество стимулов в цепочке. Выходное сопротивление
обычно низкое (101—102 Ом). Генераторы прямоугольных импуль¬
сов подходят для всех физиологических и поведенческих задач.
Их легко собрать из транзисторно-транзисторных логических
(ТТЛ) схем (см. с. 88).
Рис. 1.41. Действие блока, изолирующего стимул:
А — взаимодействие двух стимуляторов с заземленными Si и 52; В — взаимодействие
стимулятора с заземленным выходом и симметричного усилителя; С — взаимодействие
блока изоляции стимула IS и симметричного усилителя. Подробности приведены в
тексте
1.5.4.6. Схемы, изолирующие стимул
от земли
Если стимуляция сочетается с регистрацией или если надо исполь¬
зовать два независимых стимула, то стимулирующий ток должен
изолироваться от земли для предотвращения чрезмерного искаже¬
ния регистрации (стимульный артефакт) или проводить стиму¬
ляцию через другие электроды. На рис. 1.41, А приведены два
стимулятора с заземленными выходами, соединенными с внутри¬
черепными биполярными электродами. Ток с активной клеммой
стимулятора 1 течет не только в клемму заземления У, но и в дру¬
гие заземленные точки, например к заземляющему электроду 2
и даже к активному электроду 2, который соединен с землей че¬
рез выходное сопротивление 2. При применении стимула 2 наблю¬
дается обратное.
78
На рис. 1.41, В приведен пример взаимодействия заземленного
выходного стимулятора с традиционным симметричным усилите¬
лем,' входные клеммы которого соединены с землей через сопро¬
тивление от 1 до 10 МОм. Стимулирующий ток течет через актив¬
ную клемму не только к заземленному отводу стимулятора, но
также к регистрирующим электродам и через входные сопротивле¬
ния к земле.
Оба типа помех подавляются, когда цепь изолирована от зем¬
ли, (рис. 1.41, С). В этом случае стимулирующий ток протекает
только между отводами стимулятора и на регистрирующих элек¬
тродах: появляется только перепад напряжения, вызванный сти¬
мулом в ткани. Изоляция стимула не нужна при работающих от
батареи транзисторных стимуляторах, которые могут легко рабо¬
тать при отсоединении от земли. Стимуляторы с сетевым питани¬
ем всегда заземлены и, следовательно, должны быть оснащены
выходным устройством для изоляции стимула, т. е. изоляционным
радиочастотным трансформатором или моностабильным мульти¬
вибратором, запускаемым индуктивным или фотоэлектрическим
(см. с. 73) путем. Изоляция стимулятора от земли путем увели¬
чения омического сопротивления осуществляется достаточно прос¬
то, однако достичь полной емкостной изоляции практически не¬
возможно. Емкость по отношению к земле зависит от положения
и длины отводов, от положения и конструкции стимулятора, от
соединения между стимулятором и устройством изоляции стиму¬
ла и т. д. Емкостной компонент стимульного артефакта можно
поддерживать в допустимых границах при использовании корот¬
ких импульсов (0,1 мс) и максимальной ширины полосы частот
усилителя.
1.5.5. МЕТОДИКА РЕГИСТРАЦИИ
Среди работ, в которых подробно рассматривается методика
электрофизиологической регистрации, книги Bures et al., 1967;
Klemm, 1969; Cooper, 1971; Skinner, 1971; Phillips, 1973; Thomp¬
son and Patterson, 1973, 1974 а, в; Cooper et al., 1974; Goldstein
and Free, 1979.
Для регистрации биоэлектрических явлений необходимо иметь
основной набор стандартного оборудования: катодно-лучевой ос¬
циллограф, ЭЭГ, ЭКГ или полиграфический регистратор, магни¬
тофон с амплитудной модуляцией или с частотной модуляцией.
Эти приборы здесь не будут рассмотрены, так как читатель най¬
дет всю необходимую информацию в соответствующих руковод¬
ствах-инструкциях. Некоторые из этих приборов не могут непо¬
средственно принимать биоэлектрические сигналы; им нужен низ¬
кий импеданс (1—10 кОм) источника сигналов большой ампли¬
туды (0,1—1,0 В), подключенных к асимметричным входам. По
этой причине регистрирующие электроды сначала соединяют с
79
предусилителем, выход которого уже соответствует следующему
регистрирующему прибору. Различные предусилители можно най¬
ти в продаже, но иногда удобней и дешевле собрать их в лабо¬
ратории. Эта задача значительно упростилась в силу последних
достижений по совершенствованию конструкции операционных
усилителей, которые первоначально разрабатывались для анало¬
говых вычислений. Многие из этих схем вполне подходят для
электрофизиологических исследований в качестве биологических
усилителей.
IN V
NON - INV
SUPPLY+
OUT
SU PPL.Y-
в
не.
Рис. 1.42. Операционный усилитель:
А — схематический рисунок цепи; INV — инвертирующий вход;
NON — INV — неинвертирующий вход; SUPPLY — положительная
и отрицательная клеммы батареи с заземленным входом; OUT—
выход; В— подключение к стандартному разъему; —IN и +IN—
инвертирующий и неинвертирующий входы; V+ и V положи¬
тельная и отрицательная клеммы батареи; NULL — подключение
потенциометра регулировки нуля; NC — не подсоединено; OUT —
выход
1.5.5.1. Операционные усилители
Идеальный усилитель имеет большое усиление (105), высокое
входное сопротивление (1012 Ом), малый входной ток утечки
(<10 пА), широкий диапазон частот (0—100 кГц) и малый дрейф
постоянного тока (1 мВ/ч). Все эти характеристики имеются в
операционных усилителях на интегральных схемах с полевым вхо¬
дом. Модуль обычно имеет восемь выводов (рис. 1.42) —три для
заземления, положительного и отрицательного питания, два для
входов, один для выхода и два для нулевого балансового потен¬
циометра. Ниже будут описаны только входные и выходные вы¬
воды.
Два входа влияют на выход противоположным образом. Ког¬
да оба они на нуле (потенциал земли), то на выходе также нуль.
Когда инвертирующий вход становится положительным, то выход
становится отрицательным более чем в 105 раз. Напротив, поло¬
жительный сигнал, поданный на неинвертирующий вход, делает
выход более положительным в 105 раз. Так как питающее напря¬
жение обычно составляет ±15 В, то максимальный выход не
80
может превышать ±10 В и насыщение происходит при входных
сигналах, превышающих ±100 мкВ. Однако усиление снижается
до нужного уровня обратной связью между выходом и входом,
которая необходима для работы цепи. Операционные усилители
используются в двух основных вариантах, известных как инвер¬
тирующие и неинвертирующие усилители.
Рис. 1.43. Инвертирующий усилитель. Подробности приведены в тексте
1.5.5.2. Инвертирующий усилитель
Схема цепи приведена на рис. 1.43. Неинвертирующий вход за»
землей (соединен с нулевым уровнем питания), а инвертирую¬
щий вход соединен через сопротивление R0 с выходом, а через
сопротивление Ri с источником сигнала. Положительный входной
сигнал Et вызывает отрицательный сдвиг выхода Е0, однако это
отрицательное напряжение по обратной связи подается на вход
через сопротивление R0, пока входной потенциал не возвращается
к нулю. Усиление определяют по уравнению
которое может быть представлено как равновесие на рычаге
(рис. 1.43). Так как обратная связь постоянно поддерживает ин¬
вертирующий вход на нулевом потенциале, то входное сопротив¬
ление равно Ri и не должно быть слишком высоким, если сле¬
дует получить усиление 103. Для сведения к минимуму ошибки^
вызванной входным током утечки, R3 должно быть равным парал¬
лельной комбинации Ri и R0.
1.5.5.3. Неинвертирующий усилитель
Как показано на рис. 1.44, инвертирующий вход заземляется
через сопротивление Ri и соединяется с выходом через сопротив¬
ление R0. Сигнал поступает на неинвертирующий вход. Делитель
напряжения RiRo поддерживает инвертирующий вход на уровне
потенциала, соответствующего •£o№/($i + ^o)I- Когда сигнал,
R) R()
Е
приложенный к неинвертирующему входу, превышает этот уро¬
вень, выход увеличивается до тех пор, пока напряжение на инвер¬
тирующем входе не станет равным сигналу. Это можно записать
в виде уравнения
Ri + Ro
или -^L=A±A,
В,
Ri
которое можно проиллюстрировать с помощью еще одной анало¬
гии с рычагом (рис. 1.44).
,-Л-
л
Рис. 1.44. Неинвертирующий усилитель. Подробности приведены в тексте
Так как ток вообще не поступает на неинвертирующий вход,
то входной импеданс высок и усиление можно легко варьировать
от 1 до 104. При Ri — oo и R0=0 усиление равно 1 и схема ста-
R новится повторителем сиг¬
нала, т. е. выход точ¬
но повторяет изменения
входного сигнала, но при
низком уровне импедан¬
са. Такое устройство по¬
лучило название катодно¬
го повторителя (рис.
1.45). Для минимизации
ошибки, вызванной вход¬
ным током утечки, импе¬
данс источника тока должен быть равен параллельной комбина¬
ции Ri и Ro.
!={>
,-П-
_П_
Рис. 1.45. Катодный повторитель. Подроб¬
ности в тексте
1.5.5.4. Дифференциальный усилитель
Оба вышеописанных усилителя являются асимметричными: они
усиливают сигнал относительно земли. Это часто бывает неже¬
лательным в биологических устройствах, так как значительные
вариации потенциала могут возникать между землей и тканью в
результате появления электрических и магнитных полей, создава¬
емых лабораторным оборудованием с сетевым питанием. Такие
индуцированные потенциалы нарушают, а иногда полностью «за¬
бивают» биологические сигналы. Их можно эффективно подав¬
лять, если использовать дифференциальную схему, которая уси¬
82
ливает разность напряжений, приложенную к ее входу, но устра¬
няет потенциал между входом и землей. Обоснованием исполь¬
зования дифференциальной схемы является то, что потенциалы
помехи, возникающие вне ткани, появляются на обоих электродах
одновременно (синфазно) и с равной амплитудой, тогда как токи,
возникающие в ткани, могут генерировать на электродах потен¬
циалы противоположной полярности (контрфазные) и переменной
амплитуды.
Обычный операционный усилитель может использоваться как
дифференциальный (рис. 1.46, А), который является комбинацией
инвертирующего и неинвертирующего усилителей с одинаковым
усилением.
Рис. 1.46. Дифференциальный усилитель:
Л — схема дифференциального входа одного операционного усилителя; В— диффе¬
ренциальный усилитель с катодными повторителями, подключенными ко входам.
Подробности приведены в тексте
Для E2 = 0-Eo=Ex(Roi/R\i) (инвертирующая часть).
При £]—0 потенциал, приложенный к неинвертирующему вхо¬
ду, равен £2[flon/(^m + #on] и усиливается в (Rm+Ron/Rm раз,
так что
р р R\n + Ron Rprt
X-# л Ь О —————— L, о '
Яш Rrn + Ron Rm
(неинвертирующий канал).
Если сопротивления Ri и R0, используемые в обеих ветвях, рав¬
ны, то оба канала имеют одно и то же усиление. Когда ни один
из входов не на нуле, то Е0= (Е2—Е\) (Ro/R\). Входной импеданс
не может быть высоким, если необходимо большое усиление, и
наоборот. Более эффективное решение заключается в использова¬
нии двух идентичных операционных усилителей в качестве сиг¬
нальных повторителей, выходы которых, имеющие низкий импе¬
данс, соединяют с третьим операционным усилителем, в котором
вычитается один из другого два симметричных потенциала вы¬
ход— земля и генерируется асимметричный выходной потенциал,
пропорциональный разнице между двумя входами (рис. 1.46, В).
82
Измерительный усилитель — это одна интегральная схема, по¬
зволяющая выполнить вышеописанную функцию, и для большин¬
ства цепей ею можно полностью заменить традиционные биоло¬
гические усилители.
1.5.5.5. Проверка характеристик усилителя
Прежде чем решить, отвечает ли данной цепи операционный или
измерительный усилитель, необходимо проверить его действие в
условиях, моделирующих ситуацию регистрации. Тестирующее обо¬
рудование включает КЛО, звуковой генератор, калибратор, рабо¬
тающий на батареях, и набор точных сопротивлений (10, 100 кОм,
1, 10, 100 МОм, 1 ПОм). Выход усилителя соединяют с входом по¬
стоянного тока КЛО.
Смещение. Вход усилителя заземляется, и выходное напряже¬
ние наблюдают на КЛО. Если оно не равно нулю, то его меняют
с помощью соответствующей регулирующей схемы. Смещение про¬
веряется для разных усилений.
Усиление. Различные напряжения (100 мкВ, 1 мВ или 10 мВ)
подаются на вход с помощью калибратора. При тестировании диф¬
ференциальных усилителей калибратор подсоединяют между дву¬
мя входами, тогда как центр выходного сопротивления калибрато¬
ра соединен с землей. Выходное напряжение, соответствующее раз¬
личным калибровочным импульсам, наблюдается в КЛО, и усиле¬
ние регулируется до требуемого значения. В то же время опреде¬
ляется максимальное выходное напряжение. При максимальном
выходе в ±10 В и усилении 1000 входной сигнал 1 мВ дает на
выходе 1 В, а сигналы, превышающие 10 мВ, приводят к насыще¬
нию усилителя.
Шум. При максимальном коэффициенте усиления и входе, за¬
короченном на землю, выходное напряжение дает небольшие ко¬
лебания, которые видны как нерегулярные дрожания луча. При
медленной развертке амплитуда шума соответствует ширине сле¬
да (так называемый шум от пика до пика) и выражается экви¬
валентным входным сигналом.
Таким образом, при коэффициенте усиления 1000 ширина сле¬
да 20 мВ соответствует 20 мкВ на входе. Шум уменьшается при
сужении диапазона частот пропускания усилителя.
Частотная характеристика. Синусоидальный сигнал со звуко¬
вого генератора подается на вход усилителя, и его амплитуда ус¬
танавливается до 1 мВ, а частота — до 50, 100, 500 Гц и 1, 5, 10
и 20 кГц. Выходное напряжение регистрируется для каждой те¬
стируемой частоты и для различных коэффициентов усиления. От¬
мечается частотный диапазон, в котором выход остается постоян¬
ным. Частота, при которой выходная мощность и напряжение со¬
ответственно падают на 50 и 70% (—3 дБ), называется верхней
граничной частотой и используется для характеристики верхнего
84
У\/\/\ 1 "rU
лттттш
10 кГЦ
Рис. 1.47. Частотные ответы измерительного усилителя (При вход¬
ном сигнале, имеющем постоянную амплитуду, амплитуда на выхо¬
де стабильна при 1 и 5 кГц, но она падает до 70% при 40 кГц,
Подробности приведены в тексте.)
Выкл !'
Вкл
Rx=1М0м
Rx = ЮМОм
Rx = 100 МОк
Рис. 1.48. Определение разности входных токов в измерительном усилителе:
точечной линией обозначено положение входного включателя; сплошной — соответст¬
вующее изменение напряжения на выходе
Cal
Г
*£—С=э-
F~I
_Г~1
1
+
_|
Rx=1МОм
Rx=10 М Ом
Rx = 100M0m
Rx= 1 ГОм
Рис. 1.49. Определение входного импеданса измерительного усилителя:
выход уменьшается на 10 и 50%, когда Rx соответственно достигает 100 МОм и 1 ГОм;
Cal — калибратор
I
100 "к В
ЮОмВ
Рис. 1.50. Определение коэффициента подавления синфазного сигнала
измерительного усилителя. Соединение калибровочного сигнала не по
фазе (Л) и по фазе (В)
предела частотного ответа усилителя (рис. 1.47). Как правило,
частотные характеристики лучше при малом усилении.
Входной ток утечки. На вход усилителя влияют не только внеш¬
ние сигналы, но и токи, генерируемые в самой интегральной схеме.
Для измерения так называемого входного тока утечки, идущего от
входных терминалов к земле, точные сопротивления в 1, 10 или
100 МОм подсоединяются между входом и землей операционного
или между обоими входами инструментального усилителя и на¬
блюдается изменение выходного напряжения (рис. 1.48). Входной
ток утечки генерирует на проверочном сопротивлении напряжение,
которое усиливается и на выходе проявляется как сдвиг напря¬
жения. При усилении 100 МОм напряжение 1 В на выходе соот¬
ветствует 1 мВ на входе. Это напряжение генерируется на со¬
противлении 100 МОм входным током утечки 10 пА (10-11[А]Х
XЮ8 [Ом] = 10~3 [В]). Малый входной ток утечки или разность
этих токов на входе инструментального усилителя — крайне важ¬
ное условие для большинства биологических задач. Его значение
не должно превышать 10~п А.
Входной импеданс. Калибровочные импульсы подаются на вход
через точные сопротивления в 1, 10, 100 МОм или 1 ГОм и на¬
блюдается амплитуда выходного ответа (рис. 1.49). Тестирование
следует проводить в электроэкранированной камере для избегания
наводки индуцированных токов. Для дифференциальных усилите¬
лей подобранные пары сопротивлений подсоединяют к обоим вхо¬
дам и центр выхода калибратора заземляют. Тестирующее сопро¬
тивление, вызывающее 50%-ное уменьшение выходного сигнала,
равно входному сопротивлению усилителя. Обычно достаточно
10 МОм для макроэлектродной регистрации, тогда как для микро-
электродных применений необходимы 100 МОм или 1 ГОм. Прак¬
тически значение наибольшего входного импеданса ограничивается
входным током утечки.
Коэффициент подавления синфазного сигнала. В дифференци¬
альных усилителях усиление сигналов, приложенных между обо¬
ими входами (при заземлении центра источника сигналов), срав¬
нивается с усилением сигналов, приложенных между землей и со¬
единенными входами (рис. 1.50). В первом случае калибровочное
напряжение прикладывается к обоим входам с противоположной
фазой (в контрфазе), во втором случае влияние на оба входа
идентично (синфазно). Когда синфазный сигнал в 1 В.генерирует
тот же выходной импульс, что и противофазный сигнал величиной
в 100 мкВ, то коэффициент подавления синфазного сигнала со¬
ставляет 1 В: 10~4 В=104. Для биологических целей этот коэф¬
фициент должен быть выше, чем 104. Важно отметить, что он зна¬
чительно ухудшается, когда импедансы источника сигналов, под¬
ключенных на оба входа, сбалансированы неточно.
Фильтрование. Так как часто биологические сигналы характе¬
ризуются узким диапазоном частот, что сигналы-помехи меньшей
86
или большей длительности легко устранить путем сужения поло¬
сы пропускания усилителя. Устранение нижних частот произво¬
дится путем соединения источника ко входу через конденсатор.
Для предотвращения насыщения усилителя входным током утечки
входные клеммы должны соединяться с землей с помощью соот¬
ветствующего сопротивления (рис. 1.51, А). Постоянная времени
определяется емкостью конденсатора и соединенным с ним после¬
довательно входным сопротивлением. Для ^2=Ю МОм и С=
= 0,1 мкФ постоянная времени составляет 107-10“7=1 с. Это оз¬
начает, что ступенька напряжения, приложенная ко входу, умень¬
шается до 1/е (т. е. до 37%) начальной амплитуды в течение 1 с.
А В
Высокие частоты
R, Ra
Низкие частоты
Rt Ro
Л
г£>
R*
Вход
Рис. 1.51. Неинвертирующий усилитель с фильтром высоких
частот (Л) или нижних частот (В) (вверху) и зависимость
между импульсами на входе и выходе (внизу). Подробности
приведены в тексте
Фильтрация высоких частот может достигаться путем соедине¬
ния выхода с цепью RC (рис. 1.51, В), которая представляет для
различных частот переменный шунт, связанный с землей. При
приложении прироста напряжения ко входу выход увеличивается
до 1—1/е (т. е. до 63%) при постоянной времени, соответствую¬
щей произведению R2 и С в цепи. Соотношение между постоянной
времени и нижними и верхними граничными частотами (для
87
которых мощность падает до 0,5, а напряжение — до 0,7, т. е.
оба на 3 дБ) описывается уравнением RC—l/(2nf). Действие
фильтров нижних и верхних частот подробно описано на с. 00—00.
1.5.6. ПРОГРАММИРОВАНИЕ С ПОМОЩЬЮ ЛОГИКИ ТТЛ
Выполнение большинства экспериментов в нейропсихологии тре¬
бует точного хронометрирования стимулов, выявления ответов,
измерения их латентных периодов и/или запускания стимулов ре¬
акцией животного. Вместо громоздких и медленных релейных
систем недавно стали использоваться транзисторно-транзисторные
логические (ТТЛ) схемы для осуществления вышеперечисленных
функций. Ниже приводится краткое описание основных элементов
ТТЛ и их применение в программировании.
ИЛИ
ДВУ
ООО
0 1 1
1 0 1
1 J 1
НЕ-И
к
<8-
А В Y
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
=о-
I—.4—. »Ч-
± А в
-<8>-
А В V
ООО
0 1 о
1 о о
1 1 1
=D-
НЕ-ИЛИ
н
I б
дву
о О 1
0 I о
1 о о
I 1 о
=1>-
НЕ
Г
-<8>-
Рис. 1.52. Схематическая иллюстрация основных логических функций:
слева направо — название, схема, таблица истинности, символ; 0(1) —входные переклю¬
чатели А и В открыты (закрыты) и входная лампа Y выключена (включена)
1.5.6Л. Логические схемы
Логические операции выполняются экономно при использовании
двоичных систем, которые включают в себя только два состояния:
включено — выключено; плюс — минус, ноль — единица. Любое
техническое устройство, отвечающее на множество двоичных вход¬
ных состояний определенным бинарным выходным состоянием,
может быть названо бинарной логической схемой. В этих системах
большинство принятых решений осуществляется с помощью трех
основных двоичных схем, называемых «И», «ИЛИ» и «НЕ». Их
работа может быть продемонстрирована на примере цепи, состоя¬
щей из батареи, сопротивления, двух переключателей и лампы
(рис. 1.52).
В И-схеме переключатели соединяются последовательно. Лампа
включается только тогда, когда одновременно замыкаются оба
переключателя.
88
Ucc 4A 4B 4Y ЗА ЗВ 3Y
14 13 12 11 10 9 8
пппп
1 2 3 4 5 6 7
1A IB 1V 2 А 2В 2 Y О
Рис. 1.53. Интегральный модуль SN 7400 (справа) и соединение
его четырех вентилей типа НЕ-И (слева):
А и В — входы; У — выходы затворов 1—4; 0 и Осс — минусовые и плюсо¬
вые клеммы источника тока с напряжением 5 В
Вход
Выход
_п
Рис. 1.54. Вентиль типа НЕ-И, соединен¬
ный в качестве инвертора (справа), и
соответствующие импульсы на входе и
выходе (слева)
——О-"-
-c£Z>
Рис. 1.55. Схема одноразрядного мультивиб¬
ратора и соответствующие формы сигналов:
/ — вход инвертора. Подробности в тексте
В ИЛИ-схеме переключатели соединены параллельно; лампа
включается, если один из переключателей включен. В НЕ-схеме
единственный переключатель подсоединен параллельно к лампе.
Замыкание переключателя закорачивает лампу, и она гаснет.
На рис. 1.52 приводятся также символы описанных выше схем
и их таблицы истинности, где даны выходные состояния, соответ¬
ствующие различным комбинациям входных состояний.
НЕ-схема обычно используется не отдельно, а в комбинации
со схемами И или ИЛИ. Возникающие в результате вентили типа
НЕ-И или HE-ИЛИ приведены на рис. 1.52. В схеме НЕ-И лампа
выключается, если оба переключателя А и В включены; то же
происходит в случае с использованием вентиля НЕ-И, если вклю¬
чен один из переключателей А или В.
1.5.6.2. НЕ-И вентиль серии ТТЛ
Вентиль типа НЕ-И — это основной элемент ТТЛ логики. В своей
простейшей форме он имеет пять выводов: источник питания
( + 5 В), заземление (ОВ), вход А, вход В и выход Y. Логические
функции, выполняемые этим вентилем, соответствуют тем, кото¬
рые приведены на рис. 1.53 и в соответствующей таблице истин¬
ности. В позитивной логике положение «О» соответствует напря¬
жениям между 0 и 0,4 В, состояние «1»—уровням от 2,4 до 5,0 В.
Как правило, четыре вентиля НЕ-И собраны в интегральный мо¬
дуль (например, SN 7400) с общими отводами питания (рис. 1.53).
Входы неиспользуемых вентилей в микросхеме должны быть со¬
единены с уровнем 1 или с положительным питанием. Необходимо
защитить входы от всех отрицательных напряжений и положитель¬
ных, превышающих 5 В.
1.5.6.3. Инвертор
Если входы А и В вентиля НЕ-И соединены вместе, то схема ме¬
няется на вентиль НЕ. Изменение входного уровня от нуля до
единицы изменяет выход с единицы до нуля и наоборот (рис.
1.54).
1.5.6.4. Одновибратор
Два вентиля типа НЕ-И соединены согласно рис. 1.55. В нерабо¬
чем состоянии вход Вх и выход У2 находятся на уровне 1 (вход
инвертора заземлен через сопротивление R). Так как выход имеет
обратную связь со входом Аь то выход первого вентиля НЕ-И
Y1 находится на уровне 0, когда вход В\ — на единице. Небольшое
снижение входного напряжения на В\ до 0 приводит выход Y\
вентиля НЕ-И к 1. Это изменение передается через конденсатор С
на вход инвертора /, выход которого падает до нуля и посредст¬
90
вом петли обратной связи со входом А\ первого вентиля НЕ-И
поддерживает выход Y\ на 1, даже если вход В\ возвращается
к положительному уровню. Выходное напряжение возвращается
к 1, и вход готов принять новый импульс запуска только тогда,
когда С разряжается через R до логического нуля. Длительность
выходного импульса равна RC (в секундах). Так как R обычно
не должно превышать 500 Ом, необходимо использовать большие
конденсаторы (1000 мкФ), если надо получить импульсы длитель¬
ностью 1 с.
Рис. 1.56. Однозарядный мультивибратор для длительных
импульсов:
негативный импульс запуска, приложенный ко входу А\, дважды
инвертируется и передается через конденсатор С к базе транзи¬
стора. Используйте транзистор типа NPN, эмиттер которого за¬
землен, а коллектор через сопротивление R3 соединен с положи¬
тельным полюсом источника напряжения. База имеет положи¬
тельный сдвиг через сопротивление R2. В состоянии покоя тран¬
зистор является проводящим и напряжение на коллекторе низкое
(логический нуль). Когда негативный импульс блокирует прово¬
димость чё'рез транзистор, то напряжение на коллекторе увеличи¬
вает потенциал А3 до уровня 1. Так как на В3 одновременно
влияет положительный выход Yи то У3 становится отрицательным
н поддерживает затвор 1 во включенном состоянии даже после
прекращения импульса запуска. Это состояние сохраняется, пока
конденсатор С не разряжается через сопротивления Ri и R\. Ког¬
да напряжение на коллекторе падает до логического нуля, К*
становится положительным и возобновляется состояние покоя
Импульсы большей длительности можно получить, если к вен¬
тилю НЕ-И подсоединить транзистор (рис. 1.56). Так как сопро¬
тивление R2 может иметь значение до 100 кОм, то импульсы дли¬
тельностью 100 с могут быть генерированы при использовании
конденсаторов емкостью 1000 мкФ.
1.5.6.5 Непрерывно работающий мультивибратор
Эта схема может использоваться как генератор отметки времени.
Асимметричная схема состоит из трех вентилей типа НЕ-И, соеди¬
ненных как инверторы (рис. 1.57). Когда выход вентиля 3 (Y3)
становится положительным, то вход в последний инвертор (/з)
некоторое время поддерживается на нуле через вентиль 1 и кон¬
91
денсатор С. Когда С заряжается через вентиль 2 и сопротивление
R до уровня 1, Y3 падает до нуля и положительное напряжение
на /3 далее увеличивается через С. Разрядка С через R медленно
уменьшает напряжение на /3 до нуля, У3 становится положитель¬
ным и цикл повторяется.
Рис. 1.57. Непрерывно работающий мультивибратор. Ри¬
сунки схем и импульсов:
/ и Y — входы и выходы инверторов с 1 по 3. Подробности при¬
ведены в тексте
R
S
Q
5
1
0
1
0
0
1
0
1
1
1
Без изменений
0
0
Не определено
R
S
Q
1
0
0
1
0
1
1
0
1
1
Без изменений
0
0
Не определено
Рис. 1.58. Триггерные цепи и таблицы истинности:
А — основная схема; В — управляемая триггерная схема. Подробности
приведены в тексте
92
1.5.6.6. Триггерные цепи
Is
J
J Q
-
т
т
““
К Q
R
"Tr
JL
JL
JL
Jl.
Бистабильные схемы используются в счетчиках и вспомогатель¬
ных приборах. Основной триггер типа сброс-установка (RS) по¬
казан на рис. 1.58, А. При обоих входах S и R на уровне 1 один
из выходов находится на уровне 1, а другой — на нуле. Уменьше¬
ние S(R) напряжения до 0 приводит к увеличению выхода Q(Q)
до 1, и это состояние поддерживается даже, когда триггерный им¬
пульс прекратится.
В более сложной
схеме (рис. 1.58, В)
входы S и соедине¬
ны с отдельными венти¬
лями типа НЕ-И, дру¬
гие входы которых по¬
лучают общий импульс
запуска (Т). В отсутст¬
вие положительного
импульса запуска оба
входа 3 и 4 находятся
на уровне 1 и уровень
Q соответствует либо О,
либо 1. Триггерный им¬
пульс влияет на вен¬
тиль, второй вход которого находится на 1, и изменяет выходное
состояние схемы, которое затем поддерживается до прихода сле¬
дующего импульса запуска.
Аналогичные схемы используются в интегральных триггерах,
универсальным .вариантом которых является так называемый
J—Д-триггер. Эта схема (рис. 1.59) имеет два синхронизирован¬
ных входа / и К, тактовый вход, два выхода Q и Q и два асин¬
хронных управляющих входа (установки и сброса). Синхронные
входы не меняют выход мгновенно, а требуют одновременной ак¬
тивации тактового входа. Временная диаграмма (рис. 1.59) ил¬
люстрирует связь между входами J—К и выходом Q до и после
тактового импульса. Асинхронные входы управляют выходом не¬
посредственно. Если вход сброса на нуле, Q = 0, а если вход пре¬
дустановки на нуле, Q=l. Как только активируются асинхронные
входы, все другие операции прекращаются.
Рис. 1.59. J — К-триггер и форма импульсов.
Подробности приведены в тексте
1.5.6.7. Двоичные счетчики
Соответствующее соединение триггеров дает схемы, которые поз¬
воляют подсчитывать число импульсов, последовательно появляю¬
щихся на входе. Простейшие из них — это асинхронные импульс¬
ные счетчики, в которых выход каждого триггера соединен с та¬
ковым входом следующего триггера, тогда как входы J—К соеди-
93
нены с уровнем 1 (рис. 1.60). Каждый триггер соответствует од¬
ному биту емкости счетчика. Обычно достаточно 8—12 бит для
большинства программирующих устройств. Хотя двоичные счет¬
чики могут быть собраны из вентилей И-НЕ, удобнее использовать
интегральные 2- или 4-битовые счетчики, которые обычно для
каждого триггера имеют два выхода (Q и Q), входы установки
и сброса и тактовый вход. Заземление входа 5 приводит выход Q
к 1, заземление входа R приводит выход Q к 0. Выход Q меняется
противоположным образом.
авс о
в><оя ijmmrnrumnjiiiimrum.
с 1 1 I I L
D“1 I L
Рис. 1.60. 4-битовый двоичный счетчик. Схема и
рукописи импульсов (Соединение входов J — К с
логической 1 не показано.)
1.5.6.8. Аналогово-цифровой преобразователь
Если выходы двоичного счетчика соединены через соответственно
подобранные резисторы с общим Rs, то взвешенные токи сумми¬
руются в результирующее напряжение пропорционально состоянию
счетчика.
1.5.6.9. Соединение цепей ТТЛ
Описанные выше основные схемы могут соединяться с реле раз¬
личными датчиками и электромеханическими переключателями
с целью получения почти любой программируемой схемы. Инди¬
видуальные блоки соединяются с помощью прямой или емкостной
связи. В последнем случае вход второго вентиля должен защи¬
щаться от отрицательных импульсов тока с помощью параллельно¬
го соединения входов (инвертор) и/или посредством диода, замы¬
кающего отрицательное напряжение на землю (рис. 1.61, Л). Пе¬
реключающие транзисторы применяют для соединения реле с
94
! ТТЛ логикой (рис. 1.61, В). Триггерные схемы Шмитта (рис.
1.61, С) позволяют улучшить формы импульсов, используемых для
управления ТТЛ вентилями. Положительная обратная связь от
выхода ведет к быстрому изменению входного напряжения, как
только входной сигнал достигает уровня запуска. Аналогичные
схемы могут применяться для формирования импульсов от фото¬
электрических преобразователей (рис. 1.61, Д). Дребезг контакта
корректируется с помощью триггера, выходы которого поочеред¬
но заземлены через переключатель. Триггер изменяет свое состоя¬
ние на первом срабатывании контакта, и на него не влияет по¬
следующий дребезг (рис. 1.61, Е).
Рис. 1.61. Программирующая схема для экспериментов по обусловлива¬
нию:
Рычажный переключатель (5) с противоударной схемой (£) или фотоэлементом
(D) с триггерной схемой Шмитта (С) активирует через инвертор (Л|). Инвертиро¬
ванный выход М1 контролирует переключающий транзистор В\, включая контроли¬
руемый соленоидом Cs (например, открывание дверки). Задний фронт выхода Мх
запускает через инвертор А7, соединенный с конденсатором, другой одноразрядный
мультивибратор Mt контролирует подачу US (например, кормушку). Пунктирной
вертикальной линией обозначено нулевое время в импульсных диаграммах
При составлении программирующей системы из описанных
выше схем лучше всего использовать ТТЛ логику для хрономет¬
рирования и переключений, а реле — для выходных функций. Ре¬
гулируемый источник питания должен быть выбран в соответст¬
вии с числом используемых вентилей (оно должно быть прибли¬
зительно равно 0,3 мА для одного вентиля НЕ-И). Для реле не¬
обходим отдельный источник питания с более высоким напряже¬
нием. На рис. 1.61 приведен пример программирующей схемы,
используемой для хронометрирования УС-БС при типичном экс¬
перименте по обусловливанию. Другие примеры приводятся в
связи с различными экспериментами, описанными в книге.
ГЛАВА 2
ВРОЖДЕННОЕ И МОТИВИРОВАННОЕ
ПОВЕДЕНИЕ
2.1. НЕВРОЛОГИЧЕСКОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ НА КРЫСАХ
В клинических неврологических исследованиях используют высо¬
кую регулярность и воспроизводимость непроизвольных, врожден¬
ных реакций, наличие или отсутствие которых дает важную ин¬
формацию о широком спектре функций головного мозга. Невро¬
логические исследования на животных менее сложны, так как от¬
сутствие вербального контакта ограничивают диапазон возможных
тестов. Однако следует подчеркнуть, что несмотря на эти ограни¬
чения простые неврологические тесты могут дать сведения о функ¬
циях всех уровней центральной нервной системы. Такие тесты сле¬
дует использовать, если есть основания полагать, что лекарствен¬
ные препараты, операции или факторы окружающей среды повлия¬
ли на определенный отдел головного мозга, нарушили специфиче¬
скую функцию или подействовали на центральную нервную систе¬
му в целом (Fox, 1965; Smart and Dobbing, 1971; Finger and
Frommer, 1968, 1970; Tupper and Wallace, 1980). В большинстве
исследований использовали позные реакции, которые вызваны аде¬
кватными стимулами, воздействующими через соответствующие ре¬
цепторы на специфические сегментарные центры, которые в то же
время регулируются головным мозгом как единым целым. Иерар¬
хия уровней включает спинной мозг (рефлекс сгибания), продол¬
говатый мозг (реакции вздрагивания, роговичный рефлекс, кача¬
ние головой), Варолиев мост и средний мозг (рефлексы перево¬
рачивания и равновесия, зрачковые реакции) и кора головного
мозга (реакция постановки лапы на опору, хватание, некоторые
тесты для исследования равновесия). Для подробного обсуждения
участвующих в этих процессах нервных механизмов смотрите учеб¬
ники по физиологии. Хотя неврологическое тестирование можно
проводить на любых крысах, все же лучше и надежнее использо¬
вать животных, которые систематически приучались к рукам в
течение нескольких дней перед опытом. Животное достают из
клетки, кладут на стол, слегка к нему прикасаются, гладят, под¬
нимают, перемещают с одного места на другое, выпускают
96
из рук и снова берут в руки. После нескольких минут постоянного
контакта с рукой человека животное обратно помещают в клетку.
Важно, чтобы контакт не вызывал никаких болевых или отрица¬
тельных реакций у животного.
Не держите животное за хвост, старайтесь не защипнуть кожу и не сдав¬
ливайте животное.
Тестирование врожденного поведения имеет то преимущество,
что оно может производиться на необученных животных без слож¬
ного оборудования. С другой стороны, большинство подобных
тестов трудно описать количественно и для правильной оценки
наблюдений чрезвычайно важен опыт экспериментатора.
Рефлекс сгибания
Бережно поднимите животное за кожу спины и ущемите пальцы
задних конечностей пинцетом, уколите ступню иглой или прикос¬
нитесь к подушечкам пальцев горячим металлическим прутом
(60°С). Ступня немедленно отдергивается и сгибание ненадолго
сохраняется. Обратите внимание на то, что интенсивность реакции
пропорциональна интенсивности стимула.
Отдергивание хвоста
Болевой рефлекс отдергивания, определяемый на уровне спинного
мозга, широко применяется в фармакологических исследованиях
для оценки болевой чувствительности у крыс и мышей. Животное
помещают в горизонтально расположенный цилиндр соответствую¬
щих размеров, сделанный из металлической сетки. Световой пучок
большой интенсивности, генерируемый лампой микроскопа или
аналогичным источником, фокусируется на хвосте до тех пор, пока
не происходит отдергивания хвоста (т. е. когда температура кожи
достигает критического уровня). При постоянных параметрах сти¬
мула латентный период реакции используется для измерения бо¬
левого порога.
Рефлекс хватания
Держите крысу навесу и дайте ей слегка прикоснуться передней
лапой к жесткой проволоке (1 мм в диаметре). Хватание осуще¬
ствляется путем сгибания пальцев животного вокруг проволоки
(рис. 2.1). Реакция усиливается при попытке убрать проволоку.
Рефлексы переворачивания
(а) Когда животное кладут на спину на плоскую поверхность, оно
сразу же переворачивается (становится на четыре лапы) (рис.
2.2, Л).
4—549
97
(б) Животное держат за пояснично-крестцовую область. Когда
тело животного наклоняют влево и вправо или вверх и вниз, то
голова его поворачивается в противоположную сторону для под¬
держания первоначального положения (рис. 2.2, В).
(в) Крысу кладут на спину. Когда голова фиксируется рукой,
переворачивание начинается с задних и передних конечностей (рис.
2.2, С).
(г) Когда животное бросают вверх ногами с высоты 40 см на
мягкую поверхность (вату или полиуретановую подстилку), оно
переворачивается во время падения и приземляется на четыре
лапы (рис. 2.3, А, В).
Рис. 2.1. Рефлекс хватания
Реакция постановки лапы на опору
(а) Поднятую крысу передвигают горизонтально так, чтобы тыль¬
ная сторона передних конечностей касалась края стола. Передняя
лапа сразу же ставится на поверхность стола (рис. 2.4,А,В).
(б) Поднятую крысу опускают так, чтобы ее подбородок ка¬
сался края стола. Обе передние лапы крыса кладет на стол рядом
с подбородком (рис. 2.4, С).
(в) Крысу держат на краю стола и сдвигают одну переднюю
или одну заднюю конечность так, чтобы она свешивалась с края
стола. Лапа немедленно будет подтянута на поверхность стола
(рис. 2.5, А, В).
Рис. 2.2. Рефлексы переворачивания. Подробности приведены в тексте
98
Рис. 2.3. Переворачивание при свободном падении
Рис. 2.4. Реакции постановки лапы на опору
(г) Держат крысу за хвост и медленно переворачивают вниз,
пока вибриссы не прикоснуться к краю стола. Крыса поднимает
голову и протягивает лапы к столу.
(д) То же, что ив (г), но животное держат дальше от края
стола, чтобы не было стимуляции вибрисс и могли использоваться
только зрительные раздражители. Животное попытается схватить¬
ся за край стола, как столько он окажется в пределах досягаемо¬
сти (рис. 2.6, А, В).
Тестирование равновесия
(а) Если животное поместить вниз головой на платформу, сделан¬
ную из металлических ячеек и наклоненную под углом 30°, то оно
поворачивается мордой к верхней части платформы (рис.
2.7, А, В).
(б) Животное помещают на горизонтальный деревянный брусок
диаметром 2 см и длиной 30 см, закрепленный на высоте 50 см
над полом (рис. 2.8). Животное может просидеть на бруске более
3 мин.
(в) То же, что ив (б), но брусок медленно вращают (один обо¬
рот в 10 с).
102
Рис. 2.4. Продолжение
Рис, 2.5. Реакция постановки лапы при отсутствии опоры
Рис. 2.6. Зрительная реакция постановки лапы на опору
Рис, 2,7, Тест с наклонной платформой
Рис, 2.8. Тест с горизонтальной перекладиной
Роговичный рефлекс
Животное фиксируют одной рукой и осторожно прикасаются к
роговице волоском. Крыса закрывает веки, и они остаются за¬
крытыми на некоторое время.
106
Рис. 2.9. Зрачковый рефлекс:
А — после внезапцого освещения; В — глаз, адаптированный к темноте
Зрачковый рефлекс
Поместите голову зафиксированной белой крысы под увеличитель¬
ное стекло или под операционный микроскоп. Используйте наи¬
меньший уровень освещенности (красный свет), который позволит
ясно увидеть зрачок. Затем резко усильте окружающий свет и
пронаблюдайте за миотической реакцией (рис. 2.9, А, В).
Рис. 2.10. Потряхивание головой
Реакция вздрагивания
Поместите крысу на площадку для наблюдения и подождите, по¬
ка она не перестанет передвигаться. Затем подайте сильный зву¬
ковой раздражитель (громкий хлопок руками). Крыса реагирует
мгновенным вытягиванием задних конечностей, сгибанием перед¬
них конечностей и выгибанием спины. Глаза животного закрыты,
а уши прижаты назад (Horlington, 1968).
Растопыривание пальцев задних лап
Поместите крысу на лист плексигласа, закрепленного над зерка¬
лом, что позволит наблюдать за положением пальцев задних лап
животного. Когда происходит внезапный наклон или движение
платформы вверх или вниз, пальцы лап животного разгибаются
и растопыриваются.
108
Крысу помещают на небольшую приподнятую платформу
(6X10 [см], 50 см над полом). Из узкой резиновой трубки (внут¬
ренний диаметр 1 мм) подают слабую струю воздуха на ушную
раковину (рис. 2.10). Животное реагирует быстрым вращением
головы вдоль переднезадней оси тела (Askew et al., 1969).
2.2. СТРУКТУРА ПОВЕДЕНИЯ
Полезную информацию о поведении животного можно получить
с помощью измерения его активности в клетке или в хорошо те¬
стируемых условиях. Необходимым условием такого исследова¬
ния является точное фиксирование регистрируемых форм поведе¬
ния и надежная процедура для их количественного описания.
Фотографирование с регулярными интервалами — это идеаль¬
ный, но довольно дорогостоящий способ решения проблемы, отни¬
мающий много времени. Метод временной выборки, предложенный
Биндра (Bindra, 1961), дает удовлетворительные результаты, и
его легко приспособить для большей части опытов. Многие мето¬
ды, описанные в последующих главах, основаны на наблюдении
и измерении специфического поведения в определенных стимуль-
ных ситуациях (открытое поле, пассивное избегание, консуматор-
ное поведение *). С помощью метода временной выборки регист¬
рируются все основные возникающие формы поведения, измеряют¬
ся их относительная частота и длительность и устанавливаются их
неслучайные комбинации.
Животные. Крыс в возрасте 2—3 мес до начала эксперимента
содержат в обычных условиях до тех пор, пока их не рассадят по
индивидуальным клеткам для наблюдений. На протяжении экс¬
перимента доступ к пище и воде свободный.
Аппаратура. Клетка для наблюдений — это камера с прозрачными стеклян¬
ными стенками, где потолок и пол сделаны из ячеистой проволоки (размер
30X25X20 [см]). Кормушка и бутыль с водой крепятся к стенкам. Несколько
таких клеток помещают на полку в изолированную комнату с освещением, со¬
ответствующим дневному времени (с 6.00 до 18.00 часов) и ночному времени
(с 18.00 до 6.00 часов). Крысы не видят в красном свете, который, следователь¬
но, можно использовать для имитации темноты. Полка отделяется от остальной
части комнаты непрозрачным экраном, который расположен от клетки на рас¬
стоянии приблизительно 1,5—2,0 м и имеет систему одностороннего наблюдения
(глазок, телевизионная или фотографическая камера). Поведение регистрирует¬
ся специальным устройством или магнитофоном. Это устройство, по сути дела,
делитель напряжения, различные уровни постоянного тока которого могут по¬
ступать через кнопочные включатели на вход постоянного тока подходящего
полиграфа (рис. 2.11). На одном канале можно надежно регистрировать до
4 положительных и 4 отрицательных значений тока. Хронометрирующее устрой¬
* Под консуматорным поведением в этологии понимается поведение, завер¬
шающееся жестко фиксированным рефлекторным актом (например, поедание
пищи, питье жидкости, спаривание и др.). В сравнении с этим выделяют аппе-
тентное (поисковое) поведение, связанное с поиском объекта удовлетворения
потребности,
109
ство должно обеспечить акустический выход на 20 с в положении «включено»
и на 10 с в положении «выключено».
Процедура. Сначала животному дают адаптироваться в новом
окружении, т. е. в клетке для наблюдений на протяжении 3 дней.
Наблюдения ведутся на 4-й день через 10 мин после того, как экс¬
периментатор занял свое место за экраном. Регистрация в первой
клетке начинается с включения акустического сигнала на 20 с и
завершается нажатием
на соответствующие
кнопки кодирующего
устройства или записью
словесных комментари¬
ев на магнитной ленте.
Если данная форма по¬
ведения не завершена,
то переключатель оста¬
ется включенным или
же комментарий повто¬
ряют в конце 20-секун-
дного периода наблюде¬
ния. После 10-секунд¬
ного перерыва экспе¬
риментатор начинает
наблюдение за следую¬
щим животным. Для четырех клеток цикл этой процедуры осущест¬
вляется каждые 2 мин, пока каждое животное не будет 10 раз
протестировано. Новая серия начинается после 70-минутного пере¬
рыва и повторяется в течение 24 ч. Выделяют 8 аспектов поведе¬
ния: сон (крыса лежит неподв-ижно, свернувшись, глаза ее закры¬
ты и голова спрятана); лежание (с открытыми глазами, иногда
наблюдаются движения и обнюхивание); вставание (крыса встает
на задние лапы, а иногда передними лапами упирается в стенку,
обнюхивает ее и осматривается вокруг); хождение (передвижение,
обычно обнюхивание и поиск); поедание пищи (кусание и жева¬
ние) ; питье воды (лизание трубки с водой); груминг (вылизыва¬
ние шерсти, умывание морды или почесывание); другие виды ак¬
тивности (сидение, потягивание, отдельные движения лап и го¬
ловы) .
Приведенные выше формы поведения настолько явно, выраже¬
ны, что в определенный момент животное может осуществлять
только одну из них. Более сложная классификация, основанная на
10 положениях тела, которые перекрываются 10 дополнитель¬
ными видами активности, предложена Нортоном (Norton, 1970).
Формы социального поведения описаны у Бенингера (Baeninger,
1967) и у Колба и Нонемана (Kolb, Noneman, 1974).
Результаты. Типичная запись приведена на рис. 2.12. Из 160
записей, полученных на одном животном в течение 24 ч, можно
ill II
MCDE WRLS
Рис. 2.11. Шифратор событий: 8 уровней со¬
ответствуют сну (S), лежанию (L), встава¬
нию на задние лапы (R), хождению (W),
принятию пищи (Е), питьевому поведению
(D), грумингу (G) и смешанной активности
(М)
110
реконструировать профиль общей активности животного. Большую
часть времени крысы спят (60—65%). Вторым наиболее распро¬
страненным видом активности является груминг (15—20%), за¬
ключающийся главным образом в вылизывании и почесывании.
?атем следует принятие пищи (5—10%) и лежание (5%), тогда
как питьевое поведение (2%), хождение (1%) и вставание (1%)
довольно редки. Остальные 2% времени наблюдения заполнены
другими формами активности. Так как длительность любого из
s
L
R
W
Е
D
G
М
Л.
1111111111111111
5
L
R
W
Е
■ О
6
м
10
20
10 20
10
?0с
Рис. 2.12. Примеры 20-секундной регистрации (А,
В, С) форм поведения (сокращения те же, что и
на рис. 2.10)
приведенных вцдов активности превышает 1 с, то при скорости
выборки 1/с теряется лишь небольшая часть информации. Средняя
длительность различных поведенческих актов соотносится с веро¬
ятностью их появления. Самая длительная активность характерна
для сна (102 с) и груминга (101 с), самая короткая — для хожде¬
ния и вставания (10° с). Важные отличия характерны для приве¬
денных выше форм, возникающих в дневное и ночное время. Сон
занимает 75% исследуемого дневного времени и только 50% при
ночной регистрации. Соответственно, все активные виды поведе¬
ния возникают в два раза чаще ночью, чем днем.
Интерпретация. Тщательный анализ результатов показал, что
в течение 20-секундного наблюдения активные компоненты имеют
тенденцию к группированию, что характеризует поведение грумин¬
га, исследовательское поведение, настороженность и консуматор-
ное поведение. Кроме общей встречаемости различных форм пове¬
дения следует рассмотреть среднюю продолжительность и частоту
повторения индивидуальных последовательностей вместе с их су¬
точным распределением (Bolles, 1965; Kim et al., 1970).
Крысы главным образом ночные животные, и, следовательно, они более ак¬
тивны ночью.
111
Удивительно частое возникновение груминга отражает биоло¬
гическую значимость чистой и неповрежденной поверхности тела.
Груминг может еще более усиливаться в результате кратковре¬
менного (3 мин) погружения животного в воду. Временная выбор¬
ка, произведенная с интервалами в 15 мин, показывает 90 и 33%
встречаемости груминга в течение первых 10 и последующих
50 мин после погружения в воду (Gispen et al., 1980).
Рекомендуемые опыты
(1) Исследуйте распределение основных компонентов поведения
при снижении температуры окружающей среды до 10°С.
(2) Исследуйте поведение в течение 48-часовой водной депри¬
вации и сравните с данными, полученными при аналогичной или
более длительной (72 ч) пищевой депривации.
(3) Исследуйте циркадный ритм после введения постоянного
освещения или после сокращения (6 ч свет, 6 ч темнота) цикла
или при использовании обратного цикла.
(4) Поместите вторую крысу в клетку и опишите возможные
формы социального поведения (половое поведение, см. с. 146; аго¬
нистическое поведение, см. с. 122; простое контактирование),
а также распределение основных форм поведения. Сравните встре¬
чаемость пар активности (например, груминг — сон; принятие пи¬
щи, лежание) и ожидаемую вероятность, вычисленную на основа¬
нии их распределения у отдельных животных (например, когда
сон занимает 50% времени наблюдения для каждого животного,
оба животных должны одновременно спать в течение 0,5-0,5=
= 0,25 выборок).
2.3. ИЗМЕРЕНИЕ ОБЩЕЙ АКТИВНОСТИ
Одним из наиболее важных параметров поведения является кон- ■
тинуум активность — неактивность. Если при непосредственном
наблюдении за поведением, описанным в предыдущем опыте, об¬
ращают внимание на различные его формы, то при измерении ак¬
тивность связана скорее с количественными, чем с качественными
аспектами. Применяемые методы можно подразделить на две ос¬
новные категории (Finger, 1972): с использованием вращающегося
колеса или клетки для измерения активности.
С помощью первого метода измеряют локомоцию, предоставив
крысе доступ к барабану (диаметр 35 см, ширина 10 см), в ко¬
тором крыса может бегать часами, а затем возвращаться в рас¬
положенную рядом жилую клетку, чтобы отдохнуть, поесть и по¬
пить. По второму методу измеряется не только локомоция, но и (
другие виды активности (вставание, груминг), ведущие к смеще¬
нию центра тяжести системы животное — клетка или меняющие
положение животного по отношению к клетке.
112
I
Эти два метода не совсем сопоставимы. Активность во вра¬
щающемся колесе не имеет прямых аналогий в нормальной жиз¬
ни лабораторной крысы и существенно модифицирована кинесте¬
тической обратной связью от движения колеса. Чтобы получить
значимые измерения, необходима длительная адаптация живот¬
ного. Клетка для измерения активности ближе к естественным ус¬
ловиям, но важно подобрать подходящую чувствительность реге¬
нерации и метод количественной обработки.
Рис. 2.13. Клетка для регистрации активности со звукоснимателем от
патефона (вверху) и электрические схемы (внизу):
А — неинвертирующий усилитель (см. с. 81); В — интегрирующая схема (ЯС=«
-=50 с) с выходом катодного повторителя; С — триггерная схема Шмитта (см.
с. 70) с отрицательными импульсами на выходе. Диоды защищают первый
вентиль НЕ-И от отрицательного или избыточного положительного напряжения
Промежуточными между вышеописанными методами являются
методы измерения локомоторной активности в стационарной клет¬
ке, которая наклонена по поперечной оси, вращается вдоль цен¬
тральной точки опоры или же пересекается лучом света. Движе¬
ния животного, замыкающего микроконтакт или прерывающего
пучок света, подсчитываются и/или записываются. Метод, который
приводится здесь (по Thiel et al., 1972), позволяет измерять ак¬
тивность крысы в ее естественной лабораторной среде обитания.
Животные. Крысы в возрасте 2—3 мес, содержащиеся в обыч¬
ных условиях.
Аппаратура. Пластмассовая жилая клетка (40X30X30 [см]) с кормушкой
и питьевой трубкой помещается на четыре блока из пенопласта (5X5X5 [см])
1)3
(рис. 2.13). Полоска алюминиевой фольги длиной около 10 см и шириной 2 см
прикрепляется горизонтально к полу с одной стороны клетки. Другой конец
полоски выводят на тупую иглу от патефона, выступающую из звукоснимателя
(адаптора). Последний монтируется в перевернутом виде на деревянном блоке,
который лежит на отдельной полоске пенопласта. На алюминиевой полоске
делают неглубокий желобок для улучшения контакта с иглой. Выход звуко¬
снимателя, который служит преобразователем как горизонтальных, так и верти¬
кальных движений клетки, соединяют с усилителем, имеющим высокое входное
сопротивление (рис. 2.13, А), который запускает диодный выпрямитель (рис.
2.13, В) или триггерную цепь (рис. 2.13, С). Двоичный счетчик и малоскорост¬
ной (около 2 см/ч), регистрирующий милливольтметр или полиграф, также
необходимы.
Процедура. Клетка с животным соединяется с регистрирующим
прибором. Измерение производят в изолированной комнате с ис¬
кусственными циклами света и темноты с периодом по 12 ч. Чув¬
ствительность регистрации регулируется так, чтобы преобразова¬
тель улавливал даже небольшие движения тела. Регистрирующий
милливольтметр соединен с накапливающим конденсатором, кото¬
рый постоянно заряжается от выхода выпрямляющего усилия и
разряжается через вход регистратора. Постоянная времени ин¬
тегрирующей схемы зависит от емкости конденсатора и от пара¬
метров заряжающих и разряжающих резисторов. Лучше всего по¬
стоянную времени установить равной одной минуте. Если нет ре¬
гистратора постоянного тока, то используют иную методику реги¬
страции. Триггерная схема настраивается на выявление вибра¬
ций, превышающих пороговую амплитуду. Каждое из таких собы¬
тий трансформируется в импульсы, равные 1 мс, подсчитываемые
с помощью 4-разрядного счетчика, выход которого соединен с од¬
ним каналом регистратора переменного тока (ЭЭГ, ЭКГ). Анало¬
гичный счетчик используют для большего уменьшения частоты.
Выходы для регистрации величины более высоких порядков (2б,
28) направляются в другие каналы.
Регистрирующий прибор помещают в соседней комнате и тща¬
тельно экранируют от клетки для изучения активности, чтобы све¬
сти к минимуму возможные влияния на поведение животного.
Крысу оставляют в клетке на пять дней и постоянно записы¬
вают активность. Клетку чистят, наполняют контейнеры водой и
пищей примерно в одно и то же время дня. После пяти дней ис¬
следования в цикле 12-часовая темнота — свет активность реги¬
стрируют на протяжении следующих 5 дней в условиях постоян¬
ного освещения или постоянной темноты.
Результаты. На рис. 2.14 приведена актограмма крысы, запи¬
санная с помощью приведенной выше системы. Как интегрирован¬
ные записи, так и импульсные дают один и тот же рисунок: жи¬
вотное более активно во время темноты, особенно в течение пер¬
вой половины ночи. Наименьшая активность наблюдается рано ут¬
ром. Даже в неактивные периоды некоторые движения произво¬
дятся с интервалом приблизительно в 15 мин и более, явные пе¬
114
риоды усиленной активности наблюдаются с интервалами в 2 ч.
Результаты хорошо воспроизводимы на протяжении нескольких
дней подряд.
Цикл 24-часовой активности сохраняется в условиях постоян¬
ного освещения или постоянной темноты, но его период может
превышать 24 ч и ритм может уменьшаться по амплитуде (умень¬
шается различие между ночными и дневными подсчетами).
. , . ,.д .|Ууч/А/Ууп, . JLj
Рис. 2.14. Актограмма крысы, полученная с помощью
метода интеграции (вверху) и метода подсчета импуль¬
сов (внизу):
импульсы поступают с выхода 8-битового счетчика; штрихов¬
кой обозначена часть цикла, проведенного в темноте
Интерпретация. Ритм циркадной активности подтверждает тот
факт, что крысы главным образом ночные животные. Ритм актив¬
ности в значительной степени зависит от освещения и отражает
нормальное чередование дня и ночи. Ритм в условиях постоян¬
ного освещения поддерживается эндогенными часами, которые
синхронизируются светом, но могут действовать независимо от
него в течение дней и недель. Часовой механизм пока еще не по¬
нятен до конца. Он включает различные нервные и гуморальные
механизмы, которые могут десинхронизироваться после устранения
запускающего раздражителя. Сохранность циркадных ритмов в
изолированных клетках и тканях свидетельствует о метаболиче¬
ской природе участвующих в них процессов (Pittendrigh, 1974).
Выработка ритма активности в соответствии с режимом освещения
сохраняется у крыс с полной перерезкой первичного и добавочно¬
го оптического трактов, но блокируется разрушением супрахиаз-
матических ядер (Stephen and Zuker, 1972), имеющих прямую
проекцию от сетчаток в форме так называемого ретиногипоталами-
ческого тракта (Moore, 1973). Циркадные изменения общей дви¬
гательной активности сопровождаются соответствующими изме¬
нениями вегетативных (температура, выделение) и эндокринных
(АКТГ) функций. В отличие от млекопитающих выработка цир¬
кадных ритмов у птиц может опосредоваться экстраретинальной
фоторецепцией, однако природа фоторецепторов в головном мозге
пока еще не ясна (Menaker, 1974).
115
Рекомендуемые опыты
(1) На протяжении 5 дн используйте обратный цикл освещения
(12 ч свет ночью, 12 ч темнота днем) и наблюдайте за измене¬
ниями цикла активности.
(2) Сократите общее время цикла «темнота — свет» до 6 или
2 ч и пронаблюдайте за соответствующими изменениями активно¬
сти.
(3) Давайте животным воду и пищу только через день и опи¬
шите возникающие изменения активности, выраженной в виде
интеграла кривой активности или в виде числа вызванных им¬
пульсов.
(4) Установите цикл активности у 1-дневных и 10-дневных цып¬
лят.
(5) Протестируйте активность в пустой клетке и в клетке с
поднятыми платформами, барьерами, отверстиями для поиска
и т. д.
2.4. ИЗБЕГАНИЕ ГЛУБИНЫ
Способность большинства позвоночных избегать опасных послед¬
ствий спуска (падения) с поднятой платформы на нижележащую
поверхность является врожденной реакцией, имеющей большую
адаптивную значимость. Избегание глубины опосредуется как зри¬
тельными, так и незрительными сигналами, которые можно раз¬
личить с помощью соответствующих методик тестирования. Под¬
робное обсуждение так называемой «проблемы обрыва» приво¬
дится в обзоре у Вока и Гибсона (Walk and Gibson, 1961).
Животные. Крысы в возрасте 2—3 мес содержатся в обычных
условиях
Аппаратура. Внутреннюю часть пластмассовой камеры, пол которой имеет
площадь 50X50 [см], со стенами высотой 80 см, оклеивают обоями с рисунком
в черно-белую клетку (2 см) до высоты 50 см (рис. 2.15). Остальную часть
стен оставляют белого цвета. Горизонтальная доска (50X25 [см]) оклеена теми
же обоями и крепится на высоте 50 см над полом, загораживая половину его
площади. Платформа (50ХЮ [см]) помещается на высоте 57 см над полом так,
что более высокая часть поверхности находится по одну сторону дорожки, а
более низко расположенная поверхность — но другую сторону. Такой «физиче¬
ский обрыв» может заменяться зрительным обрывом путем помещения стеклян¬
ной пластины чуть выше уровня более высоко расположенной поверхности.
Освещение производится двумя лампами по 60 Вт, одна лампа расположена
над центром дорожки, а другая — над высокой поверхностью. Вторая лампа
экранируется таким образом, чтобы примерно уравновесить освещенность обеих
поверхностей и как можно больше устранить отблески на стеклянной пластинке.
Всю камеру помещают в изолированную затемненную комнату.
Процедура. Животное помещают в центр платформы «физиче¬
ского обрыва» и позволяют ему исследовать установку в течение
6 мин или до тех пор, пока крыса не спустится. Затем возвращают
в клетку. Тестирование повторяют четыре раза с интервалами
116
приблизительно по 15 мин, при этом высоко расположенная сто¬
рона первоначально находится слева в течение первой половины
тестирования, а затем справа. Регистрируются латентный период
спуска и сторона, на которую крыса спускается. Затем под плат-
Рис. 2.15. Установка для исследования зрительного обрыва. Подробности
приведены в тексте
форму вставляют стеклянную пластинку и производят еще четыре
тестирования в ситуации «зрительного обрыва». У других живот¬
ных опыт начинают со зрительного обрыва, а продолжают с фи
зическим. Обонятельные сигналы контролируются путем удаления
117
фекалий и тщательного протирания высоких и низких поверхно¬
стей или стеклянной пластинки после каждой попытки *.
Результаты. Большинство крыс спускаются в течение первой
минуты на приподнятую поверхность. Лишь несколько животных
остаются на дорожке на протяжении всех 5 мин, и, более того, это
обычно происходит только при первом тестировании. Спуски на
приподнятую поверхность приблизительно происходят в 5 раз чаще,
чем спуски на опущенную поверхность. Это соотношение выше в
ситуацНи с «физическим обрывом», чем в случае со «зрительным».
Типичные данные, полученные при работе с группой из 20 капю-
шонных крыс, суммированы на табл. 2.1.
Таблица 2.1. Поведение крыс в ситуациях физического и зрительного обрывов
п
Спуск на
высокую
поверхность
Спуск на
низкую
поверхность
Отсутст¬
вие
спуска
Латент¬
ный
период
спуска, с
Зритель¬
ный обрыв
Первый
спуск
20
11
4
5
26,7
Все
спуски
80
56
13
41
12,2
Физиче¬
ский обрыв
Первый
спуск
20
14
4
2
19,9
Все
спуски
80
65
8
7
10,3
Интерпретация. Аналогичные результаты, полученные в опы¬
тах с физическим обрывом, свидетельствуют о том, что в описан¬
ной установке в своем поведении крысы главным образом руко¬
водствуются зрительными сигналами. Так как приподнятая поверх¬
ность предпочитается даже животными, выращенными до тестиро¬
вания в абсолютной темноте (Walk et al., 1957), реакция не за¬
висит от предыдущего зрительного опыта. Уменьшение возможно¬
сти пользоваться зрением (выполнение опыта в затемненной ком¬
нате) резко снижает реакции спуска и вызывает исчезновение
предпочтения спуска на приподнятую поверхность. Однако отно¬
сительная значимость незрительных сигналов может сильно уве¬
личиваться при помещении стартовой платформы ближе к при¬
поднятой поверхности. В условиях физического обрыва предпоч¬
тение приподнятой платформы сохраняется даже в темноте, когда
стартовая платформа находится на высоте лишь 5 см (Lore et al.,
* В англоязычной литературе под термином «попытка» (trial) подразумева¬
ется однократное выполнение животным какого-либо поведенческого задания
(теста). В русской литературе при описании процедуры выработки условных
рефлексов этому слову соответствует термин «сочетание»,
118
1967). Расстояние между стартовой платформой и приподнятой
поверхностью определяет относительную значимость зрительных
и незрительных сигналов. Это расстояние должно быть тщательно
выявлено при тестировании избегания глубины у различных видов
и в различных возрастных группах. Аналогично зрительным реак¬
циям помещения лапы на опору (см. с. 104) поведение крыс в си¬
туации зрительного обрыва не проявляется при удалении стриар-
ной коры (Meyer et al., Bauer and Hughes, 1970).
Рекомендуемые опыты
(1) Протестируйте участие незрительных сигналов для дискрими¬
нации в ситуации зрительного обрыва (глубина 5 см, темнота) пу¬
тем устранения звуковой локации (закройте уши ватными там¬
понами) или реакции ощупывания вибрисами (подрежьте виб-
рисы).
(2) Сравните поведение в условиях зрительного обрыва (глу¬
бина 7 см, яркое освещение) у капюшонных и белых крыс.
(3) Используйте пластмассовые непрозрачные контактные лин¬
зы, чтобы закрыть один глаз, и исследуйте реакцию зрительного
обрыва в условиях монокулярного зрения.
(4) Поднимайте пол установки ступенчато по 10 см и иссле¬
дуйте зависимость между предпочтением приподнятой поверхно¬
сти и разницей между уровнями приподнятой и опущенной поверх¬
ностей.
(5) Поднимайте стартовую платформу ступенчато по 2 см до
20 см над высокой поверхностью и установите зависимость между
высотой спуска, с одной стороны, и латентным периодом спуска,
предпочтением высокой — низкой поверхности и отсутствием спу¬
ска, с другой стороны.
2.5. ОТКРЫТОЕ ПОЛЕ
Крысы реагируют замиранием на новые, потенциально опасные
стимулы. Эта реакция имеет неоспоримую адаптивную значимость,
так как неподвижность уменьшает возможность акустического или
зрительного обнаружения животного хищниками. Замирание мож¬
но вызвать широким диапазоном стимулов, при этом важно, чтобы
стимульная ситуация способствовала выявлению отдельных эле¬
ментов активности. Самое простое решение — поместить живот¬
ное в ярко освещенную камеру, которая значительно больше, чем
клетка, где живет крыса (Hall, 1936). Так как неподвижность
можно рассматривать как симптом страха, а интенсивность стра¬
ха, вызванного стандартным стимулом, отражает эмоциональное
состояние животного, поведение в открытом поле обычно исполь¬
зуют в качестве простого теста эмоциональности. Эмоциональные
состояния также сопровождаются различными, вегетативными яв¬
119
лениями (ускорение сердечного ритма, гальваническая кожная
реакция, расширение зрачков и т. д.). Вегетативная функция, ко¬
торую удобно учитывать вместе с измерением активности,— это
дефекация (Hall, 1934). Те животные, которые меньше передви¬
гаются и у которых наблюдается большая дефекация в ситуации
открытого поля, считаются более эмоциональными, чем те, кото¬
рые много передвигаются, но имеют низкий уровень дефекации.
Животные. Взрослые крысы, которых содержат в обычных ус¬
ловиях.
1
4,дни
Рис. 2.16. Поведение в открытом поле:
>4-установка: жирная линия — отделяет внутреннее и внешнее поля; В —
число внутренних (JF) и внешних (OF) полей, посещаемых в течение
пяти 1-минутных периодов на протяжении 4 ежедневных опытов; С —
ежедневные усредненные данные, представленные на В; D — число ка¬
тышков помета (болей)
Аппаратура. Большая прямоугольная камера (100ХЮ0 [см]) с пластмассо¬
выми стенками высотой 40 см. Полом служит лист белого пластика, на который
черной краской нанесена решетка, делящая поле на 25 (5X5) равных квадра¬
тов (рис. 2.16, А). Освещение производится лампой 50 Вт, расположенной на
высоте 150 см над центром поля. Регистратор событий или магнитофон.
Процедура. Крысу помещают в угол камеры и наблюдают за
ее поведением в течение 5 мин. Как только животное вступает на
120
новый квадрат обеими передними лапами, это регистрируется.
Число посещений 16-ти периферийных квадратов (прилегающих
к стенкам) регистрируют отдельно от числа посещений 9 внутрен¬
них квадратов. Отдельные подсчеты числа посещений внешних и
внутренних квадратов производятся с интервалом в 1 мин. После
5 мин исследования животное возвращают в клетку. Подсчитыва¬
ется число катышков помета (болей), и пол тщательно моют пос¬
ле каждого теста. Тестирование повторяют в одно и то же время
на протяжении четырех последующих дней.
Результаты. Выпущенные животные начинают двигаться вдоль
стен. Первоначально исследовательское поведение ограничивается
внешними квадратами, а внутренние области посещаются крысами
крайне редко. Типичные результаты приведены на рис. 2.17. Ис¬
следовательское поведение животных максимально выражено в
течение первой минуты, а затем оно постепенно ослабевает. Об¬
щее число посещенных квадратов—15—20, но только 3 или 4 из
них—внутренние. Последняя величина варьирует больше, чем
показатель общего исследовательского поведения. Кроме того,
число катышков помета колеблется от 0 до 5 во время первой се¬
рии опытов. В последующие дни общее исследовательское пове¬
дение животных ослабляется, а внутренние квадраты посещаются
чаще. В то же время степень дефекации уменьшается. Если ис¬
пользовать большую группу крыс (л=20), то можно изучить за¬
висимость между движением и дефекацией, между исследованием
внутренних областей и дефекацией, а также зависимость между
движением и исследованием внутренних областей. Корреляцион¬
ный анализ должен осуществляться отдельно для теста 1 и ком¬
бинированных ^тестов 2, 3 и 4. Высокая отрицательная зависимость
выявлена между дефекацией и исследованием центральной части
открытого поля.
Интерпретация. Помещение животного в новое окружение ведет
к возникновению исследовательского поведения, которому в то
же время препятствуют условия, вызывающие страх. Две антаго¬
нистические тенденции характеризуются разным временным
ходом. По этой причине, несмотря на уменьшение страха, актив¬
ность животного к концу первой серии опытов и в более
поздних пробах снижается. Лучшим выражением уменьшения
страха у животных является исследование ими внутренних квад¬
ратов, которое постепенно становится более интенсивным от опы¬
та к опыту (Santacana, 1972). С другой стороны, дефекация более
тесно связана с эмоциональной реактивностью. Реципрокные отно¬
шения между исследованием внутренней части открытого поля
и дефекацией обнаруживаются не только во времени, но и по
внутригрупповым корреляциям. Отношение между общей исследо¬
вательской активностью и дефекацией сложнее. Если положитель¬
ная корреляция характерна для первого дня, то в последующие,
со второго по четвертый дни, корреляция становится отрицатель¬
121
ной. Как отмечал Дененберг (Denenberg, 1969), значимая интер¬
претация поведения в открытом поле возможна лишь тогда, когда
тесты повторяют в течение 3 или 4 дней и когда учитываются дан¬
ные по дефекации. Так как даже после этого едва возможно из¬
мерить эмоциональность в абсолютном масштабе, необходимо
сравнивать различных животных или различные состояния одного
и того же животного (влияния лекарственных препаратов, уда¬
лений, обработки). Первоначальные реакции страха и убегания,
составляющие неотъемлемую часть описанного выше навязанного
исследовательского поведения, значительно уменьшаются в ситуа¬
ции «свободного» исследования (Blanchard et al., 1974), когда
крысы исследуют открытое поле, выходя из своей клетки, находя¬
щейся в центре пространства свободного поля. Уолш и Камминс
(Walsh and Cummins, 1976) приводят различные факторы, опре¬
деляющие поведение в открытом поле, и рассматривают их зна¬
чимость.
Рекомендуемые опыты
(1) Проанализируйте влияние усиления страха на поведение в
открытом поле: в конце второго теста подействуйте током боль¬
шой силы на заднюю часть тела животного и пронаблюдайте за
степенью движения и дефекации в течение двух последующих
дней.
(2) Или же включите сильный (90 дБ) шипящий звук в те¬
чение последних 5 мин, начиная с третьей минуты первого теста,
и опишите поведение в открытом поле отдельно для периодов,
предшествующих акустическому стимулу и после него.
(3) Протестируйте влияние увеличенной сложности окружения
при движении. В центре поля поместите короткую перегородку
(30 см), две такие перегородки или куб, открытый с одной сто¬
роны, и сравните число посещенных внутренних квадратов при
наличии и отсутствии различных перегородок.
2.6. ЭЛЕКТРОКОЖНАЯ СТИМУЛЯЦИЯ
Электрическая стимуляция кожи — это один из широко используе¬
мых приемов для создания экспериментальной аверзивной ситуа¬
ции *. Хотя электрический ток является чисто искусственным сти¬
мулом, его преимущество заключается в легкой воспроизводимо¬
сти и провоцировании ярко выраженных поведенческих эффектов
(Campbell and Church, 1969). Корректное применение электриче¬
ских стимулов — это основное условие для большинства поведен¬
ческих методик, в которых используют наказание. Превосходный
* Под аверзивным поведением понимают комплекс поведенческих актов,
направленных на избавление животного от неприятных, отвергаемых им воздей¬
ствий окружающей среды.
122
обзор технических аспектов этой проблемы можно найти у Ма-
стерсона и Кэмпбелла (Masterson and Campbell, 1972).
Животные. Крысы в возрасте 2—3 мес содержатся в обычных
условиях.
Аппаратура. Для опытов необходимы: прямоугольная камера (40Х40Х
Х40 [см]) с решетчатым полом и металлическими стенками, а также источник
переменного тока с фиксированным сопротивлением, состоящий из трансформа¬
тора (ЛАТР), соединенного с повышающим трансформатором для получения
напряжений от 0 до 500 В. Выход трансформатора контролируется вольтметром
и соединяется с решетчатым полом через последовательное подключенное со¬
противление (150 кОм, 4 Вт) и распределитель. Электронная хронометрирующая
схема (0,1—1,0 с) приведена в разделе 1.5. Распределитель (рис. 2.17)—это
диодный выпрямитель, который соединяется с решеткой пола так, что каждый
первый и третий прут соединен с полюсами переменного тока, а второй и
четвертый — соответственно с отрицательным и положительным полюсами. Ме¬
таллические стенки должны соединяться с одним и тем же выходом распреде¬
лителя.
•—
+
. !
о <
+
5 С
н
) с!
н
У
J 1 J
+
- - н
!> с
I i J
+ - -
- - н
!> <!
н
-1
!>
ь
►
Рис. 2.17. Диодный распределитель для решеток пола. Подробности приведены
в тексте
Процедура. Крысу помещают в установку для ознакомления с
ней на 5 мин. Затем подается электрической ток (1 с серия 50 Гц)
с интервалами приблизительно в 30 с. Ток наносится с помощью
управляемого контакта только тогда, когда животное соприкаса¬
ется с решетчатым полом всеми четырьмя лапами. Напряжение
тока увеличивается с 10 до 150 В шагами по 10 В и затем вновь
уменьшается. Увеличивающаяся или уменьшающаяся серия повто¬
ряется четыре раза в течение 60 мин. Реакция животного на каж¬
дый удар током классифицируется как (а) отсутствие ответа на
123
основании видимого движения; (б) вздрагивание (внезапное на¬
пряжение мускулатуры или прижимание к полу, при котором ла¬
пы остаются на решетке) или (в) прыжок (сильная реакция, при
которой все четыре лапы одновременно отрываются от решетки).
Можно регистрировать также голосовые реакции.
Результаты. Обычно реакции не наблюдаются при малых ин¬
тенсивностях тока (10—20 В), которые примерно соответствуют
0,05 мА. Реакция вздрагивания появляется при 30 В и переходит
в локальное подергивание и бег при более высоких интенсивностях
тока. Реакции подпрыгивания и иногда писк вызываются ударами
тока, превышающими 70 В. На рис. 2.18 приведен пример типич¬
ного эксперимента.
%
Рис. 2.18. Возникновение различных реакций (ордина¬
та) на удар тока увеличивающейся интенсивности (абс¬
цисса), который подается на ступню:
NR — отсутствие реакции; F — отступление; 1 — прыжок; V —
писк. Каждый стимул применялся 8 раз
Интерпретация. Так как влияние электрического тока на по¬
ведение зависит от плотности тока в ткани, основным источником
варьирован.1Я эффектов является специфическое сопротивление
кожи и площадь контакта кожи с электродами. Наименее устой¬
чивой является последняя величина, и ее трудно стандартизиро¬
вать. Если прутья решетки попеременно соединены с выходом
стимулятора, то крысы могут избежать воздействия тока, стано¬
вясь на прутья одинаковой полярности. Чтобы этого не произошло,
используют специальные «распределители» для изменения связи
источника тока с прутьями решетки (Campbell and Masterton,
1972). Простой распределитель, приведенный на рис. 2.17, дает
возможность переключать Схему + Ь на 1- + с часто¬
той 100 Гц таким образом, что всегда безопасные пары череду¬
ются через 4 прута.
124
Общее сопротивление крысы на решетчатом полу непостоянно,
но обратно пропорционально интенсивности стимулирующего то¬
ка. Согласно данным Кемпбелла и Тетсуниана (Campbell and
Teghtsoonian, 1958), эта величина составляет около 200 кОм для
подпороговых токов и уменьшается до 100 и 25 кОм соответствен¬
но при интенсивностях тока, вызывающих вздрагивание и прыжок.
Эта зависимость сопротивления от тока дает возможность обеспе¬
чить даже при сравнительно низком сопротивлении источника
(150 кОм) стимуляцию почти постоянным током при условии, что
его уровень выше 0,5 мА. Более чувствительный метод определе¬
ния порога тока (Wolthuis et al., 1973) основан на использовании
прямой дорожки, где решетчатый пол соединен таким образом,
что существует ступенчатый токовый градиент от середины до¬
рожки (отсутствие удара тока) к обоим концам дорожки (макси¬
мальная сила удара). Животное может исследовать дорожку, и
его местонахождение регистрируется автоматически. Тенденция
животного оставаться в центре является функцией градиента сти¬
муляции. При воздействии тока силой в 20—30 мкм обнаружива¬
ется ярко выраженное убегание у мышей.
Рекомендуемые опыты
(1) Установите пороги вздрагивания и прыжка при наличии и от¬
сутствии последовательных резисторов. Проверьте влияние увлаж¬
нения лап у крыс на пороги, определенные с использованием ис¬
точников переменного тока с фиксированным сопротивлением и
постоянным напряжением.
(2) Сравните пороги вздрагивания и прыжка с порогами пред¬
почтения: разделите решетчатый пол камеры на две независимые
электрифицированные половины. Подайте электрический ток
(включение на 1 с, выключение на 2 с) на одну половину решетки
в течение 3 мин и зарегистрируйте время, проведенное крысой в
каждой половине камеры. Установите зависимость между пред¬
почтением неэлектрифицированной решетки и интенсивностью
тока.
(3) Сравните электрически выявленный градиент аверзии с ана¬
логичными градиентами, установленными другими способами (го¬
рячий или холодный металлический пол, радиационная теплота,
вибрация).
2.7. АГОНИСТИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ
Под агонистическим поведением * подразумевают комплекс актов,
возникающих в конкурентной ситуации. Это поведение включает
все виды конфликтного поведения, от открытой атаки до подчи¬
* Агонистическое поведение возникает между особями в конфликтных си¬
туациях и других сложных формах взаимодействия.
125
нения и бегства. Использование термина агонистическое поведе¬
ние не означает, что все его составные части управляются одними
и теми же механизмами. Напротив, нападение, защита и подчи¬
нение, как полагают, регулируются различными нервными аппа¬
ратами (Adams, 1979). Более того, качественно и количественно
различные влияния фармакологических препаратов на конкурент¬
ное поведение свидетельствуют о том, что агрессивные и защитные
реакции находятся под контролем различных систем или, иными
словами, действие препарата существенно зависит от социального
статуса реципиента (Miczek and Krsiak, 1979).
В прошлом подавляющее большинство исследований было по¬
священо агрессивным компонентам этого сложного поведения:
изучались атака, борьба и поведение угрозы. Только в последнее
время большое внимание стали уделять исследованию подчинения
и взаимодействиям нападения и подчинения. Если подчинение вы¬
звано только одним фактором (т. е. опытом, приобретенным при
атаке или угрозе со стороны другой особи), то агрессивное пове¬
дение может быть вызвано многими причинами. Например, Мойер
(Moyer, 1968) выделяет различные классы агрессии (хищническая
агрессия, агрессия между самцами, вызванная страхом, раздра¬
жением, территориальная, материнская и инструментальная аг¬
рессия) на основании топографии реакции и раздражителей, ко¬
торые их вызывают. Автор также считает, что каждый из этих
предполагаемых классов агрессии имеет различные физиологиче¬
ские субстраты. На основании анализа видеопленки, на которую
записаны сражения мышей, Брейн (Brain, 1981) сделал попытку
упростить схему Мойера, выделив только три типа внутривидовой
атаки, которые различаются по их наступательному или защитно¬
му знаку (т. е. социальный конфликт, атака, вызванная ударом
тока, родительская защита). Еще одно важное различие, связан¬
ное с разными нейрохимическими и нейрофизиологическими меха¬
низмами мозга (Flynn, 1972), проводится между «аффективной»
и «хищнической» агрессией (Eichelman et al., 1981; Flynn, 1972).
Аффективные атаки представляют собой повсеместный вид аг¬
рессивного поведения позвоночных, и они обычно вызваны авер-
зивными стимулами. Они относительно неспецифичны, так как мо¬
гут быть направлены даже против неживых объектов (см. агрес¬
сия, вызванная болью, раздел 2.7.1). Аффективная агрессия со¬
провождается активизацией симпатических рефлексов и призна¬
ками ярости, включающими позы защиты и угрозы, вока’лизацией,
ожесточенным кусанием или царапанием.
По определению, хищническая атака или охота тесно связаны
с потреблением пищи и ее иногда называют «атака с помощью
тихого подкрадывания». Она не вызывает ни сильной симпатиче¬
ской активации, ни ярости. Атаке предшествуют позы подкрады¬
вания, и они нацелены исключительно на летальный исход (атака
часто направлена на загривок). Еще одно различие, связанное с
126
упомянутой выше классификацией, проводится между так назы¬
ваемой внутривидовой агрессией (например, крыса атакует кры¬
су) и межвидовой агрессией (например, крыса атакует мышь или
лягушку). Однако, по Скотту (Scott, 1981), термин конкурентное
поведение исключает хищную агрессию.
Методы изучения агонистического поведения
в лаборатории
В большинстве методик для лабораторного анализа конкурент¬
ного поведения используют пары животных. Такое поведение поз¬
воляет исследовать отношения между хищником и добычей или
между победителем и побежденным. Традиционно основное вни¬
мание уделялось изучению агрессора. Так как спонтанную агрес¬
сию вызвать трудно, разрабатывался широкий диапазон парадигм,
которые главным образом основаны на контроле за яркими мани¬
пуляциями аверзивной природы, особенно у грызунов. Методики
включают: (а) разрушение отделов головного мозга (например,
разрушение областей септума, гипоталамуса или среднего мозга
или обонятельная бульбэктомия; см. Eleftheriou and Scott, 1971);
(б) использование препаратов (например, апоморфин, амфетамин,
L-DOPA, холиномиметики; см. Avis, 1974; Bandler, 1971; Gianutson
and Lai, 1976), по вопросу химически вызванного агрессивного
поведения см. раздел 6.4.2; (в) электрическая стимуляция голов¬
ного мозга (например, промежуточного мозга, среднего мозга,
мозжечка; см. De Sisto and Huston 1971; Flynn, 1972; Karli et al.,
1969; Panksepp, 1971; Plotnik et al., 1971). До сих пор чаще всего
использовались следующие методики: (г) борьба, вызванная изо¬
ляцией; (д) борьба, вызванная болью (например, борьба, вызван¬
ная ударом тока); (е) агрессия хищничества. Атака против дру¬
гих видов исследуется в следующих экспериментальных ситуациях:
для кошек во многих опытах используют умерщвление крыс или
мышей (Flynn, 1972). Для крыс наиболее детально изучалось
умерщвление мышей (Karli, 1956), хотя при эксперименте на кры¬
сах для исследования агрессии хищничества в качестве жертвы
используются и другие животные — цыплята, лягушки, черепахи,
тараканы (Bandler and Moyer, 1970; De Sisto and Huston, 1970).
Насекомые (например, саранча, сверчки) используются как жерт¬
вы в модели хищничества у мышей (Brain, 1981; Eichelman et al.,
1981). Вероятность атаки в этих моделях зависит от многих пе¬
ременных, таких, как линия животных, условия их выращивания,
возраст и т. д. Хотя эти виды поведения, как правило, возникают
спонтанно, их можно вызвать и электрической стимуляцией мозга,
разрушениями отделов головного мозга и внутримозговой инъек¬
цией препаратов (см. Eichelman et al., 1981). В общем, латентный
период умерщвления, процент животных-убийц и стабильность
убивания являются измеряемыми параметрами.
127
Интересны и другие, не столь часто используемые методики,
связанные с изучением изменения агрессии с помощью оперантно-
го обучения *. Это (ж) оперантная агрессия и (з) агрессия, вы¬
званная либо угашением, либо программой опыта. Агрессивное
поведение можно стимулировать путем угашения оперантно под¬
крепляемой реакции (Kelly, 1974). Такое поведение, вызванное
угашением, было показано для голубей (Azrin et al., 1966), крыс
(Miczek, 1974; Thompson and Bloom, 1966) и обезьян (Hutchinson
et al., 1968). Атаку можно вызвать также непостоянными режима¬
ми подкрепления, такими, как фиксированное отношение (ФО).
Подобная атака может быть связана с агрессией, вызванной уга¬
шением, так как режим ФО также характеризуется периодами
неподкрепления. Стимулированная таким путем атака, как пра¬
вило, исследуется на голубях (Webbe et al., 1974), а также на
обезьянах (Huthinson et al., 1968) и крысах (Huston and De Sisto,
1971) (обзор по этой теме см. у Looney and Cohen, 1982).
Последняя группа методик включает парадигмы, в которых
обычно противопоставлены грызуны различных социальных ста¬
тусов, линий или животные с различным опытом. Это позволяет
исследовать формы (и) спонтанной агрессии и описать весь спектр
(к) конкурентного поведения. И наконец, эти методики отвечают
исследованию (л) модификаций агонистического поведения путем
обучения (например, обучение подчинению, торможение агрессив¬
ного поведения). Опыты, в которых используются методики (г),
(д), (ж), (и) и (л), подробно приводятся в последующих пара¬
графах.
Параметры, измеряемые при конкурентном
поведении
В большинстве исследований, где внимание фокусируется на аг¬
рессоре, как правило, регистрируют лишь некоторые простые па¬
раметры, такие, как латентный период атаки, число укусов и дли¬
тельность или частота стычек. Однако для более подробного ана¬
лиза необходимо фиксировать все поведенческие реакции у аг¬
рессора, а также у индивидуума, подвергшегося атаке, на протя¬
жении конкурентной стычки. Подробные перечни поведенческих
элементов у грызунов, а также методики их регистрации приво¬
дятся несколькими авторами (Grant and Mackintosh, 1963; Miczek,
1979; Rodgers, 1981; Silverman, 1965). Ниже описаны наиболее
важные поведенческие элементы, которые возникают во время кон¬
курентной встречи у мышей.
* Под оперантным обучением здесь понимается выработка навыков актив¬
ного воздействия животного на окружающую среду.
128
Поведение, предваряющее атаку, включает такие акты угрозы,
как нападение боком (агрессивный самец поворачивается боком к
противнику) и нападение — вертикальная стойка (агрессивный
самец встает на задние лапы, повернувшись мордой к противни¬
ку). Стойка, в которой участвуют оба самца,— это взаимная вер¬
тикальная поза. Оба животных стоят на задних лапах, мордой
друг к другу, и их головы подняты кверху. Они наносят удары
друг другу и находятся в контакте друг с другом. (Этот элемент
также известен как боксирование.) Другими элементами, сигна¬
лизирующими о последующей атаке, которые часто сопровожда¬
ются признаками вегетативного возбуждения, являются агрессив¬
ный груминг (аллогруминг, когда агрессор нависает над спиной
или шеей противника и покусывает его шерсть, а партнер лежит
неподвижно, прижавшись к полу), хождение мелкими шагами
(агрессивный самец ходит вокруг противника, поворачиваясь к
нему боком) и постукивание хвостом (животное быстро, с шумом
бьет хвостом по полу или стенке клетки).
Соответственно атака характеризуется тем, что агрессор не¬
сколько раз напрыгивает на противника, кусая его за хвост, кре¬
стец и бок. Затем следует преследование, когда атакующий ярост¬
но преследует противника, бегая по клетке.
Поведение атакованного животного в первую очередь включа¬
ет попытки к бегству (отступление). Если бегству препятствуют
(как это обычно бывает в лабораторных условиях), то жертва
принимает весьма характерные позы, такие, как прижимание (все
четыре конечности кратко прижаты к полу или одна передняя ла¬
па поднята, спина выгнута), защитная вертикальная поза (на
задних лапах, передние лапы протянуты к атакующему, крыса
может толкнуть или ударить передними лапами, голова ее повер¬
нута) и защитная поза боком (передние и задние конечности под¬
няты с одной стороны тела, голова повернута). Побежденное жи¬
вотное может продемонстрировать еще один элемент — замирание
(внезапное и полное прекращение движений). В своей крайней
форме замирание включает вышеупомянутые позы подчинения в
течение длительного времени при отсутствии контакта с агрессо¬
ром. Другой крайней формой подчинения является поза полного
подчинения (животное лежит на спине с вытянутыми лапами),
которая у мышей наблюдается редко.
Следует отметить, что кроме конкурентного поведения оба жи¬
вотных также демонстрируют такие неконкурентные поведенче¬
ские элементы, как локомоция, вставание на задние лапы и
аутогруминг.
Поведенческие элементы можно записать с помощью реги¬
стратора событий на магнитофон или занести в протокол. Для
дальнейшей обработки данных полезно сделать временные отмет¬
ки или разделить время наблюдений на интервалы (например,
по 15 с).
5—549 129
2.7.1. АГРЕССИЯ, ВЫЗВАННАЯ БОЛЬЮ
Удобным способом для вызывания агрессивного поведения явля¬
ется аверзивная стимуляция животного. Атака, вызванная бо¬
лью,— распространенное явление, которое изучалось на многих
видах животных с помощью большого набора раздражителей
(Hutchinson, 1972; Ulrich, 1966). Такая атака легко поддается ла¬
бораторному изучению, так как параметры стимуляции легко кон¬
тролируются. При параметрических исследованиях выявлен ряд
важных переменных, определяющих вероятность, величину и ста¬
бильность атаки, вызванной болью. Они включают пол, возраст и
вид животных, характеристики стимула (например, интенсивность,
частота и длительность воздействия электрического тока на ступ¬
ню) и переменные окружающей среды (например, размер экспери¬
ментальной камеры). Аверзивную стимуляцию можно использо¬
вать для того, чтобы вызвать внутривидовую или межвидовую
атаку, а также атаку, направленную против неживых объектов,
таких, как теннисный мяч, игрушечные животные, резиновый
шланг и т.д. (Hutchinson, 1972; Ulrich, 1966).
Предостережение: изменения болевой агрессии под влиянием воздействий
химических препаратов следует контролировать на наличие изменений болевой
чувствительности, обусловленных данным вмешательством. Далее, необходимо
помнить, что поведение, вызванное у крыс электрическими ударами, является
главным образом защитным, а не агрессивным (Scott, 1966) и, следовательно,
представляет лишь часть агонистического репертуара.
Животные. Крысы массой около 300 г.
Аппаратура. Экспериментальная камера размером около 30X30X30 [см].
Пол должен состоять из металлических прутьев (диаметр 0,6 см, расстояние
между прутьями 2 см). Стимулятор для подачи тока на решетку и распредели¬
тель для варьирования полярности различных прутьев в разные моменты вре¬
мени (что не позволит крысам избежать удара тока, если они стоят на прутьях
одной полярности).
Процедура. Поместите двух животных в камеру и запишите
исходный уровень агонистического поведения, используя приве¬
денные выше принципы. Начинайте тестирование агрессии, выз¬
ванной ударом тока, подавая импульсы в 1 мА длительностью
0,5 с и постепенно увеличивая ток до 2 мА (что должно быть до¬
статочным, чтобы вызвать поведение взаимного сражения с приня¬
тием вертикальных поз). Зарегистрируйте частоту различных ви¬
дов поведения и поз сражений в зависимости от интенсивности
тока, частоты (используйте различную частоту импульсов от 1 до
50 имп в 1 мин в течение 0,5 с) и длительности (от 01 до 5 с)
(см. Ulrich, 1966, где приводится обзор ожидаемых результатов).
Рекомендуемые опыты
(1) Что происходит, когда удару током подвергаются две доми¬
нантные или две субдоминантные крысы?
130
1(2) Попробуйте использовать другие предметы для вызывания
агрессии: например, игрушечное животное, мышь, теннисный мяч
и т. д.
(3) Используйте данную методику в комбинации с методиками
! удаления отделов головного мозга; изучите влияние различных
удалений гипоталамуса и амигдалы на атаки, вызванные болью;
исследуйте влияния билатеральной корковой распространяющейся
депрессии.
(4) Используйте данную методику вместе с методиками само-
стимуляции. Попытайтесь подавить агрессию, вызванную болью,
путем подкрепления поведения, несовместимого с атакой; напри¬
мер, начните с низких интенсивностей тока и подкрепляйте пове¬
дение, направленное на убегание от второй крысы. Таким обра¬
зом, воздействие тока на ступню становится сигналом предстоя¬
щего подкрепления. Затем увеличьте интенсивность тока и попы¬
тайтесь поддержать отсутствие атаки, подкрепляя ее самостиму-
ляцией мозга.
(5) Попытайтесь произвести классическое обусловливание
атаки, вызванной болью, сочетая нейтральный стимул (тон и свет)
с ударом тока, поданным на ступню.
2.7.2. ОПЕРАНТНАЯ АГРЕССИЯ
Агрессивное поведение можно выработать и поддерживать с по¬
мощью оперантного обусловливания (например, у Reynolds et al.,
1963). Драки крыс можно оперантно обусловить, если подкрепле¬
ние водой связать с поведением, приближающимся к драке (Ul¬
rich et al., 1963); также можно использовать подкрепление сти¬
муляцией головного мозга (см. раздел (4.2) (Stachnik et al., 1966).
Животные. Крысам массой около 300 г вживлены в латераль¬
ный гипоталамус стимулирующие электроды (см. раздел 4.1.1
«Стереотаксические методики» и раздел 4.2 «Электрическая сти¬
муляция мозга»).
Аппаратура. Та же, что была описана в опыте по самостимуляции в раз¬
деле 4.2.
Процедура. Протестируйте крыс на самостимуляцию и уста¬
новите параметры оптимальной стимуляции (см. раздел главы
4.2). На следующий день введите вторую крысу в камеру (убрав
рычаг) и измерьте уровень их взаимодействия в течение 1-часо¬
вых опытов, как описано в разделе 2.7.1. Затем произведите опе-
рантное обусловливание животного с вживленными электродами,
выработав у него нападение на вторую крысу, т. е. сначала про¬
изведите подкрепляющую стимуляцию мозга (серии длительно¬
стью 0,5 с). Как только крыса поворачивается к другой крысе,
подкрепляйте движение по направлению к ней, затем прикоснове¬
ние, потом направленно подкрепляйте интенсивность подхода и
5*
131
контактное поведение и продолжайте уточнять и увеличивать
требования к реакции до тех пор, пока не будет выработана ста¬
бильная форма агрессивного поведения доминанта. Произведите
пробы на угашение и восстановление агрессивного поведения.
Рекомендуемые опыты
(1) Попробуйте разные виды пищевого или водного подкрепления
для выработки агрессивного поведения.
(2) Попытайтесь оперантно выработать реакцию атаки нежи¬
вого объекта, такого, как теннисный мяч или кукла. Попытайтесь
вызвать акты убивания мышей у крыс, которые сами по себе не
убивают мышей.
(3) Разработайте опыт по оперантному обусловливанию пове¬
дения подчинения у крысы-доминанта.
(4) Используйте парадигму условной вкусовой аверзии (см.
с. 189), чтобы помешать убиванию мышей или лягушек: через
5 мин после умерщвления жертвы введите крысе хлорид лития
(0,15 М, 2% массы тела).
(5) Используйте наказания агрессивного поведения подачей
электрических стимулов на ступню посЬе атаки. Повторите тести¬
рование на следующий день.
2.7.3. АГРЕССИЯ, ВЫЗВАННАЯ ИЗОЛЯЦИЕЙ
Длительная социальная депривация, связанная с помещением
взрослых мышей-самцов в индивидуальные клетки, приводит к
устойчивому агрессивному поведению. Эта простая и надежная мо¬
дель, впервые использованная Иен и сотр. (Yen et al., 1959), стала
широко применяться при изучении аспектов нейробиологии аг¬
рессии (см. Avis, 1974; Brain, 1975; Valzelli, 1981). Агрессивность,
вызванная изоляцией, также наблюдается у обезьян, крыс, рыб
и птиц и зависит от пола и линии животных. В общем, уровень
стимулированной агрессии пропорционален длительности изоля¬
ции и достигает наивысшего проявления на 3—4-й неделе изоля¬
ции (Valzelli, 1981). Агрессия, вызванная изоляцией, может изу¬
чаться в различных условиях (жилая или незнакомая клетка,
изолированное животное против неизолированного животного,
животное из группы, обычный противник, животное, обученное
быть побежденным или победителем), каждое из которых по-раз¬
ному влияет на полученные результаты (Brain et al., 1961). Наи¬
более распространенной методикой является схема «резидент—•
чужак», в которой изолированная мышь, постоянно обитающая в
клетке, одерживает победу над чужаком, взятым из клетки, где
он содержался в группе животных; при этом чужак будет прояв¬
лять защитное поведение. Такая ситуация позволяет исследовать
непосредственное воздействие фармакологических препаратов на
132
различные формы поведения (Miczek, 1978). Следует отметить,
что кроме влияний препаратов на агонистическое поведение, не¬
прямые влияния могут также вызвать изменения форм поведения:
атака агрессивного животного на противника может зависеть от
дозы препарата, введенного противнику. Аналогичным образом
реакции бегства и защиты у неинъецированных животных могут
меняться как функция поведения атакующего противника, полу¬
чившего инъекцию препаратов. Кроме агрессии при длительной
изоляции индуцируются некоторые другие изменения поведения,
а также нейрохимические и нейрофизиологические изменения
(синдром изоляции, Valzelli, 1973), свидетельствующие о том, что
социальная депривация является всеобщим и мощным стимулом.
Хотя поведение изолированных мышей может служить подходя¬
щей моделью скорее патологической, чем естественной агрессии,
его изучение все же имеет много преимуществ. Например, у раз¬
личных линий мышей эти опыты можно использовать для иссле¬
дования взаимоотношений агонистических и неагонистических
проявлений поведения в ходе изоляции, что затем позволит по¬
нять механизмы, участвующие в агрессии (Siegfried et al., 1981).
Животные. Мыши-самцы линии DBA/2 (DBA) в возрасте 6—
8 недель.
Аппаратура. Клетки для изолированного содержания мышей размером 24Х
Х14Х13 [см]. Жилые клетки для группового содержания мышей (л=10):
43X27X15 [см]. Клетка для тестирования (24X24X30 [см]).
Процедура. Изолируйте мышей линии DBA на 4 недели. Затем
возьмите одну мышь из одиночной клетки, поместите ее в клетку
для тестирования и дайте ей освоиться в течение 10 мин. Затем
введите туда мышь линии DBA того же возраста, живущую в груп¬
пе, и в течение 5 мин регистрируйте латентный период атаки, чис¬
ло укусов и частоту драк или все возможные поведенческие эле¬
менты у агрессора и чужака, как это указано выше.
Рекомендуемые опыты
(1) Что происходит, когда к резиденту подсаживают побежден¬
ную мышь линии DBA, живущую в группе? Наблюдается ли
уменьшение числа атак со стороны мыши-резидента, вызванное
увеличением числа демонстраций подчинения со стороны чужака?
(2) Что произойдет, если чужак — это самка линии DBA или
самец, находившийся при самке?
(3) Используйте крыс разного возраста и разной длительности
изоляции (например, от 1 до 8 недель) и проверьте изменения
интенсивности агонистического и неагонистического поведения
(например, в сочетании с измерениями активности, раздел 2.3,
электрофизиологическими коррелятами, раздел 5).
(4) Используйте данную методику вместе с приемами разру¬
133
шения отделов головного мозга (см. гл. 4), например с эффекта¬
ми бульбэктомни, произведенной до и после изоляции.
(5) Сравните способность к обучению у мышей линии DBA,
живших отдельно, и у мышей, живших в группе. Используйте ме¬
тодики, описанные в гл. 3. Соотносится ли изменение способности
обучения с началом агрессивного поведения?
(6) Влияет ли изоляция на периоральный рефлекс кусания
(см. раздел 6.4.2)?
2.7.4. СПОНТАННАЯ АГРЕССИЯ
Имея в виду сложности, связанные с использованием традицион¬
ных методик (например, драки, вызванные болью или изоляци¬
ей), ряд исследователей обратился к более естественным этологи-
ческим подходам для изучения агрессии. Для этого используют,
во-первых, ситуации, в которых агрессия встречается спонтанно,
и, во-вторых, подробный анализ агонистического поведения во
время встречи. Для этого необходимы специальные схемы прове¬
дения экспериментов, так как лабораторные линии крыс редко
вступают в драку спонтанно. Большая часть ситуаций, в которых
вызывается спонтанная агрессия, может быть обобщена термином
«парадигма колонии». Этот метод основан на том, что грызуны,
живущие вместе в ограниченном пространстве, образуют социаль¬
ную группу с иерархией доминантности (Poole and Morgan, 1973;
Uhrich, 1938). Например, доминантный самец из небольшой ко¬
лонии крыс обоих полов обязательно атакует самца-чужака той
же линии (Blanchard et al., 1975; Brain et al., 1980; Flanelly and
Lore, 1975; Miczek, 1979). Когда сталкиваются две группы мы¬
шей-самцов, начинается межгрупповой конфликт, в котором боль¬
ше всего дерутся доминантные представители (Zwirner et al.,
1975). Аналогичным образом можно вызвать драки путем поме¬
щения мыши-доминанта из одной пары мышей и незнакомой суб-
доминантной мыши из другой пары в нейтральной клетке (Cut¬
ler et al., 1975). Парадигма колонии применяется также, если ис¬
пользовать в качестве чужака мышей или крыс иной линии
Frischknecht et al., 1982; Van de Poll et al., 1981). Ниже приво¬
дится описание эксперимента.
Животные. Мыши-самцы линии C57BL/6(C57) в возрасте 6—
8 недель. Мыши-самцы линии ICR или DBA/2 в возрасте 6 недель.
Аппаратура. Жилая клетка для мышей С57: 27X21X14 [см]. Жилая клетка
для мышей ICR или DBA (л=10): 43X27X15 [см]. Клетка для тестирования:
24X24X30 [см].
Процедура. Разместите мышей линии С57 по группам из 5 жи¬
вотных в каждой клетке. Оставьте животных там на 1—2 недели.
Маркируйте хвост каждой мыши цветными полосками. Введите
в их жилую клетку мышь линии ICR (или DBA) и пронаблюдайте
134
за поведением мышей С57 в течение 15 мин. За это время мыши
линии ICR будут атакованы одной или тремя мышами линии С57
(бойцы, Б-С57), тогда как другие мыши из этой группы (небойцы,
НБ-С57) никогда не проявят агрессивного поведения по отноше¬
нию к мышам ICR. Повторяйте эту процедуру на протяжении не¬
скольких дней, пока не выявятся стабильно сражающиеся живот¬
ные. Для проведения самого опыта поместите мышь Б-С57 в клет¬
ку для тестирования и дайте ей освоиться в течение 10 мин. Вве¬
дите необученную мышь линии ICR (или DBA) и запишите пара¬
метры агонистического поведения (см. выше) в течение 3—10 мин.
Рекомендуемые опыты
(1) По аналогии с опытами, упомянутыми в связи с агрессией,
вызванной изоляцией, используйте разрушения отделов головного
мозга, фармакологические препараты, сравните побежденных чу¬
жаков, которые не использовались в этом опыте (наивных*), и со¬
поставьте результаты, полученные при этих двух формах агрес¬
сии.
(2) Используйте в качестве наказания агрессивного поведения
воздействие тока на ступню (0,1—3 мА, 1—10 с) сразу же после
сражения. Вновь проведите опыт на следующий день с наивным
животным — чужаком. Одинаково ли тормозится агрессия, вызван¬
ная изоляцией, и спонтанная агрессия?
(3) Используйте процедуру наказания как форму обучения
пассивному избеганию с одной попытки. Проанализируйте изме¬
нения обучения, вызванные аппликацией препаратов после удара
тока.
(4) Вместо тока, подаваемого на ступню, используйте в качест¬
ве наказания поражение. Воспользуйтесь следующей процедурой:
(а) Б-С57 нападает на мышь DBA из группы; (б) Б-С57 сразу
же побеждается изолированной мышью DBA; (в) Б-С57 вновь
в опыте на следующий день против наивной мыши DBA из группы.
2.7.5. ПОВЕДЕНИЕ ПОДЧИНЕНИЯ
Подчинение — это готовность отдельного животного сдаться или
подчиниться после нападения или угрозы нападения. Оно возни¬
кает исключительно после приобретения опыта нападения. Спо¬
собность подчиняться является запрограммированным поведением,
т. е. животному нужно обучаться не тому, как реагировать, а
скорее тому, когда, в каких ситуациях следует так реагировать
(Leshner, 1981). Демонстрация позы подчинения имеет высоко¬
адаптивные свойства, так как снижает объем физических увечий
* Наивным (в отличие от обученного) называется животное, не имеющее
опыта поведения в конкретной экспериментальной ситуации,
135
у животного (Adams, 1979; Blanchard and Blanchard, 1977; Grimm,
1980). Подчинение и поражение сопровождаются разнообразными
физиологическими изменениями, среди которых наиболее хорошо
изучено содержание гипофизарных адренокортикальных гормонов
(Brain, 1980; Leshner, 1980; Miczek, 1982). Нападение, вызванное
стрессом, более сопоставимо с традиционным аверзивным стиму¬
лом (например, электрический удар) в реакциях условного избе¬
гания. Действительно, поведение подчинения используется как мо¬
дель социального обучения (Frischknecht et al., 1982; Ginsburg
and Allee, 1942; Lagerspetz and Lagerspetz, 1971; Roche and
Leshner, 1979; Steward, 1946), с помощью которого тестируются
различные вещества, влияющие на системы пептидов головного
мозга (Roche and Leshner, 1979; Siegfried et al., 1982). Описанный
ниже эксперимент иллюстрирует модель обучения подчинению у
мышей, основанную на данных Зигфрида и сотр. (Siegfried et al.,
1982) и Фришкнехта и сотр. (Frischkneht et al., 1982).
Животные. Мыши-самцы в возрасте 6—8 недель линии C57BL/6
(С57). Мыши-самцы ICR, 6-недельные.
Аппаратура. См. раздел 2.7.4.
Процедура. Тщательно отберите стабильных мышей линии
Б-С57 и НБ-С57 из их групп, как это рекомендуется в 2.7.4. Обу¬
чение оценивается в 3-дневном опыте по следующей схеме. День
1-й (исходный опыт): выньте мышей (НБ-С57) из жилой клетки
и поместите их в клетку для тестирования. После 10-минутной
адаптации введите мышь ICR. Регистрируйте каждый контакт
между мышами НБ-С57 и ICR и возникшие в результате элемен¬
ты подчинения (например, прижимание к полу, защитный пово¬
рот боком, защитная вертикальная стойка, бегство, замирание,
голосовые реакции) в течение 5 мин. День 2-й (обучение): дайте
адаптироваться мыши Б-С57 в тестовой клетке. Введите ту же
мышь ICR, которая подвергалась эксперименту в 1-й день. Заре¬
гистрируйте латентный период нападения, число укусов, а также
перечисленные выше элементы подчинения у мыши ICR. Прекра¬
тите опыт, когда мышь ICR принимает защитную вертикальную
позу при приближении Б-С57 (латентный период подчинения) или
после фиксированного интервала времени, когда мыши находятся
вместе (например, 3 мин). День 3-й (тестирование): произведите
столкновение мыши ICR, побежденной на 2-й день, с той же мы¬
шью НБ-С57, что и в 1-й день, и проведите опыт, как это описано
для 1-го дня. В конце каждой серии тестирования на 1-й, 2-й и 3-й
день верните мышь ICR обратно в жилую клетку. Контроль тот
же, что и для экспериментальных животных, за исключением 2-го
дня, когда мышь ICR сталкивают с мышью НБ-С57, а не с Б-С57.
Результаты. На рисунке приведены некоторые поведенческие
акты, которые наблюдались у мыши ICR на 3-й день (после опы¬
та поражения, нанесенного мышью Б-С57) при контакте только
136
с мышью НБ-С57. Число этих актов представляет собой показа¬
тель обученного подчинения. Мыши, потерпевшие поражение на
2-й день (рис. 2.19), демонстрируют значительно большее число
припаданий к полу и особенно защитных поворотов боком и вер¬
тикальных поз по сравнению с 1-м днем (исходный опыт) и кон¬
трольной группой (не потер¬
певшей поражения). Эти пове¬
денческие акты медленно уга¬
шаются в течение 5-минутно¬
го опыта. В общем, значитель¬
но меньшее число элементов
подчинения регистрируется в
последние минуты по сравне¬
нию с первыми двумя минута¬
ми опыта. Данная модель поз¬
воляет изучать обучение в при¬
сутствии животных того же
вида, которое более или менее
имитирует естественную соци¬
альную ситуацию. Кроме того,
эта же парадигма может ис¬
пользоваться для изучения
различных аспектов обучения
и их изменений с помощью хи¬
мических веществ и разруше¬
ний отделов головного мозга.
Так, например, на 2-й день
день можно изучить приобре¬
тение поведения подчинения.
Далее в схему можно внести
воздействия для изучения па¬
мяти. Память, извлечение из
памяти и угашение можно изу¬
чать на 3-й день.
Рекомендуемые опыты
(1) Попытайтесь повлиять на приобретенное поведение подчине¬
ния, применяя электросудорожное воздействие (или другие спо<
собы вызова амнезии) после поражения (см. гл. 6).
(2) Какую роль играет боль и страх в приобретенном подчи«
нении? Примените местный наркоз в основные области укусов или
используйте транквилизаторы (успокаивающие препараты) на
2-й день.
(3) Насколько важным является генетический фактор для обу¬
чения подчинению? Сравните обучение подчинению в линии с вы»
соким уровнем бегства (наприме, DBA/2) и с низким уровнем бег¬
ства (например, C57BL/6).
Число
DU DU DU
Эксперимент Контроль
Рис. 2.19. Число поз подчинения у мы¬
шей ICP при контакте с несражающей-
ся мышью С57 до (день 1, п—25) и
после поражения (день 3, /1=15), нане¬
сенного сражающейся мышью С57 на
второй день (из Frischkneht et al., 1982,
с любезного разрешения авторов и из¬
дателя) :
контроль (л=10) осуществлялся на несра-
жающейся мыши С57 на второй день: CR —
припадание; DS — защитный поворот боком;
DU — защитное вставание на задние лапы.
Статистика (£/-тесг Манна — Уитни}: +Р < 0,05,
+ +Р<0.001, сопоставление с результатами
1 дня и контролем
137
(4) Подавляет ли приобретенное подчинение по отношению к
особи линии А агрессивное поведение того же животного по от¬
ношению к особи другой линии В или же животные различают
партнеров?
2.8. ЕДА И ПИТЬЕ
Потребление пищи и воды — наиболее тщательно изученные фор*
мы поведения. Это объясняется рядом причин. Во-первых, потреб¬
ление пищи и воды служит удобным подкреплением в исследо¬
ваниях оперантного обусловливания. Так как оно является консу-
маторным поведением, его относительно легко измерить. Более
того, состояния голода и жажды легко определить по измерению
(см. раздел 2.11) интенсивности драйва* (побуждения) и, следо¬
вательно, они служат основной моделью мотивированного пове¬
дения вообще. Большое внимание уделяется изучению механиз¬
мов центрального контроля, а также контроля за потреблени¬
ем еды и питья (см. Epstein et al., 1973; Morgane, 1969; Novin et
al., 1976; Peters et al., 1975; Thompson, 1980; Wayner and Oomura,
1975).
Различные аспекты принятия пищи и питья рассматриваются
в других разделах данной книги (например, «Разрушение отделов
головного мозга», раздел 4.2; «Электрическая стимуляция мозга»,
4.2; «Химически вызванное исполнительное поведение», 4.3; «Изме¬
рение интенсивности драйва» (побуждения), 2.11; «Условная вку¬
совая аверзия», 3.2.2; «Формы поведения», 2.2; «Общая актив¬
ность», 2.3 и т. д.). Поэтому здесь лишь суммируются некоторые
методы измерения потребления пищи и питья и обсуждаются не¬
которые вопросы, которые не рассматриваются в других главах,
такие, как полидипсия, вызванная определенным режимом под¬
крепления.
Измерение активности, связанной с принятием пищи
Основную трудность при измерении потребления пищи, особенно
у крыс, представляет потеря частичек пищи в процессе жевания.
Объем теряющихся частичек трудно измерить, так как пищевые
крошки перемешиваются с фекалиями, мочой и пролитой водой.
Одно из решений этой проблемы — помещение порошкообразной
пищи на тарелку, к которой крыса может дотянуться Лишь через
узкий туннель, не позволяющий животному повернуться в нем.
Крошки пищи собирают и взвешивают. Однако такое приспособ¬
ление неудобно для проведения опытов с использованием стиму¬
ляции и регистрации, где применяются провода, оно также не под-
* Термином «драйв> обозначают влечения, побуждения, мотивации положи¬
тельного и отрицательного знака. Соответствующее поведению ведет к сниже¬
нию уровня драйва,
138
Рис. 2.20. Накапливаю¬
щий регистратор (с раз¬
решения Ralph Gen-
brands Со)
Рис. 2.21. Автоматиче¬
ский раздатчик пищевых
шариков. Соленоид пе¬
редвигает чашки с ша¬
риками в положение,
когда шарик попадает
в трубку и оттуда в
кормушку крысы (с раз¬
решения Ralph Ger-
brands Со),
Рис. 2.22. Установка для выработки инструментальных УР,
оснащенная рычагом и автоматическим раздатчиком пищевых
шариков (с разрешения Ralph Gerbrands Со)
Рис, 2.23. Поилка для жидкости на соленоиде (с раз¬
решения Ralph Gerbrands Со)
ходит и для исследований с разрушениями мозга и химическими
воздействями, которые могут оказывать чувствительно двигатель¬
ные расстройства, мешающие крысе находить или достигать источ¬
ник пищи. Во многих исследованиях, основанных на повреждении
мозга, доступ к пище должен быть облегчен. Один из способов
учета потерянных крошек заключается в том, что под ячеистый
пол подстилают бумагу и собирают на ней пищу и высушивают
после удаления фекалий.
Для исследований, в которых необходима непрерывная регист¬
рация потребления пищи, существует несколько методов, в том
числе следующие:
(а) Использование жидкой пищи и измерение с помощью счет¬
чика числа лизаний. Схема счетчика приведена на с. 236;
(б) Можно использовать фотоэлементы для измерения дли¬
тельности и частоты подходов к кормушке.
(в) Контакты с кормушкой можно регистрировать, если живот¬
ное замыкает контакт цепи между кормушкой и полом клетки.
(г) Источник пищи можно поместить на электромеханические
весы, с помощью которых регистрируют, когда и сколько употреб¬
лялось пищи (см. запись на рис. 2.24). Можно использовать раз-
датчик пищевых шариков, который срабатывает при условной дви¬
гательной реакции (например, нажатие на рычаг), которая регист¬
рируется накапливающим регистратором (см. с. 214 и рис. 2.20).
В продаже имеются различные типы раздатчиков корма для крыс,
обезьян и голубей (на рис. 2.21 приведена фотография раздатчика
пищевых шариков для крыс, а на рис. 2.22 показан раздатчик,
смонтированный на камере Скиннера.
(ж) Длительность и частоту реакции потребления пищи мож¬
но приблизительно измерить с помощью микроконтакта, приводи¬
мого в действие дверцей на шарнирах, которую животное откры¬
вает головой для получения доступа к кормушке.
Измерение потребления жидкости
Обычным средством для измерения потребления жидкости явля¬
ется калиброванная питьевая трубка. Для получения непрерывной
записи можно использовать счетчики лизательных движений. Счет¬
чики питья, или счетчики количества лизаний, как правило, реги¬
стрируют количество лизаний питьевой трубки, при которых язык
замыкает цепь небольшого постоянного тока. Счетчик количества
лизаний, в котором исключено пропускание тока через животное,
основан на прерывании светового пучка, пересекающего доступ к
питьевой трубке, подробно описан на с. 142. Лизания могут реги¬
стрироваться с выхода счетчика или накапливаться.
Скорость лизаний у крыс достаточно постоянна и составляет
от 6—7 лизаний в 1 с (Stellar and Hill, 1952; Corbit and Luschei,
1969), хотя объем жидкости, поглощенной при каждом лизании
141
(около 5 мкл), может варьировать для различных растворов
(Falk, 1971 а, Ь).
Автоматические раздатчики жидкости для исследования, опе-
рантного обусловливания имеют вид погруженных резервуаров
(рис. 2.23). Они обычно состоят из небольшой ложки в кювете,
наполненной водой. С помощью соленоида наполненная ложка
поднимается через отверстие в полу экспериментальной камеры
таким образом, что животное на некоторое время получает доступ
к ее содержимому.
Рис. 2.24. Влияние режимов освещения — 12 ч — свет/12 ч — темнота (ввер¬
ху) и 60 мин — свет/60 мин — темнота (внизу)—на потребление воды (W),
пищи (F), температуру тела (ВТ) и двигательную активность (МА) у крыс:
темные области обозначают периоды темноты. Калибровка пищи и воды в граммах и
температура тела (°С) приведены рядом с правой ординатой. Интегрированная двига¬
тельная активность показана в произвольных единицах
Как и при потреблении пищи, непрерывная регистрация пот¬
ребления воды может осуществляться путем помещения поилки на
электромеханические весы, с помощью которых ведется постоянная
запись когда и сколько потребляется жидкости. На рис. 2.24 (Вог-
Ьё1у and Huston, 1974) приведена 24-часовая запись потребления
пищи, воды, двигательной активности и температуры тела на то¬
чечном регистраторе в режиме 12 ч света, 12 ч темноты (верхняя
запись) и в режиме чередования 60 мин света, 60 мин темноты
(нижняя запись). Двигательная активность записывается с по¬
мощью регистратора силы, находящегося под клеткой (изменение
силы в вертикальном направлении вызывает пропорциональное из¬
142
менение напряжения на механоэлектрическом преобразователе.
Изменение напряжения затем усиливается и интегрируется через
RC-цепочку). Температура тела измеряется по радиосигналам тем¬
пературных передатчиков, вживленных внутрибрюшинно. На рис.
2.24 показан дневной ритм поведения, уже подробно описанный в
разделах «Формы поведения» (раздел 2.2) и «Общая активность»
(раздел 2.3). Так как крыса — ночное животное, она активна глав¬
ным образом в период темноты. Аналогичные записи можно полу¬
чить, используя другие методы измерения двигательной активно¬
сти (см. с. 110), потребления пищи и питья (см. выше). Нижняя
запись показывает, что такое поведение можно вызвать и в корот¬
ких двухчасовых циклах свет — темнота. Такие циклы позволяют
отделить влияние освещения на поведение от влияний эндогенных
часов, связанных с циркадными ритмами.
Существуют методы введения пищи и жидкости непосредствен¬
но в рот или в желудок в хронических условиях. Киселев (Kisse-
leff, 1972) приводит подробный обзор и описание методик введе¬
ния пищи и воды в желудок (через пластмассовую трубку, прохо¬
дящую в носоглотку и прикрепленную к черепу) или прямо в рот.
В таких условиях крыс можно обучать нажатию на рычаг для
получения жидкости прямо в желудок или в рот. Киселев
(Kisseleff, 1972) также рассматривает использование желудочной
фистулы и нескольких диет для крыс.
2.8.1. ПОЛИДИПСИЯ, ВЫЗВАННАЯ ОПРЕДЕЛЕННЫМ
РЕЖИМОМ ПОДКРЕПЛЕНИЯ
Данный эксперимент показывает, что поедание пищи не всегда
является прямой функцией уровня депривации, а может находить¬
ся под контролем со стороны таких переменных, как режим под¬
креплений. Фолк (Falk, 1969, 1971 а, Ь) показал, что у крыс может
развиваться полидипсия (они пьют больше, чем можно ожидать,
исходя из соображений нормальной гомеостатической регуляции),
если им просто предоставить доступ к пище с использованием не¬
постоянного режима. Например, во время 3-часового опыта в ре¬
жиме переменного интервала в 1 мин (ПИ 1 мин) для получения
45 мг шариков пищи крысы в среднем потребляют 92 мл воды,
что более чем в 3 раза превышает потребление ими воды в тече¬
ние 24 ч. Такая полидипсия, вызванная режимом подкрепления,
описана и для макаков-резусов.
Животные. Используйте 300-граммовых крыс и поддерживайте
их массу на уровне 70—80% от нормальной, ограничивая потреб¬
ление пищи в течение 4—7 дней. Этого можно добиться в резуль¬
тате ежедневного обучения отвечать на фиксированный интервал
(ФИ) пищевого подкрепления (см. ниже).
Аппаратура. Камера Скиннера с рычагами и системой автоматической по¬
дачи пищевых шариков (см. выше). Пищевые шарики для крыс (45 мг). Про¬
грамма для подкрепления через фиксированные интервалы времени обеспечива¬
143
ет подачу пищевого шарика автоматически после того, как через фиксирован¬
ный интервал времени возникает первая реакция. Измеряйте потребление жид¬
кости с помощью счетчика (см. с. 236) или калиброванной питьевой трубки,
причем питьевое устройство помещают рядом с кормушкой. Записывайте нажа¬
тия на рычаг и реакции лизания с помощью накапливающего регистратора.
Процедура. Проведите пищевую депривацию животных в тече¬
ние 3 дней, затем в течение 2 ч ежедневно на протяжении 4—7
дней обучайте нажатию на рычаг по режиму подачи подкрепле¬
ния через фиксированный 1-минутный интервал (ФИ) (45 мг ша¬
рики) ; реакция подкрепляется только через 60 с после послед¬
него подкрепления. Ограничьте принятие пищи во время обуче¬
ния и давайте дополнительную пищу в жилых клетках для под¬
держания на уровне 70—80% нормальной массы животного. Начи¬
найте с режима непрерывного подкрепления и постепенно увели¬
чивайте длительность фиксированного интервала, пока поведение
не станет стабильным при ФИ, равным 60 с. Одновременно заре¬
гистрируйте лизания на канале накопителя.
Результаты. У крыс наблюдается полидипсия; согласно крите¬
рию объема поглощенной воды в течение 2-часового опыта мож¬
но ожидать, что этот объем достигнет 70 мл или будет в два раза
больше нормального потребления воды за день. Крысы начинают
пить сразу же после того, как съедят шарик пищи. Между серия¬
ми опытов животное почти не пьет в жилой клетке. Для развития
полидипсии потребуется несколько опытов.
Интерпретация. Явление полидипсии, вызванное режимом под¬
крепления, недостаточно изучено, хотя выдвигались разные гипо¬
тезы для его объяснения (см. обзор у Falk, 1969). Например, при¬
нятие пищи ведет к обезвоживанию за счет выведения воды из
тканей в желудок, что может вызвать жажду или сухость во рту.
Отсюда выдвигается предположение, что животное пьет, частич¬
но, для того, чтобы ему было легче проглотить сухие шарики пи¬
щи. Однако наполнение желудка водой до тестирования не пред¬
отвращает полидипсию, что является аргументом против подобно¬
го объяснения. Фолк (Falk, 1969) приводит данные против трак¬
товок полидипсии с позиций «теории сухости во рту», а также дан¬
ные против других имевшихся объяснений (например, случайное
подкрепление питьевого поведения; принятие жидкости как без¬
условный рефлекс -на принятие пищи; питье как хронометрирую¬
щее поведение). Фолк (Falk, 1969, 1971 а, Ь) вместо этого пред¬
лагает рассматривать полидипсию, вызванную определенным ре¬
жимом питания, как вариант дополнительного поведения. Поведе¬
ние, которое, вероятно, не выполняет никакую идентифицирующую
регуляторную функцию и не связано с доминирующим мотиваци¬
онным состоянием, этологи обычно классифицируют как смещен¬
ную активность. Фолк считает, что полидипсия, вызванная режи¬
мом подкрепления, и другие виды поведения, навязанные самой
схемой опыта, родственны смещенной активности, и он предлага-
144
* ет концепцию «дополнительного поведения» в качестве нового
t класса таких видов поведения. Еще одним примером дополни-
! тельного поведения является агрессия, вызванная режимом опыта
и возникающая в паузах после подкрепления. Другие дополни¬
тельные виды поведения, вызванные непостоянными режимами
подкрепления, включают убегание, бег в колесе и лизание воз¬
духа.
Наиболее важными переменными полидипсии, вызванной про¬
цедурой опыта, являются:
(а) прерывистость в подаче пищи (например, меняющийся ин¬
тервал, фиксированное соотношение или даже режимы с фикси¬
рованным временем, в которых для подачи пищи не требуется ни¬
каких реакций). Степень полидипсии возрастает с длительностью
фиксированного интервала и падает при достижении максималь¬
ной длительности; (б) для возникновения полидипсии масса тела
крыс должна быть ниже нормального уровня и (в) важен размер
пищевого шарика; 45 мг шарик лучше, чем 90 мг.
Рекомендуемые опыты
(1) Исследуйте полидипсию, вызванную режимом опыта при
использовании непищевого подкрепления. Например, проанализи¬
руйте полидипсию при самостимуляции в режимах с ФИ (см. с.
216), когда масса животного составляет 80% нормальной и живот¬
ные подвергнуты пищевой депривации. Чередуйте подкрепления
стимуляцией мозга с подкреплением пищей в режимах с фиксиро¬
ванным соотношением.
(2) Проверьте влияние разрушения различных отделов голов¬
ного мозга (например, электрические разрушения в перегородке,
амигдале, фронтальной коре, вентромедиальном гипоталамусе, ла¬
теральном гипоталамусе; возвращение к норме после афагии и
адипсии).
(3) Предварительно обучите крыс нажимать на второй рычаг
для получения водного подкрепления (например, доступ к поил¬
ке с водой на 4 с) в режиме с непрерывным подкреплением. До¬
статочно ли сильна полидипсия, вызванная ФИ, чтобы нажатие
на этот рычаг сохранялось в период после подкрепления?
(4) Протестируйте взаимодействие между питьевым поведени¬
ем и другими видами поведения, вызванными определенными ре¬
жимами; это взаимодействие можно исследовать, предоставив
крысе возможность бегать в колесе, проявлять агрессивность к
мыши или лягушке или спариваться с самкой, легко подпускаю¬
щей самца.
Например, будет ли бег в колесе (или агрессия, или спари¬
вание) нарастать как функция объема воды, введенной в же¬
лудок за 15 мин перед тестированием?
145
2.9. ПОЛОВОЕ ПОВЕДЕНИЕ
Крысы широко используются для поведенческого и физиологиче¬
ского анализа поведения спаривания. Переменные, влияющие на
спаривание у крыс, сложны. Например, вероятность того, будут
ли самцы вообще спариваться в лабораторных условиях, зависит
от линии крыс. Бермант и Закс (Bermant and Sachs, 1973) счи¬
тают, что самцы капюшонных крыс линии Лонг — Эванс будут
спариваться с большей вероятностью, чем белые крысы линии
Спраг — Доули. Важны такие факторы окружающей среды, как
освещение и шум. Как ночные животные, крысы предпочитают
спариваться в темноте. Определенную роль играет опыт, так как
вероятно спаривание с рецептивной самкой после нескольких под¬
ходов к ней самца. Половое поведение (как и внутривидовое по¬
ведение агрессии) трудно количественно измерить, так как оно
включает множество сложных последовательных элементов пове¬
дения и требует взаимодействия обоих партнеров. Обычная про¬
цедура заключается в том, чтобы положиться на опытного экспе¬
риментатора, который бы сам записывал возникающие виды по¬
ведения.
Поведение спаривания у крыс
Позы крыс при спаривании приведены у Гроссмана (Grossman,
1967) и Берманта и Закса (Bermant and Sachs, 1973). Как прави¬
ло, самец осуществляет садку и выполняет мелкие фрикции, чтобы
сориентировать пенис во влагалище. Затем следует глубокое по¬
гружение и извлечение (интромиссия). После такой короткой
интромиссии (которая длится около 0,25 с) самец отходит на не¬
которое время, порядка 30—60 с, перед началом новой садки. Пос¬
ле 8—15 подобных интромиссий самец может осуществлять не¬
сколько интромиссий, не спускаясь. Эякуляция заметна по судо¬
рожному сокращению мышц. Самец продолжает некоторое время
держаться за самку, а затем медленно спускаться. Через 5 мин
он может вновь подойти к самке для осуществления второго цик¬
ла (эякуляционная серия) (табл. 2.2). При наличии одной самки
самец может эякулировать около 5 раз в течение первого часа.
Предъявление новой самки вновь активирует его для последую¬
щих эякуляций.
Лордоз
Обычным показателем половой восприимчивости самки является
реакция лордоза. Эта реакция имеет место, когда самка воспри¬
имчива к садке самца, и состоит в том, что ее спина принимает
вогнутое положение, хвост отклоняется латерально, а шея вытя¬
гивается. Реакцию лордоза можно вызвать рукой, если пощеко¬
тать или слегка нажать на заднюю часть тела.
146
Стандартным измерением восприимчивости самки крысы к
самцу является отношение лордоз — садка. (JI/C-отношение), оно
равно общему числу проявлений лордоза, деленному на число са¬
док, умноженное на 100.
Обзор, посвященный половому поведению самок крыс, можно
прочитать у Доти (Doty, 1974).
Производились попытки измерить «интенсивность» восприим¬
чивости (и предположительно полового побуждения) с помощью,
например, 12-балльной шкалы, разработанной Хеммингсеном
(Hemmingsen, 1933) (описание можно найти у Grossman, 1967).
Таблица 2.2. Средние величины и их стандартные отклонения в различных актах
Гюлового поведения, ведущих к первой и второй эякуляции (п—72 крысы-самца)
(по Bermant and Sachs, 1973)
Поведение
Среднее, с
Стандартное
отклонение, с
Латентность садки
30,7
90,7
Латентность интромиссии
66,5
104,7
Частота садок
Первая серия
5,6
4,8
Вторая серия
2,8
2,7
Частота интромиссий
Первая серия
11,2
4,7
Вторая серия
5,3
1.4
Латентность эякуляции
Первая серия
514,1
314,3
Вторая серия
219,3
105,5
Интервал между спариванием
Первая серия
51,5
37,5
Вторая серия
44,8
25,0
Постэякуляционцый интервал
335,8
68,5
Тестирование половой мотивации
Было сделано много попыток изобрести способ измерения поло¬
вого побуждения подобно измерению поведения при голоде и жаж¬
де (см. с. 138). Чаще всего используется модель типа «камера с
преградой» (см. с. 157) для измерения половой интенсивности. На¬
пример, самца помещают в стартовую камеру и для достижения
восприимчивой самки он должен пересечь электрически заряжен¬
ную решетку. Степень преодоления аверзивной стимуляции для
достижения партнера использовалась в качестве характеристики
половой мотивации. Например, кастрация снижает число побежек
через решетку к самке. Мейерсон (Meyerson, 1975) использовал
три метода, чтобы исследовать влияние гормонов и препаратов
на половую мотивацию (побуждение у самок к поиску контакта с
147
самцом). Они включают камеру с преградой, метод открытого по¬
ля и метод дорожки с выбором. При использовании последнего
метода самка бежит по дорожке, ведущей к двум отделениям, в
одном из которых находится активный самец, а в другом — самка
в период течки. Процент выбора камеры с самцом принимается за
меру мотивации. В методике открытого поля используется круг¬
лая арена, в центре которой в клетке находится активный самец.
Самку выпускают с периферии, и ее положение в поле регистри¬
руется во времени. Степень близости к самцу может служить ме¬
рой для измерения полового побуждения.
Измерения полового поведения
Обычными являются следующие способы подсчета спаривания у
самцов: (а) садки с погружениями и без них-, (б) интромиссия-,
(в) эякуляция и у самок: (г) лордоз и (д) длительность лордоза.
Подобное поведение записывается на регистраторе событий, кото¬
рый отмечает начало и длительность каждой реакции. Это позво¬
ляет произвести и другие общие измерения (Sachs and Barfield,
1970, 1974; Dewsbury, 1975), такие, как (а) интервал между спа¬
риваниями-. латентный период между первой интромиссией и эя¬
куляцией, разделенный на число интромиссий до эякуляции; (б)
интервал между интромиссиями: интервалы между последователь¬
ными интромиссиями; (в) частота садок: число садок без интро-
миссии в серии; (г) латентный период садок-, время между предъ¬
явлением самки и первой садкой; (д) латентный период интро¬
миссий: время между предъявлением самки и первой интромисси¬
ей; (е) частота интромиссий: число интромиссий в серии; (ж) чис¬
ло интромиссий до эякуляции-, (а) латентный период эякуляции:
время между первой интромиссией до эякуляции; (и) частота эя¬
куляции-, (к) латентный период после эякуляции: время от эяку¬
ляции до следующей садки; (ж) латентный период интромиссии
после эякуляции: время между эякуляцией и следующей интро¬
миссией.
Можно разработать и другие параметры. Например, Закс и
Барфилд (Sachs and Barfield, 1970) описывают четыре вида из¬
мерения полового поведения, которые производились независимо
от интромиссий и основаны на серии садок (СН) (определяется
как цепочка садок, без интромиссий или с интромиссией, которые
не прерываются никакими другими видами поведения, кроме гру¬
минга гениталий, не направленными на самку): (а) интервил меж¬
ду сериями садок: время между первой садкой одной серии до
первой садки в другой серии; (б) тайм-аут: интервал между по¬
следней садкой одной серил до первой садки следующей серии;
(в) число садок, приходящееся на серию садок и (г) интервал
между садками.
148
В табл. 2.2 (взятой из Bermant and Sachs, 1973) приводится
пример некоторых из этих способов измерения полового поведе¬
ния во время первой и второй эякуляций с момента помещения са¬
мок в экспериментальную камеру. Обратите внимание, например,
на уменьшение числа садок, интромиссий и латентного периода
эякуляции от первой эякуляции ко второй.
2.9.1. ОВАРИЭКТОМИЯ И КАСТРАЦИЯ
Крысы-самки находятся в периоде течки (эструс, восприимчивость
к самцам) каждые 4—5 дней. После овариэктомии самки нахо¬
дятся в хроническом диэструсе (являются невосприимчивыми и
не дают реакцию лордоза). Овариэктомия устраняет ряд гормо¬
нов яичников, включая эстроген. Роль этих гормонов для контро¬
ля над восприимчивостью можно изучить путем их дополнитель¬
ного введения после овариэктомии. Аналогичным образом половое
поведение и вторичные половые признаки у самцов находятся
частично под контролем со стороны андрогенов (таких, как тесто¬
стерон), вырабатываемых семенниками. Цель данного экспери¬
мента— научиться удалять яичники у самок (кастрация самцов)
и семенников у самцов и выявить влияния последующего вве¬
дения половых гормонов на спаривание.
Животное. Взрослые крысы, самцы и самки размещаются в
клетках индивидуально. Измените цикл темнота/свет, т. е. днем
освещайте темную комнату несколькими красными лампами по
25 Вт (те же условия освещения используют потом в опыте). Про¬
изводите опыты в той же комнате во время темновой фазы цикла
в большой клетке (например, 60X60X60 см), где пол такой же,
как и в жилых клетках.
Процедура, (а) Овариэктомия. Наркотизируйте крысу введе¬
нием внутрибрюшинно пентобарбила (40 мг/кг). Сбрейте шерсть
на обеих сторонах тела немного назад от ребер. Сделайте надрез
3 см между грудной клеткой и поясом задних конечностей. (Пос¬
ле нескольких тренировок достаточно произвести разрез 1 см,
чтобы найти яичник.) Откройте брюшную полость, удалите жиро¬
вую ткань и найдите яйчник. С помощью пеана зажмите фалло¬
пиеву трубу и кровеносный сосуд под яичником. Затяните сосуд и
фаллопиеву трубу нитью ниже пеана. Вырежьте яичник скальпе¬
лем. Сначала зашейте мышцу, затем кожу с помощью иголки с
ниткой или используйте зажим для раны. Повторите операцию на
другой стороне.
Через 3 дня после операции животных можно тестировать на
восприимчивость, используя опытных самцов или проверяя на на¬
личие реакции лордоза рукой.
Введите эстроген и прогестерон, чтобы вызвать течку. Хотя
дозы можно варьировать, эффективна доза в 10 мкг/кг эстрадио-
149
лабензоата, после которой через 48 ч вводят 0,5—1,0 мг прогесте¬
рона на одну крысу. Проверьте восприимчивость, попытавшись
вызвать лордоз путем тактильной стимуляции, произведите тести¬
рование, используя опытных самцов. Лордоз должен проявляться
уже через 5 ч после инъекции прогестерона. Используйте отноше¬
ние лордоз — садка (см. выше) в качестве показателя восприим¬
чивости.
(б) Кастрация. Перед кастрацией проверьте самцов на поло¬
вую активность, помещая их к самкам в период течки на 30 мин
каждый день в течение двух дней (после 3 мин адаптации в клет¬
ке введите рецептивную самку). Отбракуйте самцов, у которых
активность спаривания не проявляется.
Наркотизируйте крыс, как описывалось выше. Произведите
продольный разрез в 2 см между семенниками. Пинцетом выньте
семенник из мошонки. Крепко перевяжите семяпровод ниткой и
отрежьте семенник ниже места перевязки. То же самое проделай¬
те с другим семенником, затем зашейте надрез с помощью иголки
и нитки. Через два дня начинайте тестировать животных на пове¬
дение спаривания, ежедневно на 30 мин помещая их к самке, на¬
ходящейся в периоде течки. Измерьте различными способами ак¬
ты спаривания, описанные выше. Введите различные тестостероны
(см. Beach and Holz-Tucker, 1949). В трех экспериментальных
группах производите ежедневные инъекции 5, 50 или 400 мкг
пропионата тестостерона (в 0,2 мл кунжутного масла), а в одной
контрольной группе введите только 0,2 мл кунжутного масла (ис¬
пользуйте 5 крыс на группу). Произведите тестирование поведе¬
ния спаривания, так же как и раньше, ежедневно в течение двух
недель.
Результаты и интерпретация. Овариэктомированные самки бо¬
лее не должны проявлять лордоз. Восприимчивость вновь должна
проявляться через 1—5 ч после инъекции прогестерона. Хотя дли¬
тельное использование одного экстерона может восстановить вос¬
приимчивость у овариэктомированных крыс, добавление прогесте¬
рона после одной инъекции эстрогена вызывает почти нормаль¬
ную восприимчивость.
В обычных условиях эстроген, как считают, активирует нерв¬
ный субстрат для лордоза, тогда как прогестерон запускает нача¬
ло восприимчивости (Young, 1961). Неизвестно, как прогестерон
облегчает восприимчивость на нервном уровне.
Кастрированные самцы не способны производить интромиссии,
но могут по-прежнему пытаться спариваться. Поведение спари¬
вания должно восстанавливаться постепенно при повторяющихся
инъекциях больших доз тестостерона. Если в качестве показателя
принять латентный период садки, то 50 мкг должны восстановить
латентный период до преоцерационного (или контрольного) уров¬
ня, тогда как 5 мкг менее эффективны, а 400 мкг более эффектив¬
ны (Beach and Holz-Tucker, 1949).
150
Рекомендуемые опыты
(1) Произведите небольшие электролитические разрушения
(см. раздел 4.1 «Удаление отделов головного мозга») в переднем
гипоталамусе крыс-самок (Herndon and Neill, 1973) (и в других
областях головного мозга, таких, как амигдала, фронтальная ко¬
ра, хвостатое ядро и т. д.) и проверьте восприимчивость после
инъекций эстрогена и прогестерона.
(2) Болевые удары тока, поданные на хвост (Caggiula and
Eibergen, 1969) или на спину (Barfield and Sachs, 1968) через бу¬
лавки, вживленные в кожу, могут облегчать половое поведение у
крыс-самцов. Изучите влияние раздражения хвоста током силой
2 мА (один раз в минуту) в течение 0,5 с на различные парамет¬
ры полового поведения, см. выше.
(3) Исследуйте влияния пищевой депривации на половое пове¬
дение. Проанализируйте половую мотивацию, используя камеру
с преградой (см. с. 157).
(4) Протестируйте влияние стимуляторов (например, амфета¬
мина) и транквилизаторов (которые дают или самцам, или сам¬
кам) на различные характеристики полового поведения. Также
произведите опыт в клетке для тестирования.
(5) Испытайте крыс на половое истощение с одной самкой.
Каково влияние стимуляторов? Введите новую самку (Wilson et
al., 1963). Проверьте на истощение при наличии нескольких вос¬
приимчивых самок или в присутствие еще одного самца.
(6) Попытайтесь облегчить спаривание для самцов, используя
в качестве подкрепления электрическую стимуляцию гипоталаму¬
са (см. раздел 4.2 «Электрическая стимуляция головного мозга»)
(Eibergen and Caggiula, 1973).
2.10. ПОВЕДЕНИЕ ДЕТЕНЫШЕЙ
У утят, цыплят и других птенцов наблюдается тенденция следо¬
вания за первым движущимся объектом, с которым они встреча¬
ются сразу после вылупления. Позже птенцы предпочитают сле¬
довать именно за тем, а не за каким-то другим объектом. Посколь¬
ку, как правило, первым движущимся объектом обычно является
мать, то столь ранний «импринтинг» высокоадаптивен для обес¬
печения правильного социального предпочтения на более поздних
стадиях жизни. Такой импринтинг, или раннее относительно ста¬
бильное обучение социальным привязанностям, максимально про¬
являющийся в течение ограниченного периода времени сразу же
после вылупления, называют «критическим периодом». Критиче¬
ские периоды для общения также существуют и у других видов
животных (Scott et al., 1974; Scott, 1978) .
151
2.10.1. ИМПРИНТИНГ У ЦЫПЛЯТ
В данном опыте описывается импринтинг у недавно вылупивших¬
ся цыплят на движущийся объект.
Животные. Получите недавно вылупившихся цыплят из инку¬
батора (однако лучше, чтобы они родились в лабораторных усло¬
виях). В течение нескольких часов после вылупления, когда цып¬
лята обсохнут, поместите их в индивидуальные отсеки (25Х25Х
Х25 [см]) и содержите их в зрительной изоляции друг от друга
в течение опытов, предоставив им свободный доступ к зерну и во¬
де, при температуре 25°С и постоянном освещении.
Аппаратура. Круглая дорожка шириной 60 см общим диаметром 200 см.
Дорожку можно сделать из картона высотой 50 см, которая прикрепляется к
загородке из ячеистой проволоки. В центре круга помещают двигатель, который
вращает рукав, нависающий над дорожкой. С рукава свешивается синий рези¬
новый мяч диаметром 10 см на высоте около 5 см над полом. Отрегулируйте
двигатель так, чтобы он совершал один оборот в минуту.
Процедура. Разделите цыплят на четыре группы: одна груп¬
па подвергается импринтингу через 5 ч, вторая — через 16,
третья — через 30 ч после вылупления. Четвертая группа (конт¬
рольная) не подвергается импринтингу, а помещается на дорожку,
где мяч неподвижен. Три дня спустя протестируйте в течение 30
мин реакцию цыплят на движущийся синий мяч. Начинайте се¬
рию, поместив цыпленка на ту сторону дорожки, которая проти¬
воположна той, где находится мяч, и запустите двигатель через
30 с. Запишите общее время, в течение которого цыпленок следу¬
ет за мячом на протяжении 30-минутного наблюдения. Критерия¬
ми следования за шариком является движение цыпленка по на¬
правлению к мячу (как только мяч исчезает из поля за внутрен¬
ним кольцом дорожки) или движение рядом с мячом, или вокруг
него. (Вероятно, стоит отрегулировать двигатель так, чтобы он
останавливался на 5 с или больше через каждые 30 с движения
для того, чтобы цыплята не уставали. В этом случае в течение
периодов, когда мяч не движется, клевание его или бег вокруг
него можно также рассматривать как «следование» за мячом.)
Результаты. Многие факторы, включая освещение, линию цып¬
лят и т. д., влияют на степень импринтирования в описанных вы¬
ше условиях. Можно ожидать, что в группе, которой предъявляли
мяч через 16 ч после вылупления, следование за мячом наблюда¬
ется в большей степени, чем в других группах, во время имприн-
тинга или тестирования (например, 300 с во время импринтинга и
400 с во время тестирования). Группа, подвергшаяся импринтин-
гу через 5 ч, должна больше следовать за мячом во время обоих
серий по сравнению с группой, подвергающейся импринтингу че¬
рез 30 ч. 1
Интерпретация. Импринтинг у цыплят проходит лучше, когда
они впервые подвергаются воздействию стимула через 16 ч после
152
вылупления, потому что это совпадает с оптимальным периодом
обучения (16—20 ч, Ramsey and Hess, 1954). Группа, тестируемая
через 30 с после вылупления, проявляла слабый импринтинг, так
как он затухает к концу «критического периода». Сложные пере¬
менные связаны с началом и концом критического периода им-
принтинга. Считается, что окончание критического периода им-
принтинга у птиц (Hess, 1959; Moltz, 1963) и других животных
(Scott et al., 1974) обусловлено развитием реакций страха и бес¬
покойства в ответ на новые стимулы. Многочисленные факторы
влияют на выраженность реакции следования после первого
предъявления импринтируемого объекта, а также на степень вы¬
работанной привязанности. Например, важен размер стимульного
объекта: если он слишком велик, то птицы убегают от него, если
слишком мал, то они клюют его. Важными оказываются харак¬
тер движения и используемые цвета (цыплята предпочитают си¬
ний красному, а красный желтому). Цыплята скорее следуют за
стимулом, производящим шум, прерывистый шум предпочитается
непрерывному. Шум, издаваемый тем же видом цыплят, предпочи¬
тается иным типам шума. У утят импринтинг на звуки, издавае¬
мые матерью, происходит, пока утенок еще находится в яйце
(Hess, 1972). (Обзор явлений импринтинга см. Bateson, 1966;
Hoffman and Ratner, 1973; Moltz, 1963; Sluckin, 1965.)*
Рекомендуемые эксперименты
(1) Выявите подкрепляющие свойства импринтируемого объ¬
екта: после импринтинга, произведенного через 16 ч после вы¬
лупления, поместите цыплят в небольшое огороженное простран¬
ство с окошком в передней части и с деревянным столбиком для
клевания, расположенным внутри. Как только цыпленок клюнет
столбик, на 5 с предъявите шарик, опуская его перед клеткой.
Показано, что запечатленные объекты имеют свойства подкреп¬
ляющих стимулов (Hoffman and Ratner, 1973; De Paulo and
Hoffman, 1981).
(2) Прикрепите небольшой источник звука к синему мячу и
предъявляйте различные типы шумов различным группам цып¬
лят во время импринтинга. Проверьте эффективность записанных
на пленку вокализаций цыплят по сравнению с музыкой и кри¬
ками других птиц.
(3) У обученных цыплят проверьте предпочтение запечатлен¬
ного стимула (например, мяча) или вида курицы.
(4) Попытайтесь изменить предпочтение у цыплят, подверг¬
шихся импринтингу, подкрепляя (зерном) подход цыплят к не-
предпочитаемому объекту.
* Одной из первых книг, переведенных на русский язык по физиологиче¬
скому анализу явлений импринтинга, является книга Г. Хорна «Память, им¬
принтинг и мозг>. Мир, 1988,
153
(5) Поместите цыпленка в небольшую прозрачную камеру во
время первой серии импринтинга на дорожке. Будет ли привязан¬
ность к мячу слабее, если исключить движение следования за
ним?
2.11. ИЗМЕРЕНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ ПОБУЖДЕНИЯ
(ПОДКРЕПЛЕНИЯ)
Можно считать, что драйв* (в данном контексте — потребность в
пище, воде, спаривании и т. д.) может изменяться от низкой до
высокой интенсивности. С другой стороны, так как понятие драй¬
ва может использоваться в концепции подкрепления (эффектив¬
ность стимула как подкрепления — это одна из операций, опреде¬
ляющих функциональную роль драйва; например, нажатие живот¬
ным на рычаг для получения пищи соответствует состоянию драй¬
ва голода), мы можем говорить, что подкрепляющие факторы
имеют градацию в терминах их эффективности для поддержания
поведения.
Существуют различные методы измерения интенсивности драй¬
ва или подкрепляющей силы стимулов. Следует отметить, что раз¬
личные поведенческие параметры голода и жажды не обязатель¬
но согласуются друг с другом (Anderson, 1938; Miller, 1956) и
вопрос о том, измеряют ли они одно и то же, остается открытым.
Консуматорное ** поведение, связанное с депривацией ***
Обычным способом измерения интенсивности драйва является ус¬
тановление количества специфических поведенческих актов как
функции длительности депривации. На рис. 25 приводится типич¬
ная кривая зависимости потребления пищи или воды и длительно¬
сти пищевой или водной депривации (см. Bare and Cicala, 1960;
Siegel, 1947). Отметим, что если депривация превышает 20 ч, то
объем потребления не возрастает с длительностью депривации (и
может даже уменьшаться в результате сокращения желудка или
осложнений, связанных с избыточной депривацией).
* Драйв — центральные влияния, направляющие поведение на удовлетворе¬
ние доминирующей (ведущей) потребности. Драйв прямо зависит от силы по¬
требности. При удовлетворении потребности драйв снижается, что выступает
как главный фактор подкрепления инструментальных условных рефлексов.
** Под консуматорным (завершающим) в отличие от аппетентного (поиско¬
вого) поведения зоопсихологи понимают конечные стадии сложного поведенче¬
ского акта, в большей степени, чем все остальное поведение, имеющие генети¬
чески детерминированную природу. Например, в случае пищевого поведения
под консуматорным актом подразумевают рефлекторное жевание пищи и ее
проглатывание.
*** Депривация буквально означает лишение, утрату. Этот термин исполь¬
зуется для описания поведения организма в отсутствии какой-либо обычной
для него деятельности. Например, сенсорная депривация при выключении зри¬
тельных раздражений, моторная депривация или гиподинамия, пищевая депри¬
вация— содержание на ограниченной пищевой диете и пр,
154
Частота реакции
Частоту реакции, особенно в опытах с непостоянным режимом
подкрепления, использовали для измерения уровня драйва или
предпочтения подкрепления. Янг и Шуфорд (Young and Shuford,
1954), например, показали, что скорость бега пропорциональна
уровню вкусовой привлекательности подкрепления, т. е. крысы
бегают по дорожке быстрее к источнику с более высокой концент¬
рацией сахарозы. На рис. 2.26 приведены скорости бега крыс в
первой попытке (крысы имели до опыта контакт с сахарозой в
течение 60 с и в 14—18 попытках). К 14-й попытке все крысы до¬
бегали до всех растворов с почти максимальной скоростью.
кй
Депривация , ч
Рис. 2.25. Влияние депривации на
размер первой порции съедобной
пищи (в течение первых 20 мин
тестирования) или на количество
выпитой воды (в течение 5 мин
тестирования)
Концентрация
раствора сахарозы
Рис. 2.26. Среднее время побежек
крыс в 1-й попытке и 14—18-й
попытках в зависимости от кон¬
центрации раствора сахарозы:
12 крыс в каждой из 4 групп (по
Young and Shuford, 1954)
Вместе со скоростью бега, измерение интенсивности устремле¬
ния животного к объекту или мотивации избегания (Bugelski and
Miller, 1938; Buxton, 1941) могут выполняться путем оценки фи¬
зической силы, с которой крыса тащит предмет, пытаясь достичь
подкрепления или убежать из области, где ее наказывают.
Хирон и Скиннер (Heron and Skinner, 1937) использовали ме¬
тод нажатия крысой на рычаг для получения пищевого подкреп¬
ления в режиме опыта с фиксированным 4-минутным интервалом
и составили кривую, приведенную на рис. 2.27, которая иллюст¬
рирует среднее число реакций в час, как функцию от числа дней
пищевой депривации. По критерию частоты нажатия на рычаг
можно судить, что голод усиливался по мере увеличения времени
голодания. Достигнув максимальной величины, частота реакций
падала вплоть до наступления смерти.
155
Сопротивляемость угашению
Частота реакции и, следовательно, число реакций во время уга-
шения изменяются прямо пропорционально длительности деприва¬
ции (Perin, 1942; Crocetti, 1962).
Режим прогрессивного соотношения
Ходос (Hodos, 1961) изобрел процедуру, с помощью которой
животные работают по режиму фиксированного соотношения
(ФС), который программируется так, чтобы ФС прогрессивно воз¬
растало с каждым подкреплением. Животное, например, начинает
работать в режиме ФС-3; каждое под¬
крепление приводит к увеличению ФС
на две дополнительные реакции
(ФС-5). В результате достигается та¬
кое большое значение ФС, что влечет
за собой прекращение оперантного по¬
ведения. Ходос (Hodos, 1961) показал,
что ФС возрастает с уровнем пищевой
депривации и, следовательно, может
служить мерой подкрепления или уров¬
ня драйва.
Сопротивление к добавлению аверзив-
ных примесей к пище
Животные после добавления неболь¬
ших количеств хинина в пищу или во¬
ду отказываются их потреблять, сте¬
пень вкусовой аверзии обратно пропорциональна длительно¬
сти пищевой или водной депривации и, следовательно, служит
способом измерения соответствующего влечения (побуждения)
(Miller, 1956).
Метод выбора
Можно считать, что предпочтение одного из двух подкреплений
отражает относительную силу драйвов или привлекательности под¬
крепления. Например, Стоун и Фергюсон (Stone and Ferguson,
1938) предоставляли крысам возможность выбирать спаривание
или пищу в Т-образном лабиринте.
Сопротивляемость преградам
Добавление примесей в пищу и энергетические затраты при непо¬
стоянных режимах можно рассматривать как примеры преград
в достижении подкреплений. Основанием этих методик измерения
Рис. 2.27. Средняя частота
реакции в режиме с фиксиро¬
ванным 4-минутным интерва¬
лом как функция длительности
пищевой депривации (в днях)
для 13 крыс
156
драйва является то, что чем выше драйв или чем выше подкреп¬
ляющая сила стимула, тем более вероятно, что животное преодо¬
леет преграду, чтобы получить подкрепление. Ниже приводится
описание камеры с преградой, которая является еще одной полез¬
ной методикой.
2.11.1. КАМЕРА С ПРЕГРАДОЙ
В «Колумбийской» камере с преградой (Warden, 1931; Warner, 1928;
Munn, 1950) крыса преодолевает электрифицированную решетку
между стартовой камерой и подкреплени¬
ем. Драйв может измеряться числом прео¬
долений, которые животное совершает в
течение данного периода времени, или
числом животных, совершающих преодо¬
ление, в качестве функции от длительно¬
сти пищевой депривации. Отношение
между длительностью пищевой деприва¬
ции и готовностью крыс преодолеть заря¬
женную решетку для получения подкреп¬
ления выявляется в следующем опыте.
Животные. Крыс массой 300 г содер¬
жат в обычных условиях.
Аппаратура. На рис. 2.28 приведена основная
конструкция камеры с препятствием, включаю¬
щей стартовое (С) и целевое (А) отделения
(20 [см2]Х30 [см]) и соединяющее отделение (В)
(ширина 10 см, длина 30 см) с электрифициро¬
ванным решетчатым полом. Соединяющее про¬
странство отделяется от А скользящей дверцей Рис. 2.28. «Колумбийская
и накрывается прозрачным потолком. Стартовое камера» с преградой
и целевое отделения могут также иметь про¬
зрачный потолок. В целевой части поместите раздатчик соответствующего под¬
крепления (раздатчик пищевых шариков, или поилку, или тарелку для пищи
и воды).
В опыте используется стимулятор для подачи тока к решетке и распредели¬
тель электропитания для того, чтобы ток мог поступать на различные прутья
решетки в различные моменты. Решеткой могут служить металлические прутья
(например, диаметром 0,6 см, расположенные на расстоянии 2 см друг от дру¬
га). Используйте токи от 1 до 2 мА.
Процедура. Предварительно обучите 42 животных перебегать
из части А в С в отсутствие электростимуляции. Лишите живот¬
ных пищи на 3 дн и произведите 10 подкрепляемых побежек из
С в А. Тест состоит из помещений животного в отделение С. Че¬
рез 10 с откройте скользящую дверцу и измерьте латентность вхо¬
да в отделение В и А и латентный период потребления пищевого
шарика. Потом обеспечьте животным свободный подход к пище
и воде в жилых клетках в течение 3 дн.
157
Разделите крыс на 7 групп по степени голодания (0, 1, 2, 3, 4,
5 и 6 дн пищевой депривации, по 6 крыс в каждой группе). Про¬
тестируйте их в камере в течение 30 мин при включенном токе и
подсчитайте число побежек и латентные периоды стартов к целе¬
вому отсеку в течение этого периода. Верните крысу в стартовую
камеру после потребления пищевого шарика. Если крыса не съе¬
дает его в течение 15 с после попадания в целевую камеру, все
равно верните ее в С.
Результаты. Среднее число перебежек во время 30-минутного
наблюдения должно возрасти в зависимости от длительности пи¬
щевой депривации (до 4 дн) и должно начать уменьшаться после
5—б дн депривации (Warner, 1928).
Рекомендуемые опыты
(1) Измерьте сопротивляемость угашения (число неподкреп-
ляемых побежек в течение 30 мин) как функцию длительности
пищевой депривации в камере с преградой при включенном токе,
поданном на решетку.
(2) Сопоставьте результаты, полученные в камере с преградой,
с результатами, полученными с помощью других методик для из¬
мерения силы драйва.
(3) Используйте подкрепляющую стимуляцию мозга (см. с.
285) и сравните разные способы измерения силы подкрепления:
(а) меняйте силу подкрепляющей стимуляции мозга (силу тока)
для разных групп и проанализируйте данные при одном уровне
депривации (например, 0, 1 или 2 дн пищевой или водной депри¬
вации); (б) поддерживайте силу подкрепления постоянной и про¬
тестуйте на различные уровни пищевой депривации (чтобы опре¬
делить возможное взаимодействие самостимуляции с другими
драйвами).
ГЛАВА 3
ОБУЧЕНИЕ И ПАМЯТЬ
3.1. КЛАССИЧЕСКИЕ УСЛОВНЫЕ РЕФЛЕКСЫ
К фундаментальным функциям мозга относится установление
взаимоотношений между явлениями окружающей среды, конечная
цель которого состоит в обеспечении эффективного адаптивного
поведения за счет предвосхищения положительных или отрица¬
тельных воздействий. Если это общее положение справедливо к
большей части форм поведения человека и животных, то это ме¬
нее очевидно в ситуациях, в которых реакции субъекта весьма
ограничены. Опыты И. П. Павлова по условно-рефлекторному
слюноотделению на собаках являются типичным примером этой
ситуации, используемой в так называемом классическом условном
рефлексе или условном рефлексе I типа, которые характеризуют¬
ся несколькими отличительными особенностями.
(а) Безусловный стимул (БС) вызывает ярко выраженную
стереотипную безусловную реакцию (БР).
(б) Индифферентный условный стимул (УС) не вызывает та¬
кой реакции.
(в) Сочетание УС и БС ведет к образованию условного реф¬
лекса (УР), который вызван одним только УС и напоминает БР
(не обязательно по знаку).
(г) Появление УР не влияет на вероятность предъявления БС,
однако может подготовить организм к более эффективной встрече
БС.
При классическом УР возникают изменения БР. Так как мно¬
гие БР контролируются вегетативной нервной системой или гор¬
монами, классические условные рефлексы обычно более связаны
с внутренней средой организма, чем с реакциями скелетно-мышеч¬
ной системы. Согласно временным соотношениям между УС и БС
классические УР могут быть совпадающими и отставленными,
следовыми или обратными (рис. 3.1). См. обзоры у Гормезано
(Gormezano, 1966), Прокоши (Prokosy, 1965) и Рахлина (Rach-
lin, 1976).
159
3.1.1. ВЕГЕТАТИВНЫЕ РЕАКЦИИ
Так как изменения кровообращения и других вегетативных функ¬
ций могут быть результатом движений, их можно продемонстри¬
ровать в чистом виде только тогда, когда движения устраняются
с помощью курарезации. Однако важно, чтобы миорелаксанты не
влияли на центральные механизмы временных связей. Триэтиодид
галламина предпочтительнее D-тубокурарина, так как он блокиру¬
ет передачу в мионевральном синапсе, не оказывая существенных
влияний на головной мозг.
Совпадающий Отставленный Отставленный
Следовой Обратный
Рис. 3.1. Основные типы классического условного рефлекса (УР) (Об¬
ратите внимание на то, что при отставленном УР БС либо перекры¬
вается, либо непосредственно следует за окончанием УС.)
3.1.1.1. Условный рефлекс на деятельность сердца
Основные реакции тела сопровождаются изменениями кровообра¬
щения, с помощью которых регулируется ток крови в мышцах,
головном мозге и других органах. Об этих изменениях свидетель¬
ствуют сдвиги системного давления крови, которые легко изучать
при регистрации работы сердца. Однако следует отметить, что
взаимосвязь между сердечным ритмом и кровяным давлением не¬
проста и что даже урежение сердечного ритма может сопровож¬
даться увеличением кровяного давления. Аналогичным образом
УР не обязательно идентичен БР. Предупреждающий УР может
противодействовать ожидаемому БР и иметь противоположное на¬
правление (Hoffman and Fitzgerald, 1978).
Животные. Взрослые крысы, содержащиеся в обычных усло¬
виях.
Аппаратура. Прибор по искусственному дыханию с соотношением вдох —
выдох 1:1 и 60 циклов в 1 мин. Максимальное давление при входе' (рис. 3.2)
не должно превышать 15 см водяного столба. Лицевую маску можно сделать
из пальца резиновой перчатки, натянутой на полиэтиленовую Т-образную труб¬
ку (внутренний диаметр — 5 мм, рукава длиной 25 мм). Винтовой клапан, сжи¬
мающий резиновую трубку, соединенную со свободным рукавом Т-образной
трубки, используется для регулирования давления воздуха. Прибор для реги¬
страции ЭКГ или ЭЭГ или полиграф. Электроэкранированная камера для реги¬
160
страции ЭКГ. Система обогрева для поддержания температуры в толстой кишке
у крысы от 35 до 37°С. Оборудование для электронного программирования (см.
раздел 1.56) для подачи УС (1000 Гц, 80 дБ, 5 с) и БС (удар тока 1,0 мА,
50 гЦ, 0,5 с), звуковой генератор с громкоговорителем. Источник переменного
тока с фиксированным сопротивлением (см. с. 122). Игольчатые электроды для
регистрации ЭЭГ. Контактные электроды для подачи тока на хвост.
Процедура. После подсоединения аппарата искусственного ды¬
хания к лицевой маске животному вводят 40 мг/кг триэтиодид
галламина, и как только дыха¬
ние ослабляется, на нос наде¬
вают маску (рис. 3.2). Крысу
помещают на пластину из пе¬
нопласта (30X10X5) [см]).
Легкий ошейник прижимает
голову к Т-образному приспо¬
соблению. Дыхание проверяют
после того, как животное ста¬
новится совсем вялым. При вы¬
дохе грудная клетка должна
полностью освобождаться от
воздуха и не чрезмерно напол¬
няться при вдохе (Hahn, 1971).
Недостаточная вентиляция вли¬
яет на состав газов крови (Di
Сага, 1970) и может серьезно
препятствовать выработке ус¬
ловного рефлекса. Затем кры¬
су помещают в экранирован¬
ную камеру и согревают грел¬
кой (36°С). Инъекционные иг¬
лы вводятся подкожно, одна
между лопаток, а другая над сердцем и прикрепляются лейкопла¬
стырем к коже. Хвостовые электроды смазывают электропроводя¬
щей пастой и закрепляют на хвосте на расстоянии около 4 и 6 см
от кончика. Провода отводящих электродов (для записи ЭКГ)
соединяют со входом регистрирующего прибора.
Используют усиление 1 мВ/см, постоянную времени 0,1 с, а
фильтр высоких частот оставляют открытым полностью. Типичная
регистрация приводится на рис. 3.3. Самым ярко выраженным
компонентом ЭЭГ является комплекс QRS, соответствующий со¬
кращению желудочков сердца. Эта волна достигает по амплитуде
1—2 мВ и в несколько раз превышает предшествующую Р-волну,
возникающую при сокращении предсердий. Если качество регист¬
рации удовлетворительно, то животному предоставляют 30-минут¬
ный период адаптации, за которым следует процедура обучения.
Сначала с 60-секунднымй интервалами производят 10 предъ¬
явлений одного УС для угашения сдвигов сердечного ритма на
6—549 161
В
Рис. 3.2. Выработка УР на сердце ку-
рарезированной крысы:
А — искусственное дыхание: FM — лицевая
маска; V—винтовой клапан для контроля
за давлением воздуха при входе; У — пин¬
цет, служащий в качестве держалки; В —
электрод для подачи удара тока на хвост
этот стимул. Последующее обучение состоит в применении 60 со¬
четаний УС и БС, с интервалом между ними в 60 с. Желательно
использовать меняющийся интервал (30—90 с) вместо фиксиро¬
ванного, который может привести к образованию условного реф¬
лекса на время. Сразу же после последнего сочетания БС отклю¬
чается, и неподкрепляемый УС применяется изолированно 20 раз.
Для других животных осуществляется контроль на «псевдообу¬
словливание» для проверки неспецифичных влияний БС. В этом
случае вновь применяются
60 УС и БС в течение 1 ч, од¬
нако УС и БС подаются без
закономерной последователь¬
ности в прямом сочетании,
причем УС следует за БС че¬
рез 10 и 30 с.
Результаты оцениваются на
основании записей, полученных
в течение 16-секундного интер-
рала: 5 с до применения УС,
5 с во время действия УС и 5 с
после БС (1-секундный период
непосредственно после электро¬
шока пропускается, так как за¬
пись ЭКГ искажается артефактом). Подсчитывается число пол¬
ных комплексов QRS, наблюдаемых в течение данных интервалов;
это число переводится в частоту сердца в 1 мин. Разница частот
подсчитывается путем вычитания частоты непосредственно перед
УС, частоты во время УС и частоты после БС. Соответственно, по¬
ложительные и отрицательные значения соответствуют ускорению
и замедлению работы сердца.
После завершения обучения и тестирования подача искусствен¬
ного дыхания должна продолжаться до полного выхода животно¬
го из-под влияния миорелаксанта. Состояние животного необхо¬
димо проверять в течение еще 20 мин после остановки аппарата
искусственного дыхания.
Результаты. Так как частота сокращений сердца у гомойотерм-
ных животных обратно пропорциональна массе тела, частота ЭКГ
у крыс составляет около 420 ударов в 1 мин (рис. 3.3). Комплекс
QRS большой амплитуды резко отличается от низкоамплитудной
волны Р, возникающей на 50 мс раньше. Так как типичный RR
интервал составляет 130—135 мс, надежный подсчет отдельных
сокращений возможен при скорости движения бумаги, равной
1,5 см/с. В течение первого получаса миорелаксации частота сер¬
дечных сокращений обычно уменьшается до 420 ударов в 1 мин
и остается на этом уровне. Первые 2—3 предъявления, не под¬
крепляемые УС, могут вызывать замедление работы сердца, кото¬
рое, однако, не выявляется в последних пяти применениях УС.
^44*444+444
■—-—
—*4— ^и£
—
Рис. 3.3. Типичная регистрация ЭКГ
крыс при двух различных скоростях
движения бумаги. Подробные описания
приведены в тексте
162
Рис. 3.4. Примеры реакций на различных стадиях выра¬
ботки УР на сердце:
С, и См—1 и 20 попытки обусловливания; Е, — первая попытка
угашения; пунктирной линией обозначено прерывание регистрации
артефактом стимула; горизонтальной и вертикальной стрелкой обо¬
значены применения УС и БС соответственно. Для облегчения
анализа ЭКГ пропускались через схему, преобразующую ее в
стандартные сигналы. Длительность УС — 5 с
удары /иин
450
400
350
д
Л
о
о
Л
о -пре УС
о-УС
Д- пост Е?С
о
Н1СГ СЮ С 20 С 30 C40 С 50 С 60 ЕЮ Е 20'
6*
Рис. 3.5. Средняя частота сердцебиений (удары в минуту) в блоках
из 10 попыток во время привыкания (Я), обусловливания (С) и уга¬
шения (Е) (вверху) и в течение псевдообусловливания (PC) (внизу).
CS, post CS, post US — частота сокращений сердца в течение 5 с пе¬
риодов, соответственно, совпадающих с УС, предваряющих УС в сле¬
дующих после БС
Электрическое раздражение вызывает учащение работы сердца
на 10—20% но сравнению с исходным. Это учащение пропорцио¬
нально интенсивности БС. Реакция замедления, выработанная на
УС, постепенно развивается на протяжении первых 20 сочетаний
и стабилизируется на уровне 5% к концу выработки УР (Holdstock
and Schwartzbaum, 1965; Di Cara et al., 1970). УР сохраняется на
протяжении 20 применений УС, замедление сердечной деятельно¬
сти происходит в течение 5—10 с после выключения УС. В опы¬
тах по псевдообусловливанию УС на короткое время усиливает
сердечный ритм (дегабитуация) *, но в последние 40 предъявле¬
ний он несущественно отличается от уровня сердечного ритма пе¬
ред выработкой условного рефлекса. На рис. 3.4 приведен пример
типичных регистраций, а на рис. 3.5 суммируются данные по вы¬
работке условного рефлекса и по псевдообусловливанию.
Интерпретация. Так как УР в описанных выше опытах анало¬
гична реакции, вызванной первым применением изолированного
УС (так называемая альфа-реакция) **, важно решить, вызваны
ли наблюдаемые изменения выработкой условного рефлекса или
же увеличением сенситизации в результате повторяющихся при¬
менений БС. На этот вопрос можно ответить с помощью проведе¬
ния двух процедур. После 10 предъявлений УС определяют харак¬
тер реакции, соответствующий повторяющимся неподкрепляемым
предъявлениям УС. В контроле псевдообусловливания животные
получают такое же количество ударов тока и увеличение возбуди¬
мости должно быть таким же или даже большим, чем при выра¬
ботке условного рефлекса. После применения ударов током обыч¬
но возникает двухфазный эффект, т. е. за коротким воспроизве¬
дением начальной реакции на УС следует быстрый переход к но¬
вому уровню. Любое статистическое сопоставление результатов по
выработке условного рефлекса необходимо производить, сравни¬
вая их с соответствующими уровнями псевдообусловливания. Из
данных, приведенных на рис. 3.5, видно, что процедура псевдо¬
обусловливания не имеет постоянной картины, тогда как выра¬
ботка условного рефлекса вызывает значимое замедление работы
сердца после 10—20 сочетаний УС и БС. Хотя значительная часть
УР может представлять собой увеличенную альфа-реакцию, это
* Дегабитуация является процессом, противоположным габитуации (при¬
выканию). Изолированное предъявление индифферентного раздражителя ведет
К прекращению реагирования на него со стороны животного. Однако малейшие
изменения этого раздражителя или окружающей ситуации ведут к восстанов¬
лению реакции.
** Термин «альфа-реакция» используется для классификации изменений им¬
пульсной активности нейрона во время действия ассоциируемых раздражителей.
В отличие от классического условного ответа (т. е. появления новой реакции
нейрона) альфа-реакция —• это модификация уже существующей исходной реак¬
ции нейрона на условный сигнал. Истинным проявлением условно-рефлекторного
процесса является специфическая альфа-реакция в отличие от альфа-обусловли-
вания, в основе которого лежит неспецифическое повышение возбудимости (сен-
ситизация),
164
увеличение связано с сочетанием УС—БС, а не с неспецифиче¬
ским изменением возбудимости.
Интересной особенностью подкрепляемого электроударом сер¬
дечного УР является диссоциация УР и БР. Если БС вызывает
очевидное ускорение сердечного ритма, то УР характеризуется
торможением сердечной деятельности, имеющим аналогичную БР.
Это подтверждает высказанное выше положение, согласно кото¬
рому УР и БР не обязательно идентичны, что можно объяснить
по-разному. Можно предположить, что УР — это гомеостатическая
реакция, противостоящая реакции, ожидаемой на БС. Более ве¬
роятно замедление работы сердца — это частичное проявление ус¬
ловно-рефлекторного синдрома страха, который характеризуется
замиранием или снижением активности. Ускорение, вызванное
электрическим ударом, отражает увеличение симпатического воз¬
буждения, которое облегчает реакции, вызываемые у свободно
передвигающихся животных при предъявлении отвергаемых сти¬
мулов аналогичной интенсивности (Teyler, 1971). В ситуациях ак¬
тивного избегания (Mogenson and Peterson, 1966), когда живот¬
ные выполняют двигательную реакцию по УС, или в аппетент-
ных* ситуациях (Goldstein et al., 1970) именно ускорение работы
сердца и составляет суть УР.
Рекомендуемые опыты
(1) Исследуйте обучение при различных интервалах между со¬
четаниями УС и БС (30, 60, 120, 240 с) и различных интенсивно¬
стях тока (0,5; 1,0; 2,0 мА).
(2) Начинайте процедуру угашения сразу же после появления
УР и повторите последовательное угашение-выработку реакции
несколько раз.
(3) Попытайтесь установить условно-рефлекторную регуляцию
сердечного ритма, используя другие замедляющие (тройнично-ва¬
гусный рефлекс) или ускоряющие (рефлекс на холод) безуслов¬
ные реакции.
(4) Проверьте сохранение УР, выработанных у обездвижен¬
ных животных спустя 24 ч после помещения их в маленькую ка¬
меру.
3.1.1.2. Условно-рефлекторные изменения
кожно-гальванического рефлекса
Кожно-гальванический рефлекс (КГР)—это легко регистрируе¬
мая вегетативная реакция, связанная с возбуждением потовых же¬
лез, которая вызывает уменьшение сопротивления кожи и (или)
* Аппетентная ситуация возникает при поиске и наличии положительных
Привлекающих подкреплений,
165
изменения кожного потенциала (Fowles, 1974). КГР может воз¬
никнуть под действием интенсивных стимулов любой модально¬
сти и отражает ретикулярную активацию симпатической нервной
системы, иннервирующей потовые железы. Наблюдается быстрое
привыкание КГР на акустические или зрительные сигналы, но
она остается относительно стабильной на вредящие стимулы, ко¬
торые, таким образом, могут использоваться как БС. Так как ре¬
акция не блокируется кура-
реподобными препаратами
и умеренным уретановым
наркозом, то ее можно ис¬
следовать без мешающих
влияний мышечных сокраще¬
ний. Исчерпывающий обзор
можно прочитать у Прокоши
и Раскина (Prokosy and
Raskin, 1973).
Животные. Крысы, содер¬
жащиеся в обычных усло¬
виях.
Аппаратура. Прибор для ре¬
гистрации ЭЭГ или регистрирую¬
щий милливольтметр. Звуковой
генератор и громкоговоритель.
R— переменное сопротивление для компенсации Электронный стимулятор. Простая
кожного сопротивления; Rc — калибровочное со- мостовая схема, калиброванная
противление; Rx— вход от кожпых электродов. ДЛЯ измерения сопротивления ОТ
Подробности приведены в тексте Ю ДО 500 кОм (рис. 3.6). Непо-
ляризующиеся хлорсеребряные
дисковые электроды (диаметр
5 мм). Электроды для подачи УС (1000 Гц, 10 с, 80 дБ) и БС (удар тока на
хвост, 1 мА, 100 мс). Источник тока с фиксированным напряжением. Система
регуляции обогрева для поддержания температуры животного от 35 до 37°С.
Ректальный термометр. Экранированная камера с доской для закрепления жи¬
вотного.
Процедура. Крысе вводят 0,9 г/кг уретана и вскоре, как толь¬
ко исчезают рефлексы выпрямления, животное помещают на грел¬
ку в экранированную камеру. Хлорсеребряные дисковые электро¬
ды смазывают электролитным желе, помещают на ладонях перед¬
них лап и фиксируют лейкопластырем. Электроды подсоединяют
к входу моста (рис. 3.6), одна диагональ которого получает 4,5 В
от сухих элементов или сигнал переменного тока в 1,5 В, 20 Гц
от звукового генератора. Другая диагональ моста соединяется со
входом регистрирующего прибора. Если используется регистри¬
рующий милливольтметр постоянного тока, то устанавливается
усиление и мост уравновешивается так, чтобы примерно 20 кОм
(около 60 мВ) охватывали весь диапазон колебаний, а величина
самого сопротивления кожи соответствовала центру шкалы. Если
Рис. 3.6. Мостовая схема для регистрации
КГР:
166
КГР регистрируется с помощью электроэнцефалографа, сигнал в
20 Гд подают на мост, который уравновешивается таким образом,
чтобы выход мостовой схемы не превышал 10 мВ. Чувствитель¬
ность усилителя ЭЭГ регулируется так, чтобы измерение сопро¬
тивления, составляющее 10 кОм (около 30 мВ от пика до пика),
давало отклонение пера на 1 см. Скорость движения бумаги ус¬
танавливают на 5 мм/с. Так как линия сопротивления кожи мо¬
жет значительно изменяться, в
ходе эксперимента необходимо
следить, чтобы мост был всегда
уравновешен. Падение напряже¬
ния на сопротивлении Р можно
регистрировать на другом канале
прибора ЭЭГ, если чувствитель¬
ность снижается до 100 КОм/см.
Для регистрации КГР с использо¬
ванием как постоянного, так и
переменного тока можно произве¬
сти калибровку не только измене¬
ния сопротивления, но и заранее
определить направления, соответ¬
ствующие уменьшению или увели¬
чению сопротивления.
На успокоение и стабилиза¬
цию нулевой линии отводят 30
мин. Затем применяют 10 акус¬
тических УС с интервалами, со¬
ставляющими 60—180 с, и регис¬
трируют изменения сопротивле¬
ния в течение це менее чем 60 с до
начала УС и в течение 15 с после
начала УС. Во время выработки условного рефлекса за 10-секунд¬
ным УС сразу же следует БС. С такими же нерегулярными интер¬
валами проводят 30 сочетаний. Затем электрическое раздражение
перестают применять и используют изолированное применение УС,
угашая его до тех пор, пока условные реакции не исчезнут на про¬
тяжении, по крайней мере, пяти последовательных предъявлений.
В контроле псевдообусловливания БС предваряет применение УС
с переменным интервалом, составляющим 20—60 с.
Если в течение 2-часового опыта начинают появляться спон¬
танные движения, то производится дополнительная наркотизация
животного.
Результаты. Исходный уровень сопротивления кожи существен¬
но меняется в зависимости от площади и надежности контакта
между электродами и кожей. Если устранены основные артефак¬
ты, то к концу периода адаптации можно получить величины, со¬
ставляющие от 100 до 200 кОм. Спонтанные изменения (обычно
Рис. 3.7. Примеры регистрации КГР
на различных стадиях обусловлива¬
ния:
Н1 — первая попытка угашения; С1 и
С20—1-е и 20-е сочетания при выработке
УР; И1 — первая попытка угашения. При¬
менение УС обозначено горизонтальной
временной отметкой (10 с) и вертикальны¬
ми пунктирными линиями; применение БС
обозначено стрелками. Отклонение кривой
вверх обозначает уменьшение сопротивле¬
ния
167
хОм
резкое уменьшение сопротивления с медленным возвращением к
базовой линии) настолько часты у некоторых животных, что ме¬
шают надежной регистрации реакций, вызванных УС. Спонтанная
активность возникает в результате ретикулярной активации, уро¬
вень которой обычно выше при легком наркозе. При более глубо¬
ком наркозе сопротивление кожи увеличивается и спонтанные от¬
клонения возникают реже. КГР, вызванные первым предъявлени¬
ем УС, имеют латентный
период 1—2 с и амплиту¬
ду от 2 до 10 кОм (умень¬
шение импеданса). Реак¬
ция достигает максимума
через несколько секунд и
медленно (через 3—6 с)
возвращается к исходной
линии. Амплитуда ответа
быстро уменьшается, и ре¬
акция полностью исчезает
к концу периода привыка¬
ния (рис. 3.7).
Применение БС через
1 с вызывает отчетливый
н с е выше и длительнее, чем
КГР, вызванный звуком.
Рис. 3.8. Средняя амплитуда КГР по оси Критический период для
ординат — уменьшение сопротивления в кОм измерения условного КГР
в блоках из 5 сочетаний во время привыка- составляет 11 с от начала
ния (Я), обусловливания (С) и угашения прйгтвия у С ттп 1 г ппглй
(£): пунктирной линией обозначены результа- Деиствия ДО 1C после
ты опыта по псевдообусловливанию выключения У С. ЕСЛИ эти
измерения основываются
на разнице между минимальным и максимальным сопротивлением
кожи за этот период, начальное увеличение КГР наблюдается как
в случае выработки условного рефлекса, так и в случае псевдо¬
обусловливания. В первом случае амплитуда КГР остается боль¬
шой на протяжении всего остального периода обучения, тогда как
в опытах по псевдообусловливанию она вскоре уменьшается и до¬
стигает уровня привыкания (рис. 3.8). Тщательный анализ услов¬
ного КГР показывает, что он часто состоит из двух компонентов:
первый соответствует увеличенной начальной реакции, вызванной
звуком (альфа-реакция), тогда как второй начинается ближе к
концу периода действия УС. При выработке условного рефлекса
этот второй компонент маскируется БР, но в чистой форме он мо¬
жет наблюдаться при угашении. Второй компонент после псевдо¬
обусловливания не появляется. Исходное сопротивление обычно
падает после применения электрического тока, однако изменения
не являются систематическими.
168
Угашение* обычно проходит медленнее, чем начальное привы¬
кание. Иногда поздние компоненты начинают исчезать после 10
предъявлений УС, но критерий угашения достигается в среднем
только после 20—30 предъявлений.
Интерпретация. Биологическая значимость изменения сопро¬
тивления кожи остается неясной. Увлажнение кожи, видимо,
улучшает контакт конечностей с почвой во время бега, однако
более вероятно, что КГР — это просто побочное проявление реак¬
ции симпатического типа, которая сопровождает активные дви¬
жения. Усиление потоотделения может предвосхищать необходи¬
мость расхода дополнительной теплоты, выделяемой при движе¬
нии. КГР тесно связан с другими проявлениями бодрствования
(увеличение давления крови, десинхронизация ЭЭГ, мидриаз),
вызванными активацией ретикулярной формации. Физиологиче¬
ские механизмы КГР приводятся в обзорах Ванга (Wang, 1957,
1958) и Блоха (Bloch, 1965), а методики регистрации можно най¬
ти у Гормезано (Gormezano, 1966) и Грингса (Grings, 1974).
Преимуществом использования КГР в опытах с УР является
легкость его регистрации, быстрое приобретение и сохранение
рефлекса под наркозом, поэтому этот метод можно использовать
в острых опытах. Самым серьезным недостатком является неспе-
цифичность КГР, который может быть вызван почти всяким сти¬
мулом, используемым в качестве УС. Поэтому для правильной
оценки изменений условного КГР должны использоваться привы¬
кание, псевдообусловливание и угашение. Кроме того, полезно
исключать каждый пятый БС в период выработки условного реф¬
лекса и таким образом проверять наличие поздних УР. Классиче¬
ская выработка условной реакции пробуждения под уретановым
наркозом была описана Синцем (Sinz, 1971).
Рекомендуемые опыты
(1) Введите тестирование (только УС) после каждого второго
сочетания и исследуйте влияние различных интервалов между
УС—БС (0, 5, 2, 8 с) на скорость приобретения условных КГР.
* Процедура угашения в данном случае означает тест на прочность выра¬
ботанного обусловливания, который состоит в изолированном предъявлении
сигнального раздражителя сразу же после его применения в сочетании с под¬
крепляющим агентом. Таким образом эту процедуру, обычно используемую в
экспериментах по изучению клеточных механизмов обусловливания, следует от¬
личать от традиционного угашения, принятого в павловской школе. Также сле¬
дует отличать угашение от исходной процедуры многократного изолированного
применения индифферентного раздражителя еще до сочетания его с подкреп¬
ляющим агентом. Эта последняя процедура иногда называется привыканием,
смысл которого состоит в том, чтобы по возможности свести к минимуму реак¬
ции нейрона или целостной структуры на какой-либо раздражитель. После до¬
стижения такого эффекта приступают к обусловливанию, т. е. сочетанию такого
индифферентного стимула с биологически значительным подкрепляющим фак¬
тором,
169
(2) Исследуйте перенос приобретенного опыта от интактного
состояния к наркотическому, применяя на свободно передвигаю¬
щихся крысах 50 сочетаний звук — шок в камере с решетчатым
полом в первый день, и пронаблюдайте угашение КГР, вызванных
звуком под наркозом на второй день.
(3) Проверьте влияние 1-минутной асфиксии (применяйте УС
в течение 15, 30 или 60 с после 1 мин сдавливания грудной клет¬
ки) на выработанный УР.
(4) Исследуйте выработку УР при различных температурах
тела (35, 30, 25°С, измеряются в толстой кишке) путем охлаж¬
дения животного.
3.1.2. ДВИГАТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ
Скелетные мышцы являются основным эффекторным выходом для
инструментальных УР, и их редко используют для выработки
классического УР. Самым простым примером дискретного класси¬
ческого двигательного УР является условное мигание' которое,
как правило, изучают на кролике. Глаза кролика обычно остают¬
ся открытыми, несмотря на повторяющиеся БС (струя воздуха
на роговицу) и, кроме того, кролик хорошо переносит процедуру
ограничения движений, необходимую для выработки УР.
Образование классического УР —поднимание конечности
вследствие неизбегаемой электрической стимуляции (безусловный
стимул), как правило, исследуют на собаках, которые хорошо
поддаются обучению. Ни одна из рассмотренных реакций не мо¬
жет быть легко образована на крысах, так как они больше под¬
ходят для выработки общих двигательных реакций, входящих в
состав мотивационных или эмоциональных состояний (замирание,
вокализация) или метаболических изменений (изменение дыха¬
ния).
3.1.2.1. Выработка дыхательного УР
Дыхание занимает промежуточное положение между вегетативной
и соматической функциями. Хотя дыхание осуществляется с учас¬
тием поперечно-полосатой мускулатуры, однако отвечает гомеоста¬
тическим целям, которые реализуются с помощью вегетативной
системы. Произвольный контроль за дыханием возможен, но он
применяется лишь в исключительных случаях. Тесная связь ды¬
хания с эмоциональным или мотивационным состоянием позволя¬
ет использовать его для измерения отрицательных и положитель¬
ных подкреплений и для выражения величины вторичного под¬
крепления, приобретенного с помощью условного сигнала. В от¬
личие от сердечного ритма, который меняется не более чем на
10% относительно уровня покоя у крысы, частота дыхания может
варьировать от 0,5 Гц во время ожидания боли до 10 Гц при ожи¬
170
дании вкусной пищи. Широкое использование регистрации дыха¬
ния в поведенческих исследованиях ограничено техническими труд¬
ностями получения свободных от артефактов записей дыхания у
свободно передвигающихся животных. Термоэлектрический метод
(Angyan and Szirmai, 1967; Clarke et al., 1970) позволяет произ¬
водить адекватное подавление артефактов.
Животные. Взрослые
крысы, содержащиеся в
обычных условиях.
Аппаратура. Термоэлектриче¬
ский зонд делают из иглы для
подкожных инъекций (внешний
диаметр составляет 0,4 мм), ко¬
торую можно вводить во вжив¬
ленную носовую канюлю. Изоли¬
рованные константановые и мед¬
ные провода (0,1 мм) пропуска¬
ют через иглу, спаивают неболь¬
шой каплей олова и полученное
соединение изолируют лаком (рис.
3.9). Чувствительность составляет
40 мкВ/°С, время реакции доста¬
точно мало, чтобы воспроизводить
даже самую высокую частоту ды¬
хания (10/с). Гибкие медные про¬
вода припаиваются к верхнему
концу тонкой медной и констан-
тановой проволоки. Соединения
погружают в цилиндрический ак¬
риловый держатель (4 мм в диа¬
метре, 5 мм длиной), из которого
выходит игла длиной 8,5 мм с
термопарой, фиксирующей крючок,
и гибкая проволока длиной 80 см
(рис. 3.9), соединенная со входом
прибора для записи ЭЭГ. Далее
необходим стереотакс для крыс и камера размером 20X30 [см] со стенками вы¬
сотой 40 см и электрифицированным решетчатым полом. Пластмассовый блок
высотой 3 см с неглубокой чашкой для питья на верхней поверхности (см.
с. 212) может прикрепляться к одной из узких стенок камеры. Автоматическое
устройство для инъекций (см. с. 236) с программирующим оборудованием. Ис¬
точник тока с фиксированным импедансом (см. с. 123) и звуковой генератор с
громкоговорителем используют для подачи, соответственно, БС и УС.
Операция. Анестезированные животные (нембутал, 40 мг/кг)
фиксируются в головодержателе — стереотаксе. От кончика носа
кзади делают саггитальный разрез длиной 12 мм. Открытые но¬
совые и фронтальные кости очищают, зубным бором просверли¬
вают два щелевидных отверстия в ростральном конце левой фрон¬
тальной кости и в середине левой носовой кости, бл-йзко к сред¬
ней линии. Миниатюрные винты, нарезанные для Т-образных бол¬
тов, вставляют в отверстия (рис. 3.9), поворачивают на 90° и кре¬
пят акрилом к зачищенной сухой кости. Затем в правой носо¬
Рис. 3.9. Термоэлектрическая регистрация
дыхания у крыс. [На парасагиттальном сре¬
зе головы показаны положения крепящих
винтов и вживленной носовой канюли, в
которую введен термоэлектрический зонд.
Конструкция зонда приведена слева. Си и
соп — провода из меди и константана;
Ас — акрилат; Ос — выходной кабель
(медь).]
171
вой кости на расстоянии около 2 мм от фронтального края дела¬
ется небольшое отверстие (0,7 мм в диаметре). Скошенная инъек¬
ционная игла длиной 8 мм с внутренним диаметром 0,5 мм вво¬
дится сквозь это отверстие до дна носового прохода и затем под¬
нимается до уровня крыши носового прохода. Шероховатая по¬
верхность иглы соединяется акрилом с якорными винтами так, что
из акрила выходит лишь 3—4 мм трубки. Небольшой крючок, по¬
груженный в акрил (рис. 3.9), служит для фиксирования зонда.
Рану спрыскивают батитрацином, и кожа вокруг акрила зашива¬
ется одним или двумя стежками. Затем в канюлю вводится плотно
подогнанный мандрен, который вынимается лишь для ежедневной
чистки.
Процедура. Необходимо подождать несколько дней, пока пол¬
ностью не заживет рана на черепе. Канюли необходимо прочи¬
щать ежедневно, это делают с помощью соответствующих манд¬
рен. Регистрацию можно начинать, как только носовой проход
очищен от выделений. Термоэлектрический зонд нужной длины
вставляют в канюлю таким образом-, чтобы соединение меди с
константаном выступало в носовой проход, не касаясь костных
стенок. Крючок на зонде присоединяется к вживленному крючку
резиновым кольцом, вырезанным из тонкостенной резиновой труб¬
ки малого диаметра. Затем животное помещают в камеру и сое¬
диняют его со входом ЭЭГ. Регистрацию проводят при возможно
большей постоянной времени (1 с). Желательно производить ре¬
гистрацию, используя усилитель постоянного тока, но так как час¬
тота дыхания редко падает ниже 1 Гц, можно применять обыкно¬
венные усилители ЭЭГ переменного тока. Усиление устанавлива¬
ют на 20 мкВ/см, и полярность выбирают так, чтобы охлаждение
зонда вызывало отклонение пера вверх. При вдохе прохладный
воздух (20°С) снижает температуру зонда, но она вновь подни¬
мается при выдохе теплого воздуха. Регистрируемые изменения
температуры зависят от массы термопары и обычно не превыша¬
ют 30—40 мкВ. Низкое сопротивление зонда (50—100 Ом) устра¬
няет артефакты, вызванные движениями животного, и обеспечи¬
вает низкий уровень шума даже при наибольшем усилении тока.
После регистрации в течение 10 мин применяют условный слу¬
ховой стимул продолжительностью 5 с (1000 Гц, 70 дБ) с интер¬
валами в 1—2 мин. После 10 предъявлений УС для привыкания
начинают использовать БС (1,5 мА, 50 Гц, 0,5 с воздействие то¬
ка на ступню) непосредственно после прекращения УС в течение
30 сочетаний, за которыми следуют 10 изолированных предъяв¬
лений УС (угашение УР) *.
Еще одно животное с вживленной в носовую полость канюлей
в течение 3 дней участвует в эксперименте, в котором используют
* Угашение условного рефлекса возникает вследствие применения УС без
подкрепления его БС. В результате этого выработанный ранее УР снижается
по величине и может исчезнуть полностью,
172
24-часовую водную депривацию, причем вода имеется лишь в по¬
илке проблемной камеры. Эксперимент начинают после того, как
крыса полностью адаптировалась в данной ситуации. Депривиро-
ванное животное соединяют с регистрирующим прибором и поме¬
щают в камеру с пустой поилкой. При выработке привыкания
применяют десять акустических стимулов (1000 Гц, 70 дБ, 5 с) с
интервалами 30—60 с. При выработке УР за УС следует подача
0,1 мл воды (БС) в поилку. После 50 сочетаний в течение 30—
40'мин БС исключают и предъявляют 20 изолированных УС.
\ЛАЛУ\ЛЛАШМЛАМЛЛЛУ1ЛДЛЛ/^
20
АММММЛААКЛАААЛЛЛМЛЛЛ/ЦДЛЛЛЛШЛЛh _ А (\
Ею
50мкВ.
5с
Рис. 3.10. Термоэлектрическая регистрация дыхания на различных этапах вы¬
работки УР на комплекс звук — электрошок: IIi — первая попытка привыка¬
ния; С1 и С2о — 1-е и 20-е сочетания при выработке УР; Еi и Ею— 1-я и 10-я
попытки угашения; калибровка 50 мкВ; вдох — отклонение вверх
Результаты. Частота дыхания у крыс в состоянии покоя со¬
ставляет около 2 Гц, но она увеличивается до 7—9 Гц при пове¬
дении ознакомления с окружением и при обнюхивании. Термо¬
электрическая регистрация дыхания удовлетворительна для боль¬
шинства видов активности животного, за исключением груминга,
когда время от времени облитерация носа снижает амплитуду ре¬
гистрируемого ответа и усложняет его выделение из шума. Первое
предъявление акустического стимула вызывает некоторое измене¬
ние частоты движения, которое полностью исчезает после несколь¬
ких предъявлений. Подача звука вместе с электрическим стиму¬
лом быстро приводит к существенному изменению частоты дыха-
173
ния, вызванного только звуком (рис. 3.10). Первоначальное уча¬
щение дыхания может позже сменяться замедленным дыханием.
Угашение УР происходит медленно, поэтому значительные изме¬
нения дыхания по-прежнему наблюдаются после 10 предъявлений
изолированных УС.
Иные результаты дает выработка УР при питьевом или пище¬
вом подкрепления. После нескольких сочетаний звуковых УС с
последующей подачей воды УС сначала вызывает обнюхивание,
характеризуемое высокой частотой дыхания. После 20—30 соче¬
таний реакция становится асимптотической, средняя частота ды¬
хания составляет 6—7 Гц. Дыхательный УР уменьшается с насы¬
щением животного и быстрее протекает процедура его угашения.
Интерпретация. Частота дыхания отражает общий уровень
возбудимости центральной нервной системы. Хьюгелин и Коуен
(Hugelin and Cohen, 1963) установили тесную связь между быст¬
рым дыханием и десинхронизацией ЭЭГ. Частота дыхания уве¬
личивается при бодрствовании, внимании, ориентировочных реак¬
циях и мотивационной активности, тогда как активное торможе¬
ние сопровождается более медленным дыханием (Bindra, 1968).
При формировании инструментальных УР условные изменения
дыхания появляются обычно раньше моторных компонентов реак¬
ции.
Большая вариабельность результатов, полученных при исполь¬
зовании неизбегаемого удара тока на ступни в качестве БС, объ¬
ясняется конфликтом между активными и пассивными компонен¬
тами поведения, вызванного электрической стимуляцией. При пер¬
вых 20/30 сочетаниях УС происходит ускорение, а БС — замедле¬
ние дыхания или даже остановку на несколько секунд. На более
поздних стадиях выработки УР—УС вызывает сначала учащение
дыхания, которое к концу интервала УС—БС сменяется его замед¬
лением. При дальнейшем обучении УР может выражаться только
в замедлении дыхания.
Еще одной важной переменной является частота дыхания в ин¬
тервалах между сочетаниями. Она обычно возрастает в межсиг-
нальные интервалы в ситуациях использования неизбегаемого то¬
ка *. Подробный анализ изменений дыхания, сопровождающих
различные формы УР у крыс, можно найти у Клинберга и Пикен-
хайна (KHngberg and Pickenhain, 1969), Кларка (Clarke, 1971) и
Варанча и Термана (Waranch and Terman, 1975). При ожидании
* Термин «неизбегаемый ток» используется для описания поведенческой
ситуации, в которой животное получает электроболевое подкрепление незави¬
симо от наличия или отсутствия реакции. В методике В. П. Протопопова элек¬
трический ток подается на конечность собаки независимо от того, поднимает ее
собака или нет. Условные двигательные рефлексы вырабатываются с трудом и
сопровождаются невротизацией животного. В методике В. П. Петропавловского
введено небольшое изменение, а именно отключение тока, достигаемое движе¬
нием лапы собаки. При этом быстро вырабатывается прочный условный двига¬
тельный рефлекс,
174
\ *
боли частоты дыхания также увеличивается и у человека (Wilier,
1980). \
Методику\регистрадии дыхания можно модифицировать раз¬
личными способами. Чувствительность можно увеличить, если в
носовой проходу вживить шарик термистора вместо термопары.
Отводные провода собирают в разъем, крепящийся на фронталь¬
ной кости, и через кабель подключают к мостовой схеме на входе
электроэнцефалографа. В другом подходе используют регистра¬
цию высокоамплитудных (до 1 мВ) волн медленного потенциала,
возникающих при дыхании в обонятельной луковице (Klingberg
and Pickenhain, 1965).
Рекомендуемые опыты
(1) Выявите связь дыхания с различными видами поведения
у крыс. Определите характер дыхания, типичный для исследова¬
тельского поведения сна, при введении другого животного в клет¬
ку и т. д.
(2) Запишите дыхание крысы, помещенной в небольшой за¬
крытый контейнер с регулируемой вентиляцией. Проверьте влия¬
ние 5% С02, 10% С02, 95% N2 и различных обонятельных (табак,
SH2) или тригеминальных (NH3, ацетон) стимулов.
(3) Используйте изменения частоты дыхания в качестве пока¬
зателя образования УР на время (пищу или электрический удар
предъявляют с регулярностью в 1 мин).
3.2. УСЛОВНЫЕ РЕФЛЕКСЫ ИЗБЕГАНИЯ*
3.2.1. УСЛОВНЫЙ РЕФЛЕКС ПАССИВНОГО
ИЗБЕГАНИЯ
Одним из самых обычных изменений поведения вследствие
приобретенного опыта является торможение врожденной деятель¬
ности или приобретенных навыков, которые приводили к отрица¬
тельным последствиям для организма. Термин пассивное избега¬
ние используют для описания опытов, в которых животное обу¬
чается избегать вредных факторов путем подавления определен¬
ного поведения. По сравнению с другими типами обучения пассив¬
ное избегание имеет ряд специфических особенностей, которые не¬
обходимо учитывать при планировании и анализе опытов.
(а) Активное поведение должно быть ярко выраженным, вос¬
производимым и легко измеряемым.
(б) Аверзивный (вредящий) стимул должен быть отчетливо
связан с активным поведенческим компонентом.
* Условные рефлексы избегания — это защитно-оборонительные реакции пас¬
сивного или активного типа, направленные на ослабление или прекращение
контакта с вредящим агентом,
175
Таблица 3.1. Обзор реакций пассивного избегания
Тест
Запускающие стимулы
Основное поведение
Измеряемая
переменная
Безусловный
стимул
Тест
воспроизведения
Спускание
(крыса)
Нахождение на не¬
большой поднятой плат¬
форме в центре открыто¬
го поля
Спуск на решат-
чатый пол
Время спуска
Удар тока на
ступени сразу пос¬
ле спуска
Время спуска в
*ачальных усло-
зиях
Прохождение
(крыса)
Нахождение в ярко
освещенном месте про¬
странства
Прохождение в
темное отделение
Время входа
Удар тока на
ступени сразу же
после входа
Время входа в
начальных усло¬
виях
Два отделе¬
ния (крыса)
Градиенты простран¬
ства и освещенности
(большая, ярко оевещент
ная камера, соединенная
с небольшой темной ка¬
мерой)
Исследование
установки в тече¬
ние 3 мин
Часть времени,
проведенного в
небольшом отде¬
лении; время пер¬
вого входа; число
переходов между
отделениями
Подача на
1 мин неизбегае¬
мого электроудара
на ступни в ма¬
леньком отделении
Исследование
установки в на¬
чальных условиях
Подавление
клевания
(однодневный л
цыпленок)
Предъявление неболь¬
шой яркой приманки на
расстоянии 1 см перед
клювом
Клевание при¬
манки
Процент цыплят,
клюющих в тече¬
ние 10 с предъяв¬
ления; латентный
период клевания
Отвергаемый
вкус метилантра-
нилата, используе¬
мого для покры¬
тия приманки
Процент цыплят,
клюющих сухую
приманку в на¬
чальных условиях-.
(в) Ситуация ярко выраженного эмоционального состояния
(боль, страх) и простота ответа (отсутствие выполнения задания)
обеспечивают очень быстрое научение. Большая часть навыков,
выработанных «за одну попытку», является актами пассивного
избегания.
(г) Быстрая йыработка позволяет установить точное время
введения информации в нервную систему.
(д) Сохранение этих навыков в памяти перепроверяется не с
помощью обучения вновь, а путем сравнения поведения до и пос¬
ле обучения или сравнением поведения необученных и обученных
животных.
(е) Так как характер задания требует использования групп
животных, результаты обычно выражаются арифметической сред¬
ней и/или медианой или просто процентом животных, у которых
наблюдается определенная реакция.
Основные характеристики четырех типов реакций пассивного
избегания, описанных ниже, приведены в табл. 3.1. У Стойбли и
Хьюстона (Staubli and Huston, 1978) можно найти описание из¬
бегания побежкой наверх, которые удобны для оценки обучения
пассивному избеганию после фармакологических или хирургиче¬
ских вмешательств, не нарушающих выполнение обычных сенсомо-
торных задач.
3.2.1.1. Реакция спускания
В открытом поле крыса проводит большую часть времени вблизи
стен и углов (см. раздел 2.5). Когда крысу помещают на припод¬
нятую платформу в центре прямоугольного пространства, почти
сразу же она начинает спускаться на пол, чтобы исследовать про¬
странство и подойти к стенкам. Время от размещения животного
до спуска мо'жно использовать как легко измеряемую переменную.
Как только животное попадает на электрифицированный решетча¬
тый пол, подается сильный удар тока на ступню. Способность за¬
поминания проверяется при помещении животного снова на плат¬
форму измерением увеличения времени спуска. Используют раз¬
личные модификации методики, которые обычно основаны на ра¬
ботах Ярвика и Эссмана (Jarvik and Essman, 1960), Гудспета и
сотр. (Hudspeth et al., 1964), Хоровера и Шиллера (Chorover and
Schiller, 1965).
Животные. 2—3-месячные крысы содержатся в обычных усло¬
виях.
Аппаратура. Прямоугольная камера имеет электрифицированный решетча¬
тый пол размером 50X50 [см] и пластмассовые стенки высотой 35 см. Деревян¬
ный диск диаметром 15 см и высотой 5 см прикрепляется в центре пола. Полый
пластмассовый цилиндр высотой 30 см свободно надевается на деревянный
блок (рис. 3.11).
Источник тока с фиксированным импедансом для электрической ситуации
описан на с, 123,
177
Процедура. Сами опыты могут проводиться по-разному. Ти¬
пичная опытная процедура состоит из трех этапов.
Ознакомление. Животное помещают на деревянную платфор¬
му, выпускают и измеряют латентный период спуска. Через 10 с
животное возвращают в жилую клетку. Эту процедуру повторя¬
ют 3 раза с интервалами в 30 мин.
Обучение.
Как только крыса опустится с деревянной
платформы при третьей попытке, на решетча¬
тый пол подают ток (50 Гц, 1,5 мА) в течение
1 с и после этого животное возвращают в жи¬
лую клетку.
Воспроизведение. Через 24 ч крысу вновь
помещают на платформу и измеряют латент¬
ный период спуска. Тестирование заканчива¬
ют, когда животное производит спуск или ос¬
тается на платформе более, чем на 1 мин.
Единственной переменной является латент¬
ный период спуска. Он измеряется с помощью
секундомера (с точностью до 0,1 м) от момен¬
та выпуска животного на платформу до момен¬
та, когда оно убирает все четыре лапы с плат¬
формы. Критическим моментом является поме¬
щение животного на платформу. Не рекоменду¬
ется помещать крысу непосредственно на дере¬
вянную платформу, так как стремление избе¬
жать контакта с рукой экспериментатора
0 может уменьшить латентный период спуска.
Кроме того, время освобождения животного
Рис. 3.11. Платфор- от контакта с рукой довольно неточно и
ма, с которой спуска- нельзя не учитывать влияния самого экспери-
ется крыса, и ци- ментатора. Чтобы преодолеть эти трудности,
линдр, закрывающий Пр0ще всего поместить животное внутрь высо¬
кого цилиндра, находящегося над деревянной
платформой. Через 10 с животное выпускают, быстро приподняв
цилиндр (рис. 3.11).
Еще одним важным моментом является время подачи электри¬
ческого тока. Подача тока не должна производиться при первом
же контакте животного с полом, так как легкое касание перед¬
ними лапами не дает нужной интенсивности электроудара. Же¬
лательно подождать, пока животное не встанет на решетку всеми
четырьмя лапами, а затем включать ток с помощью кнопки нож¬
ного управления, что позволяет освободить руки экспериментато¬
ра для измерений латентного периода и для немедленного пере¬
несения животного с решетчатого пола.
Однако длительность и •’интенсивность электроудара должны
быть постоянными.
178
Результаты. Крыса всегда при спуске становится сначала на
передние лапы, ощупывает ими решетчатый пол и только потом
ставит на него задние лапы. Латентный период первого спуска,
как правило, составляет около 5 с. Большие задержки связаны
с колебаниями во время спуска. В течение второй и третьей попы¬
ток средние значения латентных периодов спуска падают ниже
2 с.
Электроудар, использованный сразу же после третьего спуска,
вызывает ярко выраженную реакцию страха, характеризуемую за¬
миранием, припаданием к полу, вздыбливанием шерсти, тяжелым
дыханием и т. д. (см. с. 119). При проверке воспроизведения жи¬
вотное часто сопротивляется перемещению в установку. При обнару¬
жении платформы оно либо остается неподвижным в распластан¬
ном состоянии, либо производит исследование в вертикальном на¬
правлении (поднимается на задние лапы, принюхивается), но не
пытается спуститься на решетчатый пол. У большинства животных
латентный период спуска превышает 1 мин.
Интерпретация. Непосредственное предположение, что крыса
остается на платформе потому, что предчувствует подачу тока на
ступню от решетчатого пола, — не является единственно возмож¬
ным объяснением результатов. Животное может ассоциировать
боль скорее с предварительным взятием его в руки, чем с пове¬
дением спуска. Тогда вся процедура становится сигналом страха,
вызывающим условную эмоциональную реакцию (УЭР, по Brady
and Nauta, 1953) и типичное замирание независимо от наличия
платформы. Специфичность реакции пассивного избегания можно
тестировать, если модифицировать процедуры обучения и/или
воспроизведения. Такие тесты могут означать, что ассоциация,
связанная ,с удлинением латентного периода спуска, специфична
для экспериментальной ситуации, узнавание которой зависит от
сходства условий обучения и воспроизведения. Различие послед¬
ствий условной эмоциональной реакции от специфических компо¬
нентов реакции пассивного избегания может быть важно в опы¬
тах, посвященных детальному анализу механизмов памяти, но ими
можно пренебречь в более общих исследованиях.
Рекомендуемые опыты
(1) Исследуйте отношения между латентным периодом спуска и
высотой, поверхностью и размерами платформы.
(2) Введите компонент активного избегания: повторяйте пода¬
чу тока на лапу (0,5 с, 1 В, 3 с) на стадии обучения до тех пор,
пока крыса не возвратится на платформу. Проверьте воспроизве¬
дение, помещая животное на платформу (время спуска) или на
электрически незаряженный решетчатый пол (время подъема).
(3) Добавьте компонент различения путем диссоциации спус¬
ка вниз и подачи удара тока на лапу. Протестируйте начальный
179
спуск вниз в камере с пластмассовым полом. Подвергните живот¬
ное неизбегаемому воздействию тока, поданному на лапу в той же
камере с открытым решетчатым полом и при убранной централь¬
ной платформе. При тесте на воспроизведение сравните латентные
периоды спуска на пластмассовый пол и на решетчатый пол.
(4) Установите скорость угашения, повторяя тест воспроизве¬
дения в течение нескольких последующих 30-минутных или днев-
ние навыка путем увеличения периода обучение — извлечение из
памяти до нескольких дней и недель.
3.2.1.2. Реакция перехода
Мыши и крысы избегают интенсивного света и предпочитают не¬
яркое освещение. Когда их помещают в сильно освещенное про¬
странство, соединенное с темной камерой, они быстро переходят
в нее и остаются там. Время между впуском животного и его пе¬
реходом в темную камеру можно точно измерить. Как только все
четыре лапы животного оказываются в темном пространстве, по¬
дается большой силы ток и животное возвращают в жилую клет¬
ку. Способность к запоминанию проверяют, поместиь животное в
освещенную часть установки и вновь измерив латентный период
перехода в темную половину. Стандартная методика для тестиро¬
вания мышей была разработана Ярвиком и Коппом (Jarvik and
Корр, 1967) и модифицирована для крыс Кингом и Глассером
(King and Glasser, 1970).
Животные. 2—3-месячные крысы содержатся в обычных усло¬
виях.
Аппаратура. Вытянутая пластмассовая камера длиной 50 см, шириной
10 см и высотой 10 см с электрифицированным решетчатым полому Стены и
потолок одной половины комнаты выкрашены в черный цвет, а в другой поло¬
вине они прозрачны. Потолок состоит из двух крыш на шарнире в середине
установки, поэтому имеется доступ в обе половины камеры (рис. 3.12). Лампоч¬
ка мощностью 100 Вт крепится на высоте 40 см над светлой частью камеры.
Для электрической стимуляции необходим источник с фиксированным сопро¬
тивлением (см. с. 122),
Рис. 3.12. Установка л ля исследования реак¬
ции прохождения животного из светлой в
темную часть камеры
ных интервалов времени,
пока время спуска суще¬
ственно не уменьшится.
Ускорьте угашение путем
принудительного контак¬
та животного с неэлек-
трифицнрованным решет¬
чатым полом (напри¬
мер, поместив его на
различное время в уста¬
новку, из которой убрана
центральная платформа).
(5) Изучите забыва-
180
Процедура. Обычная экспериментальная ситуация состоит из
трех этапов.
Ознакомление.
Крышку, закрывающую освещенный отсек, открывают, и
крысу помещают в освещенную камеру спиной к темному отсеку
(стартовое положение), после чего крышку снова закрывают.
Вскоре животное поворачивается, находит вход в темный отсек
и идет туда. Латентный период входа измеряется с помощью се¬
кундомера. Через 10 с крысу убирают из темного отсека в жилую
клетку. Процедуру повторяют 3 раза с 30-минутными интерва¬
лами.
Обучение. Как только крыса вступает в темный отсек при по¬
следней попытке ознакомления, подают удар тока (50 Гц, 1,5 мА
в течение 1 с). Затем крысу сразу же переводят в жилую клетку.
Воспроизведение. Через 24 ч животное вновь помещают в ос¬
вещенную половину и устанавливают латентный период входа в
темноту. Тест заканчивается, когда животное вступает в темный
отсек или если животное не делает этого в течение 3 мин.
Помещение животного в светлую половину менее значимо, чем
в ситуации опускания, однако эту процедуру следует проделывать
тщательно и всегда одинаково. Латентный период перехода в тем¬
ноту измеряют с момента помещения животного в камеру. Точ¬
ность измерений латентного периода можно повысить, если раз¬
делить светлый и темный отсеки скользящей дверцей. Через 5 с
после ознакомления животного со светлым отсеком дверцу откры¬
вают и измеряют латентный период с этого момента до того, как
животное вступает в темный отсек всеми четырьмя лапами. В это
время на стадии обучения наносится удар тока на лапы.
Результаты. Небольшие размеры установки ограничивают по¬
веденческие возможности животного. Животное обычно находит
вход в темный "отсек в течение 5 с и входит туда без колебаний.
При повторяющихся попытках латентный период уменьшается.
Влияние электрического удара усиливается за счет ограничений
движения животного. Четко выражены симптомы страха, и ситуа¬
ция имеет яркий компонент в условной эмоциональной реакции
(УЭР). Во время тестов на воспроизведение большинство живот¬
ных остаются неподвижными в светлом отсеке. Только некоторые
животные исследуют вход в темный отсек. Почти все животные
используют 3-минутный период требования в светлом отсеке.
Интерпретация. Переход в темный отсек животное осуществля¬
ет под влиянием не только исследовательского поведения, но и
врожденного предпочтения темных участков пространства (фото¬
фобии). Наличие резкого градиента между светом и темнотой по¬
зволяет проверить специфичность приобретенного опыта. Обучен¬
ные животные остаются в освещенной камере или потому, что ак¬
тивное поведение блокируется УЭР, или потому, что изменяется
обычное предпочтение животным темноты. Последнее предполо¬
181
жение можно проверить, поместив животное на середину между
светлым и темным отсеком и дать ему возможность произвести
активный выбор. Однако в таком опыте реакция животного теря¬
ет некоторые характеристики пассивного избегания. Проще про¬
верить способность к запоминанию навыка при отсутствии гра¬
диента освещенности (когда оба отсека либо темные, либо свет¬
лые) или же запускать животное из темного отсека. Как и в дру¬
гих тестах по пассивному избеганию, УЭР играет важную роль в
формировании общего влияния. Относительная значимость клас¬
сического и инструментального УР страха может быть проанали¬
зирована при сопоставлении влияния электроудара, связанного
или не связанного с реакцией. В последнем случае дверцу между
светлым и темным отсеком оставляют закрытой и удар тока по¬
дается в светлом отсеке после того, как выключен свет. С по¬
мощью этой процедуры (Карр et al., 1978) получают значительно
более слабое избегание темноты.
Рекомендуемые опыты
(1) Изучите связь между начальным латентным периодом пере¬
хода в темноту и градиентом освещенности.
(2) Используйте другие аверзивные градиенты для того, чтобы
вызвать исходное предпочтение. Например, понизьте температуру
металлического пола в стартовой камере, поместив под нее кусок
льда.
(3) Сравните поведение при пассивном и активном избегании.
Для последней цели в тестах на воспроизведение поместите жи¬
вотное в неэлектрифицированный темный отсек и измерьте латент¬
ный период входа в светлый отсек.
3.2.1.3. Тест с двумя камерами
В открытом пространстве крыса стремится попасть в какое-нибудь
углубление, чтобы спрятаться там. Когда крысу помещают в боль->
шую камеру, соединенную с небольшим темным отсеком узким
проходом, она быстро находит вход в маленькую камеру, входит
туда и проводит там большую часть общего времени эксперимен¬
та. Соответственно, измеряют время, проведенное крысой в ■боль¬
шой и малой камерах. Латентный период первого входа и число
переходов из одного отсека в другой также могут использоваться
в качестве вспомогательных критериев. После окончания исследо¬
вательского периода, имеющего фиксированную длительность, жи*
вотное помещают в малый отсек, где оно подвергается перемежаю¬
щимся ударам тока в течение 1 мин. Способность к запоминанию
устанавливают путем сравнения времени, проведенного в большой
и малой камере в течение применения нового теста, предъявляе¬
мого через 24 ч. Методика, приведенная выше, разработана Кур¬
182
цем и Перлом (Kurtz and Pearl, 1960) и модифицировалась Буре-
шем и Бурешовой (Bures and Buresova, 1963).
Животные. 2—3-месячные крысы содержатся в стандартных ус¬
ловиях.
Аппаратура. Прямоугольная камера с решетчатым полом размером 50Х
Х50 [см] и пластмассовыми стенками высотой 35 см (рис. 3.13). В центре одной
стены находится отверстие размером 6X6 [см], соединяющее большую камеру
с малой камерой размером 15X15 [см] с темными пластмассовыми стенками,
электрифицированным полом и съемным потолком. Обе камеры могут разде¬
ляться прозрачной скользящей дверцей. Освещение производится мощностью
100 Вт, помещенной над центоом большой камеры на высоте 150 см. Источник
тока, имеющий фиксированный импеданс (см. с. 123),
Е L R
Рис. 3.13. Пассивное избегание в установке, состоящей из
двух отсеков:
Е — фаза исследования (3 мин); L — обучение (1 мин); R — проверка
воспроизведения (3 мин)
Процедура. Эксперимент, как правило, выполняется в три стадии.
(a) Исследование. Животное помещают в центре большой ка¬
меры спиной ко входу в маленькую камеру. Дверь между двумя
камерами открыта. Крысе разрешают исследовать установку 3 мин.
Время входа в небольшую камеру или выхода из нее измеряется с
помощью секундомера и заносится в протокол. Через 3 мин живот¬
ное вынимают из установки и помещают в камеру ожидания или g
жилую клетку.
(b) Обучение. Скользящую дверцу из плексигласа, разделяю¬
щую две части установки, закрывают, и крысу помещают в неболь¬
шую камеру через открытую крышку. Затем закрывают крышку,
подают 12 ударов тока (50 Гц, 1,5 мА, 1 с) с интервалами примерно
в 5 с. Затем открывают крышку и крысу возвращают в жилую
клетку.
(c) Тестирование заполнения. Повторяют опыт с обследование
ем камер, как в первоначальном исследовании, и регистрируют пе¬
ремещение животного между камерами.
Большая продолжительность исследовательского периода ис*
ключает необходимость в специальном ознакомлении и с камерами,
однако надежность методики все же увеличивается, когда обучение
183
предваряется несколькими опытами по исследованию эксперимен¬
тальной камеры. Если средние значения латентного периода пер¬
вого входа в малую камеру составляют 20—30 с в первом тесте, то
они уменьшаются до 5 с в третьем тесте. Одновременно время,
проведенное в маленькой камере, увеличивается с 70 до 90% и
более.
Специфической особенностью теста с двумя камерами является
то, что подача тока на лапу не связана ни с какими определенными
движениями животного, но его подают после завершения исследова¬
тельского поведения или независимо от него. Время между исследо¬
вательским поведением и аверзивной стимуляцией можно изменять
от минимума, необходимого для закрытия двери и помещения жи¬
вотного в маленькую камеру (1 мин), до нескольких часов. Это
свойство помогает отделить влияние различных агентов соответст¬
венно на фазы исследования и обучения.
Основной переменной является период, проведенный в малой
камере во время последнего исследования и во время теста на вос¬
произведение. Эта величина находится в обратной зависимости от
латентного периода первого входа в малый отсек. Традиционно
переход в малую (большую) камеру фиксируется только тогда,
когда происходит касание ее пола всеми четырьмя лапами. Час¬
тичные переходы отбрасываются, и считается, что животное оста¬
лось в камере, которую оно покинуло не полностью. Число перехо¬
дов между камерами может служить показателем уровня исследо¬
вательской активности.
Результаты. Необученные крысы находят вход в маленькую
камеру в течение 20—30 с. Они входят туда после некоторых ко¬
лебаний, поворачиваются головой к двери. Обычно животные
проводят чуть больше минуты в небольшом отсеке, прежде чем
покинуть его и на короткое время посетить большую камеру. Ти¬
пичная запись опыта приведена в табл. 3.2, где также имеется
оценка полученным данным. Время входа в малую и большую ка¬
меру регистрируется в первых двух колонках, тогда как в третьей
колонке представлено время, проведенное в малой камере (разни¬
ца между колонками 2 и 1). Суммирование чисел колонки 3 дает
общее время, проведенное крысой в малой камере. Число данных,
приведенных в колонках 1 и 2, соответствует общему числу перехо¬
дов из камеры в камеру.
При тестировании запоминания большинство животных вообще
не входят в малую камеру или проводят там лишь несколько секунд.
Часто животное идет ко входу, исследует малую камеру головой и
передними конечностями, но затем быстро отходит в дальний угол
большой камеры. Время первого входа значительно увеличивается,
а число переходов падает. Кроме того, исследование большой каме¬
ры ограничено, животное часто ' припадает к полу в дальнем углу
большой камеры на протяжении большей части теста на запоми¬
нание.
184
Интерпретация. Ситуация с двумя камерами сложнее, чем ситу¬
ация спуска вниз и перехода в темноту. Крыса сначала учится избе¬
гать открытого пространства и яркого освещения путем ухода в
малую камеру, которая ассоциируется у него с неизбегаемым уда¬
ром тока. Так как после активного входа в малую камеру удар тока
следовал не сразу, замена первоначального предпочтения малой
камеры на большую при тестировании связана с правильным опре¬
делением того отсека, в котором применяется шок, и предвосхище¬
нием опасных последствий входа в него.
Таблица 3.2. Пассивное избегание в установке с двумя камерами. Запись
эксперимента
Исследовательская активность
Извлечение из памяти
Время (с) входа в:
Время, прове¬
денное в малой
камере (с)
Время (с) входа в:
Время, про¬
веденное в
малой камере
(с)
малую
камеру
большую
камеру
малую
камеру
большую
камеру
10
90
150
70
140
60
50
30
135
145
10
Число переходов
Итого
Число переходов
Итого
5
140
2
10
Неспецифический страх не изменяет первоначального предпочте¬
ния малой камеры. Это можно продемонстрировать, когда удар то¬
ка на стадии обучения применяется не в малой камере, а в другой
коробке, напоминающей большую камеру. Животные обучаются,
таким образом, бегать в малую камеру и проводить там столько же
времени, сколько и необученные контрольные животные, хотя у
последних наблюдаются яркие симптомы страха. Участие УЭР в
поведении во время тестирования памяти обсуждается у Чоровера
и Шиллера (Chorover and Schiller, 1966).
Тест с использованием двух камер идеально отвечает целям изу¬
чения вынужденного угашения пассивного избегания (Bures and
Buresova, 1966). Через 24 ч после выработки сильного избегания
животное помещают на 5—30 мин в малую камеру, но не применя¬
ют удар тока. При тестировании памяти, произведенном на сле¬
дующий день, обнаруживается полная утрата пассивного избегания
уже после 20—30 мин вынужденного нахождения в малой камере.
185
Процедура угашения аналогична процедуре приобретения, так как
не требует никакой активной реакции со стороны животного и по¬
зволяет, таким образом, исследовать обучение даже при вмешатель¬
ствах, которые значительно ограничивают двигательную актив*
ность (курарезация, глубокая гипотермия, анестезия).
Рекомендуемые опыты
(1) Установите взаимоотношения между относительными размера¬
ми большой и малой камер и начальным предпочтением (освещен¬
ность обеих камер должна быть равной).
(2) Изучите значимость отсрочки между исследовательским пе¬
риодом и обучением для удержания опыта в памяти.
(3) Изучите влияние различий между ситуацией обучения, с од¬
ной стороны, и начальным периодом исследования и ситуацией тес¬
тирования памяти, с другой стороны. Например, закройте решетча¬
тый пол в малой камере листом пластмассы на 1-м и 3-м этапе или
используйте другие камеры больших размеров на 2-м этапе.
(4) Исключите период начального исследования и начинайте
сразу же с подачи неизбегаемого удара тока на лапы в малой ка¬
мере. Затем изучите предпочтение камер.
3.2.1.4. Подавление клевания
То, что голодные животные, как правило, подходят к пище, удобно
использовать для выработки реакции пассивного избегания. Мак-
Клири (McCleary, 1961) подавал электрические удары тока на кор¬
мушку для того, чтобы вызвать сильное пассивное избегание у ко¬
шек. Аналогичные методики использовались и на других видах
животных. Более естественным отвергаемым стимулом в этом слу¬
чае является неприятный вкус пищи, которыйЧ)твращает животное
от нового подхода за ней. Результатом является не обязательное
полное избегание, а скорее осторожное пробование пищи на нали¬
чие аверзивного вкуса. Развитие пассивного избегания облегчается
навыками поедания типа «все —или ничего», которые наблюдают
ся у только что вылупившихся цыплят. Основными достоинствами
этой методики, которая была разработана Черкином и Ли-Тенгом
(Cherkin and Lee-Teng, 1965), Ли-Тенгом и Шерманом (Lee-Teng
and Sherman, 1966) и Черкином (Cherkin, 1974), являются просто¬
та и малая стоимость, позволяющие использовать очень большое
число экспериментальных животных.
Животные. Однодневные цыплята помещаются отдельно в откры¬
тых картонках размером 12X12X12 [см]. Петушки могут быть
приобретены по небольшой цене, так как их отбраковывают на
птицефабрике. Температура в коробках поддерживается от 32 до
35°С. В течение двух дней проведения эксперимента цыплятам не
дают ни пищи, ни воды.
186
Аппаратура. Животные остаются в картонках на время обучения и тести¬
рования. Последний сантиметр жесткой проволоки длиной 20 см сгибают под
прямым углом. Миниатюрная лампа (3 мм в диаметре, 0,3 Вт) припаивается
к изогнутому концу проволоки и соединяется с батареей гибкими проводами.
Лампу можно заменить хорошо отполированным шариком из нержавеющей
стали, имеющим такой же диаметр. Проволока фиксируется на лабораторной
стойке короткой пружиной с механическим датчиком, соединенным с мостовой
схемой. Движения проволоки могут записываться на обычный регистратор
(полиграф, ЭЭГ).
Процедура. Опыт начинается через несколько часов после того,
как животных принесли в лабораторию. Стойка помещается таким
образом, чтобы приманка опускалась в картонку на расстоянии
1 см перед клювом цыпленка; приманку оставляют в таком поло¬
жении на 10 с. Время до первого клевания измеряется с помощью
секундомера, число клеваний подсчитывается, а движения прово¬
локи регистрируются с помощью механического датчика. Затем
приманку из картонки убирают.
Для обучения лампочку погружают в метилантранилат — про¬
зрачную жидкость, которая для цыплят имеет сильный неприятный
вкус. Погружение повторяют перед каждым предъявлением при¬
манки. После клевания смоченной приманки цыплята трясут голо¬
вами, отходят и больше не клюют. В опыте не учитывались живот¬
ные, которые либо не клевали приманку, либо не проявляли авер-
зивной реакции трясения головой во время 10-секундного периода
предъявления стимула.
Тест на запоминание проводится через 24 ч путем предъявления
цыпленку сухой приманки на 10 с. Регистрируется латентный пери¬
од первого клевания и число реакций клевания.
Результаты. Более 90% необученных птиц клюют сухую приман¬
ку в течение 10-секундного периода ее предъявления. Как правило,
цыплята начинают клевать через 1—-3 с после предъявления при¬
манки и производят 5—10 клеваний в течение 10-секундного перио¬
да. При клевании приманки, покрытой метилантранилатом, при
одном или двух клеваниях в клюв попадает такое количество этого
вещества, что возникает сильная аверзивная реакция у большинст¬
ва цыплят (95%). Тест на запоминание показывает, что 80% живот¬
ных, имевших при обучении аверзивные реакции, не клюют сухую
приманку при ее втором предъявлении. Если клевание при этом все
же происходит, то его частота все же меньше, чем у необученных
животных.
Интерпретация. Высокая эффективность, с которой только что
Вылупившиеся цыплята обучаются торможению врожденного навы¬
ка клевания небольших, зрительно привлекательных объектов, про¬
тиворечит тем трудностям, которые возникают при обучении цып¬
лят другим типам пассивного избегания (Fischer and Campbell,
1964). Эти данные еще более удивительны, если учесть, что при
обучении большинство цыплят наблюдают за приманкой лишь в те¬
чение 2—4 с. Можно предположить, что экологически адекватные
187
навыки приобретаются более эффективно, чем экологически не¬
оправданные реакции, вызванные искусственными ситуациями.
Так как жизнь цыплят зависит от выбора ими пищи сразу же после
вылупления, быстрое распознавание съедобных и несъедобных объ¬
ектов важно для их выживания. Другим примером столь высокоэф¬
фективного усвоения зрительной информации у цыплят является
импритинг (Hess, 1959, с. 152).
Другими свойствами этого метода, кроме быстроты обучения,
являются дискретность подавленного движения и специфичность
запускающего стимула. С практической точки зрения основными
преимуществами этой методики является низкая стоимость экспери¬
ментальных животных, минимальный уход за ними и отсутствие
необходимости использовать специальную аппаратуру. Однако сле¬
дует устранить влияние экспериментатора на проведение опыта,
особенно в тех случаях, когда экспериментатор с приманкой следу¬
ет за движениями головы цыпленка так, чтобы удерживать приман¬
ку на протяжении 10-секундного теста на расстоянии 1 см от клюва.
В этом случае желательно, чтобы время клевания регистрировалось
другим лицом или чтобы комментарии экспериментатора записыва¬
лись бы на магнитную пленку вместе с акустическими сигналами,
отмечающими начало и конец предъявления приманки. При фикси¬
рованном положении приманки число реагировавших цыплят не¬
сколько меньше, однако этот недостаток компенсируется возможно¬
стью объективно регистрировать реакцию клевания. Для тестирова¬
ния памяти картонные камеры нужно обозначать так, чтобы экспе¬
риментатор не знал, в каких животные экспериментальные, в каких
контрольные.
Большая часть приведенных выше трудностей преодолима с по¬
мощью дискриминационного варианта задания (Gibbs and Barnett,
1976), в котором выявляется различие между общим торможением
клевания и специфическим избеганием определенной цели. Цыплят
предварительно обучают клевать красные и синие стеклянные буси¬
ны, предъявляемые последовательно,, каждая в течение 10 с. Затем
одну из бусинок смазывают метилантранилатом и предъявляют
отдельно в течение 10 с. При проверке памяти бусины вновь предъ¬
являют последовательно, каждую на 10 с, и сопоставляют процент
цыплят, избегающих аверзивный и неаверзивный стимул, с их пове¬
дением до обучения.
Рекомендуемые опыты
(1) Протестируйте другие несъедобные вещества в качестве отвер¬
гаемых стимулов (хинин, гипертонический NaCl, 0,1 М соляная
кислота).
(2) Исследуйте угашение реакции путем предъявления чистой
приманки с регулярными 10-минутными интервалами, всегда в тече¬
ние 10 с.
168
(3) Протестируйте специфичность реакции, предъявляя цыпля¬
там зрительно отличающуюся пищу с различными интервалами
после обучения. Каково влияние кормления на последующее тести¬
рование памяти?
3.2.2. УСЛОВНАЯ ВКУСОВАЯ АВЕРЗИЯ
Так как крысы — животные всеядные и в обычных условиях обита¬
ния зависят от постоянного разнообразия пищевых объектов, про¬
тив потребления отравленной пищи они защищены специфическими
нервными механизмами. Так называемая «боязнь приманки», кото¬
рая хорошо известна экологам, лишь недавно стала объектом экс¬
периментальных исследований (Garcia and Ervin, 1968; Rozin and
Kalai, 1971; Bures and Buresova, 1977, 1981; Milgram et al., 1977;
Barker et al., 1977; Riley and Clarke, 1977). Основными механизма»
ми являются ограниченное потребление новых видов и связывание
свойств этой пищи с возникающими впоследствии реакциями желу-
дочно-кишечного тракта. Такое обучение имеет две особенности.
(а) Оно ограничивается вкусовыми аспектами пищи (для других
видов, например птиц, важны цвет, форма и текстура пищи).
(б) Прочные связи вырабатываются несмотря на большие от¬
срочки (до нескольких часов), отделяющие вкусовой УС от висце¬
рального БС.
В эксперименте используют потребление веществ, обладающих
характерным вкусом, поглощение которых ведет к интоксикации
(например, использование растворов хлорида лития в качестве
питья; Nachman, 1963), или кормление нетоксичными веществами
(например, сахарин, физиологический раствор, разбавленная ук¬
сусная кислота), за которыми, после соответствующей задержки,
следует рентгеновское облучение (Garcia and Kimeldorf, 1957) или
рвота, вызванная препаратами (апоморфин, LiCl). Предпочитают
использовать второй подход, так как он позволяет более точно кон¬
тролировать задержку между УС—БС и выбор УС. Условное от¬
вращение к сахарину, вызванное инъекцией LiCl, может служить
типичным примером такого подхода.
Животные. 2—3-месячные крысы подвергаются 24-часовой вод¬
ной депривации перед первым днем эксперимента и затем содер¬
жатся по графику с 24-часовой депривацией, когда жидкость до¬
ступна лишь во время опыта. Животные имеют свободный доступ
к пище в течение эксперимента.
Аппаратура. Пластмассовая камера размером 17X25X30 [см] с калиброван¬
ной 50 мл пипеткой, прикрепленной снаружи и проходящей через одну из
узких стенок. Поилка выступает внутрь камеры на 3 см и заканчивается на
высоте 8 см над уровнем пола. Верхний конец пипетки закрывается. В пипетку
вводится длинная поливинилхлоридная трубка (диаметр 0,5 мм), которая под¬
водится к питьевому отверстию, чтобы трубка не забивалась пузырьками воз¬
духа и питьевое поведение облегчалась. Пипетку заполняют питьевой водой или
0,1%-ным раствором сахарина. Объем поглощенной жидкости измеряется с точ¬
ностью до 0,1 мл.
189
Процедура. В первый день опыт начинают с этапа ознакомле-
ния. Крысу, испытывающую жажду, помещают в камеру с труб¬
кой, предоставляют ей свободный доступ к пипетке, заполненной
водой, на 15 мин, а затем возвращают крысу в жилую клетку.
Доступ к воде предоставляется и на 2-й день. Аверзивное обучение
производится на 3-й день, когда в питьевой трубке находится
0,1%-ный сахарин. Через 30 мин после доступа к сахарину крысе
вводят LiCl (0,15 М раствор, 2% к массе тела); через несколько
минут наблюдаются эффекты сильного отравления. Контрольным
крысам вводят аналогичный объем физиологического раствора.
Сохранение информации в памяти проверяют на 4-й день, когда
крысам предлагается сахарин тем же способом. Аверзия выражает-
ся отношением раствора сахарина, потребленного на 4-й день, к
потреблению сахарина на 3-й день. Возможные последствия отрав¬
ления проверяют на другой контрольной группе, в которой обучен¬
ным животным вместо сахарина на 4-й день предлагают воду.
мп 1 2 3 4
10
-
г—
—
—
10
-
—
г—
10
-
—
—
—1
г-
Е 5
0
-
гл
с 5
Ч
0
-
_о
О СП
-
В В C-"UCI С В В C^NaCI С В В C^LLCI С
Рис. 3.14. Условная вкусовая аверзия (с 1-го по 4-й день проведения опы¬
тов) :
В — вода; С — сахарин: LiCl или NaCl — внутрибрюшные инъекции 0,15 М LiCl или
NaCl (2% от массы тела); столбиками обозначено среднее потребление жидкости в
экспериментальной группе 3 и в контрольных группах С| и Са. В каждой группе —
6 животных
Результаты. Крысы, испытывающие жажду, быстро привыкают
к аппарату и выпивают около 10 мл воды в 1-й день и немного
больше на 2-й день (рис. 3.14). Обыкновенно крысы пьют больше
всего в первые 10 мин доступа к воде. Замена воды сахарином на
3-й день несколько снижает потребление жидкости; это говорит о
том, что неофобия сильнее, чем предпочтение сахарина. Через не¬
сколько минут после инъекции LiCl крысы становятся вялыми, вы¬
тянувшись, лежат на брюшке, и их реактивность на внешние стиму¬
лы уменьшается. Эти симптомы медленно исчезают. Нормальная
активность восстанавливается только через несколько часов, а
спонтанное принятие пищи происходит еще позже. Однако все приз¬
наки интоксикации исчезают на следующий день, когда потребле¬
ние воды почти достигает уровня 2-го дня (контрольная группа 2).
Потребление сахарина на 4-й день несколько возрастает по срав¬
нению с 3-м днем в контрольной группе 1, но в группе, обученной
аверзии, оно, как правило,,в среднем падает до уровня ниже 20%
к уровню потребления 3-го дня. Обученные крысы обычно переста¬
190
ют пить через несколько секунд или же пьют с большими переры¬
вами.
Интерпретация. Рекомендуемая экспериментальная ситуация
представляет собой наиболее экономный вариант подобных опытов.
Некоторые авторы используют более длительную фазу ознакомле¬
ния (Nachman, 1970; Krai, 1971), но обычно через 2 дня потребление
воды становится асимптотичным. Животные сахарин (0,1%) пред¬
почитают воде (Carey, 1971), однако выраженному предпочтению
противостоит страх во время его предъявления на 3-й день. Этим
объясняется небольшое уменьшение, а не увеличение потребления
сахарина на 3-й день. Сопоставление результатов, полученных в
экспериментальной и контрольной группах на 4-й день, показывает,
что несмотря на 30-минутную отсрочку между УС и БС сильная
аверзивная реакция вырабатывается на 3-й день.
Аверзия не связана с окружением (коробка, поилка, приемы об¬
ращения), так как в этих условиях животные 2-й контрольной груп¬
пы пьют нормальное количество воды. Аверзия скорее всего специ¬
фически связана с вкусовыми качествами жидкости. Предполагает¬
ся, что информация о вкусе потребляемой пищи в течение некоторо¬
го времени накапливается в промежуточной памяти *, откуда она
извлекается для ассоциации с результатами последующего потреб¬
ления пищи. Возникновение отравления переводит краткосрочную
вкусовую энграмму в постоянный аверзивный след, устойчивость
которого прямо пропорциональна интенсивности интоксикации и об¬
ратно пропорциональна интервалу времени между потреблением
отравляющего вещества и симптомами отравления. Кроме того, от*
сутствие отравления или положительные метаболические последст¬
вия (удовлетворение жажды или голода или специфической потреб¬
ности в электролитах, витаминах или основных аминокислотах)
связываются с' определенными вкусовыми ощущениями в форме
прочных следов памяти, которые объясняют уменьшение неофобии,
наблюдаемое в контрольной группе 1 на 4-й день. Это уменьшение
неофобии лучше выражено в случае менее приятных по вкусу жид¬
костей, например яблочный сок, потребление которого значительно
увеличивается при втором предъявлении (Domjan, 1977).
Если в других сенсорных системах за входящей информацией в
течение нескольких секунд следуют, как правило, непосредственные
изменения (боль, пищевое поведение), то вкусовая сенсорная систе¬
ма снабжена механизмом отсрочки для того, чтобы производить
последующую оценку метаболической значимости воспринятых
вкусовых стимулов. Об эффективности такого анализа свидетельств
* Ряд ученых (например, Матисс) полагают, что помимо кратко- и долго¬
временной памяти, представляющих собой последовательные этапы единого про¬
цесса, существует еще и промежуточная память, которая строится на синапто-
сомальных конформационных изменениях структурных и ферментных белков,
изменениях концентрации и перемещениях нейромедиаторов.
191
вует не только общая способность избегать повторного предъявле¬
ния ядов, но и избирательное предпочтение компонентов, недостаю¬
щих в пище (Rozin and Kalat, 1971).
Рекомендуемые опыты
(1) Изучите зависимость условной аверзии к сахарину от длитель¬
ности интервала УС—БС (отсрочки 5; 30 мин, 1; 2; 4; 8 ч).
(2) Проверьте зависимость условной аверзии к сахарину от ин¬
тенсивности интоксикации (0,15 М LiCl, 0,5 1; 2; 4% к массе тела)
(3) Изучите угашение условной аверзии к сахарину путем пов¬
торного предъявления сахарина на 4, 7, 10 и 13-й дни, когда воду
дают во все остальные дни (с 5-го по 12-й). Сравните с забывани¬
ем в течение того же периода (протестируйте только сохранение в
памяти на 13-й день).
(4) Проанализируйте аверзию на 4-й день, используя методику
предпочтения (одновременное предъявление двух питьевых трубок,
содержащих, соответственно, воду и сахарин). Проверьте избира¬
тельность аверзии, предложив животному на 4-й день различные
концентрации сахарина (0,01; 0,1; 1%) или других жидкостей
(0,9% NaCl, 0,1% НС1).
(5) Сравните вкусовую аверзию, выработанную на различные
яды (LiCl, апоморфин, физостигмин, метразол).
(6) Проверьте влияние наркоза на интервал между УС—БС или
влияние применения БС на наркотизированных крысах на силу ус¬
ловной аверзии.
3.2.3. АКТИВНОЕ ИЗБЕГАНИЕ
Обучение активному избеганию — это основное поведенческое явле¬
ние, теоретические и практические аспекты которого продолжают
привлекать большое внимание со стороны психологов и нейрофизио¬
логов (Herrnstein, 1969; Brush, 1971; Campbell and Church, 1969;
D’Amato, 1970; Rachlin, 1976; Dickson, 1980).
Как и в других вариантах инструментального обусловливания *,
Животное обучают контролировать применение БС путем соответст¬
вующих реакций на сигналы (УС), предшествующие вредному сти¬
мулу. Первой стадией обучения является, как правило, реакция
бегства, которая прекращает эффект БС. При продолжении обуче¬
ния появляются предвосхищающие реакции, которые позволяют жи¬
вотному вообще избежать БС.
Самые разнообразные стимулы могут использоваться в-качестве
БС (толчок воздуха, интенсивный звук, жара, холод, вода), однако
обычным является применение тока. Любой сенсорный сигнал, обна-
* Инструментальное обусловливание то же, что выработка двигательных
условных рефлексов,
192
руживаемый животным, может служить УС при так называемом
дискриминированном избегании (звук, свет, положение в установ¬
ке). Поведение избегания также возникает при отсутствии каких-
либо внешних УС (так называемое недискриминированное избега¬
ние) при условии, что БС применяются с регулярными интервалами
(избегание по Сидману, Sidman, 1963), причем само время или сти¬
мулы, приуроченные ко времени, служат в качестве УС. Характер
| реакции избегания зависит от экспериментальной ситуации. В прос¬
тейшем случае животное переходит из опасной зоны в безопасную.
! Более сложные парадигмы требуют от животного выполнения опре¬
деленной реакции (нажатие на рычаг, вставание, визг, пробегание
определенного расстояния), которая предотвращает начало БС и
I выключает УС.
Методики избегания, описанные на последующих страницах, вы¬
бирались таким образом, чтобы отразить наиболее широко распро-
I страненные методы. Они характеризуются быстрым научением и
позволяют использовать частичную или полную автоматизацию ус-
: тановки.
Предчувствие боли вызывает появление гипотетического моти-
i вационного состояния, называемого страхом (Mowrer, 1960), кото-
i рый характеризуется противоположными реакциями: неподвижно-
[ стью, вызванной страхом (замирание, припадание), и движением,
[ вызванным страхом (бег, прыжки). Любой тест на активное избе-
; гание отражает конфликт, присущий этим двум тенденциям. Так
[ как слишком сильный страх мешает приобретению активного избе-
; гания, рекомендуется приручать животных в течение нескольких
i дней перед экспериментом для того, чтобы они были хорошо озна-
; комлены с обстановкой, начать обучение с умеренных токов и с
простых, четко выраженных реакций. Важно, чтобы животное как
можно быстрее обучилось тому, как убегать в аверзивной ситуации
или как избежать* ее. Это нужно для предотвращения выработки
' иных навыков, которые мешают правильному решению задачи.
: 3.2.3.1. Обучение избеганию на беговой дорожке
Для простой формы избегания характерно постоянное изменение
интенсивности отвергаемого стимула. Поведение животного на¬
правлено к снижению их взаимодействия на свой организм. На¬
пример, удара электрическим током можно избежать, если в тече¬
ние определенного времени животное достигнет безопасной
области (Munn, 1950; Capaldi and Capaldi, 1972).
Животные. Крыс содержат в обычных условиях и приручают
перед опытом в течение нескольких дней.
Аппаратура. Используют дорожку шириной 15 см и длиной 140 см с ме¬
таллическими стенками высотой 40 см, электрифицированный решетчатый пол
и поднимающуюся пластмассовую крышку (рис. 3.15, А). Первая стартовая
часть дорожки протяженностью 20 см отделяется от остальной дорожки двер¬
7-549
193
в
цей-гильотиной. Другая часть решетчатого пола покрыта листом белой пласт¬
массы размером 20X15 [см] и представляет безопасную зону. Вся установка
равномерно освещена сверху источником света. Громкоговоритель, вмонтирован¬
ный на высоте 50 см над стартовой камерой, служит для предъявления аку¬
стических УС (тон от звукового генератора в 80 дБ, 2000 Гц). Используется
источник для подачи тока, имеющий фиксированное сопротивление (см. с. 122),
с автоматическим переключателем (включение — на 0,5 с; выключение — на
1,5 с). Ручные переключатели используются для подачи УС и БС.
Процедура. В течение 5 мин животному разрешают исследо¬
вать установку. Затем закрывают дверцу-гильотину и животное
помещают в стартовую область. Че-
& рез 10 с включают акустический УС
I и одновременно поднимают дверцу.
Ток подают через 5 с. УС включен
до тех пор, пока животное не до¬
стигнет безопасной области. Жи¬
вотное находится там 50—70 с (ин¬
тервал между попытками — ИМП*),
прежде чем его возвращают в стар¬
товую камеру. БС остается вклю¬
ченным на протяжении ИМП, что¬
бы отучить животное от возвраще¬
ния. Секундомером измеряют время
от начала УС до размещения всех
четырех лап на безопасной зоне.
_ „ При наличии двойного секундомера,
Рис. 3.15. Дорожки для изучения r J г
активного избегания: электрического^ таймера или регист-
А — прямая дорожка (одностороннее рЗТОра СОбЫТИЙ Также фиксируют
(двустороннее ^ГнГоГс - S’ ВРеМЯ УХ0Д3 С0 СТЗрТОВОЙ обЛЗСТИ.
вая дорожка; S - старт; R — дорож- Обучение ПрОДОЛЖЭЮТ, ПОКЭ ЖИВОТ-
ка; G-цель. Подробности приведены HQe „е д0СТИГНеТ УРОВНЯ 10 ИЗбеГЗ-
ний в 10 последовательных попыт¬
ках. На следующий день опыт повторяют до достижения того же
критерия обучения.
Результаты. Реакция животного на удар тока аналогична той,
что описана в разделе 2.6. При умеренных силах токз (0,5—0,8 мА)
крысз замирает или на короткое время припздает к полу и вскоре
пытается убежать от электрических ударов. Быстро исчезают по¬
пытки перепрыгнуть через пластмассовую крышку или уйти через
решетчатый пол. После ухода из стартового отделения животное
обычно бежит прямо к безопасной зоне, хотя удары тока могут вы¬
звать прекращение движения, замирание, возвращение или поведе¬
ние кружения. Крысе требуется от 20 до 30 с для достижения цели
в первых попытках. После нескольких сочетаний время побежки
* Интервал между попытками (ИМП) — время от начала выполнения од¬
ного поведенческого акта до его повторного выполнения в одном и том же
опыте. При использовании УС и БС этот интервал совпадает с межсигнальным
интервалом,
194
(с момента покидания старта до достижения дели) стабилизируется
И становится равным 1,5—2,0 с. Большая часть латентного периода
связана с задержкой при покидании старта, где крыса находится до
тех пор, пока не получит первый удар тока. Первая реакция избега¬
ния возникает после 3—5 сочетаний, но критерий 9 из 10 обычно
достигается только после 20—30 сочетаний (т. е. после 10—20 соче¬
таний до достижения критерия). При обучении вновь на 2-й день
Время побежек остается небольшим, но животному не удается избе*
гать тока в течение нескольких первых сочетаний. Критерий дости¬
гается быстрее (3—6 сочетаний до достижения критерия). Сбере¬
жение* [(Д1—Д2)/Д1] 100 достигает 70—80%. Латентный период
покидания стартовой площадки продолжает уменьшаться, пока не
стабилизируется на уровне около 1 с (рис. 3.16).
С
Рис. 3.16. Примеры, иллюстрирующие обучение избеганию по дорожке
(вверху) и вторичное обучение (внизу):
ось ординат — латентный период достижения цели; ось абсцисс — попытки; CR — по¬
бежка на уровне критерия обученности; горизонтальная пунктирная лирия — отсрочка
УС по отношению к БС, которая позволяет отделить реакции убегания от реакции
избегания
Интерпретация. Обучение избеганию на беговой дорожке состо¬
ит из нескольких перекрывающихся стадий. Первоначально крыса
обучается воспринимать сигналы предстоящей боли: помещение в
стартовую камеру, открывание двери и включение звука. Эта слож¬
ная стимульная ситуация вскоре вызывает страх, о котором свиде¬
тельствуют уменьшение активности ознакомления, замирание, непо¬
движность, описанные в разделе 2.5. Если продолжать возбуждение
током, то у крыс возникает реакция бегства, которая подкрепляется
продолжительным отсутствием болевых ощущений. Животное «уз¬
нает», что пластмассовый пол в «целевой» части дорожки безопас-
сен и/или что после убегания из «стартовой» части боль прекраща¬
ется.
* Сбережение — трудно переводимый термин, обозначающий накопление при¬
обретенного опыта, выражающееся в том, что животное при каждом новом
сеансе обучения расходует гораздо меньше энергии для достижения критерия
обучения,
7*
195
Как классически выработанная реакция страха, так и инстру¬
ментальная реакция бегства вырабатываются в течение нескольких
попыток. Затем следует постепенное подавление неадаптивной в
данном случае реакции страха и запускание инструментальной ре¬
акции бегства по одному лишь сигналу, вызывающему страх. Отсю¬
да первая стадия выработки реакции бегства характеризуется
ожиданием в стартовой камере первого удара тока, за которым сле¬
дует бегство; вторая стадия характеризуется постепенным уменьше¬
нием латентного периода покидания старта; а третья — стабильным
уровнем поведения.
На второй день обучение протекает быстро и отчетливо выра¬
женное «сбережение» животного свидетельствует о хорошо вырабо¬
танном навыке. Небольшое ухудшение выполнения задания, кото¬
рое наблюдается в начале второй серии обучения, вызвано не забы¬
ванием инструментального УР, а, что более вероятно, растормажи-
ванием реакции страха. В хорошо выработанных реакциях бегства
страх (о котором свидетельствуют такие показатели, как вокали¬
зация, вздыбливание шерсти, дефекация и т. д.) уменьшается до
минимума. Животное действует ровно, легко, не получая ни одного
удара тока в течение нескольких попыток. На этой стадии отдель¬
ные неудачные попытки достичь безопасной зоны в течение 5 с, ве¬
роятно, вызваны постепенным уменьшением страха или «намерен¬
ными» попытками выявить наличие БС.
Рекомендуемые опыты
(1) Исследуйте влияние длительности УС (5, 10, 20 с) и ИМП (1,
2, 4 мин) на скорость приобретения реакций бегства.
(2) После достижения критерия поместите изолирующую плас¬
тинку на 20 см ближе к старту и не подавайте ток на незакрытую
решетку в безопасной области. Зарегистрируйте те периоды ИМП,
в течение которых животное находится на изолированном полу и на
решетчатом.
(3) Уберите пластмассовый лист с дорожки и сделайте безопас¬
ные области длиной 20, 40 и 60 см. Зарегистрируйте положение жи¬
вотного в течение ИМП.
(4) После хорошей выработки навыка избегания исключите БС
(обучение угашению). Если животному не удается достичь цели в
течение 30 с, поместите его туда во время ИМП. Продолжайте обу¬
чение до достижения критерия угашения, составляющего пять по¬
следовательных латентных периодов, превышающих 30 с. .
(5) Измените предыдущий опыт по угашению таким образом,
чтобы животное получало удары тока при преодолении 2/5 расстоя¬
ния дорожки (между 40 и 60 см). Сравните скорость угашения
(число попыток для достижения критерия угашения) в обоих слу¬
чаях.
196
3.2.3.2. Избегание в челночной камере
По сравнению с беговой дорожкой выработка избегания в челноч¬
ной камере является довольно трудным заданием из-за отсутствия
постоянной безопасной области и простой инструментальной реак¬
ции, наличия меняющегося аверзивного градиента и увеличения
роли эмоциональных факторов. Ее можно представить как постоян¬
но инвертируемую ситуацию одностороннего избегания. Так как
между отдельными реакциями животное не берут в руки, челноч¬
ную камеру легко автоматизировать (Capaldi and Capaldi, 1972).
Животные. Крысы содержатся в обычных условиях, их приуча¬
ют к рукам в течение нескольких дней перед опытом.
Аппаратура. Используется прямоугольная камера размером 50X15 [см] с
металлическими стенками высотой 40 см и электрифицированным металличе¬
ским полом (рис. 3.15, В). Камера разделена стенкой, имеющей дверцу, опу¬
скающуюся вручную, или на соленоидах (10X10 [см]), на два отсека размерами
25X15 [см]. Каждый отсек может освещаться лампами мощностью 20 Вт, вмон¬
тированными в плексигласовые крышки на шарнирах. Используют источник
тока с фиксированным сопротивлением (см. с. 123) и автоматическим переклю¬
чателем (включение — на 0,5 с, выключение — на 1,5 с). Для подачи автома¬
тической УС и БС используют простое программирующее устройство. Камеру
помещают в слабо освещенную комнату, где фон маскирующего шума состав¬
ляет 60 дБ.
Процедура. Животному разрешают в течение 5 мин исследовать
камеру при открытой дверце и выключенных лампах. Затем дверцу
закрывают. Через 20 с свет включают в том отсеке, где находится
животное, и дверца поднимается (УС). Через 5 с в освещенном от¬
секе включают ток, который не выключают до тех пор, пока живот¬
ное не убежит в темную часть камеры. Как только крыса попадает
в темный отсек, соединяющая дверца опускается и действие как БС,
так и УС прекращается. После непостоянного межсигнального ин¬
тервала (30—90 с!) свет включают в темной камере, дверцу подни¬
мают и животное понуждают перейти на противоположную сторо¬
ну. Обучение продолжается, пока животное не достигнет критерия
9 избеганий в 10 последовательных применениях УС. Сохранение
рефлекса в памяти проверяется с различными интервалами после
первоначального обучения путем повторной тренировки животного
до достижения того же критерия.
Результаты. В течение начального 5-минутного периода исследо¬
вания животное быстро находит дверцу и проводит примерно рав¬
ное количество времени в обеих камерах. Реакция на первый удар
тока напоминает поведение в стартовой камере беговой дорожки
(см. 3.2.3.1). Важно использовать слабые удары тока, чтобы не
вызвать замирание или беспорядочного бега и прыжков у животно¬
го. После нескольких попыток латентный период реакции убегания *
резко падает и достигает 1 с, но для возникновения первой реак¬
* Реакция убегания — форма активного избавления животного от встречи
с неприятным или опасным воздействием.
197
ции избегания требуется 10—20 сочетаний. На промежуточной ста¬
дии обучения животное сразу же при попадании в темную камеру
поворачивается головой к двери и в такой позе ждет, когда подни¬
мется дверца и будет применен световой УС. Затем животное не¬
уверенно приближается к дверце, однако обычно ждет первого уда¬
ра тока и лишь затем идет в темную камеру.
Запись латентных периодов во время типичного эксперимента
(рис. 3.17) ясно показывает четыре стадии приобретения условного
рефлекса избегания в челночной камере: (а) длительные латентные
периоды убегания на 1—6-м сочетаниях; (б) короткие латентные
периоды убегания на 7—14-м сочетаниях; (в) первая реакция избе¬
гания на 11-й попытке и (г) достижение критерия избегания, начи¬
ная с 27-го сочетания.
Рис. 3.17. Обучение избеганию в челночной камере (вверху) и вторичное обуче¬
ние (справа):
ось ординат — латентный период убеганий или избегания; абсцисса — попытки; CR — по¬
бежка на уровне критерия обученности; горизонтальная пунктирная линия — отсрочка БС
по отношению к УС
Общим является то, что избегание вырабатывается быстрее для
перехода из отсека А в отсек В, причем реакции избегания и убега¬
ния после стадии (в) некоторое время чередуются. Тест на запоми¬
нание, произведенный спустя 24 ч, начинается несколькими убега¬
ниями с коротким латентным периодом, однако критерий избегания
достигается после 8 сочетаний. Сохранение навыка в памяти может
быть выражено «сбережением» (с), т. е. в виде разницы между чис¬
лом сочетаний до критерия во время приобретения реакции (26) и
ее воспроизведения (8), деленной на число сочетаний для приобре¬
тения:
с_ (26-8) 100
— 26
Если 50 сочетаний предъявляются как при приобретении, так и при
извлечении из памяти, то сохранение в памяти может быть выраже¬
но разницей числа избеганий, накопленных за 1-й и 2-й дни.
Типичный результат избегания в челночной камере составляет в
1-й день 50%, по сравнению с 85% на 2-й день. Более подробная
информация может быть получена при сравнении кривых обуче¬
ния, которые строятся как число избеганий в блоках из 10 сочета-
198
нии, составленных для индивидуальных животных и для групп
животных. Пример такого анализа приведен на рис. 3.18.
Интерпретация. Основная причина того, что избегание в чел¬
ночной камере вырабатывается хуже, чем в беговой дорожке, за¬
ключается в том, что животному необходимо вновь вернуться в ту
часть камеры, которая связана с болевым стимулом. Как и в ситуа¬
циях пассивного избегания (см. с. 177), возникает сильное стрем¬
ление избежать эту часть камеры. Пассивное избегание вырабаты¬
вается с одной попытки, что соз¬
дает некоторые трудности в при- ю
обретении более медленно выра-
батываемого активного избега¬
ния. Применение сильного тока 6
(более 1,5 мА) может препятст- и
вовать выполнению задачи по 2
обучению избегания (McAllister
et al., 1971). С другой стороны, °0 ю 20 зо 40
обучение также проходит плохо,
если БС СЛИШКОМ слаб И неадек- Рис. 3.18. Обучение избеганию в чел-
ватен для нужной мотивации жи- ночнои камере (L) и переделка на-
ВЫКЗ (д ) .
ВОТНОГО. число избеганий (ось ординат) в блоке
После достижения критерия ИЗ Ю сочетаний (ось абсцисс)
обучения симптомы страха зна¬
чительно уменьшаются и животное выполняет задание ровно, не
спеша. Случайные неудачи в избегании, вероятно, вызваны от¬
влечением внимания (например, груминг) или «намеренной» про¬
веркой наличия БС. На данной стадии переход из одной части
камеры в другую можно рассматривать как реакцию, задержи¬
вающую удар тока на величину ИМП. Можно обучать реакции
избегания в челночной камере, используя с самого начала опе-
рантную процедуру без запуска (Bolles and Grossen, 1970). В
этом случае дверцу постоянно оставляют открытой и свет в обоих
отсеках отключают. Как только животное производит переход с
одной стороны на другую, запускается заново отсчет фиксирован¬
ного ИМП (60 с). БС применяют только в тех случаях, если жи¬
вотное не выполнило реакцию перебежки в течение данного ин¬
тервала. Такая оперантная методика называется избеганием по
Сидману (Sidman, 1953).
Рекомендуемые опыты
(1) Исследуйте влияние КС различной длительности (3, 5, Юс)
на скорость приобретения УР.
(2) Сравните приобретение рефлекса при применении различ*
ных типов УС (зуммер + свет, опускание отсека с животным за счет
наклона камеры на 20° вокруг основания перегородки) и различ*
ных интенсивностях БС (0,3; 0,5; 1,0; 1,5 мА).
199
(3) Произведите 50 попыток приобретения и протестируйте пов¬
торное обучение через различные интервалы времени (сразу же
после первого обучения, через 1; 4 и 24 ч).
(4) Сравните обучение с отдельными попытками, запускаемыми
экспериментатором, и свободную оперантную методику (дверца по-
стоянно открыта, каждый переход устанавливается 60-секундным
ИМП, УС применяется только в конце ИМП за 5 с до БС).
3.2.3.3. Кольцевая дорожка
Есть несколько способов для сохранения преимуществ избегания в
челночной камере (животное не берут в руки между сочетаниями)
и одновременного устранения его недостатков (медленное приобре¬
тение реакции). Маклири (McCleary, 1966) использовал установку,
состоящую из двух отдельных отсеков, с дверьми-гильотинами, рас¬
положенными в обеих коНцевых стенках. После каждой попытки
отсек, где находилось животное, поднимался и передвигался по
прямой линии обратно к начальному стартовому положению, тогда
как пустая часть камеры передвигалась в безопасное положение.
При пространственной модификации задания (Olton and Isaacson,
1968) отсек, где находится животное, не передвигается, тогда как
пустой отсек после каждой попытки помещают так, что животное
постепенно пересекает камеру. Когда достигнута стенка камеры,
оба отсека переводятся в первоначальное положение и обучение
продолжается. Последний перенос не является необходимым для
круговой дорожки, где животное автоматически возвращается на
старт, а эта дорожка, следовательно, более удобна для автомати¬
зации.
Животные. Крысы содержатся в обычных условиях, и их приуча¬
ют к рукам за несколько дней до начала опыта.
Аппаратура. Круговая дорожка имеет внутренний диаметр 50 см, внешний
диаметр 80 см и металлические стенки высотой 40 см (рис. 3.15, С). Дверцы-
гильотины, открывающиеся вручную или работающие на соленоидах, делят до¬
рожку на четыре квадранта, каждый из которых освещается отдельным источ¬
ником света (лампы в 10 Вт в открывающемся потолке). Решетчатый иол под¬
соединен к источнику для подачи тока, имеющему фиксированное сопротивление
(см. с. 123), так что каждый квадрант электрифицирован независимо от других.
Установку помещают в тускло освещенную комнату, в которой нет пространст¬
венных ориентиров для животного. Поведение животного наблюдают в зеркало,
помещенное на высоте 100 см над установкой.
Процедура. Животному разрешают исследовать установку в те¬
чение 5 мин, причем все дверцы оставляют открытыми. Затем их
закрывают и животное оказывается изолированным в одном из
квадрантов. Через 30 с этот отсек освещают, и дверца, соединяю-
щая его с соседним отсеком (по часовой стрелке), поднимается.
Через 5 с в освещенный отсек подают ток, который йе отключает¬
ся до тех пор, пока животное не перейдет в темный отсек. Затем
дверца закрывается, свет выключается и начинается 30-секундный
ИМП. В следующем сочетании отсек, где находится животное,
200
освещается, и открывается другая дверца. Таким образом, живот¬
ное движется по часовой стрелке (постепенно передвигаясь впра¬
во) или против часовой стрелки (поворачиваясь влево), причем
каждый квадрант представляет собой цель для одного сочетания и
старт для следующего. Обучение продолжают, пока животное не
достигнет критерия 9 избеганий в 10 последовательных сочетани¬
ях. При проверке на запоминание животное на следующий день
тестируется в тех же условиях и должно достичь того же уровня
выполнения задания.
Результаты. Обучение протекает
достаточно быстро, латентные перио¬
ды убегания быстро падают до 1 с.
Первое избегание появляется после
5—8 сочетаний, а уровень критерия
достигается немного позже. Типичные
кривые обучения аналогичны таковым
при обучении избегания по беговой
дорожке. При вторичном обучении
критерий достигается за 12—13 соче¬
таний.
Интерпретация. Хотя дорожка не
является прямой, ее кривизна равно¬
мерна и движение происходит всегда
в одной и том же направлении, поэто¬
му данная ситуация скорее аналогич- дающая ц—вая платформа.
на избеганию по беговой дорожке, Sol —соленоид
чем двустороннему челночному избе¬
ганию. Так как направление реакции избегания постоянно изме¬
няется согласно внешним сигналам, градиент освещения становит¬
ся важным. Круговая дорожка во многом напоминает вертикаль¬
ное колесо для бега, в котором животное можно также научить
избегать удар тока при движении в одном направлении (Bolles
et al., 1966). Так как животное всегда остается в самом низу ко¬
леса, в этом случае обучение сложнее, даже если вводятся разли¬
чаемые сигналы (освещенные части установки).
Условия опыта с круговой дорожкой отличаются от таковых в
ситуации однонаправленного избегания главным образом тем, что
каждый отсек становится то стартовым, то целевым, и наоборот.
Произведя небольшую модификацию установки (рис. 3.19), зада¬
ние можно превратить в ситуацию истинного избегания: решетча¬
тый пол конструируется как одно кольцо восходящей спирали.
Старт расположен на 30 см ниже безопасной зоны, которая состо¬
ит из пластмассовой платформы на шарнирах, удерживаемой в
горизонтальном положении с помощью соленоида. При прерыва¬
нии тока в соленоиде безопасная платформа проваливается, жи¬
вотное падает на стартовую платформу и бежит к отдаленной без¬
опасной области, где оно и остается в течение меняющегося ИМП,
201
Рекомендуемые опыты
(1) Сопоставьте скорость выработки реакции на круговой дорож¬
ке при движении из света в темноту и из темноты на свет.
(2) Протестируйте сохранение реакции через 24 ч после ее вы¬
работки в первоначальных условиях, при изменении направления
движения и/или при обратном градиенте освещения.
(3) Исследуйте поведение животного в условиях свободного
Поведения (все дверцы открыты, переход из одного квадранта в
другой устанавливает 30-секундный ИМП, свет включается в отсе¬
ке, где животное находилось в течение последних 5 с ИМП).
3.2.3.4. Избегание прыжком
Во многих электрофизиологических опытах желательно ограничи¬
вать движение животного, особенно его повороты и вращения. Так
как дополнительными требованиями являются высокая степень
автоматизации опыта и минимальный контакт экспериментатора с
животным, решением проблемы является использование упрощенно¬
го одностороннего избегания, позволяющего производить спонтан¬
ное или вынужденное возвращение животного на старт. Для усиле¬
ния различий между стартовой и безопасной областями вводят
Вертикальный пространственный градиент, который побуждает жи¬
вотное выполнять локальную реакцию типа «все — или ничего»,
как, например, прыжок, который отличается от более длительных
локомоторных реакций, необходимых в опытах по исследованию
обычного избегания. При использовании ситуации «спонтанного
возвращения» возможны различные модификации опыта.
Цель подбирается таковой, что животное может легко достичь
ее, но не может оставаться там длительное время из-за мышечного
утомления. Самыми распространенными примерами являются та¬
кие, когда животное прыгает и удерживается на вертикальной
стенке, сделанной из ячеистой проволоки, или на вертикальном
деревянном столбике. Постоянная доступность цели позволяет осу¬
ществлять свободное двигательное поведение, но затрудняет пол¬
ный контроль за поведением животного со стороны эксперимента¬
тора.
Этот недостаток преодолен в ситуации «вынужденного возвра¬
щения», где доступ к цели прекращается на некоторую часть перио¬
да ИМП и само предъявление цели является компонентом сложно¬
го УС (Тепел, 1966; McKean and Pearl, 1968; Baum, 1965).
Животные. Крысы содержатся в обычных условиях; их' прируча¬
ют в течение нескольких дней до начала опытов.
Аппаратура. Прямоугольная камера размером 40X25 [см] с металлическими
стенками высотой 40 см, электрифицированным решетчатым полом и крышкой
из плексигласа (рис. 3.20). Непрозрачный пьедестал из пластмассы размером
12X12X25 [см], прикрепленный к одной из узких стенок ящика, является изо¬
202
лированной безопасной областью. Вровень с горизонтальной поверхностью
пьедестала движется вертикальный барьер, при отведении которых к задней
стенке установки открывается цель, а при движении вперед полностью пере¬
крывается доступ к цели. Рукоятка прикреплена к барьеру, который крепится
на шарнирах. Рукоятка выступает через отверстие в задней стенке и позволяет
передвигать барьер с внешней стороны установки. Для автоматизации установки
движение барьера можно контролировать с помощью соленоида. Другими необ¬
ходимыми приборами являются источник для подачи тока, имеющий фиксирован¬
ное сопротивление (см. с. 23), звуковой генератор и громкоговоритель.
Процедура. Животное помещают в установку на 5 мин при от¬
крытом доступе к безопасной области (барьер отводится). Затем
барьер передвигают вперед и без¬
опасная область блокируется на
2 с. Первая попытка начинается
с открывания безопасной обла¬
сти и подачи звуковых УС
(1000 Гц, 85 дБ). Электрический
ток БС (1,0 мА, 50 Гц, 0,5 с)
применяют через 5 с (один раз в
2 с) и продолжают его подавать
вместе с УС до тех пор, пока
животное не прыгнет на. пьеде¬
стал. Через 30 с движущимся
барьером животное сталкивается
с пьедестала на старт и обучение
повторяется вновь до достижения
критерия 10 последовательных
избеганий. На следующий день
проверяют сохранение реакции,
вновь обучая животное до того
же критерия. След памяти может тестироваться путем изменения
сопротивления угашению. В этом случае удары тока не использу¬
ются, если животное не покинуло решетчатый пол. Звуковые УС
прекращаются через 15 с, и барьер передвигается к краю пьеде¬
стала. Условные стимулы применяются с 40—60-секундными ин¬
тервалами до 6 последовательных неудачных попыток.
Результаты. Обучение в данном случае обычно происходит быст¬
рее, чем на беговой дорожке (рис. 3.21). Длительные латентные пе¬
риоды избегания наблюдаются лишь в течение первых нескольких
попыток, а начиная с третьего или четвертого сочетаний и далее
животное, как правило, проводит большую часть времени на пьеде¬
стале. При возвращении на решетчатый пол оно поворачивается к
безопасной области и готовится прыгнуть туда, как только барьер
отводится назад. В среднем критерий 10 последовательных избега¬
ний достигается через 5—7 сочетаний. Латентные периоды избега»
ния небольшие (1—2 с), и выполнение задания происходит ровно и
экономично. Некоторым животным для обучения хватает одного
сочетания, так что ток при обучении больше не используют и даль*
Рис. 3.20. Установка для изучения
избегания прыжком:
Sol — соленоид; m. b — подвижной
барьер. Подробности приведены в
тексте
203
нейшее обучение обычно продолжают в условиях угашения. То же
самое характерно и для повторного обучения, где для достижения
критерия необходимы лишь 1—2 сочетания. Угашение, однако, про¬
ходит медленно, и для достижения критерия угашения необходимо
до 30 предъявлений УС.
Интерпретация. Избегание прыжком более устойчиво к угаше¬
нию, чем другие формы избегания. Кнолл с сотр. (Knoll et al.,
1955) обучали кръю бегству с горячей площадки прыжком на край
стеклянного цилиндра. Прыжки продолжались, когда горячую пло¬
щадку заменяли холодной поверхностью, и угашение не наблюда-
[/
CF
Ю ; (
4
I .... I » ... I .... I ......... .
Рис. 3.21. Приобретение реакции избегания прыжком (А) и ее угашение (Е):
CR — побежка на уровне критерия (10/10) избеганий или 6/6 неудачных реакций;
ось ординат — латентный период убегания или избегания (с); пунктирная горизонталь¬
ная линия — отсрочка УС — БС (вверху) или интервал между движениями барьера
(внизу)
лось даже после 500 неподкрепляемых предъявлений УС, применяе-
мых с 2-секундными интервалами. Матш (Maatsch, 1959) обнару¬
жил, что для угашения вызванного ударом тока прыжка на
широкий край пластмассовой коробки потребовалось до 900
предъявлений УС (с 5-секундными интервалами). В этих исследо¬
ваниях животных возвращали на старт вручную.
При автоматизированных процедурах угашение происходит
быстрее, особенно если используют более короткие ИМП. Характер¬
ные скорости приобретения и угашения определяются типом реак¬
ций, дискретность которых усиливает ответы типа «все — или ниче¬
го». Важной переменной является время, проведенное на решетча¬
том полу, когда безопасная область недоступна. Если этот период
мал, то возвращение на решетчатый пол является самым важным
следствием сложного УС. Длительное пребывание на решетчатом
полу ведет к различению решетчатого пола (сигнализирует о без-
опасности) и решетчатого пола как положительного условного сиг-
нала (сенсорный сигнал о надвигающемся воздействии тока). Та»
ким образом ситуация пребывания на полу становится менее авер-
зивной.
15 г
10 20 30;попытки
204
г
Рекомендуемые опыты
(1) Изменяйте высоту нахождения пьедестала над полом от 0 до
[20 см и исследуйте соответствующие скорости приобретения и уга-
1шения.
(2) Изменяйте длительность навязанного пребывания на неэлек*
|трифидированном полу (при блокированном безопасном пьедеста.
|ле) от 1 до 20 с и установите соответствующую скорость выработки
реакции.
(3) Изучите угашение хорошо вырабо¬
танной реакции избегания, накрыв решет¬
чатый пол листом пластмассы и/или ис¬
ключив применение звукового УС.
3.2.3.5. Избегание источника ударов тока
Во всех описанных выше ситуациях, где
используют активное избегание, крысу вне¬
запно помещают в определенное исходное
положение, из которого ей приходится вы¬
полнять стереотипную реакцию для дости¬
жения безопасной цели. Бланшар и Блан-
шар (Blanchard and Blanchard, 1969) пред¬
ложили методику выработки УР, имити- Рис- 3-22- Установка для
рующую встречу с хищником, - к крысе ^^'исследовании ™з™
приближается приспособление для подачи гания:
удара тока (УС), который срабатывает при р _электрический «дико-
контакте с ЖИВОТНЫМ. Так как крыса МО- гат^ь (°с' системой Передач
жет выполнять поведение свободного избе¬
гания, расстояние между животным и этим приспособлением мо¬
жет служить для измерения реакции избегания.
Животные. Крыс содержат в обычных условиях и в течение не¬
скольких дней перед опытом приручают.
Аппаратура. Круговая дорожка, имеющая по внутреннему диаметру 70 см,
по внешнему 100 см, со стенками высотой 40 см. Между полом, покрытым ме¬
таллической пластинкой, и внутренней стеной находится щель (шириной 1 см)
для держателя электрического «дикобраза», который представляет собой пласт¬
массовое полушарие диаметром 7 см с радиальными шипами (тупые стальные
иглы диаметром 1 мм), выступающими на 3 см от поверхности под углом 30—
45°. Лампа-вспышка (2/с) крепится на верху «дикобраза». Металлический пол
и шипы «дикобраза» подсоединены к противоположным полюсам источника то¬
ка, имеющего фиксированное сопротивление (см. с. 123). Электрический «дико¬
браз» приводится в движение двигателем и системой передаточного механизма,
которые вмонтированы на центральной оси круговой дорожки (рис. 3.22).
Процедура. Крысе позволяют исследовать пустую дорожку в те¬
чение 5 мин. Затем в точке, противоположной положению крысы,
появляется электрический «дикобраз», который медленно
(360°/30 с) движется по направлению к животному. При контакте
205
движение прекращается и подается ток (0,5 с, 3 мА) с 1-секунд¬
ным интервалом до тех пор, пока животное не убегает. Преследо¬
вание продолжают в течение 30 с до подачи нового удара тока или
до изменения положения животного. Процедуру повторяют с 30-се¬
кундными интервалами до тех пор, пока животное не научится из¬
бегать удара током в 9 из 10 последовательных пробах. Направ¬
ление движения «дикобраза» (по часовой стрелке, против часовой
стрелки) чередуется в произвольном порядке. Расстояние между
Таблица 3.3
Описание эксперимента по избеганию источника тока
Попытка
Направление
движения
источника
ударов тока
(ИУТ)
Первона¬
чальное
положение
Оконча¬
тельное
положение
Пусковое
расстояние
(ПР)
Амплитуда
активного
или
пассивного
избегания
(АУИ)
Активность,
ИМП
ИУТ
По часовой
9^ПР
11
0
2
—
Крыса
стрелке
11-АУИ-
-1
(ЧС)
ИУТ
ЧС
11 МОА
12
1
4
0
Крыса
1^
5
ИУТ
Против
12
7
1
3
1
Крыса
часовой
стрелки
6
3
(ПЧС)
крысой и «дикобразом», который вызывает поведение избегания,
а также скоростью избегания, измеряются числом сегментов пола
(12 клинообразных сегментов, нанесенных краской на полу). Ак¬
тивность животного в течение ИМП выражается числом пересе¬
ченных при побежке сегментов. Сохранение рефлекса тестируют
путем повторного обучения животного до того же критерия на сле¬
дующий день. В табл. 3.3 приведен протокол такого опыта.
Результаты. В период первоначального исследования активность
животного медленно падает с 8 сегментов до 2 сегментов в 1 мин.
При первом приближении «дикобраза» избегания обычно нет. Кры¬
са его исследует с помощью рта и передних лап. Первый удар тока
заставляет животное резко вздрогнуть или отпрыгнуть, и контакт
при этом размыкается. Затем животное замирает и наблюдает за
«дикобразом». Исследовательская активность на протяжении 30-се-
кундного послешокового периода очень сильно уменьшается.
206
Уже при повторном сочетании некоторые крысы начинают от¬
ступать при приближении «дикобраза» на расстояние, равное одно¬
му сегменту, но контакт все-таки происходит. Способность крыс из¬
бегать «дикобраза» быстро возрастает. Первое полное избегание
обычно достигается после 3—5 сочетаний.
По мере обучения поведение животного меняется от отступления
до убегания от «дикобраза». Некоторые животные стараются по¬
пасть за «дикобраз» и следуют за ним на расстоянии, составляющем
несколько сегментов, а другие животные стараются, насколько
это позволяет кривизна дорожки, поддерживать максимальное
зрительно контролируемое расстояние до него. Критерий в среднем
достигается после 6 сочетаний. Реакция убегания начинает прояв¬
ляться на расстоянии двух сегментов «дикобраза» при побежках на
уровне критерия, и животное отбегает на 2—3 сегмента. Однако
активность животных в течение ИМП остается уменьшенной, так
как животное проводит большую часть ИМП, наблюдая за «дико¬
бразом». При тестировании запоминания обучение протекает значи¬
тельно быстрее (80% «сбережения»). Уменьшение исследователь¬
ской активности и избегание «дикобраза» очевидны в самом нача¬
ле серии повторного обучения.
Интерпретация. Самой важной характеристикой ситуации избе¬
гания источника тока является предъявление БС с помощью УС.
Если в других методиках избегания УС и БС пространственно раз¬
общены (звук или свет и подача тока на решетку) и их сочетание,
очевидно, представляет собой задачу, лежащую вне обычного ре-
пертура поведения крыс, то в ситуации избегания источника тока
имитируются реакции, аналогичные избеганию хищников, которые
представляют собой дистантный сложный УС (зрительный, обоня¬
тельный, слуховой) и контактный БС (боль, телесные поврежде¬
ния). Бланшар и Бланшар (Blanchard and Blanchard, 1972) проде¬
монстрировали ярко выраженное избегание живой кошки, помещен¬
ной на дорожку, которая медленно приближалась к крысе. После
опознания хищника крыса держится от него на безопасном расстоя¬
нии. Однако условно-рефлекторная побежка не является типичной
реакцией для крыс, которые предпочитают прятаться в месте, не
доступном для хищника. Гораздо более естественной представляет¬
ся ситуация, в которой крыса ,может совершать выходы из безопас¬
ной жилой части камеры на территорию, занятую хищником для
добывания пищи и воды. Как и в других заданиях с избеганием,
вызванная страхом обездвиженность, что проявляется в уменьшении
активности в интервале между попытками, может неблагоприятно
повлиять на приобретение навыка активного избегания. По данным
Бланшара и Бланшара (Blanchard and Blanchard, 1969), страх за¬
висит от ситуативных стимулов. Избегание источника тока значи¬
тельно облегчалось, если животное подвергалось удару тока с по¬
мощью «дикобраза» вне тестируемой дорожки. Эти данные под¬
тверждают предположение о том, что «вызывающая страх ситуация»
207
влечет за собой общую неподвижность, тогда как дискретные при¬
ближающиеся стимулы вызывают страх и активное избегание.
Рекомендуемые опыты
(1) Протестируйте угашение прочно закрепленного избегания ис¬
точника тока (критерий угашения: контакт при 5 последовательных
попытках).
(2) Исследуйте поведение необученной крысы по отношению к
неэлектрифицированному «дикобразу» на 1-й день; на 2-й день по¬
дайте через «дикобраз» 5 ударов тока с 30-секундным интервалом
в небольшой камере; на 3-й день вновь протестируйте избегание
неэлектрифицированного «дикобраза».
(3) Измените ситуацию преследования на ситуацию перехвата:
«дикобраз» движется туда и обратно по дорожке длиной 50 см и
шириной 20 см, в разных концах которой расположены кормушка
и поилка. Крыса движется по параллельной дорожке ^аких же
размеров; две дорожки соединены на концах 6-сантиметровымн от¬
верстиями, позволяющими крысе получить пищу и/или избежать
контакта с «дикобразом».
3.2.3.6. Избегание плаванием
В заданиях по убеганию и избеганию, описанных выше, удар тока
используется в качестве БС. Признанным преимуществам этого
стимула (хорошая воспроизводимость, простая количественная оцен¬
ка) иногда противостоят вызванные ударом тока защитные реак¬
ции (замирание, прыжок), которые могут препятствовать приобре¬
тению реакций, специфичных для данного задания, особенно в
ситуациях обучения за одну попытку. При разработках процедур,
соответствующих проявлению .активного или пассивного избегания,
которые бы больше соответствовали этологии крысы, используют
целый ряд аверзивных стимулов и градиентов (жара, холод, силь¬
ный свет, шум, дым, толчок воздуха и т. д.). Типичным примером
является тест, заключающийся в обучении животного спасаться из
воды (Essman and Sudak, 1962). Вариант этого теста, позволяющий
обучить за одну попытку, недавно был предложен Баррако с сотр.
(Barraco et al., 1978).
Животные. Двухмесячные крысы, содержащиеся в стандарт¬
ных условиях.
Аппаратура. Круглый пластмассовый бассейн диаметром 70 см и высотой
70 см, наполненный водой на 20 см (20°С). Толстая веревка (1 см в диаметре,
длиной 70 см), подвешенная с планки, нависающей над центром контейнера,
удерживаемая внизу тяжелым грузом.
Процедура. Для выработки реакции крысу медленно погружа¬
ют в воду, причем голова животного обращена к фиксированной
208
точке на окружности контейнера. Животное плывет, подняв нос,
морду и часть головы над водой. Животному позволяют плавать
до тех пор, пока оно не найдет веревку и не выберется из воды
или после истечения 5 мин. Так как крысы могут плавать в течение
нескольких часов, не надо опасаться, что они утонут. После оконча¬
ния попытки животное вытирают полотенцем и помещают в теплую
камеру, где оно ждет возвращения в жилую клетку. Тестирование
сохранения рефлекса производится таким же образом через 24 с.
Обучение выражается в уменьшении латентного периода избегания
на 2-й день.
Результаты. Как только крысу отпустят, она начинает взбирать-
ся на стенку бассейна. Если это не удается сделать, крыса начина*
ет плавать вокруг и поперек бассейна, пока не коснется веревки и
не выберется из воды. Средняя латентность избегания составляет
1—2 мин при первой попытке, и лишь нескольким крысам не удает¬
ся выбраться из воды в течение 5 мин. При тестировании сохране¬
ния УР было обнаружено, что медианы латентных периодов избега-
ния становятся меньше 20 с. Животное по-прежнему пытается
влезть на стенку, но эта стратегия вскоре отбрасывается, и живот*
ное начинает поиск веревки. При дальнейшем обучении латентный
период избегания вскоре падает до уровня, составляющего пример¬
но 10 с.
Интерпретация. Согласно данным Баррако и сотр. (Ваггасо
et al., 1978) поведение избегания плаванием состоит из двух компо¬
нентов: хорошо подготовленная видоспецифическая тенденция из*
бегания путем карабкания на стенки бассейна с водой постепенно
сменяется целенаправленным поведением. Отсутствие замирания
облегчает плавный переход от первоначально неудачного поведе*
ния к правильному пространственному решению задачи при одной
попытке.
Основное преимущество уплывания заключается в том, что его
можно использовать даже на мало подвижных животных в фар¬
макологических опытах и в исследованиях с удалением участков
головного мозга. Когда животное помещают в воду, оно преодоле*
вает акинезию и плывет. Это позволяет отделить влияние общей
ослабленности после перечисленных воздействий от более специфи¬
ческих нарушений обучения и памяти. В этом случае часто исполь¬
зуют вариант задания с дискриминацией (Ranye and Ungerstedt,
1977; Camp et al., 1981).
Рекомендуемые опыты
(1) Исследуйте влияние опыта плавания в бассейне без веревки
(помещение в воду на 5 мин ежедневно в течение 3 дней подряд)
на последующее приобретение реакции уплывания.
(2) Усильте компонент пространственной ориентации, используя
непрозрачную воду, в которой находится погруженная платформа
209
для избегания (диаметр 10 см, 1 см под поверхностью воды) в опре¬
деленном месте бассейна. Опустите животное в воду с различных
мест контейнера. Установите латентный период нахождения невиди¬
мой цели и начальную ориентацию к ней (Morris, 1981).
(3) Разделите резервуар с водой круглой пластмассовой перего¬
родкой (диаметр 50 см, высота 70 см) на внутренний и внешний
сегменты, которые соединяются отверстием размером 8X8 [см].
Поместите во внешнем сегменте лестницу для убегания. Обучайте
животное уплывать из внутреннего сегмента во внешний через
соединяющее отверстие, находящееся над водой. Продолжайте обу¬
чение при различных уровнях погружения отверстия до тех пор, по¬
ка крыса не научится избегать с помощью ныряния.
3.3. ВЫРАБОТКА ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ УСЛОВНЫХ
РЕФЛЕКСОВ
3.3.1. МЕТОДИКИ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ КАМЕРУ
СКИННЕРА
Инструментальные условные рефлексы в форме манипуляции рыча¬
гами — это самый распространенный метод, используемый в пове¬
денческих опытах. Эта методика была введена в 30-х годах Скин¬
нером (Skinner, 1932, 1938), и многочисленные модификации
«камеры Скиннера» оказались чрезвычайно полезными для иссле¬
дований фундаментальных проблем обучения животных. Хотя
применение этой методики в острых нейропсихологических опытах
несколько ограничено из-за сравнительно небольшой скорости обу¬
чения, методика Скиннера по-прежнему важна для хронических
опытов, особенно в исследованиях мотиваций, в сенсорной физио¬
логии, психофармакологии и в экспериментальном анализе пове¬
дения как такового. Исследования последних лет, посвященные
инструментальным УР, рассматриваются в обзорах, приведенных в
книгах Блекмана (Blackman, 1974), Рахлина (Rachlin, 1976) и
Дикенсона и Бокса (Dickenson and Boakes, 1979).
Нажатие на рычаг — это простая модель инструментального по¬
ведения, основной характеристикой которого является то, что пове¬
дение (действие), первоначально случайно произведенное живот¬
ным, становится более частым, если его подкрепляют. Так как час¬
тота реакции является мерой обучения, важно знать так называе¬
мый оперантный уровень * реакции, т. е. частоту данного поведения
до начала его подкрепления. Кроме того, важна связь между реак¬
цией и подкреплением. В самом простом случае за каждой- реакци¬
ей через короткий интервал следует подкрепление (постоянное
подкрепление) (ПП). Подкрепление может производиться после
* При реакции самораздражения оперантный уровень оценивается числом
нажатий на рычаг (самостимуляций), осуществляемых крысой за определенный
промежуток времени.
210
фиксированного числа реакций (фиксированное соотношение, ФС,
например, 2, 10, 30) или только тогда, когда истекло фиксированное
минимальное время после последнего подкрепления (фиксирован¬
ный интервал ФИ, например, 10 с, 1 мин). В режимах переменных
отношений (ПО) или переменных интервалов (ПИ) отношение
реакция — подкрепление или время между подкреплениями произ¬
вольно варьирует около некоторой средней величины. Эти разные
режимы дают предсказуемые частоты и паттерны инструментально¬
го поведения, более подробное обсуждение которых выходит за
рамки данной книги.
А -
lJ
MS
Чччччччччч?^<<:
W
^~УГ\
В
Рис. 3.23. Ключ для клевания (Л), горизонтальный рычаг (В) и от¬
верстие для носа (С):
W — передняя стенка камеры; S — микровключатель; L — рычаг; В — миниатюр¬
ная световая лампа; РТ — фототранзистор. Подробности приведены в тексте
Оборудование, необходимое для частичной или полной автомати¬
зации экспериментов, включает предметы для манипуляции (рыча»
ги, ключи), раздатчики подкрепления (кормушки для подачи жид¬
кой и твердой пищи), программирующие блоки и регистрирующие
устройства. Все перечисленные выше устройства можно купить, и
их покупка —это простейшее, хотя и довольно дорогое решение
проблемы. Большинство опытов по выработке УР может также вы¬
полняться с помощью самодельных устройств и обычного оборудо¬
вания. Описанная ниже установка может быть просто собрана из
недорогих деталей в небольшой лабораторной мастерской.
Аппаратура. Камера Скиннера. Камера длиной 25 см и шириной 20 см с
решетчатым полом. Стенки высотой 40 см сделаны из непрозрачной пластмас¬
сы, Зеркало, расположенное над камерой, служит для наблюдений за живот-
211
w
Ml
ными. Предмет для манипуляции и раздатчики подкрепления крепятся к одной
из узких стенок. Горизонтальный рычаг или вертикальный ключ для клевания,
состоящий из /.-образной плексигласовой панели (4X6 [см]) толщиной 2 мм со
стойкой шириной 2 мм (рис. 3.23), крепится на шарнирах к медной пластинке.
На последней находится микровключатель, который вмонтирован под стойкой
/.-образной панели. Если эта система используется в качестве ключа для кле¬
вания, то ее крепят к передней стенке
с внешней стороны камеры Скиннера
таким образом, что верхняя часть L-об-
разной панели закрывает отверстие
(диаметр 3 мм), расположенное в цент¬
ре стены на высоте примерно 10 см
над уровнем пола (рис. 3.23, А). Повер¬
нув все устройство на 90°, можно пре¬
вратить вертикальный ключ в горизон¬
тальный рычаг, который вставляют в
соответствующую щель через переднюю
стенку в камеру. Устройство должно
выступать на 2 см от стенки на высоте
примерно 4 см над полом (рис. 3.23, В).
Световой луч. Плоское кольцо (вы¬
сота 15 мм, внутренний диаметр 20 мм
и внешний диаметр 50 мм) имеет два
радиальных отверстия, расположенных
друг против друга (рис. 3.23, С). В од¬
ном отверстии заглублена миниатюрная
световая лампа, а в другом — ориенти¬
рованный фотоэлемент. Интенсивность
света регулируется таким образом, что¬
бы фотоэлектрическая схема была пол¬
ностью открыта. Кольцо прикрепляется
извне к стенке камеры Скиннера, в
центре которой прорезается отверстие
диаметром 15 мм, на высоте 6,0 см над
уровнем пола. Когда животное вводит
нос в отверстие на 10 мм, происходит
перекрывание луча и запускается вы¬
ходной сигнал.
Кормушка для жидкой пищи. В пла¬
стмассовом блоке (4X4X3 [см]) выре¬
зают сферическое углубление на 1 см
и шириной 2 см, которое соединяют с
помощью кусочка трубки из нержавею¬
щей стали (внутренний диаметр 1 мм), выступающей из остальной части блока
(рис. 3.24, С). Силиконово-каучуковые трубки соединяют поилку с большим
резервуаром (500 мл), в котором находится жидкость. Скорость поступления
жидкости регулируется ее уровнем и клапаном давления на выходе резервуара
(до 1,0 мл/мин). Соленоид открывает ток жидкости на короткие интервалы
длительностью 1,0—2,0 с. Приведение в действие соленоида контролируется с
помощью схем на транзисторах или реле, которые запускаются инструменталь¬
ными движениями животного. Если есть подходящий насос, то контрольная схе¬
ма включается и выключается так, чтобы подавались небольшие количества
жидкости (примерно 20 мкл). Кормушка для жидкой пищи вводится в камеру
Скиннера через соответствующее ртверстие в углу так, чтобы не мешать сво¬
бодной манипуляции с горизонтальным рычагом.
Устройство для подачи твердого корма (рис. 3.24, А, В). Полое пластмас¬
совое возвышение размером 5X5X3 [см] со стенками толщиной 2 мм крепится
в углу камеры Скиннера рядом с рычагом. В стенках возвышения и в стенках
Рис.
3.24. Раздатчик твердой пи¬
щи:
А — вид сбоку; В — вид сверху; С —
поилка для жидкости; W — передняя
стенка камеры Скиннера; SR — шаго¬
вое реле; Р — пластмассовое возвыше¬
ние; Т — поднос-диск. Подробности
приведены в тексте
212
самой клетки прорезают щель шириной 10 мм параллельно основанию. На по¬
верхности возвышения делается круглое отверстие диаметром 10 мм для досту¬
па к подносу, имеющему форму диска, который движется в щели. Диск (диа¬
метр 14 см, высота 7 мм) имеет 36 углублений (диаметр 9 мм, глубина 5 мм)
FR
F —п.
F I
S J-UXTLrUTJT-TLn П-П-П_
F П П.
Рис. 3.25. Электронные схемы, используемые в графи¬
ках с подкреплением типа FR и F:
вверху — схема блоков; внизу — импульсные диаграммы; О—
объект оперирования; S — формообразующая Схема; Со—
6-шаговый счетчик с дешифратором; С1 — генератор времен¬
ных импульсов; MSI и MS2 — моностабильные мультивибра¬
торы; G — затвор; F — кормушка; R — регистратор. Отсрочка
MS2 мешает повторной подаче кормушки, когда во время
сразрешающего» импульса возникает несколько реакций
по периметру, Диск монтируется на оси шагового реле таким образом, что одно
углубление устанавливается точно под отверстием на возвышении и при каж¬
дом шаге в этом же положении оказывается следующее углубление. Работа
шагового реле контролируется схемами на транзисторах или реле, которые за¬
пускаются самим поведением животного. Углубление в подносе заполняют не¬
большими количествами (50 мг) пищи (пищевые шарики, зерно, мука).
Программирующее устройство. Электронные схемы описаны выше (см. с. 88).
213
Корректирующие схемы запускают мультивибраторы и таймеры; чаще всего ис¬
пользуют затворы, усилители мощности и реле. Ниже приведены (рис. 3.25)
примеры схем, используемых для простейшего программирования фиксирован¬
ного соотношения (ФС) и фиксированного интервала (ФИ).
Регистрирующее устройство. В результате повторяющихся манипуляций с
Ключом возникают импульсы различной частоты, которые фиксируются цифро¬
выми счетчиками через равные интервалы и записываются регистраторами
событий. Специальные кумулятивные регистраторы могут с успехом заменяться
компенсаторными мостовыми схемами с аналого-цифровым конвертером на
входе. Более простое, но менее точное расширение заключается в зарядке нако¬
пительного конденсатора одинаковыми импульсами тока, которые запускаются
индивидуальными замыканиями ключей. Напряжение на конденсаторе постоянно
регистрируется электрометрическим сигнальным повторителем. Конденсатор мо¬
жет разряжаться через реле, срабатывающее от триггера Шмитга, как только
напряжение на конденсаторе достигает предварительно установленной ампли¬
туды (желательно, чтобы оно не превышало 5% зарядного напряжения) или
с регулярными интервалами (см. 64).
Процедура. Целесообразно предварительно понизить массу тела
крысы до 80% от первоначальной. Для этого в течение нескольких
дней крысу перед помещением в камеру Скиннера подвергают
24-часовой пищевой (или водной) депривации. За первые 1—3 опы¬
та животное обучают брать пищу из кормушки, которая приводится
в действие экспериментатором. После короткого периода исследо¬
вания камеры животное находит полную кормушку и интенсивно
ест или пьет. После потребления пищи или воды экспериментатор
передвигает кормушку на один шаг. Щелчок аппарата становится
УС наличия пищи или воды. Обучение завершают, когда щелчок
вызывает надежный быстрый подход к кормушке. Обучение может
завершаться в течение 1-часовой серии в зависимости от опыта экс¬
периментатора.
После завершения обучения с использованием кормушки вводят¬
ся манипуляторы и начинается формирование навыка. Оперантный
уровень сначала определяется путем регистрации частоты нажатия
на рычаг, которые не сопровождаются подкреплением на протяже¬
нии 10 мин. Если эта скорость превышает 1/мин, то программу
можно сразу же переводить на режим ПП (постоянное подкрепле¬
ние), где подкрепляется каждый нажим. После того как выполне¬
ние задания по этому режиму становится стабильным и ровным
(обычно после нескольких десятков подкреплений), можно присту¬
пить к применению окончательного режима подкрепления. При низ¬
ком оперантном уровне (например, 1/10 мин) животное можно
обучить по режиму ПП постепенно методом последовательных при¬
ближений. Подкрепление подается первый раз, так только животное
приближается к рычагу (1), затем когда животное обнюхивает ры¬
чаг (2) и, наконец, когда оно прикасается к рычагу (3). Скорость
тренировки зависит от опыта экспериментатора, который должен
правильно предвидеть поведение животного и подавать подкрепле¬
ние так, чтобы оно оказывалось непосредственно связанным с же¬
лаемым поведением животного. Обучение сразу же прекращают, ес¬
ли животное в течение короткого интервала времени (5 мин)
214
несколько раз нажимает на ключ, или рычаг. После этого подкреп¬
ление подается автоматически.
Обучение при фиксированном соотношении (ФС). После ис¬
пользования режима ПП отношение животного к одному из под¬
креплений может постепенно увеличиваться, пока не будет достиг¬
нут желаемый режим ФС. Поведение животного должно полностью
контролироваться определенным режимом ФС (частота реакции
постоянная), прежде чем ФС может быть увеличено. Следователь¬
но, для достижения ФС, рав¬
ного 32, может потребоваться
несколько серий тренировки.
Обучение при фиксирован¬
ном интервале. Его можно на¬
чать сразу же после достиже¬
ния стабильного обучения или
же после обучения по схеме
ФС (например, ФС 8). При¬
бор программируется так, что¬
бы нажатие на ключ после
каждого подкрепления было
бы неэффективно в течение
60 с и только следующее за¬
мыкание ключа обеспечивало Рис. 3.26. Накопление записи типичных
бы подкрепление. Согласно паттернов реакций:
другой процедуре подкрепле- штриТ обозлю/ подачу" подкрёп!
ние подается на короткое вре- ления
мя (например, на 10 с) через
равные интервалы времени, генерированные часовым механизмом
независимо от реакции животного.
Чередуйте серии ФС 16 и ФИ 60 и сравните соответствующую
частоту и характер реакций.
Результаты. Оперантный уровень зависит от размера, местона¬
хождения и типа манипулятора. Он высок, если использовать каме¬
ры с отверстием для носа, к которому животное быстро подходит в
течение первой минуты ознакомления с камерой, а затем просовы¬
вает в него нос примерно 5 раз в 1 мин. Частота реакций значи*
тельно ниже в опытах с горизонтальным рычагом (1/мин) и почти
равна нулю при применении рычага, где для замыкания ключа
требуется сила 20 г. При обучении по схеме ПП частота нажатия
на рычаг стабилизируется на относительно низком уровне, состав¬
ляющем 10—15/мин, так как пищевое или водное подкрепление
отменяется полностью после каждого нажатия на рычаг. Более вы*
сокое ФС имеет большую частоту реакций (100/мин), которая со¬
храняется таковой при поддержании постоянного уровня мотива¬
ции (рис. 3.26). Хорошо выработанный режим ФИ (при 60-секунд¬
ном интервале) вызывает типичный характер реакции (рис. 3.26) с
постепенным переходом от очень низкой частоты сразу же после
FR16 Fit
215
подкрепления к относительно высокой частоте к концу ФИ (этот
паттерн называется «зубец»). При отмене подкрепления животное
постепенно прекращает нажимать на рычаг. Однако оперантный
уровень сохраняется и после повторного подкрепления, паттерн по¬
ведения быстро восстанавливается.
Интерпретация. Методики инструментальных УР (по Скиннеру)
являются продолжением ранних экспериментов по проблемным
ящикам (Watson, 1914), где использовались камеры с задвижками
(Lashley, 1935) или камеры-головоломки (Lashley, 1929), в кото¬
рых основной упор был сделан на умении животных находить пра-
вильное решение без посторонней помощи. В методиках, использу-
ющих камеры Скиннера, основное внимание уделяется скорее
выполнению реакции, чем ее приобретению, т. е. эффективности, с
которой нажатие на рычаг отражает вероятность подкрепления.
Эта методика представляет иной уровень обучения, который регу¬
лируется законом наименьшего усилия (Tolman, 1932). Очевидно,
что максимальное подкрепление достигается при максимальной
частоте реакции как в режимах ФС, так и в режимах ФИ. Однако
в режимах ФИ максимальное подкрепление может быть наиболее
экономно достигнуто, если отдельное нажатие на рычаг следует
непосредственно за неподкрепленным интервалом. Схема ФИ при¬
ближается к такому теоретическому оптимуму. Более низкая часто¬
та реакций может быть получена при другом режиме подкрепления,
когда подкрепляются только те нажатия на рычаг, которые отделя¬
ются минимальным интервалом (например, 20 с) (ДПН — диффе¬
ренциальное подкрепление низкой частоты реакций). Сенсорные
сигналы можно использовать для управления за нажатием на ры¬
чаг; так, например, нажатие на рычаг запускает кормушку только
тогда, когда включен положительный сигнал, а не когда использу¬
ется тормозной сигнал. При доступе к двум рычагам различные
сигналы могут обозначать подкрепление первого или второго рыча¬
га, тогда как отсутствие сигналов означает отсутствие подкрепле¬
ния. Ряд специальных применений этих методик приведен в других
главах (см. с. 144, 285) данной книги и в книгах Хонига (Honig,
1966), Сидовски (Sidowski, 1966) и Рейнольдса (Reynolds, 1968).
3.3.2. МАНИПУЛЯТОРНЫЕ ДВИЖЕНИЯ
Инструментальное поведение, описанное в приведенных выше опы¬
тах, обеспечивается локомоцией (бег, ходьба, прыжки) или общим
движением тела. Даже нажатие на рычаг иногда выполняется не
только передними конечностями, а скорее всей верхней частью те¬
ла. Так как нервные механизмы, контролирующие такую генерали¬
зированную реакцию, трудно локализовать, то анализ моторного
поведения значительно упрощается, когда действие ограничивается
определенным движением одной конечности. Крысы довольно умело
держат пищу передними конечностями или подносят ее ко рту.
216
Обычно при такой активности одновременно используются обе ла<
пы, однако довольно просто обучить крыс пользоваться только
одной лапой. Это исследуется в опытах, изучающих так называемую
рукость (Tsai and Maurer, 1930; Peterson, 1934; Castro, 1972), в ко¬
торых животное должно доставать пищу из узкой трубки или щели,
куда входит только одна лапа.
Животные. Взрослым крысам перед опытом их массу доводят до
80% исходной, для чего их подвергают 24-часовой пищевой депри-
вадии.
Аппаратура. Пластмассовый ящик размером 20X30X40 [см] (рис. 3.27),
имеющий в передней стенке круглое отверстие диаметром 15 мм на расстоянии
5 см от уровня пола. Горизон¬
тальная плексигласовая трубка
длиной 6 см и внутренним диа¬
метром 11 мм подсоединяется к
этому отверстию с внешней сто¬
роны. Отверстие диаметром 8 мм,
центр которого находится в
40 мм от ящика, служит для по¬
дачи пищевых шариков в трубку.
Пища может передвигаться с по¬
мощью плотно пригнанного порш¬
ня на различные расстояния от
входа трубки. Доставание пищи
можно объективно записывать с
помощью фотоэлектрической си- Рис 327 Кормушка> используемая в опы-
стемы. Кормушка оснащена двумя тах по исслед0ванию «рукости» (вид свер-
фотоэлектрическими схемами xvl-
(рис. 3.27), состоящими из миниа-
тюпнпй г-иртпипй ттямпм nfinя передняя стенка экспериментальной камеры;
тюрнои световой лампы, оора- световая лампа; РТг и РТр - фототранзи-
Щеннои к двум фотоэлементам, сторы, соответственно отмечающие движение до-
ОДИН ИЗ которых Предназначен ставания и исходное положение пищевого шари-
для контроля протянутой лапы ка; РР - пищевой шарик; Р - поршень
и находится приблизительно на
равном расстоянии от входа кормушки и шарика пищи, а второй предназна¬
чен для контроля за положением шарика. Выходы двух фотоэлектрических
зондов соединены с общим сопротивлением на входе линейного регистратора
или полиграфа. Зарядка кормушки шариками вызывает отклонение самописцев
до уровня р, дотрагивание до пустой или полной кормушки передвигает перо
самописца соответственно до уровня R или (p+R). Успешное доставание шари¬
ка обозначается возвращением самописца с уровня (p+R) до нуля (рис. 3.28).
Процедура. Голодное животное помещают в экспериментальную
камеру и близко от отверстия пищевой трубки помещают 50 мг пи¬
щевых шариков, которые крыса может легко достать лапой, ртом
или языком. После ознакомления животного с ситуацией пищу по¬
степенно передвигают все глубже и глубже в трубку до тех пор,
пока до нее нельзя будет дотянуться языком, но можно достать ла¬
пой. У некоторых животных уходит много времени на бесполезные
попытки достать пищу ртом, после чего они начинают доставать ее
передней конечностью. Необходимо дальнейшее обучение животных
доставанию шариков, помещенных на глубину 2—3 см в трубку.
Как только рукость животного выявлена, доступ к трубке частич¬
217
но блокируется перегородкой, помещенной справа или слева от
входа трубки; после этого сравнивают поведение доставания в
обеих ситуациях.
Вынужденный перенос навыка на противоположную лапу мож-
но исследовать после обездвиживания предпочитаемой лапы. Это
можно осуществить, забинтовав переднюю конечность, однако
обычно животное уделяет слишком много внимания повязке и
успешно снимает ее зубами. Животное можно отучить грызть по-
IRI
500мс
Рис. 3.28. Фотоэлектрическая регистрация достава¬
ния пищи:
г —доставание из пустой кормушки; р — кормушка заря¬
жена шариком пищи; г+р— доставание из заряженной
кормушки; стрелками обозначена зарядка кормушки экспе¬
риментатором и доставание шарика животным; RD— дли¬
тельность доставания; TRr—интервал между реакциями
доставания; RN — количество попыток, необходимых для
доставания шарика; RT — время между первой попыткой
и до окончательного извлечения шарика
вязку, пропитав ее концентрированным раствором хинина. Более
простой метод с использованием местного наркоза. 1%-ный раствор
новокаина вводится подкожно в район кисти и локтя 4—5 инъек¬
циями по 0,2 мл. Как только паралич передней конечности стано¬
вится очевидным (утрата реакции постановки лапы на опору, см,
с. 103), животное помещают в камеру и наблюдают за его поведе¬
нием.
Результаты. Обычно для того чтобы животное начало доста¬
вать пищу лапами, необходимо 2—3 серии опытов длительностью
30 мин. Как правило, сначала используются обе лапы, но вскоре
предпочтение отдается одной из них. После доставания 50 шари¬
ков животное пользуется почти исключительной только правой или
левой лапой. Лишь в редких случаях с равной частотой использу¬
ются обе передние лапы. Распределение правшей и левшей в
популяции животных примерно одинаково.
Движение доставания состоит из быстрого разгибания (60 мс),
за которым следует хватание, через 60 мс перекрываемое гораздо
218
более медленным сгибанием локтя (200—300 мс). На рис. 3.28
приведена фотоэлектрическая запись движения доставания. Эф-
фективность может измеряться временем от введения лапы в кор¬
мушку до доставания пищи.
Любая модификация доступа к кормушке удлиняет время и
■ число попыток, необходимых для доставания пищи. Животное вы-
! нуждено менять позу и часто принимает неудобные положения для
того, чтобы продолжать пользоваться предпочитаемой лапой. Пре¬
пятствия ведут к изменению рукости только в исключительных слу-
'■ чаях, главным образом у латентных животных-амбидекстров.
Местный наркоз передней конечности сначала блокирует рецеп-
|. торы кожи, однако большие дозы также нарушают моторную ин-
; нервацию. Через несколько минут передняя конечность почти полно-
' стью парализуется; эффект действует примерно один час. В течение
этого времени животное не способно ввести предпочитаемую конеч¬
ность в кормушку и пытается достать пищу, используя ранее приме-
ll нявшиеся движения. Когда пища находится глубоко в трубке, кры¬
са не может применять другую лапу в течение одного опыта. При
■ упрощении задачи за счет помещения шарика ближе к входу труб-
; ки животное начинает использовать другую лапу уже через несколь*
ко минут и выполнение задания к концу серии становится эффек¬
тивнее. Однако на следующий день, когда влияние местного наркоза
исчезает, вновь используется первоначально предпочитаемая лапа.
Интерпретация. Опыты по исследованию рукости зависят от
;; образования и использования координированных движений перед-
1 них конечностей, выполнение которых главным образом зависит от
;■ обработки кинестетических и соместетических стимулов. Научить
животное тонкому манипуляторному движению можно и за более
короткое время, можно повысить способность доставать пищу с
S большей глубины и в большем количестве. Если некоторый уро¬
вень выполнения задания принимается за критерий обучения, то
запоминание, выраженное числом доставаний шариков, необходи¬
мых для достижения критерия в повторных сериях, обычно явля¬
ется очень хорошим. Возможно, важно еще и то, что животное
; Постоянно использует одно и то же движение и одну и ту же позу
и что любое вынужденное отклонение от стереотипа вызывает у
него ухудшение выполнения навыка. Этим также объясняется
предпочтение одной конечности.
Этапы приобретения навыка могут связываться в единый акт
с гораздо большей вероятностью, когда они выполняются одной
лапой, а не разными лапами поочередно. Следовательно, можно
считать, что рукость является не следствием врожденной анато¬
мической или функциональной асимметрии, а скорее функцио¬
нальным успехом по применению одной лапы, что и облегчает ее
использование в последующих попытках. Успешное выполнение за¬
дания одной передней конечностью одновременно снижает вероят¬
ность эффективного употребления другой лапы, которая использу¬
219
ется для поддержания тела или для вспомогательных движений.
Процент крыс-правшей и левшей в популяции можно легко изме¬
нить, если как-то влиять на приобретение навыка (помещение кор¬
мушки в углу, анестезия одной передней конечности). Когда
навык уже выработан, то его трудно «перевести» на другую лапу.
Важным результатом опытов по изучению рукости является
выявление отчетливо выраженного местоположения корковой об^
ласти, контролирующей движение. Согласно Петерсону и Девину
(Peterson and Devine, 1963), навык утрачивается после разруше¬
ния 2 мм3 ткани в контралатеральной фронтальной коре. Исполь¬
зование пальцев нарушается при большем объеме удалений пре-
фронтальной коры (Castro, 1972). Афферентные сигналы, важные
для успешного доставания, обрабатываются примерно в той же
корковой области (Megirian et al., 1974). Пластичные изменения,
участвующие в приобретении рукости, сконцентрированы в огра¬
ниченном регионе коры и могут, следовательно, служить много¬
обещающей моделью обучения для электрофизиологических, ней.
рохимических и морфологических исследований. Навык доставания
также нарушается, если на активность влияют другие участвую¬
щие в нем мозговые центры, в особенности базальные ганглии
(Siegfried and Bures, 1980) и мозжечок (Hernandez-Mesa and Bure?,
1977).
Рекомендуемые опыты
(1) Дайте возможность необученному животному произвести 3, 10
или 30 успешных доставаний одной передней конечностью, когда
вторая конечность обездвижена местной анестезией. Выявите ру-
рость через несколько дней, когда обе конечности подвижны.
(2) Измените положение (наклон в вертикальной или горизон¬
тальной плоскости) или размер (внутренний диаметр — 15, 12, 9 мм)
трубки-кормушки и изучите их влияние на хорошо выработанный
навык доставания.
(3) В нижней части трубки близко от входа сделайте отверстие
диаметром в 10 мм так, чтобы шарики, схваченные некрепко, па¬
дали и терялись. Исследуйте влияние этой процедуры на эффек¬
тивность доставания пищи.
3.4. ОБУЧЕНИЕ РАСПОЗНАВАНИЮ
В приведенных выше опытах по выработке классических и инстру¬
ментальных УР поведение вызывалось и контролировалось четко
определенными легко выявляемыми стимулами. Основное внима¬
ние уделялось отношениям между условными и безусловными ре¬
акциями, а также паттерну и частоте реакций. С другой стороны,
исследования распознавания концентрируются на изучении состоя¬
ний или явлений окружающей среды, служащих в качестве УС.
220
С этой точки зрения парадигма УР, в которой используется от¬
дельный УС и отдельный БС, уже включает обучение распознава¬
нию, так как эффективность УС подразумевает его обнаружение в
сравнении хотя бы с его отсутствием. Это легко выполняется при
сильных стимулах, однако поведенческая задача становится труд¬
ной, когда УС достигает лишь пороговых интенсивностей или же
когда нужно выявить УС среди шумов окружающей среды.
Изучение способности к распознаванию легче изучать в ситуаци¬
ях, где при прочих одинаковых условиях один стимул УС+ вызыва¬
ет УР, тогда как УС- неэффективен или вызывает иную УР. Ор¬
ганизм может также различать внутренние события (например,
состояние внутренних часов, необходимых для успешной оценки
времени). В исследованиях распознавания могут использоваться
как классические, так и инструментальные УР, положительное и
отрицательное подкрепление. Ниже приводится описание экспери¬
ментов, которые иллюстрируют специальные методики, использу¬
емые для распознавания стимулов различных модальностей. Ис¬
черпывающий обзор исследований по проблеме распознавания
можно найти у Гилберта и Сатерленда (Gilbert and Sutherland,
1969).
Опыты можно классифицировать как парадигмы одновременно¬
го или последовательного распознавания. В первом случае как
УС+, так и УС- предъявляются одновременно, а животное выби¬
рает только одно из них. Во втором случае предъявляется только
один из стимулов: УС+ или УС-. В варианте типа «идти — не ид¬
ти» последовательного распознавания УР вызван наличием УС+,
тогда как предъявление УС- приводит к торможению УР. В другой
модификации различные реакции возникают в ответ на УС+ и УС~.
Выбор одновременного или последовательного распознавания за¬
висит от цели исследования, свойств изучаемого континуума, а так¬
же стимулов, свойств организма. Одновременное различие обычно
проходит' легче, чем последовательное, так как в первом случае
необходимо прямое сравнение различаемых стимулов (непосредст¬
венная память), а во втором сравнение УС с информацией, хра¬
нящейся в краткосрочной или долгосрочной памяти. Одновремен¬
ное распознавание не может использоваться в исследованиях по
выработке УР, в которых применяют пространственно неориенти¬
рованные эффектные выходы (например, условное мигание, сер¬
дечный УР) и афферентные входы (например, вкусовые стимулы).
Эти ограничения не распространяются на последовательное рас¬
познавание.
Важным фактором в опытах по различению является различие
между УС+ и УС-. В некоторых случаях оно может выражаться
количественно. Это распространяется на высоту тона (Гц) и ин¬
тенсивность (дБ) при слуховом различении, на цвет (длина вол¬
ны) и интенсивность (люкс) при зрительном распознавании, на
объемные концентрации молекул стимула (М) при вкусовом и обо¬
221
нятельном распознавании и т. д. Эффективность обучения распо¬
знаванию находится в обратной зависимости от различий между
УС+ и УС-. В других случаях физическая интерпретация конти¬
нуума стимула является менее очевидной и трудность различения
двух стимулов не обязательно подразумевает их близость. Важным
следствием вероятностных отношений между УС и УР является ге¬
нерализация стимула, т. е. способность стимулов, более или менее
аналогичных УС+, вызывать У Р. Таким образом, УР, выработан¬
ный на УС, — тон в 2000 Гц, с большей вероятностью возникает
при предъявлении тона в 1800 Гц, чем тона частотой 1000 Гц. Об¬
зор соответствующей литературы смотрите у Мостовски (Mostov-
sky, 1965).
Если в опытах по выработке классических УР отмена подкреп¬
ления ведет к угашению, то в опытах по распознаванию можно
пойти еще дальше путем переделки значимости УС+ и УС-. Обуче¬
ние-переделка состоит в торможении первоначально приобретенно¬
го навыка различения и в его замене прямо противоположным
соотношением между УС—УР. Не удивительно, что первая пере¬
делка обычно проходит с большими трудностями, чем первоначаль¬
ное обучение распознаванию (Rajalakshmi and Jeeves, 1965). При
переобучении, как только достигается произвольно выбранный кри¬
терий обучения, приобретение обратных навыков происходит быст¬
рее, т. е. животное обучается переделке (Mackintosh et al., 1968).
Крайним случаем переделки является обучение альтернации*, ког¬
да значимость стимулов меняется после каждой попытки. Особое
внимание следует уделить порядку предъявления распознаваемых
явлений. Типичный пример одновременного различения УС+ и УС-
состоит в том, что они располагаются с правой и с левой стороны
установки и их положение случайно меняется от попытки к по¬
пытке.
Предполагается, что при отсутствии распознавания стимула жи¬
вотное осуществляет только 50% правильных реакций и что стра¬
тегии выбора, не зависимые от распознавания, дадут только слу¬
чайные результаты. Такими стратегиями являются (а) персевера¬
ция** (животное всегда выбирает одну и ту же сторону установки);
(б) чередование (животное чередует реакцию слева и справа) и
(в) правильный ответ — сдвиг, неправильный ответ — повторение
(после неправильного ответа животное выбирает ту же сторону ус¬
тановки, а после правильного ответа происходит сдвиг в противо¬
положную сторону). Серии предъявления стимулов, дающие слу-
* Обучение двигательным реакциям выбора двух — правой и левой — корму¬
шек с правильным чередованием подкрепления в каждой из них.
** Персеверация — нарушение поведения, связанное с сигнально неадекват¬
ным, но неизменным повторением одного и того же двигательного навыка, ха¬
рактерна для «лобного синдрома», возникающего у животных после поражения
префронтальных (лобных) долей мозга,
222
чайные результаты при использовании любой из приведенных вы¬
ше стратегий, приводятся в работах Геллермана (Gellerman, 1933)
и Феллоуза (Fellows, 1967) и могут использоваться при планиро¬
вании опытов по распознаванию. Пример такой серии приводится
в табл. 3.4.
Я
L
Я
L
Я
L
Я
L
1
+
—
26
-
+
51
+
-
76
+
-
2
-
+
27
+
-
52
-
+
77
-
+
3
+
-
28
+
-
53
-
+
78
-
+
4
+
-
29
+
-
54
+
-
79
+
—
5
-
+
30
-
+
55
+
-
80
+
--
6
-
+
31
-
+
56
+
-
81
+
-
7
-
+
32
+
-
57
-
+
82
-
+
8
+
-
33
-
+
58
+
-
83
-
+
9
+
-
34
-
+
59
+
-
84
-
+
10
+
-
35
-
+
60
-
+
85
+
-
11
-
+
36
+
-
61
-
+
86
+
—
12
-
+
37
+
-
62
-
+
87
-
+
13
+
-
38
-
+
63
+
-
88
-
+
14
-
+
39
+
-
64
-
+
89
—
+
15
+
-
40
+
-
65
-
+
90
+
—
16
-
+
41
-
+
66
+
-
91
+
—
17
-
+
42
+
-
67
+
-
92
-
+
18
+
-
43
+
-
68
+
-
93
-
+
19
+
-
44
+
-
69
—
+
94
-
+
20
+
-
45
-
+
70
+
-
95
+
-
21
-
+
46
-
+
71
+
-
96
+
■ —
22
->
+
47
+
-
72
-
+
97
+
—
23
-
+
48
-
+
73
+
98
-
+
24
+
-
49
-
+
74
-
+
99
-
+
25
+
—
50
—
+
75
+
—
100
+
—
3.4.1. ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАСПОЗНАВАНИЕ
При простейшем распознавании животное различает два симмет¬
ричных набора стимулов, равная вероятность появления которых
меняется с помощью дифференцированного подкрепления. Поло¬
жение сигналов относительно тела животного определяет их знак —
УС+ и УС-. Обычно используют распознавание слева — справа,
причем осевая ориентация тела обеспечивается конструкцией ус¬
тановки.
223
Животные. Взрослые крысы содержатся в обычных условиях
и приучаются к рукам в течение нескольких дней перед опытом.
Аппаратура. Простой Т-образный или У-образный лабиринт с коридором
размерами 50ХЮ [см], областью выбора размером 10ХЮ [см], с электрифици¬
рованным решетчатым полом и стенками высотой 40 см. Последние 10 см каж¬
дого коридора отделяются от остальной части установки шторками, которые
мешаю'т животному видеть кормушку или пластмассовую пластинку, покрываю¬
щую» рещетку безопасной области (рис. 3.29). Источник тока, имеющий фикси¬
рованное сопротивление (см. с. 123) с переключателем, приводимым в действие
вручную.
Процедура. При пространственном распознавании в аверзивной
ситуации животное обучают убегать и/или избегать воздействия
током путем постоянных побежек на¬
право. Обучение начинают с того, что
животное исследует установку в тече¬
ние 5 мин. Затем его помещают на
старт (дальний конец основного кори¬
дора) и через 5 с подают ток (0,5 с,
50 Гц, 1,0 мА) с интервалами в 3 с.
Ошибка засчитывается, когда живот¬
ное вступает в левый коридор всеми
четырьмя лапами. Метод исправления
позволяет животному продолжать
поиск, пока не будет достигнута цель
в правом рукаве лабиринта. Крыса
остается там на протяжении осталь¬
ной части интервала между попытками (ИМП) (30—40 с) и за¬
тем вновь возвращается на старт. Обучение продолжают до до¬
стижения критерия 9 правильных выборов в 10 последовательных
сочетаниях независимо от того, происходит это в условиях убега¬
ния или избегания. Половину животных обучают бегать налево,
половину — направо.
Для достижения воспроизводимых результатов следует как
можно тщательнее исключить влияние экспериментатора. Важно,
чтобы он оставался за стартовой камерой в течение всего опыта
и манипуляции с животным не создавали дополнительного ориен¬
тира. Кроме того, следует сделать неэффективными все сенсорные
сигналы, кроме положения коридора относительно животного. Это
достигается симметричной конструкцией установки и устранением
внелабиринтных (градиенты освещения) и обонятельных сигна¬
лов.
На следующий день животное вновь обучают до достижения им
того же критерия. После 60-минутного интервала безопасная об¬
ласть переводится в другой коридор Т-образного лабиринта и про¬
изводится переделка навыка, пока животное вновь не осуществит
9 правильных выборов из 10 последовательных попыток. Затем за¬
дание переделывают еще 3 раза с 1-часовыми интервалами.
Рис. 3.29. Схема Т-образного
лабиринта:
S — старт; LG и RG — левая цепь
и правая цепь; СР — точка выбо¬
ра; С — занавеска
224
Результаты. Латентный период убегания может достигать 20—•
30 с во время первой попытки, но он быстро уменьшается до 6—7 с
и ниже (избегание). Обучение распознаванию проходит быстро, и
критерий, составляющий 9 правильных побежек в 10 последова¬
тельных сочетаниях, достигается в среднем после 3—7 попыток
обычно задолго до того, как животное проявляет устойчивое из¬
бегание. Как и в случае обучения избеганию по беговой дорожке
(см. с. 193), крыса не сразу решается покинуть старт, еще одна
задержка происходит в месте выбора, где животное, вероятно,
%
Рис. 3.30. Выработка, воспроизведение из памяти и переделка распознавания
слева — справа в Т-образном лабиринте (результаты получены на группе
.из 10 крыс):
вверху — процент правильного выбора; внизу — время, затрачиваемое от старта до до¬
стижения цели; горизонтальной пунктирной линией обозначена отсрочка 5-секундного
электроудара
принимает решение между двумя возможностями. Иногда живот¬
ное начинает двигаться даже в неправильном направлении, однако
оно исправляет ошибку до того, как прикасается к шторке. Такое
поведение наблюдается обычно только в начале побежек на уровне
критерия, последние же побежки обычно выполняются ровно, без
задержки в месте выбора.
На следующий день у животного наблюдается прекрасное за¬
поминание задания и критерий достигается сразу же или после од¬
ной или максимум двух попыток. При первой переделке * крысы
идут в ту сторону, которая была правильной в предыдущий раз.
Первый правильный выбор возникает после 3—5 ошибок. На этой
стадии у крыс вновь появляются колебания в месте выбора, кото¬
рые сохраняются до стабилизации правильного выбора. Обычно
требуется в два раза больше попыток для достижения уровня кри¬
терия по сравнению с первоначальным обучением. При последую¬
щих переделках задание выполняется лучше, как и при первона¬
чальном обучении до уровня критерия или ниже его (рис. 3.30).
* Переделка, изменение сигнального значения условного раздражителя.
Положительный условный сигнал становится отрицательным при его неподкреп-
лении, и наоборот, отрицательный условный сигнал становится положительным
путем его подкрепления, Может наблюдаться и переделка разнородных услов¬
ных рефлексов,
8—549
225
Интерпретация. Экология крыс формирует у них характерные
способности к пространственному распознаванию, которое обычно
усваивается за несколько попыток обучения. Большая часть перво¬
начальных ошибок связана не с тем, что крысы не способны пом¬
нить правильное решение, а скорее объясняется склонностью иссле¬
довать другие возможные пути. В начале обучения подавляется
это конкурирующее поведение. Как только происходит овладева-
ние навыком, обучение выполняется стереотипно и надолго сохра¬
няется, о чем свидетельствует почти 100%-ное сбережение при
вторичном обучении. Извлечение из памяти можно также тести¬
ровать с помощью методики свободного выбора: в нескольких по¬
пытках животному разрешают подходить к обеим целям и регист¬
рируют выбор слева и справа (Goldwitz et al., 1972). Навык счи¬
тается угашенным, когда выбор соответствует случайности.
При переделке первоначальное распознавание тормозится и вы¬
рабатывается новое. Важно отметить, что первоначальный навык
не стирается, а лишь приобретает знак «не используй», который
легко снимается, когда задание вновь подвергается переделке. По
этой причине при систематическом обучении переделке задания
выполняются лучше: оба задания уже представлены сильными сле¬
дами в памяти и снимаются только тормозные знаки. После неод¬
нократных переделок для снятия знака обычно достаточно первой
ошибки. Таким образом, серию повторных переделок можно рас¬
сматривать как выполнение более сложного задания, которое на¬
кладывается на более простое распознавание (Theios, 1965).
Рекомендуемые опыты
(1) Повторите опыт по пространственному различению при поло¬
жительной мотивации (крыс держат при 24-часовой пищевой де¬
привации и разрешают им есть в течение 15 с в «правильном» ру¬
каве лабиринта) или при комбинированной положительно-отрица-
тельной мотивации (пища в «правильном» и удар тока в «непра¬
вильном» рукаве) и сопоставьте скорость приобретения и передел¬
ки навыка.
(2) Сравните методики обучения с исправлением и без исправ¬
ления ошибок. В последнем случае используйте односторонние рас¬
пахивающиеся дверцы, ведущие в рукава Т-образного лабиринта.
Как только животное ошибается, его задерживают в неправильно
выбранном рукаве, где перед возвращением животного на старт
подают несколько ударов тока.
(3) Протестируйте угашение навыка различения,- подкрепляя
оба выбора, и зарегистрируйте выбор в течение 100 попыток. Срав¬
ните поведение необученных животных с поведением животного,
которое подвергалось длительному обучению переделке.
(4) Исследуйте влияние изменения геометрии установки (уве¬
личьте длину основного коридора в два раза, измените угол меж¬
226
ду основным коридором и рукавом с 90 до 45° или до 135°) на по¬
ведение выбора и обучение переделке.
(5) Используйте полностью автоматизированную процедуру
обучения в У-образном лабиринте, где каждая «безопасная» об¬
ласть становится стартом для следующей попытки и ток автома¬
тически подается как на старте, так и в неправильно выбранном
рукаве.
3.4.2. ОДНОВРЕМЕННОЕ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ
РАЗЛИЧЕНИЕ ЯРКОСТИ
Т- и У-образные лабиринты, используемые в заданиях с простран¬
ственным различением, могут также применяться и в более слож¬
ных заданиях по различению. В этом случае цель произвольно пе¬
редвигается слева направо, но постоянно связана с различаемыми
стимулами. В задании по одновременному различению яркости
«правильный» рукав Т-образного лабиринта освещен, а «непра¬
вильный»— темный. Животное обучается выбирать освещенный
рукав и игнорировать пространственные сигналы. Ситуация не¬
сколько напоминает обучение в челночной камере, где освещение
безопасной зоны служит в качестве УС. Большую сложность пред¬
ставляет последовательное различение яркости, которое можно
считать переделкой зрительно контролируемого пространственного
различения. Животных обучают бегать направо при общем тусклом
освещении и бегать налево при общем ярком освещении. Если при
одновременном различении асимметричные зрительные сигналы
прямо указывают на правильный выбор, то в задании с последова¬
тельным различением симметричные зрительные стимулы образуют
сложный УС .вместе с пространственно различаемыми стимулами
(Siegel, 1969).
Животные. Взрослые крысы содержатся в обычных условиях.
Аппаратура. Простой Т- или У-образный лабиринт с коридором размером
40X10 [см], областью «выбора» 10ХЮ [см] и двумя рукавами размером 40Х
X10 [см], с электрифицированным решетчатым полом и стенками высотой 40 см.
Начальные 10 см основного коридора образуют стартовый отсек, который отде¬
ляется от остальной части установки дверцей-гильотиной. Последние 10 см
каждого рукава. отделяются распашными дверцами, которые делают невидимы¬
ми для животного безопасные зоны. Две лампочки мощностью 20 Вт вмонти¬
рованы таким образом, что четко ограниченно освещают соответственно левый
и правый рукава. Над лабиринтом помещают лампочку мощностью 100 Вт, ко¬
торая ярко и ровно освещает всю установку. Источник тока, имеющий фикси¬
рованное сопротивление (см. с. 123) с ручным переключателем.
Процедура. Опыты проводятся в тускло освещенной комнате.
Необученное животное исследует установку в течение 5 мин. При
обучении одновременному различению (рис. 3.31) крысу помещают
на старт, свет включают в соответствующем рукаве, а дверцу в
стартовом отсеке поднимают. Через 5 с подают ток (0,5 с, 50 Гц,
8*
227
1 мА) с 3-секундным интервалом до тех пор, пока животное не дос¬
тигнет безопасной зоны в освещенном рукаве. В течение опыта
используют прием исправления ошибок. Сегмент решетки, приле¬
гающий к распашной дверце в рукаве «неправильного выбора», пос¬
тоянно электрифицирован, поэтому животное наказывается даже
за ошибки, сделанные в течение латентного периода убегания. Жи¬
вотному позволяют оставаться в безопасной области на протяже¬
нии всего ИМП (40—80 с). Затем свет выключают, животное по¬
мещают на старт и свет предъявляют в соответствии с намеченным
случайным чередованием в том
же или в другом рукаве. Обуче¬
ние продолжают, пока животное
не достигнет критерия 9 правиль¬
ных ответов из 10 последователь¬
ных выборов (ошибка засчитыва¬
ется, когда животное вступает в
«неправильный» рукав всеми че¬
тырьмя лапами).
При обучении последователь¬
ному различению (рис. 3.31) жи¬
вотное помещают в стартовую
камеру тускло освещенной уста¬
новки. Через 5 с подают ток до
тех пор, пока животное не до¬
стигнет безопасной области в ле¬
вом рукаве Т-образного лабиринта. Животное оставляют там на
30 с, а затем на оставшееся время ИМП помещают в коробку для
ожидания. Затем установку ярко освещают, животное вновь по¬
мещают на старт и через 5 с на него воздействуют током до тех
пор, пока оно не перебежит в безопасную область в правом рука¬
ве. Процедуру повторяют, причем тусклое и яркое освещение и
соответствующее положение цели изменяют согласно намеченно¬
му случайному чередованию до достижения критерия 9/10 пра¬
вильных ответов.
В другой стратегии обучения используют парадигму серийной
переделки. Сначала крысу обучают при тусклом освещении бе¬
гать налево. После достижения критерия трех последовательных
выборов левой стороны включают яркое освещение и навык пере¬
делывают, пока крыса не выполнит 3 последовательных выбора
правого рукава. Новая переделка на левую сторону затем вновь
вырабатывается при тусклом освещении. После 6 переделок можно
приступать к случайному предъявлению стимулов.
Сохранение навыка проверяют через 24 ч путем нового обу¬
чения животного до того же критерия. После 1-часового интерва¬
ла навык переделывают, обучая животное бегать в темный отсек
(одновременное распознавание) или бегать направо при общем
тусклом освещении (последовательное различение).
Одновременное
последовательное
ГГ
(г
Рис. 3.31. Одновременное и последо¬
вательное различение яркости в Т-об-
разном лабиринте:
штриховкой обозначена затемненная часть
установки; стрелками — правильный выбор
228
Результаты. Овладение одновременным различением яркости—*
это задача гораздо более сложная, чем обучение пространствен¬
ному различению. В первых попытках крыса обычно не обращает
внимания на зрительные сигналы и пытается решить проблему, си¬
стематически выбирая один рукав или чередуя выборы. Кривая
обучения начинает отличаться от случайного уровня после 10—15
попыток, и критерий достигается в среднем после 30—40 попыток.
В то же время латентный период ответа падает, так как произво¬
дится все больше и больше выборов в течение 5-секундного интер¬
вала избегания. Результаты сохранения в памяти показывают зна¬
чимое сбережение (около 70%), однако переделка требует в три
раза большего числа попыток для достижения критерия, чем пер¬
воначальное обучение. Еще медленней проходит выработка после¬
довательного различения. Неслучайные выборы осуществляются
только после 20—30 попыток, и крутизна кривой обучения обычно
менее крутая, чем в случае одновременного различения. Однако
сбережение отчетливо выражено и переделка проходит с больши¬
ми трудностями, чем первоначальное обучение.
Интерпретация. Одновременное различение яркости — простей¬
шая задача зрительного различения, которое может быть представ¬
лено различным освещением или различной окраской стенок (чер¬
ная, белая) двух коридорой Т-образного лабиринта. Поведение вы¬
бора— это способ измерения ориентации животного в градиенте
яркости. Так как необученные крысы предпочитают находиться в
темноте, а не при ярком освещении (см. с. 180), то обучение прохо¬
дит быстрее, если цель побежки находится в темном коридоре. Ана¬
логичным образом угашение или реверсия различения яркости про¬
исходит быстрее, если освещенный коридор был положительным
при первоначальном обучении.
При обучении последовательному различению зрительный сиг¬
нал играет совсем иную роль. Градиент пространственной яркости
отсутствует, а наличие или отсутствие света служит лишь разли¬
чительным стимулом для специфического ответа. С той же
целью может быть использован любой другой стимул (напри¬
мер, звук включен, цель слева; звук выключен, цель справа).
С этой точки зрения последовательное различение напоминает за¬
дание типа «идти — не идти», где дополнительный стимул тормо¬
зит первоначальный навык.
Как одновременное, так и последовательное различение могут
использоваться для, выявления порогов различения путем посте¬
пенного уменьшения различий между УС+ и УС-. Если выявление
градиентов пространственной яркости требует только относитель¬
ного сравнения яркости, то последовательно различаемые явления
оцениваются относительно шкалы абсолютной интенсивности. Эле¬
мент памяти всегда участвует и его значение возрастает, когда
нейтральные условия в клетке для ожидания предшествуют сти-
мульной ситуации на старте.
229
Рекомендуемые опыты
(1) Уменьшите градиент яркости и выявите соответствующее чис¬
ло сочетаний до критерия, необходимого для одновременного раз¬
личения.
(2) Обучите одну и ту же крысу одновременному различению
яркости на 1-й день и последовательному различению яркости на
2-й день или наоборот. Сравните переход от одного задания к дру¬
гому.
(3) Проанализируйте значение временного фактора при после¬
довательном различении, применив УС, когда животное находится
в целевой камере, когда оно на старте или когда оно приближается
к точке выбора.
(4) Поддерживайте условия Т-образного лабиринта постоян¬
ными и используйте время, проведенное в камере ожидания (10 с
или 2.мин), или освещение камеры ожидания (яркое, темное) в
качестве различаемых стимулов.
(5) Сопоставьте приобретения различения относительной и аб¬
солютной яркости, используя три уровня освещения: А, В и С — и
обучая животное либо выбирать более ярко освещенный рукав (В,
С), либо промежуточную яркость (В) в парах стимулов АВ и ВС.
(6) Автоматизируйте обучение в симметричном У-образном ла¬
биринте; цель превращается в старт после ИМП, и освещение, и
удар тока также применяются в соответствующих рукавах соглас¬
но заранее разработанной программе.
3.4.3. РАЗЛИЧЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ
Зрение лучше, чем любая другая сенсорная система, приспособлено
для анализа пространственных отношений окружающей среды. Ор¬
ганизация зрительной системы от сетчатки до коры головного моз¬
га обеспечивает обработку зрительной информации в соответствии
с простыми принципами, т. е. путем распределения света на рецеп¬
тивной поверхности (изображение) в соответствии с элементарны¬
ми геометрическими понятиями и путем сопоставления этих изоб-.
ражений с образами, хранящимися в памяти. Узнавание зритель¬
ного изображения — это одна из самых интересных проблем совре¬
менной нейрофизиологии и экспериментальной психологии, имею¬
щая важные последствия для математического и технического мо¬
делирования процессов восприятия (искусственный интеллект). См.
обзоры у Грюссера и Клинке (Griisser and KHnke, 1971) и Сатер¬
ленда (Sutherland, 1969).
В экспериментальных исследованиях различения изображений
должны учитываться зрительные возможности данного вида жи¬
вотных и, кроме того, изображения необходимо предъявлять в ус¬
ловиях, сопоставимых со световой чувствительностью и остротой
зрения глаза. Лучше выбирать пигментированных крыс, а не аль¬
230
биносов, так как зрение у первых гораздо лучше. Особое внимание
следует уделять устранению возможного вредного влияния ярко¬
сти сигналов на различение изображений (равная освещенность
изображений).
Конструкция установки должна быть такой, чтобы различаемые
изображения рассматривались с оптимального расстояния и в те¬
чение достаточного времени. Используют положительное аппетент-
ное или аверзивное подкрепление, причем последнее наиболее упо-
требимо в приобретении навыка за один опыт. При использова¬
нии наказаний необходимо, что¬
бы наказывались только непра¬
вильные ответы. Подробное об¬
суждение методик распознавания
изображений можно найти у
Манна (Munn, 1950).
Животные. Взрослые капю-
шонные крысы, содержащиеся в
стандартных условиях.
DG
Аппаратура. Пластмассовая камера
(рис. 3.32), состоящая из квадратной Рис. 3.32. Камера для изучения зри-
стартовой области (S) размером 10Х тельного различения:
ХЮ [см], отделенной плексигласовой S —старт; а — цель; С —область выбо-
ГИЛЬОТИННОЙ дверцей от трапециевидной pa; DG — решетка перед дверцей; А и
пблягти яыйппя 1Г\ кптппяя гпр/тиня- В —распашные дверцы. Наверху при-
ооласти выоора vbj, которая соедини^ ведены стимульные карточки с гори-
ется посредством распашных дверей зонтальными и вертикальными полосами
(А, В) с целевым отсеком (G). Перего¬
родка, выступающая на 10 см в область выбора, разделяет доступ к дверям.
Решетчатый пол стартовой области и области выбора электрифицирован. Сек¬
ции шириной 8 см, находящиеся перед дверцами, подключаются к источнику
тока независимо от остальной части решетки. Пластмассовые карточки с изо¬
бражениями (8X8 [см]) могут крепиться к распашным дверцам. Рисунки нане¬
сены черным на белом фоне. Полосатый рисунок имеет 8 чередующихся черных
и белых полос шириной 1 см. Пара треугольник и круг имеет равную площадь
(а—6,7 см для треугольника, d—5 см для круга), чтобы обеспечить равную
яркость. Установка высотой 40 см накрывается плексигласовой крышкой. Осве¬
щение производится лампой (50 Вт), подвешенной на высоте 100 см над стар¬
том. Источник для подачи тока, имеющий фиксированное сопротивление и руч¬
ные переключатели. Обеспечивают постоянное напряжение одной из секций
(перед «неправильной» дверцей) и подают промежуточные удары тока ко всем
частям установки. Дверцы могут закрываться сзади на замки на поворачиваю¬
щихся кнопках и автоматически запираться пружинами.
Процедура. Крысу помещают в установку, причем все двери
открыты, что позволяет крысе производить ознакомление в тече¬
ние 5 мин. Затем ее помещают на старт и через 5 с выпускают,
подняв плексигласовую дверцу. Еще через 5 с подают ток (1 мА,
50 Гц, 1/3 с) до тех пор, пока животное не убежит через одну из
открытых дверей в безопасный отсек, в котором остается 40—80 с.
После того как реакция убегания хорошо выработана (обычно пос¬
ле 5 попыток), дверцы постепенно закрывают и животное обучают
открывать их. Как только этот предварительный этап освоен (еще
231
1
5 попыток), на дверцах закрепляются карточки с изображениями,
дверца с отрицательным сигналом закрывается и на часть решет¬
ки перед этой дверцей подается ток.
Таким образом, животное получает удар тока, когда прибли¬
жается к отрицательной дверце, даже если это происходит во вре¬
мя 5-секундного латентного периода. Однако крыса не должна по¬
лучать удар тока, если она приближается к положительному сиг¬
налу. Следовательно, желательно производить удары током вруч¬
ную на начальной стадии обучения, когда экспериментатор может
формировать реакцию животного, наказывая животное за те виды
поведения, которые препятствуют правильному решению задачи,
и поощряя зрительную ориентацию отсутствием ударов тока. На
более поздней ступени обучения удары тока производят автомати¬
чески для устранения возможного влияния экспериментатора.
Обучение продолжают, переменив положение карточек со сти¬
мулами с одной дверцы на другую в соответствии с заранее опре¬
деленными программами случайных чередований (см. табл. 3.4).
В задании по различению горизонтальных и вертикальных по¬
лос важно изменить ориентацию с горизонтальными полосами та¬
ким образом, чтобы во время проведения опыта внизу находилась
черная полоса, а затем — белая. Животное может решить задачу,
основываясь на различении яркости, если нижняя полоса постоян¬
но будет черной и таким образом будет отражать меньше света,
чем соответствующая часть вертикально расчерченной карточки.
Как только животное прикасается к решетчатому полу перед отри¬
цательной дверцей, засчитывается ошибка. На протяжении опыта
используется метод исправления ошибок. Обучение продолжают до
достижения критерия 9/10 или 12/13 правильных ответов. Важно
устранить все сигналы, кроме зрительных изображений.
Время от времени нужно использовать новые карточки для про¬
верки различной фоновой яркости. В случае с различением гори¬
зонтальных и вертикальных полос те же карточки можно повер¬
нуть на 90° и таким образом превратить из положительных в от¬
рицательные. Последняя процедура также эффективна для устра¬
нения эффекта всех обонятельных сигналов; этому также способ¬
ствуют мытье и вытирание карточек. Важным источником незри-
тёльной информации может быть различная вибрация закрытых и
Незакрытых дверей, возникающая в результате движений живот¬
ного. Этот эффект устраняется, если замок не касается двери, а
лишь не позволяет ее открыть.
На следующий день крысу вновь обучают до того же крите¬
рия, и сохранение в памяти соответствует сбережению. ДЛЯ оценки
сбережения можно использовать еще один критерий — общее чис¬
ло ошибок до достижения критерия (Thompson, 1969).
Результаты. Предварительное обучение в основном аналогично
приобретению навыка избегания на дорожке, оно обычно выраба¬
тывается в течение 10 сочетаний. Необходимо 10—20 попыток,
232
прежде чем животное начинает обращать внимание на зрительные
сигналы и прекращает пытаться решить задачу, предпочитая одну
сторону или чередуя стороны выбора. Появление зрительного раз¬
личения сопровождается признаками нерешительности в месте вы»
бора. После выпуска крыса подходит к перегородке и ненадолго
останавливается у нее, часто смотрит несколько раз то на одно, то
на другое изображение, прежде чем сделать выбор. Кривая обу¬
чения, построенная по блокам из 10 попыток, начинает отклонять¬
ся от случайности (50%) через 20 попыток и поднимается до 90%
в среднем в течение 50—70 попыток. В ходе обучения снижаются
признаки нерешительности в момент выбора, потому что живот¬
ное ориентируется на положительную карточку уже в стартовой
области и бежит прямо к ней (обычно в течение 5-секундного ин¬
тервала избегания).
При тестировании запоминания животное дает 70% правильных
реакций в первых 10 попытках и кривая обучения достигает уров¬
ня 90% в течение 30 попыток. Сбережение, выраженное числами
попыток до достижения критерия, составляет обычно 70% и явля¬
ется еще более выраженным, когда используются ошибки до кри¬
терия (80%).
Интерпретация. Правильная интерпретация опытов по зритель¬
ному распознаванию возможна лишь тогда, когда изображения по¬
даются при одинаковой яркости. С этой точки зрения различение
черных квадратов разной площади на белом фоне заключается ско¬
рее в различении яркости и размера, чем в различении только раз¬
мера. Поддержанию постоянной яркости лучше всего отвечают ус¬
ловия, когда одинаковые фигуры вращают на 45, 90 или 180° для
получения различных изображений (квадрат — ромб, горизонталь,
ные — вертикальные полосы, треугольник, опирающийся на осно¬
вание, треугольник, опирающийся на вершину) на одном и том же
фоне. Если используются различные фигуры, то их площади долж¬
ны быть равными. Изображение меняется, когда та же форма
появляется на разном фоне (черный квадрат на белом фоне и бе¬
лый квадрат на черном фоне). Животное легко различает гори¬
зонтальные и вертикальные полосы не только потому, что анализ
горизонтальности и вертикальности присущ необученному живот¬
ному, но и потому, что эти изображения не изменяются при взаи¬
мозамене фона и изображения.
Успех при обучении достигается постепенно, и его лучше всего
выявлять по общему наклону кривой обучения, чем сравнивать с
определенным критерием. Вероятность того, что критерий 9/10 дос¬
тигнут случайно, возрастает с числом сочетаний (Bogartz, 1965).
Вероятность неправильной оценки кривых индивидуального обу¬
чения уменьшается при применении более строгого критерия (12/13,
19/20) и если обучение продолжается еще некоторое время после
Достижения критерия. Ошибки до достижения критерия представ¬
ляют собой отражение уровня выполнения задания: их много при
233
приобретении навыка, когда животное не обращает внимания на
зрительные сигналы и реагирует случайно. Число ошибок умень¬
шается быстрее, чем число попыток до критерия в тексте на за¬
поминание, когда отдельные ошибки мешают достичь уровня кри¬
терия (Thompson, 1969).
Интересным аспектом опытов со зрительным различением яв¬
ляется измерение сходства различных фигур и форм при изучении
переноса * от одного вида различения к другому. Переделка обу¬
чения обычно значительно более сложный процесс, чем первона¬
чальное обучение, — животное начинает с 70% ошибок и случай¬
ных ответов, которые предшествуют достижению переделки. Кри¬
терий достигается в 2—3 раза труднее, чем при первоначальном
обучении. Обучение переделке — это, следовательно, типичный при¬
мер негативного переноса. Положительный перенос можно наблю¬
дать при переходе от различения квадрата и ромба к различению
перевернутого треугольника, от различения черного квадрата и
ромба на белом фоне к различению белого квадрата и ромба на
черном фоне, при переходе от различения любого из ранее ис¬
пользованных стимулов к различению их линейных контуров и т. д.
Еще одна оценка — это трудность первоначального обучения. Раз¬
личение параллельных полос, приподнятых на угол в 45° (слева
вверх и справа вниз), и аналогичных полос, неправлениых справа
вверх и слева вниз, требует в два раза большего числа попыток,
чем различение горизонтальных и вертикальных полос. Различе¬
ние формы (случайно ориентированный треугольник и случайно
ориентированный квадрат)—это также задание гораздо более
трудное, чем различение двух постоянно ориентированных форм.
Степень трудности зависит от наличия внутренних точек отсчета
(наклонные полосы нелегко вписываются в горизонтально-верти¬
кальную систему координат, характерную для отношений между
телом и пространством) и от степени абстрагирования, необходи¬
мого для формирования определенной геометрической концепции
(например, «треугольность»). См. обзоры у Сатерленда (Suther¬
land, 1969).
Узнаванию изображений можно обучить в опытах по последо¬
вательному различению. В этом случае две идентичные карточки
помещают в каждом опыте на обеих дверях. Вертикальные поло¬
сы могут означать, например, что правая дверца открыта, а го¬
ризонтальные— что открыта левая. Так как одновременно предъ¬
является лишь один сигнал, карточки могут прикрепляться к вер¬
* Под термином «перенос» имеют в виду, например, использование опыта,
приобретенного на сигналах одной модальности (например, зрительной), при
применении в сигналах другой модальности (например, слуховой) или перенос
с моторных реакций одной конечности на аналогичные моторные реакции, но
противоположной конечности, или, наконец, использование следов памяти, сфор¬
мированных с участием одного полушария мозга, при работе противоположного
полушария.
234
тикальной пластинке, обращенной к стартовой области в конце
разделяющей перегородки. Обучение последовательному различе¬
нию изображений достигается быстрее с помощью рисунков, сори¬
ентированных в направлении открытой двери (например, стрелка,
указывающая влево или вправо), чем с помощью симметричных ри¬
сунков (горизонтальный — справа, вертикальный — слева).
Рекомендуемые опыты
(1) Протестируйте обучение различению при различной толщине
горизонтальных и вертикальных полос (10; 5; 2,5; 1,2 мм). Начи¬
найте с 10 мм полос, затем доведите обучение каждого нового раз¬
личения до одинакового критерия.
(2) Исследуйте перенос от различения горизонтально-верти¬
кального к различению различных наклонов (10, 20, 30, 40°) в обо¬
их направлениях или к различению отдельных горизонтальных или
вертикальных прямоугольников, используемых вместо полос.
(3) Используйте правильный рисунок типа шахматная доска
(16 квадратов) и неправильный рисунок с таким же соотношением
черно-белого. Исследуйте перенос к другим фигурам с 16 квадра¬
тами или различение правильной или неправильной фигур типа
шахматной доски с большим числом квадратов (25, 36 и 49 квад¬
ратов).
3.4.4. РАЗЛИЧЕНИЕ ВРЕМЕНИ
Если сенсорное различение зависит от свойств определенных рецеп¬
торов и от соответствующих центральных проекций, то временные
соотношения между стимулами или между внутренними и внеш¬
ними событиями оцениваются при отсутствии специфического «вре¬
менного анализатора». Время представляется свойством любого
стимула (длительность), и отсрочка между УС — БС играет важ¬
ную роль при образовании классического инструментального УР.
В определенных условиях время становится единственным факто¬
ром, оценка которого может обеспечить адаптивное поведение жи¬
вотного. В экспериментальных исследованиях различения времени
обычно используют следующие подходы.
(1) Классическое обусловливание: УС (удар тока, пища) пода¬
ется с одинаковыми интервалами (10 с, 1 мин) и записываются
предваряющие скелетные и/или вегетативные реакции.
(2) Инструментальное обусловливание. Реакция подкрепляется
лишь в том случае, если прошел определенный интервал времени
после предыдущего подкрепления. Такой режим с фиксированным
интервалом вызывает характерный паттерн поведенческой реакции
с длительными паузами после подкрепления, за которыми следует
ускорение реагирования перед следующим подкреплением (тип
зубец). Более сложный режим — это дифференцированное подкреп¬
ление низкой частоты ответов (ДПН). В данном случае реакция
235
подкрепляется лишь тогда, когда после последней реакции про¬
шел заданный интервал времени (например, ДПН 10 с). Если ре¬
акция имеет место раньше, то цикл запускают вновь. Дальнейшее
усложнение этой методики состоит в том, чтобы животное реаги¬
ровало только в течение определенного интервала (ограниченная
доступность, ОД) после последней реакции (например, от 10 до
15 с; ДПН. 10, ОД 5). Реакции вне
этого интервала не подкрепляются,
а вновь запускают хронометриче¬
скую цепь. Временное различение
играет основную роль в избегании
по Сидману (Sidman, 1956; Anger,
1963, см. также с. 193).
Методики с ДПН и ФИ показа¬
ли поразительную способность крыс
и голубей различать длительные
интервалы времени при отсутствии
внешних сигналов (Harrem, 1969),
но для этого требуется обучение на
протяжении нескольких месяцев.
Временное различение, приведенное
ниже, основано на предвосхищаю¬
щей консуматорной реакции, вы¬
званной регулярным предъявлением
водного подкрепления,
гис. O.OJ. Фотоэлектрическим из- Животные. Взрослые крысы на-
меритель реакции лизания: пл
W- стенка питьевой камеры; ОТ- Х°Д™ Н3 РвЖИМе 24-ЧЗСОВОИ ВОД-
питьевая трубка; В — световая лампа; НОИ ДепрИВЗЦИИ.
РТ — фотоэлемент; 5 — сбор разлив-
шейся жидкости Аппаратура. Поильная камера (10Х
Х20Х40 [см]) с фотоэлектрическим детек¬
тором реакций лизания (рис. 3.33), прикрепленным к одной из узких стенок.
Стеклянная питьевая трубка (внешний диаметр 5 мм) соединена с помощью
полиэтиленовой трубки с автоматическим инжекторным устройством. Хрономет¬
рирующие и запускающие цепи для программирования регулярной подачи жид¬
кого подкрепления. Капли воды, образующиеся на выходе поилки, слизываются
крысой или собираются в резервуаре, находящемся прямо под поилкой. Свет от
вмонтированной лампы освещения (3 Вт) проходит через пространство перед
отверстием поилки к миниатюрному фототранзистору, поэтому каждая реакция
лизания прерывает пучок света. Доступ к поилке ограничен пластинкой, нахо¬
дящейся перед фотометрической системой, так что языком можно достать поил¬
ку через 10-миллиметровое отверстие в этой пластинке. Выход фототранзистора
подключен к формирующей схеме и к регистрирующему устройству (полиграф,
накопительный регистратор, счетчик с выходом на цифроаналоговый преобразо¬
ватель). 4,,
Процедура. Крысу, испытывающую жажду, помещают в уста¬
новку и разрешают ей лизать воду, поступающую с постоянной ско¬
ростью, равной 0,2 мл/мин. Как только крыса начинает пить ре¬
гулярно и фотоэлектрическая регистрация лизаний становится
удовлетворительной (рис. 3.34), постоянная подача воды сменяется
1см
236
непостоянной. Программирующая цепь активирует автоматическую
подачу воды с 1-минутными интервалами 5 с, в течение которых
впрыскивается 0,2 мл воды. Реакция лизания непрерывно регист¬
рируется так же, как и сигналы подачи воды. Спустя 30 мин ин¬
тервал между подачей воды увеличивается до 2 мин, и регистра¬
ция продолжается еще полчаса. На следующий день опыт повто¬
ряют с 2-минутным интервалом между поступлениями воды, но в
течение 10 с вводится 0,4 мл воды.
L rглJчлJ^J^л^u^JTJглJTПJXгuxгглJ^J^_
w 1 1 | 1
L JT_n_TLTLrurLn. n п п п
L ЛЛЛЛЛЛЛ /injTnj-LrLTUXrU-U-
FR 4
& J l—.!^ I 1_
FI 30
W 1 1_ | |_
0 1с
1 I
Рис. 3.34. Выработка УР на время:
примеры реакций лизания (L) в режимах CRF, FR8,
FI30 и в комбинированном режиме FR = FI30, W — по¬
дача воды; О — импульс, запускающий режим FR4.
котбрый через короткий период возникает вновь (30 с)
В другом опыте реакция лизания используется как действие,
запускающее подачу воды. Применяется режим ФС8, когда каж¬
дая восьмая реакция лизания активирует подачу воды в течение
0,5 с (0,04 мл). После установления высокой частоты реагирования
режим ФС4 и ФС8 соединяют с режимом ФИ 30 с: реакция лиза¬
ния запускает подачу воды только в течение 1- и 5-секундных пе¬
риодов, которые разделяются регулярными 30-секундными интер¬
валами. После режима ФИ 30 с используют режимы ФИ 1 мин и
ФИ 2 мин, каждый в течение 30 мин. На следующий день крысу
вновь тестируют в тех же условиях.
Результаты. При непрерывном впрыскивании воды частота ре¬
акции лизания регулярная и высокая, хотя ток воды более медлен¬
ный, чем тот, который соответствовал бы частоте лизаний (см.
с. 141). После введения режима ФИ реакция лизания сначала про¬
является нерегулярно. В промежутках животное уходит от поилки
На короткое время, чтобы исследовать камеру. Через 10—20 мин
237
начинает проявляться 10—20-минутная пауза после подкрепления,
а также зубчатость ФИ, что выражается в большей частоте лиза¬
ний в периоды времени, предшествующие подкреплению. Паттерн
ясно выражен через 30 мин. Переход на режим ФИ 2 ведет сна¬
чала к большей частоте реагирования во второй половине интер¬
вала между подкреплениями. Эта переходная форма постепенно
сменяется типичной для ФИ 2 мин зубчатой кривой, причем часто¬
та реакций ровно возрастает от паузы после подкрепления до сле¬
дующего подкрепления.
По существу, аналогичные результаты получены при использо¬
вании инструментальных УР. В режиме ФС8 высокая частота ли¬
зания остается стабильной в течение нескольких минут. Когда вво¬
дится режим ФИ, то перестройка лизания проходит медленно, при¬
чем средняя частота лизаний значительно выше, чем в случаях
обычных ответных реакций. Предваряющее увеличение числа реак¬
ций лизания выражено лучше, так как отсутствуют сенсорные сиг¬
налы о наличии воды. На рис. 3.34 приведены графики, иллюстри¬
рующие эти две процедуры.
Интерпретация. Классические и инструментальные парадигмы
временного различения, используемые в описанных опытах, отли¬
чаются одним существенным моментом. В первом случае подача
подкрепления не зависит от предвосхищающей реакции живот¬
ного. Можно думать, что животное способно получить воду вооб¬
ще без временного различения, просто наблюдая за образованием
капель на трубке. В этом случае лизание начиналось бы с неко¬
торым отставанием от момента предъявления подкрепления. При
этом некоторый объем воды был бы утрачен, но потребовалось бы
значительно меньше усилий (выраженных в числе лизаний / мл
поглощенной воды) для его возмещения. Однако данные свиде¬
тельствуют о том, что это не так, ибо крысы исследуют поилку на
наличие воды на протяжении всего интервала между подкрепле¬
ниями и число реакций лизания увеличивается в период перед под¬
креплением.
В варианте инструментального УР временное различение неот¬
делимо от успешного решения задания. У крыс постоянная час¬
тота лизаний составляет 6/с. Животные не производят реакции
лизания с меньшей частотой, но используют короткие серии, состо¬
ящие из 6 лизаний/с. Они отделяются продолжительными пауза¬
ми. При непрерывном лизании необходимы 360 реакций для по¬
лучения 0,15—0,2 мл воды в режиме ФИ 1 мин. При коротких се¬
риях лизаний, которые случайно распределяются в 1-минутном ин¬
тервале между подкреплениями, вероятность подкрепления умень¬
шается пропорционально снижению усилий животного. Времен¬
ное различение очень сильно увеличивает эффективность этого
вида поведения: когда высокая частота лизаний (6/с) предшеству¬
ет подкреплению, наличие, подкрепления выявляется менее чем за
1—1,5 с и животное может получить до 0,20 мл воды в течение
238
5-секундного интервала. Когда 60 реакций лизания во время пау¬
зы между подкреплениями распределяются так, что образуют пик
перед подкреплением, а 30 реакций лизания приходятся на паузы
между подкреплениями, то число реакций, необходимых для полу¬
чения 0,20 мл воды, падает до 90.
Рекомендуемые опыты
(1) Произведите запись дыхания (см. с. 170) у крыс, которым
предъявляют 50-миллиграммовые пищевые шарики с регулярными
интервалами (мин), и выявите изменения дыхания, предшествую¬
щие подаче подкрепления.
(2) Исследуйте влияние периодического фонового стимула
(щелчки, вспышки) на скорость выработки УР на время. Влияет
ли ритмическое изменение фона на уже выработанные УР на
время?
(3) Используйте два ритмических стимула (0,5; 0,3 Гц) в ка¬
честве различаемых сигналов в задании с последовательным про¬
странственным различением. Применяйте сигналы в течение 20 с
на старте, прежде чем животное выпустить в лабиринт.
(4) Пронаблюдайте за угашением хорошо отработанных режи¬
мов ФИ и ДПН при переключении на режимы с низкими и высо¬
кими ФС (4 или 16).
3.5. ПАМЯТЬ
Для исследования мнестических функций используются методы, ко¬
торые рассмотрены в предыдущих разделах: информация накапли-
вается в мозге во время обучения, и о ее сохранности свидетельст¬
вует более быстрое вторичное обучение (например, в заданиях по
активному избеганию) или модификации врожденных или приоб¬
ретенных видов поведения (например, в заданиях по пассивному
избеганию). Забывание можно исследовать, варьируя интер¬
вал между обучением и извлечением из памяти.
Если большинство исследований памяти связано с приобретени¬
ем, сохранностью и извлечением долгосрочных энграмм, то в крат¬
ковременной памяти информация о стимуле хранится только в те¬
чение нескольких минут и ее следует изучать с помощью специ¬
альных процедур тестирования. Сохранность вкусового опыта во
время отсрочки между УС—БС в опытах по условной вкусовой
аверзии может служить примером накопления информации про¬
межуточной длительности.
Краткосрочную память следует отличать от свежей памяти, ко¬
торая представляет собой гипотетическую фазу в образовании дол¬
госрочных энграмм, согласно гипотезе консолидации (см. обзоры
McGaugh and Herz, 1972; Gibbs and Mark, 1973). По этой гипотезе
биохимически и структурно закодированные постоянные энграммы
239
постейенно развиваются из начальной функциональной модифика¬
ции нервных цепей, вызванной обучением. Функциональная стадия
хранения информации чувствительна к различным воздействиям
на мозг (электроконвульсивный шок, аноксия, распространяющаяся
депрессия, метаболические ингибиторы), которые, однако, не влия¬
ют на энграммы долгосрочной памяти. Фаза хранения информа¬
ции, во время которой подобные вмешательства могут ослабить или
вообще предотвратить образование долгосрочных энграмм, назы¬
вается свежей памятью (recent memory).
3.5.1. РАБОЧАЯ ПАМЯТЬ
Многие поведенческие ситуации требуют лишь временного хране¬
ния информации, которая становится бесполезной или даже вред¬
ной после того, как реакция осуществлена. Такая кратковремен¬
ная рабочая память (в отличие от долговременной) исследуется в
специфических заданиях типа отсроченной реакции (Hunter, 1913),
отсроченного чередования (Ladieu, 1944; Alpern and Mariotti, 1972)
или сопоставления отсроченных стимулов (D’Amato, 1973). В та¬
ких опытах животное обучается стратегии общего решения пробле¬
мы и записывает ее в долговременной памяти, однако истинный
успех зависит от того, насколько хорошо животное вспоминает
в момент реагирования о переменных сигналах (например, кори¬
дор лабиринта, выбранный в последний раз, или стимул, показан¬
ный во время предъявления образца). Запись информации в крат¬
косрочной памяти нельзя называть обучением. Она формируется
автоматически, как побочный продукт восприятия, как часть не¬
прерывной записи опыта.
Лабораторные тесты краткосрочной памяти обычно основаны
на довольно абстрактных ситуациях, использующих пространст¬
венные или специфические сенсорные сигналы в качестве разли¬
чаемых стимулов. Более натуралистическое задание, напоминаю¬
щее поведение запасания у крыс в обычной среде их обитания,
было предложено Ольтоном и Самюелсоном (Olton and Samuelson,
1976) и Олтоном с сотрудниками (Olton et al., 1979). Голодному
животному предъявляли набор кормушек с небольшим количест¬
вом пищи и разрешали посещать их последовательно. Считается,
что задание выполнено оптимально, если каждая кормушка была
посещена животным только один раз, а опустошенные кормушки
вторично бы не посещались. Это возможно лишь в том случае, ког¬
да краткосрочная память об уже посещенных кормушках направ¬
ляет дальнейший выбор животного. Хотя задание можно выполнить
несколькими способами, особенно эффективной оказывается ис¬
пользование так называемого радиального лабиринта.
Животные. Десять 2—3-месячных капюшонных крыс подвер¬
гаются режиму депривации, при котором пища доступна ежеднев¬
но в течение 1 ч. Крыс доводят до 85% исходной массы путем ог-
240
(
1
раничения пищевой диеты. Вода свободно доступна в жилой
клетке.
Аппаратура. Поднятый 8-лучевой радиальный лабиринт состоит из восьми¬
угольной платформы (длина стороны 20 см), от которой отходят радиальные
лучи — дорожки длиной 60 см и шириной 8 см с углублениями для кормушек
(диаметр 2 см и глубина 1,5 см) на расстоянии 2 см от дальнего конца. Всю
установку поднимают на ножки до высоты 70 см над уровнем пола. Простейший
вариант установки (рис. 3.35, А) можно модифицировать, окружив центральную
платформу вертикальными стенками с дверцами-гильотинами, открывающими
доступ к отдельным лучам — коридорам. В двухуровневом радиальном лабирин¬
те сегменты стенок соединены с цилиндрообразными лучами, оснащенными
дверцами входа и выхода, открывающимися в одну сторону и позволяющими
животному производить лишь центробежный проход через лабириит. Ножки
укорачивают до 7 см и в центре платформы выбора делают отверстие диамет¬
ром 10 см для того, чтобы животное могло возвращаться с внешней части ла¬
биринта. Вся установка окружена пластмассовой стенкой высотой 40 см (рис,
3.35, В).
Рис. 3.35. Схемы 8-лучевых радиальных лабиринтов:
А—‘Поднятый лабиринт; В—двухуровневый лабиринт: F — кормушки; D —
дверца, открывающаяся в одну сторону; ОW — внешняя стенка
Процедура. Животное, подвергавшееся пищевой депривации,
помещают на платформу выбора в поднятом лабиринте и позволя¬
ют исследовать его в течение 15 мин, а затем дают дневной раци¬
он пищи. На следующий день в кормушки помещают 200-милли-
граммовые пищевые шарики и повторяют исследование. Отмечает¬
ся число съеденных шариков. Сам эксперимент начинают, как
только животное идет прямо к кормушкам и съедает шарики.
Лучи нумеруются по часовой стрелке с 1 по 8. Регистрируют пг
следовательность посещенных лучей и время, проведенное там
(все четыре конечности внутри луча). Животному позволяют про-
2-Н
извести 8 выборов, а затем его вынимают из установки. При ис¬
пользовании 200-миллиграммовых шариков ежедневно проводят
2—3 таких сеанса, с интервалами между ними примерно в 2 ч. Пос¬
ле последнего сеанса в течение 30-минутного интервала животно¬
му предлагают дополнительную пищу.
Результаты. Крысы быстро обучаются находить пищевые ша¬
рики в кормушках, поэтому регулярное обучение можно, как пра¬
вило, начинать на 3-й или 4-й день. Число посещенных лучей при
8 выборах постепенно
возрастает с 5—6 в 1-м
сеансе до 7—8 на 10-м
(рис. 3.36). В последую¬
щих сеансах выполнение
задания становится асим¬
птотическим, с неболь¬
шим количеством ошибок
(т. е. повторение уже сде¬
ланного выбора). При те¬
стировании 10 крыс груп¬
повое выполнение зада¬
ния возрастает с 5,8 раз¬
личных выборов в 1-м се-
Рис. 3.36. Выполнение задания в поднятом ансе до 7,4 в 20-м сеансе,
(ЕМ) и двухуровневом (TLM) 8-лучевых ра- а затем оно колеблется
диальных лабиринтах в 1—30 попытках: между 7,4 и 7,8.
ось абсцисс — блоки из трех попыток: ось орди- Мятрмятиирп:и ппм-г
нат—правильный выбор. Группа из 10 животных (чаютшичим иппи
можно смоделировать
как выбор с возвратом (sampling with replacement) (Feller, 1950),
т. e. как вероятность выбрать в г выборах г различных предметов
из множества п объектов. Вероятность правильной реакции рав¬
на 1,0 при первом выборе (все лучи заряжены), но уменьшается
до 0,875 при втором выборе (животное имеет 8 альтернатив, но
только 7 из них — правильные, поэтому вероятность правильной
реакции составляет 7/8=0,875). При третьем выборе число еще
не посещенных лучей уменьшается с 7 до (7—0,075) =6,125 и ве¬
роятность правильного выбора падает до 6,125/8=0,7656. Величи¬
ны, вычисленные таким образом для выборов 1—8, представлены
в табл. 3.5. Модель случайного выбора предсказывает 2,7489 не-
посещенных лучей после 8-го выбора, что гораздо выше средней
(0,3—0,1) ошибки, найденной во время асимптотической фазы
опыта.
Приведенное выше сопоставление теоретически ожидаемого
случайного поведения и реального поведения крыс применимо к
средним данным по выполнению задания, усредненным для от¬
дельных животных и/или для попыток (т. е. п=100, когда каждо¬
му из 10 животных предоставляют 10 попыток). Результаты от¬
дельных опытов можно сравнить с вероятностью, вычисленной по
Правильный выбор
6 -
5' 1 1
15 30 попытки
242
серии формул, приведенных у Феллера (Feller, 1950). Вероят¬
ность выбора—1—8 различных лучей в 8 последовательных вы¬
борах приведена в табл. 3.6. Самым вероятным результатом яв¬
ляется выбор пяти различных лучей в 8 выборах, который наблю-
Таблица 3.5. Вероятность посещения различных лучей-коридоров в последова¬
тельных случайных выборах в 8-лучевом радиальном лабиринте
Вероятность пра¬
вильного выбора
Лучи, оставшиеся
нечосещенными
Вероятность пра¬
вильного выбора
Лучи, оставшиеся
непосещенными
1 1,0000
7,0000
5
0,5862
4,1034
2 0,8750
6,1250
6
0,5129
3,5904
3 0,7656
5,3595
7
0,4488
3,1416
4 0,6699
5,6896
8
0,3937
2,7489
дается в 42% случайных выборов. От четырех до шести различных
лучей выбираются в 9% случайных выборов. С другой стороны,
вероятность посещения 7 и 8 различных лучей очень низка (соот¬
ветственно 6,73 и 0,24%), что противоречит наблюдаемой реально
высокой частоте этих результатов.
Таблица 3.6. Вероятность посещения X различных лучей при 8 последовательных
случайных выборах в 8-лучевом радиальном лабиринте
Число различных
лучей
Вероятность
Число различных
лучей
Вероятность
8
0,0024
4
0,1702
7
0,0673
3
0,0194
6
0,3196
2
0,0005
5
0,4205
1
4,7-10-7
Эти оба сопоставления свидетельствуют о том, что поведение
крыс неслучайно и прослеживается отчетливая тенденция избе¬
гания повторного выбора. Это свидетельствует о значимости фак¬
торов памяти, точная природа которых должна быть выяснена при
более подробном анализе данных. Правильное выполнение зада¬
ния в радиальном лабиринте может осуществляться путем цепоч¬
ки реакций, т. е. за счет обучения определенной последовательно¬
сти выборов и повторения их в каждом сеансе. Простейшая из
этих стратегий заключается в том, что при выходе из только что
посещенного коридора животное входит в следующий и продол¬
жает так двигаться по часовой стрелке или против часовой до тех
пор, пока не будут посещены все лучи-коридоры. Наличие данной
стратегии можно с легкостью узнать по распределению угловых
расстояний между различными выборами при наличии пиков +45
или —45°.
243
Животные часто используют эту стратегию в поднятом лаби¬
ринте, но выполнение ими задания не ухудшается, если формиро¬
вание цепи реакций предотвращается при задерживании животно¬
го на центральной платформе на 10—20 с после каждого выбора.
В этом случае центральная платформа должна быть окружена
стенками с дверцами, которые закрываются, когда животное воз¬
вращается из луча-коридора и которые открываются только пос¬
ле определенной отсрочки. Цепи реакций также отсутствуют в
двухуровневом радиальном лабиринте. Здесь животное, взбираясь
на центральную платформу через центральное отверстие, обычно
располагается мордой к лучу, который противоположен только что
посещенному. Так как его посещение правильно при втором выбо¬
ре, но неправильно в третьем выборе, выбор вскоре становится
случайным и устойчивые цепи реакций не наблюдаются.
Прекрасное выполнение заданий крысами в радиальном лаби¬
ринте может быть также вызвано факторами, не связанными с
памятью. Узнавание луча-коридора по запаху пищи может устра¬
няться путем насыщения лабиринта запахом пищи. Труднее уст¬
ранить запах, позволяющий животному узнать уже посещенный
коридор. Вращение лабиринта, замена лучей лабиринта или всего
лабиринта после нескольких сеансов показывают, что маркирова¬
ние запахом может способствовать правильному выбору, но не обя¬
зательно. Разрушение обонятельного эпителия сульфатом цинка
или затыкание ноздрей гуттаперчевыми конусами не мешает воз¬
никновению правильной реакции.
Правильное решение проблемы в радиальном лабиринте за¬
висит от способности крыс помнить расположение посещенных лу¬
чей-коридоров. Как в других лабиринтах, стимулы окружающей
среды являются сложными и включают как внутрилабиринтные,
так и внелабиринтные сигналы. Симметрия радиального лабирин¬
та снижает значимость внутрилабиринтных ориентиров и подчер¬
кивает важность внелабиринтных сигналов (положение лабирин¬
та в комнате, световые градиенты). Так как даже ослепленные
крысы выполняют задание на уровне выше случайного (Zoladek
and Roberts, 1978), в пространственной ориентации при отсутствии
зрения, вероятно, используется некоторый вид центробежного уп¬
равления, основанного на кинетических и вестибулярных сигна¬
лах.
Характер рабочей памяти в заданиях с использованием ради¬
ального лабиринта может быть продемонстрирован при увеличе¬
нии отставления между индивидуальными выборами (т. е. при
нахождении животного в области выбора в течение 0,5; 1,0 или
2,0 мин) или при введении более длительных отсрочек (от 5 мин
до несколько часов) после того, как животное сделало четыре пер¬
вых выбора. Так как они почти всегда правильны, вопрос сводит¬
ся к сравнению правильных реакций во второй половине попытки
с ожидаемым результатом, если предположить, что животное забы-
244
ло первоначальные выборы. О полном забывании свидительствует
одинаковая вероятность выбора тех лучей-коридоров, которые бы¬
ли посещены, и тех, которые не были посещены в первой поло¬
вине опыта. Есть данные о том, что в течение 4—8 ч первые выбо¬
ры в поднятом 8-лучевом радиальном лабиринте прекрасно сохра¬
няются (Beatty and Shavalia, 1980). Продолжительность рабочей
памяти значительно меньше в двухуровневом радиальном лаби¬
ринте, где запоминание снижается примерно до одной трети через
20 мин и выбор существенно не отличается от случайного через
40 мин (Buresova, 1980).
Хотя анатомический субстрат пространственной рабочей памя¬
ти не полностью описан, целостность гиппокампальной формации
представляется важным условием выполнения задания без оши¬
бок. Двусторонние удаления гиппокампальных входов (энтори-
нальная кора), выхода (форникс) или самого гиппокампа вызы¬
вают серьезные нарушения рабочей памяти, но не влияют сущест¬
венно на постоянную память (Olton et al., 1979).
Рекомендуемые опыты
(1) Протестируйте пространственную рабочую память, исполь¬
зуя иную конфигурацию лучей в лабиринте. Это можно осущест¬
вить, если трубчатые сегменты лабиринта снабдить входными и
выходными дверцами, открывающимися в одну сторону. Такие сег¬
менты можно использовать как самостоятельные строительные
блоки лабиринтов произвольной конструкции.
(2) Исследуйте роль кинестетических стимулов в пространст¬
венной памяти, изменив длину лучей в радиальном лабиринте от¬
носительно первоначальной, которая была равна 70 см, до 3 см
(т. е. закрытые кормушки помещают непосредственно за дверца¬
ми, ведущими к платформе выбора).
(3) Увеличьте число лучей до 12, 16 и 24 и установите объем
рабочей памяти крыс, сопоставив наблюдаемое выполнение с пред¬
сказанным случайным выбором для данного лабиринта.
(4) Установите мешающие влияния различных манипуляций
(взятие в руки, неизбегаемый удар тока, поданный на ступню, пла¬
вание), используемых между первой и второй половиной попытки.
3.5.2. РЕВЕРСИВНЫЙ ПОСТОПТОКИНЕТИЧЕСКИЙ
НИСТАГМ
С функциями памяти связаны различные следовые явления, кото¬
рые часто используют как удобные модели для исследования.
Чемберлен и сотр. (Chamberlain et al., 1963) использовали одно¬
стороннюю церебеллэктомию у мышей для того, чтобы вызвать
функциональную асимметрию мышечного тонуса в задних конеч¬
ностях. Следовавшая затем хордотомия устраняла асимметрию, ес¬
245
ли она производилась в течение 40 мин после удаления мозжечка,
но та же операция, проведенная позже, оставалась без эффекта.
Предполагалось, что для возникновения асимметрии супраспиналь-
ных влияний требуется 40 мин, чтобы возникла устойчивая моди¬
фикация на уровне спинного мозга. Ниже описывается чисто функ¬
циональное следовое явление, которое использовано в исследова¬
ниях памяти.
Нервные цепи, обрабатывающие вестибулярную и зрительную
информацию о положении тела в пространстве, оснащены мощны¬
ми регулирующими механизмами, компенсирующими эксперимен¬
тально вызванное искажение отношений между пространством и
телом. Это можно показать на примере субъективной иллюзии
движения вследствие вестибулярных удалений, длительной вести¬
булярной или зрительной стимуляции (Livingstone, 1967) и адап¬
тации к инвертирующим призмам (Kohler, 1951).
Классическая демонстрация была осуществлена Бехтеревым
(1883). Односторонняя лабиринтэктомия у кролика вызывает нис¬
тагм, быстрый компонент которого направлен на интактную сто¬
рону. Асимметричный вестибулярный вход компенсируется в тече¬
ние нескольких недель за счет центральной регуляции, в которой,
вероятно, участвуют вестибулярные ядра, мозжечковые цепи и
центры высших уровней. Исчезновение нистагма свидетельствует
о том, что установилось новое равновесие. В этой фазе при уда¬
лении симметричного лабиринта обнаруживаются компенсаторные
влияния, которые вызывают нистагм, направленный в противопо¬
ложном направлении. Интенсивность и устойчивость нистагма Бех¬
терева пропорциональны длительности компенсаторного процесса:
он вообще не возникает, если через несколько часов после пер¬
вой лабиринтэктомии следует вторая; он может длиться 1—2 дня,
если между двумя операциями проходит несколько недель. Следо¬
вое явление, похожее на нистагм Бехтерева, может быть вызвано
длительной оптокинетической стимуляцией (Neverov, 1963; Sallami
et al., 1971).
Животные. Взрослые кролики, содержащиеся в стандартных
условиях.
Аппаратура. Оптокинетический барабан представляет собой белый цилиндр
(высота 90 см, диаметр 140 см) с 24 черными полосами (ширина 3 см), нане¬
сенными на внутреннюю поверхность. Барабан можно сделать, прикрепив кусок
белой материи длиной 440 см и шириной 90 см с нашитыми на нее полосками
черной ткани к окружности металлического диска, образующего крышку ци¬
линдра. Центр диска, образующего крышу, соединен с вертикальной осью, ко¬
торая вращается электродвигателем с постоянной угловой скоростью 36°/с по
часовой или против часовой стрелки. Барабан не имеет пола. Ограничивающая
платформа, помещенная в центре барабана, состоит из металлического подноса,
приспособленного по размеру для сидящего кролика. К подносу крепятся эла¬
стичные ремни, которые перекидываются через спину животного так, что только
голова остается незакрепленной. Барабан освещен лампой мощностью 40 Вт,
помещенной под платформой. Для регистрации нистагма необходимы игольча¬
тые электроды для окулографии и полиграф или устройство для записи ЭЭГ.
246
Процедура. Сначала на 2—3 ч кроликов помещают в ограничи¬
вающее устройство для адаптации их к экспериментальной ситуа¬
ции. Две инъекционные иглы вводятся подкожно за внешними
уголками обоих глаз и с помощью тонких гибких проводов соеди¬
няются со входом регистрирующего устройства (константа вре¬
мени 1,0 с) так, чтобы движение глаза влево вызывало отклоне¬
ние пера вниз. После того как животные хорошо адаптировались
к экспериментальной ситуации, в течение 90 мин проводят опто¬
кинетическую стимуляцию по часовой стрелке. Одноминутные за¬
писи окулограммы регистрируют с 10-минутными интервалами. За-
5 мин
30 мин
БОмии1
200 м кВ
Рис. 3.37. Окулографическая запись оптокинетического и реверсивного постопто-
кинетического нистагма:
отклонение вниз — движение глаза влево; точками обозначены оптокинетическая стимуля¬
ция, а жирными горизонтальными линиями — темнота; время после прекращения оптоки¬
нетической стимуляции приведено для индивидуальных записей
тем свет выключают и движения глаз регистрируют в темноте в
течение 5 мин Или до тех пор, пока частота не упадет ниже 10/мин.
Опыт можно повторить на следующий день при более короткой оп¬
токинетической стимуляции, при различных скоростях движения
оптокинетического барабана в условиях монокулярного зре¬
ния и т. д.
Результаты. Электроокулограмма отдыхающего кролика пред¬
ставляет собой ровную линию, на которой появляются нерегуляр¬
ные волны, соответствующие спонтанным движениям глаз. Опто¬
кинетический нистагм возникает через несколько секунд после на¬
чала оптокинетической стимуляции и начинается с медленного дви¬
жения глаз, следящего за вертикальными полосами. Когда гори¬
зонтальное отклонение глаз достигает 30—40°, взгляд быстро воз¬
вращается в первоначальное положение, из которого вновь начи¬
нается медленное движение. Перемещения электрического диполя
глаза (положительный заряд роговицы относительно задней сто¬
роны глаза связан с разностью потенциалов, возникающих на сет¬
чатке) регистрируются игольчатыми электродами и записываются
247
в форме электронистагмограммы. При регистрации от виска к вис¬
ку горизонтальные движения глаз вызывают появление положи¬
тельного заряда под электродом, к которому отклоняются глаза.
За быстрым отклонением, длящимся около 100 мс и достигающим
амплитуды 150—200 мкВ, следует быстрое возвращение к базовой
линии. Если неполяризующиеся электроды и усилитель постоян¬
ного тока необходимы для неискаженной регистрации медленных
движений глаз, то стальные игольчатые электроды и константа
удары /мин
Рис. 3.38. Временной ход реверсивного постоптокинетического ни¬
стагма после 15 и 90 минут оптокинетической стимуляции:
ось ординат—проявления OKN в минуту; абсцисса — время с момента на¬
чала темноты
времени, равная 1,0 с, достаточны для отделения нистагма от дру¬
гих движений глаз. Оптокинетический нистагм (ОКН) достигает
частоты 1,0—1,5 Гц и стабилен на протяжении 90 мин стимуляции
(рис. 3.37). После выключения света движение глаз продолжает¬
ся на протяжении нескольких тактов в качестве так называемого
оптокинетического посленистагма, затем движение прекращается и
после короткой паузы сменяется нистагмом, быстрый компонент ко¬
торого имеет направление, противоположное первоначальному нис¬
тагму. Этот реверсивный постоптокинетический нистагм (РПП) до¬
стигает частоты около 1 Гц через несколько минут после создания
темноты и медленно уменьшается в течение последующих 30—
60 мин со средним полувременем затухания 20 мин (рис. 3.38).
Интерпретация. Оптокинетический нистагм представляет собой
безусловную реакцию, обеспечивающую фиксацию глаз на дви¬
жущихся мишенях (железнодорожный нистагм). У животных (та¬
ких, как кролик) с латерально размещенными глазами он вызы¬
вается мишенями, движущимися в темпороназальном направле¬
нии. Движение оптокинетического барабана по часовой стрелке
стимулирует левый глаз и зрительные и нистагмогенные центры
правого полушария. Полуцентр, подвергнутый 90-минутной опто¬
248
кинетической стимуляции, становится менее реактивным, чем про¬
тивоположный полуцентр, совершенно неизменный после 90-минут¬
ного торможения. После того как симметрия сенсорного входа к
нистагмогенным центрам восстанавливается темнотой, асимметрич¬
ная возбудимость обоих полуцентров генерирует нистагм, ориен¬
тация которого соответствует активации ранее заторможенной сто¬
роны. Частота обратного постоптокинетического нистагма пропор¬
циональна степени асимметрии, которая постепенно уменьшается
по мере того, как падает возбудимость активного полуцентра.
РПН — удобная мера этой асимметрии, которая слишком слаба, что¬
бы дать другие поведенческие проявления. Реверсивный посгопто-
кинетический нистагм блокируется, если у кролика есть точка фик¬
сации, например когда оптокинетический барабан останавливают
при включенном свете. Хотя точная природа этого явления еще не¬
ясна, можно предположить, что повторяющаяся активация нерв¬
ных центров, вызванная обучением, может создать аналогичные
градиенты возбуждения, которые медленно уменьшаются после
прекращения обучения, и они могут составить основу краткосроч¬
ной или свежей памяти.
Рекомендуемые опыты
(1) Исследуйте зависимость частоты и длительности РПН от дли¬
тельности предыдущего ОК.Н.
(2) Остановите оптокинетический барабан после 90 мин стиму¬
ляции и оставьте свет включенным в течение 5, 10, 20 или 30 мин.
Развивается ли РПН после выключения света?
(3) Изучите свойства ОКН и РПН при скоростях барабана, со¬
ставляющих от 1 до 30 об/мин.
(4) Примените электроконвульсивный шок (50 мА, 1 с, см.
с. 340) после' окончания оптокинетической стимуляции и про¬
наблюдайте его влияние на РПН.
ГЛАВА 4
РАЗРУШЕНИЕ И РАЗДРАЖЕНИЕ
ГОЛОВНОГО МОЗГА
4.1 УДАЛЕНИЕ ОТДЕЛОВ ГОЛОВНОГО МОЗГА
Удаление части головного мозга для установления ее функций или
для выявления ее связей с другими отделами мозга по-прежнему
является одним из самых распространенных подходов в исследо¬
вании взаимоотношений между головным мозгом и поведением.
Разрушение ткани головного мозга используется в различных
целях, и отсюда вытекает наличие большого арсенала методик,
самые распространенные из которых будут подробно описаны в
данной главе. Разрушающее вмешательство может осуществлять¬
ся за счет (а) перерезки отдельных путей или полного отделения
структур (как, например, различные препараты типа «isole», или
расщепленного мозга); (б) разрушения структур при пропускании
постоянного тока (электролитическое разрушение) или тока высо¬
кой частоты (термокоагуляция) через электроды; (в) хирургичес¬
кого удаления ткани скальпелем или отсасыванием (аспирация);
(г) химических разрушений (длительные влияния, такие, как унич¬
тожение запасов катехоламинов 6-гидроксидопамином и избира¬
тельное разрушение тел клеток иботеновой кислотой; или такие
краткосрочные влияния, как истощение серотонина р-хлорфенила-
ланином); (д) обратимого функционального разрушения, которое
достигается за счет охлаждения, распространяющейся депрессии,
местной анестезии и вызванной эпилептической активности. Следо¬
вательно, понятие разрушения головного мозга можно охарактери¬
зовать в широком смысле как разрушение и рассечение ткани, ис¬
тощение нейрохимических веществ, особенно нейромедиаторов, и
как временное функциональное выключение областей головного
мозга.
Обычная процедура состоит в нарушении функций'мозга с по¬
мощью одного из данных методов и выявлении изменений в пове¬
дении, которое может быть показателем сенсорной или двигатель¬
ной функции, или какого-то психологического процесса, как, на¬
пример, обучение, память и мотивация (голод, агрессия и т. д.).
250
Поэтому методы, приведенные ниже, могут использоваться в свя
зи с любым из описанных поведенческих тестов, которые разраба¬
тывались для оценки этих процессов.
Большая часть экспериментальных манипуляций над мозгом (на¬
пример, удаление, химическая инъекция, стимуляция, регистрация)
требует использования стереотаксических процедур. Данный раздел
знакомит с использованием стереотаксического оборудования и
основами подготовки крысы к стереотаксическим операциям.
Рис. 4.1. Крыса с обнаженным черепом, закрепленная
в головодержателе:
брегма (точка пересечения фронтопариентального и сагитталь¬
ного швов) находится сразу же за двумя передними крепя¬
щими винтами; лямбда находится за задними винтами
4.1.1. СТЕРЕОТАКСИЧЕСКАЯ МЕТОДИКА
251
С помощью стереотаксического аппарата можно производить
точное погружение электродов, вводить канюли в отдельные об¬
ласти головного мозга на основе координат, приведенных в атла¬
сах головного мозга. На рис. 4.1 и 4.2 показаны животные, за¬
крепленные в го л овод ер ж а теле для проведения операции в стерео¬
таксе.
Рис. 4.2. Стереотаксическая установка для погружения стимулирующего элек¬
трода в мозг крысы
Имеются различные атласы мозга крысы (например, De Groot,
1959, Fifkova and Marsala, 1967, Hurt et al., 1971, Jacobowitz and
Palkovits, 1974, Konig and Klippel, 1963, Palkovits and Jacobowitz,
1974, Pellegrino et al., 1979). Преимущества атласа Пелегрино и
сотр. (Pellegrino et al., 1979) заключаются в том, что (а) автором
приводятся две системы передне-задних координат. Одна из них
основана на брегме (точка пересечения фронтопариентального и
сагиттального швов, на рис. 4.1 показана брегма сразу же за дву¬
мя фронтально расположенными крепящими винтами), а ориенти¬
ром в другой системе служит ось, проходящая через центры слухо¬
вых проходов, и (б) на том, что приводится глубина распрложе-
Рис. 4.3. Иллюстрация, взятая из стереотаксического атласа мозга крысы Пел¬
легрино и сотр. (Pellegrino et al., 1979):
точками обозначены местоположения электрода в латеральном гипоталамусе, электриче¬
ская стимуляция которого должна служить подкреплением; вертикальная миллиметровая
шкала слева — глубина от поверхности мозга; шкала справа основана на горизонтальной
нулевой плоскости (см. текст)
252
ния структур как от поверхности коры, так и от горизонтальной
нулевой линии (произвольно расположенной на высоте 5,0 мм над
уровнем оси, проходящей через центры слуховых проходов
(межауральной линией). На рис. 4.3. приведен поперечный срез
через мозг крысы, который воспроизводится по данному атласу.
Ниже приводится процедура использования стереотаксическо¬
го аппарата для вживления биполярного электрода в латераль¬
ный гипоталамус головного мозга крысы с использованием ат^
ласа Пеллегрино и сотр. (Pellegrino et al., 1979; см. также раз¬
дел 4.2 «Электрическая стимуляция головного мозга»). Электрод
может затем использоваться для регистрации, стимуляции • и/или
произведения электролитического разрушения.
(а) Наркотизируйте крысу массой 300 г, введя ей внутрибрю-
шинно пентобарбитал натрия (50 мг/кг), затем сбрейте шерсть
на голове крысы.
(б) Введите иглу в электродный держатель стереотакса * и
произведите отсчет показаний в передне-задней [АР) плоскости,
когда кончик иглы расположен непосредственно между ушными
кернами (интерауральная линия, или стереотаксический нуль).
(в) Установите держатель для резцов так, чтобы он находился
на высоте 5,0 мм над интерауральной линией.
(г) Закрепите животное: введите ушные керны так, чтобы го¬
лова животного была жестко закреплена. Затем подведите зубы
животного на держатель для резцов и закрепите клемму для носа.
(д) Скальпелем произведите надрез длиной 3 см вдоль сред¬
ней линии черепа, начиная от уровня чуть ниже глаз. Отведите
кожу по бокам с помощью зажимов. Разрежьте надкостницу, при¬
легающую к черепу, и соскоблите ее. Тщательно очистите череп от
мышц и крови, чтобы он был сухой и были хорошо видны череп¬
ные швы.
(е) В атласе найдите ту структуру головного мозга, которую
вы хотите исследовать (например, латеральный гипоталамус).
Воспользуйтесь следующими координатами: передне-задний, 4,8 мм
кпереди от интераурального нуля, или 1,0 мм кзади от брегмы;
1,8 мм вбок (от средней линии) и 9 мм на глубину от твердой моз¬
говой оболочки. На рис. 4.1 приведена соответствующая схема из
атласа Пеллегрино и сотр. (Pellegrino et al., 1979).
(ж) Передвиньте маркирующую иглу на 4,8 мм кпереди от по¬
казания АР, записанного при интерауральном нуле в (в).
(з) Определение средней линии: используйте сагиттальный шов
или линию, проведенную между брегмой и лямбдой (см. рис. 4.1:
лямбда находится сразу же за и посередине между двумя задними
крепящими винтами). Для достижения высокой точности исполь¬
* Стереотакс — сокращенное наименование стереотаксического аппарата, с
помощью которого в системе трех координат по заранее рассчитанным пара¬
метрам можно производить манипуляции (раздражение, разрушение и пр.) с
любой глубоко расположенной мозговой структурой),
254
зуйте сагиттальный синус в качестве критерия средней линии. Си¬
нус может быть обнажен при раскрытии трепанационного отвер¬
стия 3 мм длины над сагиттальным швом. Передвиньте держатель
на среднюю линию (не изменяя его АР положения) и затем отве¬
дите на 1,8 мм в сторону. В этой точке иглой произведите неболь¬
шую отметку, чтобы наметить место для сверления.
(и) Просверлите отверстие диаметром 2 мм, достаточное для
введения электрода. Электрод можно изготовить из нержавеющей
стали в виде скрученных проволок (диаметр 0,2 мм), которые изо¬
лированы по всей длине, за исключением кончиков (см. раздел 4.2
«Электрическая стимуляция головного мозга»). Просверлите 2—
4 небольших отверстия (в зависимости от размеров крепящих вин¬
тов) и вставьте винты из нержавеющей стали для крепления элек¬
трода к черепу в хроническом препарате.
(к) Поместите электрод в держатель, предварительно проверив,
чтобы он был направлен строго вертикально. Закрепите электрод
так, чтобы его кончик находился над центром отверстия, и про¬
верьте передне-задние и боковые координаты. Опустите кончик к
корковой поверхности и запишите показания вертикальной шкалы
в этом положении. Затем погрузите электрод в мозг на 9,0 мм.
(л) Зацементируйте обнаженную поверхность черепа зубным
цементом, шапочка из которого должна иметь достаточную тол¬
щину, чтобы обеспечить надежное крепление электродов (см. раз¬
дел 4.2, «Электрическая стимуляция головного мозга», где приво¬
дятся примеры подготовки животных со стимулирующими элек¬
тродами) .
Если у вас нет атласа мозга, то координаты для большей час¬
ти структур можно найти в специальной литературе; если под ру¬
кой нет стереотакса, то имплантацию в большие структуры можно
осуществить, погружая в них электроды вручную, причем положе¬
ние просверленного отверстия можно определить на основании
координат относительно брегмы.
Другие методы с использованием стереотакса включают: (а)
использование горизонтальной нулевой плоскости (5 мм над ин-
терауральной линией) вместо расстояния от твердой мозговой обо¬
лочки для измерения глубины структуры и (б) использование брег¬
мы в качестве точки отсчета для передне-задних координат вмес¬
то интерауральной линии (Whislaw et al., 1977). У Пеллегрино
и сотр. (Pellegrino et al., 1979) приведены шкалы для любых ком¬
бинаций методик.
4.1.2. ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЕ И ТЕРМОКОАГУЛЯЦИОННЫЕ
РАЗРУШЕНИЯ
Электролитические и термокоагуляционные разрушения использу¬
ются для нанесения локального разрушения, как правило, в та¬
ких подкорковых структурах, как специфические ядра миндалин
или гипоталамуса.
255
Под электролитическим разрушением подразумевают пропус¬
кание постоянного анодного тока через электрод (анод), изолиро¬
ванный по всей длине, кроме той его части, которая находится в
разрушаемой структуре. Катод (заземление) обычно соединяют
со стереотаксом, имеющим надежный контакт с ушами и ртом жи¬
вотного. Другой способ заключается в подсоединении катода к
металлическому зонду, введенному в прямую кишку или под ко¬
жу спины животного. Воздействие постоянным током (ДС) раз¬
рушает ткань с выделением пузырьков газа и диффузией ионов
металла.
Термокоагуляция осуществляется путем пропускания высоко¬
частотного (ВЧ) тока через электрод, что приводит к разрушению
ткани мозга посредством теплоты, возникающей на конце электро¬
да (Alberts et al., 1965). Рейнольдс (Reynolds, 1965) считает, что
осаждение металла и кровоизлияние, вызванное электролитически¬
ми разрушениями, может привести к возникновению хронических
очагов раздражения, которые мешают правильно объяснить пове¬
денческие эффекты (например, гиперфагия, вызванная разруше¬
ниями вентромедиального гипоталамуса), и поэтому рекомендует
использовать «чистый» метод разрушения с помощью ВЧ. Эта
точка зрения оспаривается (Thompson, 1971), и электролитические
разрушения используются гораздо чаще, чем разрушения с помо¬
щью ВЧ. Ди Кара и сотр. (Di Cara et al., 1974) произвели сопо¬
ставление морфологических последствий разрушения ВЧ и DC и
обнаружили, что электролитические повреждения ведут к разру¬
шению клеточной ткани и наносят сравнительно небольшой ущерб
пучкам миелинизированных волокон, тогда как разрушения ВЧ
уничтожают без разбора и клетки, и волокна. При электролитиче¬
ских разрушениях объем повреждения вокруг кончика электрода
зависит главным образом от силы тока и от длительности его про¬
пускания, а также от следующих параметров: (а) диаметра кон¬
чика электрода; (б) объема неизолированного участка; (в) типа
металла, из которого сделан электрод; (г) полярности тока (анод
или катод); (д) природы разрушаемой ткани (например, серое или
белое вещество). Следовательно, достаточно трудно найти надеж¬
ные рекомендации и поэтому желательно, чтобы экспериментатор
воспользовался параметрами, взятыми из основных работ в этой
области, где исследования велись с различными силами тока и
длительностями его пропускания.
Томпсон (Thompson, 1971) считает, что примерный размер раз¬
рушения можно определить заранее путем тестирования парамет¬
ров на альбумине сырого яйца. Некоторые основополагающие
принципы можно вывести исходя из литературных данных. Напри¬
мер, разрушение диаметром 1 мм в миндалине крысы можно про¬
извести, пропуская анодный ток в 1 мА в течение 10 с через кон¬
чик электрода из нержавеющей стали, имеющий диаметр 0,2 мм,
который изолирован по длине 0,5 мм. Увеличение силы и длитель-
256
ности пропускания тока вдвое дает разрушение диаметром около
2 мм (для мозга крысы не рекомендуется использовать ток боль¬
ше 5 мА). Типичное разрушение, получаемое при применении DC,
представляет собой центральную впадину, заполненную некроти¬
ческим материалом, которая граничит с коагулированной тканью
и окружена областью глиоза (Thompson, 1971).
При выборе металла для электродов важно учитывать тот факт,
что ионы металла проникают в ткань в результате электролиза.
Для сведения диффузии к минимуму лучше использовать плати¬
новые электроды, так как платина устойчива к эрозии. Часто для
разрушения головного мозга с помощью DC используют электро¬
ды из нержавеющей стали (например, булавки для накалывания
насекомых). Проволока не должна быть слишком тонкой, так как
может раствориться, прежде чем пропустит необходимый ток. Как
правило, для разрушений диаметром 1—3 мм у крыс используют
электроды диаметром от 0,2 до 1,0 мм. Естественно, что чем тонь¬
ше проволока, тем меньше механическое повреждение, которое она
вызовет при самом погружении ее в ткань.
Для изоляции электродов можно использовать разнообразные
инертные материалы, такие, как эпоксилит, полиэтилен и эмали.
Чтобы проверить полноту изоляции, следует измерить ее сопро¬
тивление, когда электрод погружают в физиологический раствор.
Удаление изоляции с кончика электрода производят скальпелем
под микроскопом, причем процедуру производят так, чтобы в дру¬
гих местах изоляция не потрескалась и не осыпалась.
4.1.2.1. Разрушения в латеральном гипоталамусе
Ниже проводится процедура, с помощью которой вызывается
классический синдром латерального гипоталамуса — афагия и
адипсия, и ^рассматриваются стадии восстановления после элек¬
тролитических разрушений в латеральном гипоталамусе у крыс
(Epstein, 1971, Teitelbaum, 1971; Teitelbaum and Epstein, 1962).
Этот опыт составляет основу для сравнения с влияниями других
разрушений, вызванных другими методиками, которые будут при¬
ведены ниже.
Операция
(а) Произведите наркотизацию крыс массой 300 г, введя им внут-
рибрюшинно пентобарбитал натрия (50 мг/кг), и подготовьте опе¬
рацию в стереотаксе по методике, описанной в разделе «Стерео-
таксическая методика» (раздел 4.1.1).
(б) Закрепите череп так, чтобы лямбда находилась на 1 мм
ниже брегмы, и установите координаты Л = 6,0, LR = 2,0, 8,0 мм
вентрально к поверхности коры.
(в) С двух сторон симметрично просверлите отверстия, доста¬
точно большие (диаметр 2,0 мм) для введения разрушающих элек¬
тродов. Стереотаксически на 8 мм в глубь мозга погрузите разру-
9—549 257
тающий электрод (проволока из нержавеющей стали диаметром
0,5 мм, с которой на 0,5 мм удалена изоляция).
(г) Соедините электрод с анодом, а держатель для зубов сое¬
дините с катодом стимулятора постоянного тока. Пропускайте
ток 1—2 мА в течение 10 с согласно показаниям миллиампер¬
метра.
(д) Повторите процедуру на другом полушарии, затем закрой¬
те обнаженный череп зубным цементом или зашейте рану.
(е) Контрольная группа с ложным разрушением: опустите
электрод на 8 мм ниже твердой мозговой оболочки, но не пропус¬
кайте ток.
Результаты. После разрушений у животных развиваются афа-
гия (они отказываются от пищи) и адипсия (отказываются от во¬
ды) и поэтому их нужно питать виутрижелудочно с помощью
трубки. При правильном уходе у животных наблюдаются 4 отчет¬
ливые стадии выздоровления. Первая стадия общей афагии и адип-
сии длится от 2 до 10 дней. Если животным предлагать очень при¬
ятную на вкус влажную пищу, то они вступают во вторую стадию,
длящуюся от 5 до 30 дней и определяемую как период анорексии
плюс адипсии, т. е. хотя животные поглощают влажную приятную
на вкус пищу, но не потребляют ее в количестве, достаточном для
удовлетворения питательных потребностей, и поэтому кормление
животных следует продолжать через трубку. Третья стадия состо¬
ит в адипсии — обезвоживании — афагии, когда животное по-
прежнему отказывается от воды, но может регулировать прием ка¬
лорий при получении предпочитаемой влажной пищи. Если живот¬
ным давать эту приятную на вкус пищу до операции (Di Сага,
1970) и постепенно прекращать кормление через трубку, то пере¬
ход на эту стадию будет облегчен. На четвертой стадии животные
наконец начинают пить воду, но питьевое поведение связано толь¬
ко с поглощением сухой пищи. Поглощение воды в ответ на обез¬
воживание. организма (регуляторное питьевое поведение) наруше¬
но. У этих животных также не наблюдается (Epstein, 1971, Way-
ner et al., 1971) поглощение пищи, которое в нормальных усло¬
виях вызвано системной инъекцией инсулина и 2-дезокси-0-глю-
козы (см. с. 300). Также нарушается пространственная ориента¬
ция (Marshall et al., 1971). Подробное изложение синдрома пов¬
реждения латерального гипоталамуса описано у Эпштейна (Eps¬
tein, 1971), Тейтельбаума и Эпштейна (Teitelbaum and Epstein,
1962) и Тейтельбаума (Teitelbaum, 1971).
Послеоперационный уход за животными. Как правило, живот¬
ные умирают чаще непосредственно после операции и на различ¬
ных этапах первой стадии синдрома. Поэтому в течение опыта не¬
обходимо тщательно контролировать прием пищи и воды.
Животные должны иметь доступ (а) к воде, (б) к нормальной
пище и (в) приятной на. вкус влажной пище, например влажное
шоколадное печенье, гоголь-моголь, смесь сладких круп и молока
258
или смесь из яиц, сахара, сухого молока и витаминов (Teitelbaum
and Epstein, 1962).
Начинайте кормить из трубки тех крыс (см. раздел 4.1.5,
«Разрушения с помощью аспирации»), которые к третьему дню
после операции поглощают около 5 г пищи в день. Чтобы поддер¬
живать массу тела на уровне 80% от дооперационного, необходимо
кормить крыс через трубку, вводя по 10 мл пищи 2—4 раза в день.
Для кормления через трубку используйте либо (а) пюре обычной
пищи для крыс, смешанное с водой, либо (б) какую-либо искус¬
ственную пищу (например, растворимый завтрак, см. раздел 4.1.5),
либо (в) ту же смесь из яиц, сахара, молока и витаминов, которая
уже упоминалась.
Старайтесь поддержать жизнедеятельность животного на раз¬
ных стадиях восстановления. После окончания опытов произведите
гистологический анализ и воссоздайте разрушения по иллюстра¬
циям стереотаксического атласа мозга крысы.
Рекомендуемые опыты
(1) Используйте синдром латерального гипоталамуса вместе с ме¬
тодом распространяющейся депрессии (см. раздел 4.1.6 «Распро¬
страняющаяся депрессия»), чтобы подтвердить данные о том, что
крысы, дожившие до четвертой стадии, возвращаются на первую
стадию после того, как подвергаются корковой распространяю¬
щейся депрессии (см. обзор, Teitelbaum, 1971). Ведет ли гиппо¬
кампальная распространяющаяся депрессия (РД) к тем же по¬
следствиям, что и корковая РД? Сравните влияния односторонней
и двусторонней РД. Какая минимальная длительность РД необхо¬
дима, чтобы вызвать регресс — возвращение к первой стадии?
Достаточно ли одной волны РД? Вызывает ли волна корковой
или гиппокампальной РД поведение поглощения пищи у крыс на
четвертой стадии выздоровления?
(2) Изучите способность крыс с разрушениями латерального
гипоталамуса образовывать УР и решать задачи, которые были
описаны в предыдущих главах. Изучите поведение крыс на раз¬
личных стадиях выздоровления.
(3) Произведите нейрофизиологическое тестирование, описан¬
ное ранее (см. раздел 2.1 «Нейрофизиологическое тестирование»)
на различных стадиях выздоровления животных.
(4) Изучите у крыс различные типы агрессии, описанные в
разделе по агонистическому поведению (см. раздел 2.7).
(5) Сравните синдром латерального гипоталамуса с влияния¬
ми разрушений с помощью 6-гидроксидопамина (см. раздел 4.1.4
«Химические разрушения») и посредством перерезок латерально
к латеральному гипоталамусу (см. раздел 4.1.3 «Разрушения по¬
средством перерезок мозга»).
9*
259
(6) Сравните с данными по двустороннему удалению черной
субстанции, хвостатого ядра, фронтального полюса коры, минда¬
лины (т. е. всех тех структур, которые, как полагают, участвуют
в контроле за приемом пищи).
4.1.3. РАЗРУШЕНИЯ ПУТЕМ ПЕРЕРЕЗОК МОЗГА
Перерезки мозга уже давно используются для приготовления
классических препаратов типа «isole»; например, «cerveau isole»
(изолированный передний мозг), когда производится перерезка
через средний мозг на различных уровнях (препарат, который
можно поддерживать в живом состоянии месяцами, если кормить
животное через трубку) (Woods, 1964) и «encephale isole» (изоли¬
рованный головной мозг), который готовят путем рассечения в
месте соединения продолговатого и спинного мозга. Перерезки
также используются для подготовки препарата «расщепленного
мозга», когда рассекают хиазму, мозолистое тело и другие комис-
суры для получения двух независимо функционирующих половин
головного мозга (Sperry, 1967).
В качестве альтернативного метода или ме¬
тода, дополняющего электролитическое или тер¬
мокоагуляционное разрушение, в последние го¬
ды все чаще используют микроножи для рассе¬
чения подкорковых проводящих путей у крыс.
Как правило, перерезают лишь нервные тракты
без повреждения тела клеток. Далее можно изу¬
чить ту область мозга, которая, как известно,
в результате исследования с помощью метода
электролитического разрушения является важ¬
ной для контроля за комплексом поведения, если
использовать перерезки входящих и выходящих
путей, которые могут подходить к данному моз¬
говому образованию. Например, в дополнение
к хорошо изученным вентромедиальным и лате¬
ральным гипоталамическим синдромам, которые
в основном изучаются с помощью электролити¬
ческих разрушений (см. предыдущий раздел),
было обнаружено, что отделение вентромедиаль-
ного и латерального гипоталамуса с помощью
перерезки их связей вызывает гиперфагию
(Sclafani and Grossman, 1969), тогда как пере¬
резка вдоль латеральной границы латерального
Рис. 4.4. Микронож, состоящий из вольфрамовой прово¬
локи, продетой сквозь направляющую канюлю [Винт на
внешнем направляющем устройстве позволяет регулиро¬
вать глубину погружения ножа в мозг (см, текст).]
260
гипоталамуса (Grossman and Grossman, 1971, 1973)—афагию и
адипсию.
Подготовка микроножей проста. На рис. 4.4 приведен один
вид ножей на основании описаний, взятых из работ Голд и Капа-
тоса (Gold and Kapatos, 1973) и Склафани и Гроссмана (Sclafa-
ni and Grossman, 1969). Тонкая вольфрамовая проволока (нож)
находится в металлической канюле, закрепленной на муфте. Ка¬
нюля 28-го номера (внешний диаметр 0,36 мм; внутренний диа¬
метр 0,15 мм) внизу слегка загибается под углом около 70°, а
затем подпиливается (рис. 4.4). Когда через направляющую ка¬
нюлю двигают вольфрамовую проволоку диаметром 0,1 мм, она
выходит внизу горизонтально. Теперь устройство можно соответ¬
ственно переворачивать или погружать вниз для произведения
горизонтальных или вертикальных перерезок.
Рис. 4.5. Нож, используемый для изоляции гипоталамуса от
остальной части мозга (см. текст)
Обычная процедура проводится в стереотаксе путем опускания
канюли до нужной глубины, после чего вольфрамовая проволока
выдвигается на нужную длину, а затем все устройство опускается
в случае вертикальной перерезки или же просто поворачивается
для нанесения горизонтальных перерезок. После перерезки воль¬
фрамовая проволока убирается в ствол канюли, который затем
либо вынимается из мозга, либо остается там.
На рис. 4.5 показан нож, который использовался для изоля¬
ции гипоталамуса от остальной части мозга — так называемый
«гипоталамический островок» (Ellison et al., 1970; Ellison, 1972,
Halacz et al., 1967, Ondo and Kitai, 1972). Устройство опускают в
положение над центром гипоталамуса; поворот ножа на 360° от¬
деляет гипоталамус от мозга. Нож не убирается в ствол, и поэто¬
му его погружение дает вертикальный разрез структур, лежащих
над гипоталамусом.
261
Рекомендуемые опыты
Произведите рассечение волокон, пересекающих латеральную
границу латерального гипоталамуса (Grossman and Grossman,
1971, 1973, Kent and Grossman, 1973).
С помощью процедур, описанных в разделе по стереотаксиче-
ской методике (см. 4.1.1), имплантируйте направляющую канюлю
вольфрамового ножа, используя следующие координаты: 7,2—
7,2 мм впереди от интерауральной линии, 2 мм латерально от
средней линии и на глубину 0,5 мм над уровнем интерауральной
линии. На этом уровне вставьте вольфрамовую проволоку так,
чтобы она выступала на 4 мм горизонтально от кончика канюли
в заднем направлении. Затем опустите все устройство на 4 мм,
произведя, таким образом, вертикальный разрез. Затем уберите
вольфрамовую проволоку и поднимите направляющую канюлю
или же, если она была ранее прикреплена цементом к черепу,
оставьте ее там.
(1) Определите влияние односторонней и двусторонней пере¬
резки на питьевое и пищевое поведение, на различные виды агрес¬
сии, выполнение заданий по обучению и памяти, описанных в
приведенных выше разделах.
(2) Сравните возникновение изменений поведения с изменения¬
ми, вызванными каиновой кислотой или электролитическими раз¬
рушениями гипоталамуса (см. раздел 4.1.2 «Электролитические
и термокоагуляционные разрушения») и инъекциями 6-гидрокси-
допамина в черную субстанцию (см. раздел 4.1.4 «Химические
разрушения»).
(3) Проверьте сохранность самостимуляции в латеральном ги¬
поталамусе и области перегородки (см. раздел 4.2 «Электрическая
стимуляция головного мозга»). Вживите стимулирующие электро¬
ды в гипоталамус или область перегородки обоих полушарий вме¬
сте с направляющей канюлей для вольфрамового ножа. Проведите
самостимуляцию, а затем перерезку в одном полушарии. Проверь¬
те самостимуляцию в ипсилатеральном и контралатеральном по¬
лушарии. Если нажатие на рычаг у животных нарушается в ре¬
зультате разрушения, то попытайтесь^подкреплять другие виды
поведения, такие, как усаживание или поворачивание головы или
тела (Huston and Ornstein, 1975).
(4) Используйте различные нейрофизиологические тесты, ко¬
торые были приведены ранее (см. 2.1).
4.1.4. ХИМИЧЕСКИЕ РАЗРУШЕНИЯ
Многие исследования посвящены анализу поведенческих измене¬
ний, возникающих в результате воздействий на предполагаемые
синаптические медиаторы, а также изменений концентрации этих
нейромедиаторов, которые сопровождаются изменениями пове¬
262
дения. В данной книге невозможно рассмотреть всю широкую об¬
ласть нейрохимии и психофармакологии поведения. Важно под¬
черкнуть, что многие поведенческие расстройства в результате
разрушений головного мозга могут быть связаны с нарушениями
в нейромедиаторных системах и что поведенческие эффекты мно¬
гих препаратов могут объясняться их воздействием на централь¬
ные нейромедиаторы (см. Cooper et al., 1974, Lipton et al., 1978,
Davison, 1977). Вмешательство в системы нейромедиаторов, неза¬
висимо от того, производится ли оно с помощью химических бло¬
кирующих агентов или посредством хирургического вмешательст¬
ва, и формирует определенный тип поведенческих расстройств.
Среди множества возможных медиаторов, которые, как прави¬
ло, связывают с контролем за поведением,— ацетилхолин (АХ),
индоламин — серотонин (5-НТ) и катехоламины — допамин (ДА)
и норадреналин (НА) (см. Rech and Moore, 1971). Содержание
этих веществ в мозге может быть уменьшено за счет различных
агентов, которые вводятся либо периферически, либо непосредст¬
венно в мозг. Например, внутричерепная инъекция 6-гидроксидо-
памина (6-ГДА) разрушает нейроны, содержащие катехоламин, а
инъекция 5,6-дигидрокситриптамина разрушает серотонинергиче-
ские нейроны. Системные инъекции а-метил-п-тирозина тормозят
синтез катехоламинов, тогда как инъекция л-хлорфенилаланина
задерживает синтез серотонина.
4.1.4.1. Влияние инъекций 6-гидроксидопамина
в черную субстанцию
Введение 6-ГДА в головной мозг избирательно разрушает аксоны
НА и ДА нейронов в месте его приложения, вызывая как ретро¬
градную, так и антероградную дегенерацию. Эффекты, выявлен¬
ные инъекцией 6-ГДА (поведенческие, а также структурные и хи¬
мические), зависят от дозы, числа инъекций и места введения.
Следовательно, для того чтобы сделать объективные выводы на
основе поведенческих эффектов, необходимо проанализировать
содержание ДА и НА в различных частях головного мозга, таких,
как гипоталамус, хвостатое ядро, ствол мозга и т. д. Ссылки и
обзоры о влиянии ГДА можно найти у Лонго (Longo, 1973) и
Джонссона и сотр. (Jonsson et al., 1975):
Введение 6-ГДА в черную субстанцию прерывает восходящие
пути НА и особенно нигростриарные ДА волокна, что ведет к
уменьшению концентрации НА в переднем мозге и особенно ДА
в хвостатом ядре (Ungerstedt, 1971 а, б). Влияние на поведение
такое же, как и в результате электролитического разрушения ла¬
терального гипоталамуса; см. раздел 4.1.2 «Электролитические и
термокоагуляционные разрушения» (Ungerstedt, 1973 б, Marshall
and Teitelbaum, 1973). Например, у животных появляется афагия
и адипсия; регуляция пищи и воды восстанавливается в той же
263
последовательности, что и у крыс с разрушениями латерального
гипоталамуса. Введение 6-ГДА в желудочки мозга (Zigmond and
Strieker, 1973) и электролитические разрушения черной субстан¬
ции (Oltmans and Harvey, 1975) дают аналогичные результаты.
Противоположное влияние — гиперфагия — было показано в ре¬
зультате введения 6-ГДА в систему восходящих волокон, которая
обеспечивает гипоталамус норадренергическими терминалями
(Ahlskog and Hoebel, 1973).
Ниже приводится процедура, повторяющая опыты Унгерштеда
(Ungerstedt, 1971 б) и Маршалла и Тейтельбаума (Marshall and
Teitelbaum, 1973), демонстрирующие афагию и адипсию у крыс
после введения 6-ГДА в черную субстанцию.
(а) Подготовьте крыс массой 300 г для операции в стереотак¬
се, как это было описано в разделе 4.1.1. Используйте пентобар-
биталовый наркоз (50 мг/кг).
(б) Закрепите держатель для резцов на 2,5 мм ниже центра
ушных кернов. В стереотаксе вводите направляющую канюлю в
черную субстанцию сначала одного, а затем другого полушария
по следующим координатам: 2,5—3,5 мм кпереди от интераураль-
ной линии, 1,8—2,2 мм сбоку от средней линии, на глубину 2,0 мм
над уровнем интерауральной линии.
(в) Для канюли используйте трубки из нержавеющей стали
22-го номера (внешний диаметр 0,71 мм, внутренний — 0,41 мм).
Используйте съемную мандрену* № 30 (внешний диаметр 0,30 мм,
внутренний — 0,15 мм), чтобы предупредить забивание канюли.
Используйте иглу для подкожных инъекций из нержавеющей ста¬
ли № 30, которая соединена со шприцем Гамильтона объемом
50 мкл.
(г) Приготовьте раствор 0,1%-ной аскорбиновой кислоты (мас¬
са) на физиологическом растворе. Затем растворите в нем 6-ГДА
до концентрации 2 мг/мл (см. раздел 4.3 «Химически вызванное
консуматорное поведение).
(д) Экспериментальной группе введите билатерально 2—8 мкл
раствора 7-ГДА со скоростью 1 мкл/мин. Контрольной группе вве¬
дите эквивалентное количество 0,1%-ного раствора аскорбиновой
кислоты.
(е) Отведите канюлю и зашейте рану или зацементируйте от¬
крытый череп зубным цементом.
Используя эту процедуру, Маршалл и Тейтельбаум (Marshall
and Teitelbaum, 1973) обнаружили возникшее в результате обед¬
нение запаса допамина в хвостовом ядре до 15% по сравнению с
* Мандрена — тонкая стальная проволока, вставляется в инъекционную
иглу для предотвращения заполнения ее мозговой тканью или жидкостью.
Инъекционные иглы используются как направляющие устройства для введения
электродов или канюль для подачи химических веществ в глубокие структуры
мозга. Мандрена постоянно находится в игле, и ее извлекают непосредственно
перед опытом, чтобы поместить обратно после завершения эксперимента,
264
нормальным содержанием, а также уменьшение норадрекалина до
11 % от исходного в конечном мозге.
Послеоперационный уход осуществляйте так, как это описано
в разделе 4.1.2 «Электролитические и термокоагуляционные по¬
вреждения».
Рекомендуемые опыты
(1) Выполните те же опыты, которые приведены в разделах 4.1.2
и 4.1.3, т. е. исследуйте влияния корковой распространяющейся
депрессии на крысах, которые поправились после афагии и адип¬
сии, вызванных 6-ГДА.
(2) Исследуйте крыс, подвергшихся влиянию 6-ГДА в различ¬
ных заданиях по исследованию обучения и памяти, описанных в
предыдущих главах. Используйте задания типа избегания на на¬
клонной площадке.
(3) Изучите самостимуляцию в гипоталамусе и перегородке
после односторонних и двусторонних инъекций 6-ГДА в черную
субстанцию (German and Bowden, 1974; Ornstein and Huston,
1975).
(4) Исследуйте крыс в различных состояниях агрессии, обсуж¬
давшихся ранее.
(5) Введите 6-ГДА односторонне в черную субстанцию или в
латеральный гипоталамус, что имеет сходные влияния (Myers and
Martin, 1973). Пронаблюдайте, по-прежнему ли отдельная волна
распространяющейся депрессии вызывает реакцию поедания пи¬
щи при создании распространяющейся депрессии в одном или в
обоих полушариях (см. раздел 4.1.6. «Распространяющаяся де¬
прессия»),
4.1.4.2. Разрушения с помощью каиновой
и иботеновой кислоты
Как каиновая кислота (КК), так и иботеновая кислота (ИБК)
относятся к возбуждающим токсичным гетероцикличным амино¬
кислотам. Они являются аналогами предполагаемой нейромедиа-
торной функции глутаминовой кислоты, а также и сильными воз¬
будителями различных частей центральной нервной системы.
Предполагается, что КК и ИБК вызывают состояние длительной
деполяризации и увеличивают проницаемость мембраны нейронов.
Считают, что эта токсически вызванная деполяризация ведет к
тому, что клетка постоянно стремится к восстановлению ионного
равновесия нейронов. Клетка гибнет, когда источники ее энергии
истощаются или если происходит критическое изменение состава
ее внутренней среды (см. обзоры у McGeer et al., 1978; Coyle et
al., 1981).
КК и ИБК используют в качестве достаточно избирательных
265
нейротоксических средств, так как они действуют главным обра¬
зом на постсинаптические глутаматные рецепторы и, следователь¬
но, разрушают нервные клетки затронутой области, сохраняя
брльшинство проходящих волокон (Mason and Fibiger, 1979;
Nadler, 1979; Krammer et al., 1979). Однако оба нейрогоксина мо¬
гут действовать по-разному, в зависимости от того, применяются
ли они внутрицеребрально, внутрижелудочково или системно (см.
обзоры Schwob et al., 1980).
Здесь будут описаны внутрицеребральные инъекции. Напри¬
мер, после внутрицеребральных инъекций КК нейроны могут де¬
генерировать в обширных областях, которые далеко отстоят от
266
места введения вещества, главным образом в структуры гиппо¬
кампа и миндалины (Wuerthele et al., 1978; Zaczek et al., 1980).
Частично это может быть вызвано эпилептиформным разрядом,
запускаемым КК (Ben-Ari et al., 1979а, 1980). Оба соединения
предпочтительно действуют на глутаминергические рецепторы и
на глутаминергически связанные системы волокон. Однако не все
глутаминергические проекции чувствительны к нейротоксичности
каиновой или иботеновой кислоты. Кроме того, нельзя с уверен¬
ностью утверждать, что неглутаминергические проекционные си¬
стемы находятся вне токсичного влияния КК или ИБК (см. обзо¬
ры—у Coyle et al., 1981; Kizer et al., 1978).
В отличие от разрушений, произведенных КК, разрушения, вы-
Я;
/С*
пл.-
Рис. 4.6. Разрушение КК (10 нмоль) таламуса кошки через 7 дней после инъек¬
ции:
справа —часть таламуса, в которую вводили КК (нервная ткань разрушена, видны только
глиальные клетки); слева — интактная часть таламуса, в которой видны нейроны и
глиальные клетки. Масштаб: 100 мкм
267
званные ИБК, очевидно, более ограничены местом инъекции. По¬
ка отсутствуют данные о заметных разрушениях на больших рас¬
стояниях и об эпилептогенных припадках (Schwartcz et al., 1979;
Guldin and Markowitsch, 1982). КК и ИБК можно рассматривать
в качестве возможных инструментов для нанесения избирательных
нейрохимических повреждений при условии тщательного контроля
за непосредственными, а затем и за отдаленными влияниями раз¬
рушений. Это можно осуществить, например, с помощью гистоло¬
гических методик окрашивания и/или с помощью импрегнирова-
ния дегенерирующих волокон и нормальных волокон (см. 1.4.8).
Оборудование. Хирургическое и стереотаксическое оборудова¬
ние, описанное в разделах 1.4 и 4.1.
Процедура. КК и ИБК обычно разводят в 0,2 М фосфатном
буфере (см. 1.4.10) при pH от 7,2 до 7,4 или в фосфатном буфер¬
ном физиологическом растворе. Нейротоксины вводят в опреде¬
ленную точку мозга (например, полосатое тело, гиппокамп, чер¬
ную субстанцию) глубоко наркотизированного животного в нано-
молярных концентрациях. Чтобы образовалось разрушение ана¬
логичных размеров, необходимо использовать в 5—10 раз большее
количество ИБК, чем КК. Например, 10—20 мкг ИБК, разведен¬
ных в 0,5—0,1 мкл фосфатного буфера, соответствуют 1—2 мкг
КК в 0,5—1 мкл при инъекции в ту же область мозга (Schwartz
et al., 1979). Действительно, эти дозы представляют диапазон воз¬
можных концентраций и объемов для проведения опытов с раз¬
рушениями.
КК и ИБК вводятся очень медленно (в течение 5—15 мин),
что достигается, например, если соединить 1 мкл шприц, в кото¬
ром содержится одно из этих веществ, к микроинжектору или
перфузионному насосу (см. 1.4.10). Желательно подождать еще
10 мин перед тем, как вынуть канюлю.
КК и ИБК могут привести к значительным поведенческим из¬
менениям, включая эпилептические приступы (главным образом
КК), агрессивное поведение, гипервозбудимость, адипсию и афа-
гию. Естественно, сила их проявления зависит от дозы и места
инъекции. Эпилептические припадки могут подавляться диазепа¬
мом (La Roche; Ben-Ari et al., 19796). Признаки гиперактивности
симпатической нервной системы (глаза навыкате, усиление сер¬
дечного ритма и дыхания) можно ослабить инъекцией эффортила
(Boehringer, Ingelheim). Соответствующие дозы для различных
видов животных указаны в инструкциях к препаратам.
Спустя 7—10 дней после введения видна четкая дегенерация
в областях инъекций (рис. 4.6). Из мозга перфузирова«ных жи¬
вотных (см. раздел 1.4.1) можно готовить срезы толщиной при¬
мерно 30—50 мкм. Они могут использоваться для окрашивания
миелинизированных волокон и вещества Ниссля по Клюверу —
Баррера и для импрегнирования серебром интактных волокон по
Фогту (см. 1.4.8).
268
4.1.5. УДАЛЕНИЕ УЧАСТКОВ МОЗГА МЕТОДОМ ОТСОСА
(АСПИРАЦИИ)
Рис. 4.7. Целый мозг (слева) с «таламическим»
мозгом (удален теленцефалон) (справа)
4.1.5.1. Крысы с разрушением структур мозга
выше таламуса
На примере этого опыта показано использование аспирационной
методики для получения хронической «таламической крысы», у
которой удалены все структуры переднего мозга, кроме гипотала¬
муса и таламуса, т. е. билатерально удаляется неокортекс, гиппо¬
камп, полосатое тело, перегородка и миндалина. На рис. 4.7 при¬
водится фотография такого мозга рядом с интактным мозгом.
Метод аспирации (отсоса) можно использовать для удаления до¬
статочно больших структур, которые легко доступны с поверхно¬
сти головного мозга (например, мозжечок, неокортекс, гиппокамп).
Для этого нужна лишь аппаратура для отсоса и стеклянные пи¬
петки. Кривизна пипетки и ее внутренний диаметр зависят от
условий удаления. Удобно использовать всасывающий насос с ме¬
няющимся давлением, хотя насос, состоящий из резиновой трубки,
соединенной с краном для воды, является достаточным для аспи¬
рации мозга крысы.
269
Крысы с сохранением таламуса производят различные поведен¬
ческие акты, они могут использоваться для изучения подкоркового
контроля за потреблением пищи, двигательной активности, обуче¬
ния и действия препаратов (Huston and Borbely, 1974; Sorenson
and Ellison, 1970). Еще более обширные разрушения, включаю¬
щие дополнительное удаление или отделение гипоталамуса и та¬
ламуса от ствола мозга, дает препарат «децеребрированная кры¬
са» (Woods, 1964).
Процедура
(а) Произведите наркотизацию крыс (массой животного 300 г)
эквитезином (4 мл/кг), либо метагекситалом натрия (40—
70 мг/кг), либо пентобарбиталом натрия (40—50 мг/кр), либо
комбинацией пентобарбитала (например, 20 мг/кг) с ингаляцион¬
ным наркозом (метоксифлюран или эфир). Для уменьшения вы¬
делений из носа, рта и бронхов можно использовать внутрибрю-
шинное введение атропина сульфата (1 м/кг).
(б) С помощью скальпеля подготовьте череп так, как это опи¬
сано в разделе 4.1.1. Применение стереотаксической установки не
обязательно, так же как и крепление головы животного в голово-
держателе.
(в) Используя пилу, насаженную на электродрель или ручной
трепанатор и щипцы, проделайте большие отверстия в черепе над
задней частью коры, оставляя тонкую полоску кости над сагит¬
тальным синусом, стараясь его не повредить. Затем разрежьте
твердую мозговую оболочку и откиньте ее в сторону.
(г) Используя пипетку, слегка согнутую на расстоянии 4 мм
от кончика с отверстием 2 мм, произведите быструю аспирацию
неокортекса и гиппокампа латерально к сагиттальному синусу,
одно полушарие за один раз (не обращайте внимание на крово¬
течение). Затем устраните костный мостик над синусом щипцами
и произведите удаление нижележащей ткани. Проводите аспира¬
цию полосатого тела, перегородки и миндалины.
(Процедура аспирации должна быть сначала отработана на
удаленном мозге, на глубоко наркотизированных или мертвых жи¬
вотных, у которых для лучшего зрительного контроля удаляют
большие участки черепа. По мере тренировки и после произведе¬
ния гистологического анализа удаления можно производить и при
меньшем открывании черепа. С приобретением опыта процедура
аспирации становится простой и ее можно осуществлять за не¬
сколько минут.)
Кровотечение можно ослабить, если промывать полость черепа
теплым физиологическим раствором или использовать гемостати-
ческую губку. Если откинутая твердая оболочка сохранилась,
расправьте ее над оставшейся частью ткани мозга. Когда крово¬
течение остановлено, заполните пустые части черепа неплотно за¬
270
крученными кусочками гемостатической или небольшими кусочка¬
ми желатиновой губки.
Подождите несколько минут, и если губка пропиталась кровью,
то замените ее сухой губкой (которая уже там останется).
(д) Введите крысе внутрибрюшинно 5 мл физиологического
раствора, чтобы компенсировать утрату жидкости.
(е) Закройте рану. Это можно сделать, зашив кожу или про¬
сто покрыв весь оголенный череп зубным акрилом, как и при хро¬
ническом вживлении электродов (см. раздел 4.1.1. «Стереотакси-
ческие методики»).
Вата или губка, покрывающие мозг, не дадут акрилу проник¬
нуть в углубление. Затем внутрибрюшинно введите еще 5 мл фи¬
зиологического раствора.
Результаты
Двигательная активность. Если используется эфир или дру¬
гой быстро действующий наркотик, то некоторые животные
становятся очень активными уже через несколько минут пос¬
ле операции. У других животных уровень активности медленно
нарастает в течение нескольких дней. У животных наблюдается
интересная форма активности, состоящая из коротких циклов
(10—60 мин) отдыха и активности. Животные неактивны в тече¬
ние более длительных периодов (часов) только после кормления
через желудочную фистулу.
Регуляция температуры. Оперированные животные являются
частично пойкилотермными, т. е. они не регулируют температуру
тела, как нормальные животные, что частично зависит от объема
повреждения преоптической области. Было обнаружено, что ком¬
натная температура (20—30°С) является адекватной для опери¬
рованных животных. Температура тела у них поддерживается в
диапазоне от 37 до 41°С, и животные чаще всего погибают от ги¬
пертермии, чем от гипотермии.
Поведенческий репертуар. Таламические крысы могут ходить,
сидеть и подниматься на задние лапы, а также часто настойчиво
пытаются влезть на стенку. Некоторые животные непременно гры¬
зут какой-либо предмет. Хотя они и производят груминг, он не¬
эффективен, и животных необходимо ежедневно мыть. Животные
реагируют на акустические и болевые стимулы. Есть данные, сви¬
детельствующие о том, что у таких крыс можно выработать ин¬
струментальные УР (Huston and Borbely, 1974). Животные лака¬
ют воду, жуют и глотают пищу, помещенную в рот, но для того
чтобы они выжили, их необходимо кормить через трубку.
Кормление. В течение первых двух дней после операции жи¬
вотных можно кормить 20%-ным раствором глюкозы внутрижелу-
дочно через трубку и введением изотонического физиологического
раствора внутрибрюшинно. Давайте животным 25 мл жидкости в
271
день и регулируйте этот объем, чтобы избежать обезвоживания
(которое можно определить, защипнув кожу животного на спине;
если кожа не расправляется, то животное обезвожено). Если жи¬
вотное остается обезвоженным, несмотря на дополнительное вве¬
дение жидкости, введите внутримышечно питрессин танат на
масле.
Кормление осуществляется через шприц объемом 10 мл, при¬
крепленный к мягкой пластмассовой или резиновой трубке, кото¬
рую медленно погружают в горло крысы во время глотательных
движений.
Кормление через трубку начните, используя какую-либо жид¬
кую пищу. Подходящей диетой является фильтрат смеси обычной
пищи для крыс и воды. Жидкие диеты можно покупать и смеши¬
вать так, как это необходимо (см. раздел 4.1.2 «Электролитиче¬
ские и термокоагуляционные удаления»). Было обнаружено, что
таким требованиям отвечает диета, состоящая из 10%-ного ово-
мальтина, молока или 20%-ной глюкозы на растворе Тирод£ (ком¬
бинация жизненно важных электролитов). При запорах исполь¬
зуйте диету, а в случае диарреи введите каопектат.
Рекомендуемые опыты
(1) Используйте различные нейрофизиологические тесты, описан¬
ные выше (см. раздел 2.1).
(2) Определите сенсорные способности (например, на слухо¬
вые, зрительные, тактильные, термальные и болевые стимулы).
(3) Исследуйте возможные измерения рефлексов «таламиче¬
ской» крысы и поведенческого репертуара во времени (восстанов¬
ление функции).
(4) В комбинации с методом подкрепляющей гипоталамиче-
ской стимуляции (см. раздел 4.2 «Электрическая стимуляция моз¬
га») определите, можно ли с помощью этого препарата вырабо¬
тать инструментальные УР (Huston and Borbely, 1974). Исследуй¬
те другие задания по обучению (например, подавление поведения
наказанием, обучение избеганию, привыкание к слуховой и так¬
тильной стимуляции).
(5) Модифицируйте препарат, оставив неповрежденными не¬
которые структуры (например, комплекс перегородки, миндалину,
хвостатое ядро).
(6) Выявите влияния графика кормления на ритм отдых — ак¬
тивность «таламической» крысы. У животных наблюдается посто¬
янно короткий цикл отдых — активность, и отдых удлиняется
только после кормления (Huston and Borbely, 1974).
(7) Попробуйте получить хронический децеребрированный
препарат, произведя шпателем отделение гипоталамуса и таламу¬
са от ствола мозга.
272
(8) Удалите мозжечок аспирацией и изучите поведенческий
репертуар такого препарата (например, способности к обучению,
используя различные парадигмы, обсужденные ранее в гл. 3).
4.1.6. РАСПРОСТРАНЯЮЩАЯСЯ ДЕПРЕССИЯ
Применение деполяризующих химических агентов (например, К+),
электрическая стимуляция или механическая деформация коры и
других областей мозга крысы вызывают так называемую «распро¬
страняющуюся депрессию» (т. е. медленно распространяющуюся
волну деполяризации нейронов и подавление активности ЭЭГ,
длящееся 2—3 мин), которая распространяется по коре полуша¬
рия со скоростью около 3 мм/мин. Повторяющиеся волны корко¬
вой распространяющейся депрессии (КРД) могут возникать пос¬
ле изготовления трепанационного отверстия в черепе и приклады¬
вания к обнаженной коре кусочка фильтровальной бумаги, про¬
питанной 25%-ным раствором К.С1. При диаметре трепанационно¬
го отверстия, равном 4 мм волны, РД запускаются с оптимальной
скоростью (каждые 2—4 мин) и ведут к более длительному по¬
давлению активности ЭЭГ, вызывая так называемую функцио¬
нальную декортикацию. Такое явление обратимо, так как ЭЭГ-ак-
тивность постепенно возвращается к своему нормальному уровню
после устранения бумажки с КС1 и омывания коры физиологиче¬
ским раствором. Его обратимость и то, что распространяющаяся
депрессия, вызванная в одном полушарии, не распространяется
на другое, сделали эту методику полезной для поведенческих ис¬
следований, особенно механизмов обучения и памяти [подробные
обзоры по РД и её использованию можно найти у Буреша и Бу-
решовой (Bures and Buresova, 1972), у Буреша и сотр. (Bures
et al., 1974)]. *
Ниже приводятся некоторые примеры применения этой мето¬
дики для исследования памяти.
(а) Анализ обучения и памяти при билатеральной КРД (функ¬
циональная декортикация) и сохранение следов обучения, возник¬
ших в состоянии КРД, тех же животных в нормальном состоянии,
и наоборот.
(б) Передача обучения от интактного полушария к односто¬
ронне депрессированному, и наоборот.
(в) Межполушарная передача: для некоторых заданий по обу¬
чению информация, приобретенная при односторонней КРД, оста¬
ется латерализованной и не затрагивает интактного полушария,
т. е. она не может воспроизводиться, если КРД создается в ранее
интактном полушарии, а другое уже восстановлено. Однако пере¬
нос следов обучения от обученного к необученному полушарию
происходит уже при одном сочетании (чего в обычных условиях
недостаточно для достижения критерия обучения), произведенно¬
273
го при интактных обоих полушариях. После этого обученное полу¬
шарие может подвергаться КРД.
(г) Межполушарный синтез и конфликт: животное обучается
одному заданию при одном депрессированном полушарии, затем
обучается другому заданию при депрессировании другого полуша¬
рия. После этого можно определить, например, (£) до какой сте¬
пени животное может интегрировать хранящуюся отдельно взаи¬
модополняющую информацию для облегчения обучения новому
заданию при интактных обоих полушариях (С) и каково влияние
сохранения в каждом полушарии следов взаимоисключающих
навыков (it).
4.1.6.1. Постоянные потенциалы
От поверхности коры, как правило, регистрируют положительный
сдвиг постоянного потенциала при расположении индифферентно¬
го электрода, например, в шейных мышцах. Распространяющаяся
депрессия может регистрироваться путем определения общей ак¬
тивности ЭЭГ. Однако лучшим способом является регистрация
постоянного потенциала. Когда волна депрессии достигает корко¬
вого неполяризующегося электрода, этот постоянный потенциал
уменьшается до 5-—10 мВ за 1—2 мин. Постоянные потенциалы
регистрируются неполяризующимися электродами, такими, как
проволочки или винты (диаметром 2 мм) из серебра, покрытые
хлоридом серебра, помещенные на поверхность коры. Для реги¬
страции медленных потенциалов от более глубоких структур, та¬
ких, как гиппокамп, необходимо использовать капиллярные элек¬
троды. В опытах на наркотизированных животных стеклянный ка¬
пилляр можно заполнять физиологическим раствором; его обычно
просто соединяют с каломельным электродом кусочком ватного
тампона.
Для регистрации изменений постоянного потенциала глубоких
структур мозга на хронических препаратах используются два типа
капиллярных электродов — это простые Ag— AgCl электроды и
миниатюрный каломельный электрод, разработанный Шибата и
сотр. (Shibata et al., 1976). Оба эти электрода будут рассмотрены
подробно.
Электрод из Ag— AgCl. Стеклянные капилляры (внутренний
диаметр 1,8 мм) вытягивают на вытяжном устройстве. Диаметр
кончиков должен быть от 50 до 100 мкм.
Заполните капилляры 0,9%-ным физиологическим раствором.
Припаяйте серебряный винт (диаметр 1,5 мм, длина 4 мм) к ку¬
сочку серебряной проволоки, а другой конец проволоки к, неболь¬
шому разъему.
Очистите винты и хлорируйте их с помощью электролиза
(Cooper et al., 1974 б), пока рни не покроются тонким серым
слоем хлорида серебра. Старайтесь, чтобы винты не контактиро¬
вали с другими металлами, держите их в темноте, следите, чтобы
274
они не высыхали, хлорированная поверхность не повреждалась.
Осторожно поместите винты в стеклянные капилляры (избегайте
появления пузырьков воздуха) и зафиксируйте их каплей горяче¬
го парафина. Затем покройте весь комплекс зубным цементом.
Разъем, подключенный к электродам, должен быть соединен через
гибкий кабель с коммутатором, а затем
с регистрирующим устройством.
Каломельный регистрирующий элек¬
трод. Схема миниатюрного каломельного
электрода для хронических опытов на
крысах приведена на рис. 4.8. Он состо¬
ит из стеклянной пипетки с мостиком из
раствора NaCl и агара, слоя каломели в
вате и ртути. Функция агара заключает¬
ся в сохранении верхних слоев и умень¬
шении разрушения ткани, вызванного
диффузией гипертонического электроли¬
та. Кусочек платины, которая не входит
в реакцию со ртутью, используют для
контакта с ней. Для соединения платины
с миниатюрным разъемом может исполь¬
зоваться более дешевый материал (на¬
пример, серебро).
Стеклянную трубку (внутренний диа¬
метр 3 мм, внешний диаметр 4,0 мм) ис¬
пользуют для изготовления микропипет¬
ки. После обламывания кончика пипетка имеет диаметр 100—
200 мкм. Пипетку готовят нужной длины (ствол длиной 5,0 мм);
заполняют кипяченым электролитом 10%-ного NaCl и 2%-ным
агаром и кладут на поднос, содержащий кипяченый электролит.
После затвердевания агара пипетку вынимают и агар извлекают
из ствола.
На мостике из физиологического раствора и агара образуется
слой каломели, смешанный с пучком хлопчатобумажных нитей
или пористой бумагой. Пипетку затем помещают в 10%-ный раст¬
вор NaCl на несколько часов, что гарантирует одинаковую кон¬
центрацию NaCl в электродах, которые должны вживляться одно¬
му и тому же животному.
После этого оставшееся в пипетке пространство заполняют
ртутью. Затем платиновую проволоку соединяют со ртутью и при¬
крепляют к стеклу посредством акрилового зубного цемента. Се¬
ребряную проволоку можно использовать для соединения платины
с миниатюрным разъемом. После этого электрод вживляют и фик¬
сируют на черепе.
Распространяющаяся депрессия у крыс была вызвана инъек¬
цией лейцинэнкефалина — опиоидного пептида — в левый гиппо¬
камп (рис. 4.9, Sprick et al., 1981). Постоянный потенциал и ЭЭГ
Рис. 4.8. Каломельный
электрод для регистра¬
ции медленных потен¬
циалов
275
регистрировались электродом, расположенным в Н2, относительно
индифферентного электрода, помещенного в шейные мышцы в
точке Р. Обратите внимание на временной ход изменений постоян¬
ного потенциала: за негативностью (отклонение вверх) следует
небольшая позитивность, и вспышка спайковой активности пред¬
шествует уменьшению амплитуды ЭЭГ во время негативной фазы
медленного потенциала.
1^00 „„в
Н1 *R
{10 мВ
ШтЦт !■ "м
1 мин
12мг леицинэнкефалина
Рис. 4.9. ЭЭГ и изменения медленных потенциалов, сопровождающие
гиппокампную распространяющуюся депрессию (ГРД) у крыс:
депрессия была вызвана инъекцией 12,5 мкг лейцинэнкефалина в гиппокамп
(Jnj): Н| и Я2 —положения регистрирующих ^электродов; R — индифферентный
электрод. Типичное изменение медленных потенциалов состоит в негативности
(отклонение вверх), за которым следует небольшое подавление амплитуды ЭЭГ
Депрессия ЭЭГ наиболее очевидна при умеренном барбитуро¬
вом наркозе, который сопровождает ЭЭГ большой амплитуды.
У ненаркотизированных животных амплитуда ЭЭГ слишком мала,
чтобы могла наблюдаться значительная депрессия. ЭЭГ пол¬
ностью не исчезает при распространяющейся депрессии. Остав¬
шаяся активность, вероятнее всего, связана с отдаленными по¬
тенциалами соседних областей мозга.
4.1.6.2. Полу хроническая многоволновая
распространяющаяся депрессия
Ниже приводятся процедуры, с помощью которых осуществляют
функциональную декортикацию у крыс путем применения серий
волн корковой распространяющейся депрессии.
Под наркозом (пентобарбитал натрия — 50 мг/кг или эфир)
оголите череп крысы массой 200 г согласно процедуре, описанной
в разделе 4.1.1. «Стереотаксические методики». Используя ручной
трепан диаметром 4 мм, просверлите отверстия над обеими заты¬
лочными областями сразу же кпереди от лямбды. Проделайте от¬
верстия как можно латеральней от средней линии, стараясь не
повредить твердую мозговую оболочку и сагиттальный синус. Дей¬
ствуйте согласно (а) или (б).
(а) Подшейте раздвинутые участки кожи к краю круглого
пластмассового колпачка (внутренний диаметр 12 мм, высота
10 мм), который закрывает вскрытый череп (рис. 4.10). Накройте
276
открытый череп и трепанационные отверстия ватным тампоном,
пропитанным физиологическим раствором, и закрутите крышку
колпачка. Для вызывания РД отвинтите крышку, уберите вату,
а избыток накопившейся там жидкости удалите с помощью ват¬
ных тампонов. Приложите фильтровальную бумагу (размером
9 мм2), пропитанную 25%-ным КС1, к трепанационным отверстиям
и закройте крышку колпачка.
Рис. 4.10. Подготовленное животное с двусторонними тре-
панационными отверстиями (диаметр 4 мм) в черепе и над-
черепная пробка
(б) Вживите канюлю в трепанационные отверстия. Используй¬
те полиэтиленовые трубки длиной 1 мм, имеющие внутренний диа¬
метр 4 мм. Аккуратно поместите их в трепанационные отверстия
и зафиксируйте там зубным цементом и крепящими винтами (см.
раздел 4.1.1). В канюлю поместите вату, пропитанную физиологи¬
ческим раствором. Для того чтобы вызвать РД, удалите вату и
соберите жидкость, собравшуюся в канюле. Затем введите в ка¬
нюли небольшие шарики ваты или кусочки фильтровальной бу¬
маги, пропитанные 25%-ным КС1, так, чтобы они находились на
обнаженной твердой мозговой оболочке коры.
277
Результаты
Двусторонняя аппликация 5 мкл 25%-ным КС1 в 4 мм трепанаци-
онных отверстиях вызывает множественные, часто чередующиеся
волны (межволновой интервал составляет 2—4 мин) РД в тече¬
ние 2 ч, ведущие к плавному подавлению общей ЭЭГ-активности
и определенных видов поведения (например, активное избегание).
Влияния на поведение могут продолжаться после прекращения
волн РД в течение 1—2 ч, что, вероятно, связано с более дли¬
тельными метаболическими изменениями (истощение), вызванны¬
ми КРД.
В общем, длительность поведенческих нарушений пропор¬
циональна сложности задания и обратно пропорциональна уров¬
ню мотивации. В выполнении пищевого и питьевого поведе¬
ния, нажатия на рычаг и избегания, а также в проявлении клас¬
сических условных рефлексов обнаруживаются различной степени
нарушения.
При интерпретации поведенческих эффектов КРД следует от¬
метить, что у многих животных волна КРД также проникает в
хвостатое ядро через миндалины. Вход РД в хвостатое ядро
обычно сопровождается сильным поворотом тела животного в
контралатеральном направлении.
Для проверки наличия КРД при отсутствии электрофизиоло-
гических критериев существуют различные тесты на реакции по¬
становки лапы на опору (начинайте тестирование только через
10 мин после применения КС1). Реакции полностью утрачиваются
при двусторонней КРД; при односторонней КРД они не обнару¬
живаются только на стороне, контралатеральной к депрессирован-
ному полушарию.
(а) Поместите крысу на край стола так, чтобы одна конеч¬
ность соскальзывала с него. Здоровая крыса сразу же подтяги¬
вает конечность на стол. При односторонней КРД контралате¬
ральная конечность остается свешенной; аналогичным образом у
крыс с двусторонней депрессией лапы свешиваются через решет¬
ки пола в клетке.
(б) Захватите подвижную кожу крысы на спине и передвиньте
животное вниз так, чтобы его подбородок коснулся края стола.
Нормальная реакция предполагает постановку обеих передних
лап на стол рядом с подбородком. Или же, когда крысу передви¬
гают в горизонтальном направлении так, чтобы задняя сторона
передней конечности прикасалась к краю стола, она кладет лапу
на стол.
Эти реакции утрачиваются в конечностях, контралатераль¬
ных к депрессированному полушарию. Для однозначной ин¬
терпретации этих данных необходима некоторая практика (см.
раздел 2.1 «Нейрологические тестирования крыс»).
278
4.1.6.3. Одиночные волны распространяющейся
депрессии в хронических опытах
Одиночные волны распространяющейся депрессии можно легко
вызвать микроинъекцией КС1 или электрической стимуляцией
(стимуляция как переменным, так и постоянным током) (см. раз¬
дел 4.2 «Электрическая стимуляция мозга»).
Канюдя Для ионофоретической инъекции или К
Серебряный
провод
25% KCL
Мандрен
к Ад электроду
кзади черепа
Винты
Ад Ад С
100-200 мк
внутр. Диам.
Рис. 4.11. Изменения коркового постоянного потенциала, зарегистри¬
рованные в левом и правом полушариях во время распространяющей¬
ся депрессии, вызванной в левом полушарии (вверху), и канюля для
ионофоретической инъекции К+ (внизу)
Для микроинъекций К.С1 в хронических опытах у животных
просверливают небольшие отверстия над корой головного мозга,
вживляют направляющую канюлю длиной 10 мм (внешний диа¬
метр 0,71 мм, внутренний диаметр 0,41 мм). Иглы (внешний диа¬
метр 0,36 мм, внутренний диаметр 0,15 мм для инъекций КС1)
соединяют через пластмассовую трубку со шприцем Гамильтона
объемом в 10 мкл. Чтобы направляющая канюля не забивалась
между инъекциями, в нее вставляют мандрен. Отдельная волна
РД может быть вызвана инъекцией 0,5—1,0 мкл 25%-ным КС1.
При повторяющихся попытках необходимо большее количество
КС1 для запуска волны РД или можно использовать более длин¬
ные инъекционные иглы (погружаемые в кору), если запуск РД
блокируется из-за разрушения ткани после множественных инъек¬
ций.
279
Другая методика заключается в введении с помощью электро¬
фореза К+ в кору (Janebova, 1971, Freedman and Bures 1972,
Huston and Bures, 1970). Стеклянный капилляр на 30 мкл (или
большего объема) заполняют 25%-ным КС1 или ионно-обменным
гелем, насыщенным К+. Капилляр содержит спираль из серебря¬
ной проволоки, которая служит анодом (рис. 4.11). Если исполь¬
зуется ионообменник, то капилляр может быть закупорен; если
же применяется 25%-ный КС1, то можно сконструировать запол¬
няемый капилляр многоразового использования, для чего необхо¬
димо на верхнем конце иметь отверстие, которое закрывается
винтом (он прикрепляется к мандрену, чтобы кончик не забивал¬
ся). В мозг вводится около 2 мкг К+ при пропускании анодного
тока силой в 1 мА в течение 10 с между спиралью из серебряной
проволоки и индифферентным электродом, закрепленным в задней
части черепа. Это вызывает одну волну РД.
На рис. 4.13 приведено измерение изменений постоянного по¬
тенциала в обеих полушариях при использовании одного общего
референтного винта из Ag — AgCl, помещенного на расстоянии
10 мм кпереди от брегмы, и двух винтов из Ag — AgCl, располо¬
женных билатерально на расстоянии 1 мм кзади от брегмы. В ре¬
зультате в ипсилатеральном полушарии наблюдается негатив¬
ность (отклонение луча вверх), которая сменяется позитивностью.
В контралатеральном полушарии регистрируется только позитив¬
ность, которая просто отражает тот факт, что передний референт¬
ный электрод регистрирует постоянные потенциалы в обоих полу¬
шариях.
Электрофоретическая методика на хронических животных до¬
вольно сложна, но ее преимущество перед микроинъекцией со¬
стоит в том, что для инъекции берется меньшее количество калия
и, таким образом, повреждается ткань меньше, что дает большую
продолжительность жизни препарата.
Единичную волну РД невозможно использовать как способ
«функционального выключения»; однако единичные волны РД по¬
лезно применять, например, при определении критических меж-
волновых интервалов, необходимых для формирования стойкой
блокады поведенческих актов (Freedman and Bures, 1972) и для
облегчения пищевого поведения (Huston and Bures, 1970; Huston
et al., 1974) (см. также раздел 4.2.4 «Кормление животных после
стимуляции»).
Рекомендуемые опыты
(1) Распространяющуюся депрессию можно продемонстрировать
в коре, хвостатом ядре, таламусе, гиппокампе и мозжечке (см.
обзор Bures et al., 1974). Сопоставьте влияния отдельных волн
РД, вызванных в этих структурах на поведение животных. Мож¬
но ли вызвать амнезию в коре и гиппокампе в заданиях с пассив¬
280
ным избеганием отдельной волной РД (Huston et al., 1974)?
Можно ли вызвать пищевое поведение с помощью РД в других
структурах?
(2) Какие задания животное способно освоить при двусторон¬
ней длительной корковой РД? Используйте различные тесты обу¬
чения и памяти, описанные в предыдущих главах.
(3) До какой степени обучение латерализовано в коре полу¬
шарий? Проверьте крыс в различных тестах на обучение и память
(например, пассивное и активное избегание), описанных в преды¬
дущих главах при односторонних РД. Затем вновь проведите те¬
стирование для депрессии обученного полушария и при восстанов¬
лении функций другого полушария. Те навыки, которые- остаются
латерализованными, исследуйте на межполушарный перенос как
функцию обучения в междепрессионный период (см. Bures et al.,
1974).
(4) Каковы влияния односторонней КРД на гипоталамическую
самостимуляцию (см. раздел 4.2 «Электрическая стимуляция моз¬
га»)? Влияет ли односторонняя КРД на самостимуляцию больше
в ипсилатеральном, чем в контралатеральном гипоталамусе?
(5) Было обнаружено, что корковая РД вновь вызывает афа-
гию у крыс, оправившихся после удаления латерального гипота¬
ламуса (см. раздел 4.1.2 «Электролитические и термокоагуляцион¬
ные разрушения»). Проверьте наличие аналогичных влияний та¬
ламических, мозжечковых и гиппокампных РД. Может ли афагия
возобновляться после односторонних или двусторонних одиночных
волн КРД?
(6) Было показано, что несколько нейропептидов, таких, как
вазопрессин (Huston and Jakobarte, 1977) и энкефалины (Sprick
et al., 1981), вызывает РД в гиппокампе и/или неокортексе. Про¬
верьте, проявляют ли такое свойство другие нейропептиды (на¬
пример, субстанция Р, бомбезин).
4.2. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТИМУЛЯЦИЯ ГОЛОВНОГО
МОЗГА
Электрическая стимуляция мозга является плодотворным методом
исследования взаимоотношений между мозгом и поведением. Рас¬
смотрение методов стимуляции мозга в данной книге будет на¬
правлено на опыты, связанные (а) с явлением электрической са-
мостимуляции и (б) со сложными видами поведения, вызванными
подкорковой стимуляцией. Однако следует помнить и о других
важных применениях электрической стимуляции головного мозга,
таких, как (в) картирование «двигательных» областей коры боль¬
ших полушарий, при стимуляции которых можно вызвать движе¬
ния конечностей; (г) использование электрической стимуляции
мозга в качестве условного и/или безусловного стимула в иссле¬
дованиях классического УР (Doty and Guirgea, 1961); (д) воз¬
281
никновение речи или прежних воспоминаний при стимуляции
мозга у человека; (е) использование стимуляции мозга для вызо¬
ва амнезии или, напротив, облегчения обучения.
При трактовке влияний электростимуляции следует учитывать
мнение Доти (Doty, 1969), основанное на рассуждении о том, что
нейронная сеть, ответственная за сложное координированное по¬
ведение, вызванное электрической стимуляцией, лежит далеко от
раздражаемых нейронов. Так как искусственная электрическая
стимуляция не может вызвать нормальную сложную пространст¬
венно-временную последовательность вовлечения нейронов в ак¬
тивность, она скорее вызовет нарушение поведения, если стимуля¬
ция наносится в ту область мозга, участие которой жизненно важ¬
но для нервной организации этой формы поведения. Следователь¬
но, нейроны, активируемые раздражением, могут просто пред¬
ставлять удобный путь входа в обширную нейронную сеть, распо¬
ложенную в другом месте мозга. Паттерсон и Кеснер (Patterson
and Kesner, 1981) недавно написали обзор методик электрической
стимуляции.
4.2.1. ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ
Электроды. Могут использоваться монополярные или биполярные
электроды. Широко применяют биполярные электроды, располо¬
женные близко друг к другу (0,5—1,0 мм между кончиками элек¬
тродов), так как можно точно определить распространение сти¬
мулирующего тока, причем максимально стимулируемая ткань на¬
ходится между кончиками электродов.
Хотя платина — идеальный металл для хронической стимуля¬
ции мозга в силу своих некоррозионных свойств, используют, как
правило, нержавеющую сталь, так как она дешевле и легко до¬
ступна. Диаметр проволоки 0,1—0,3 мм. Проволока должна быть
изолирована по всей длине, кроме кончика, каким-либо инертным
материалом (см. раздел 4.1.2 «Электролитические и термокоагу¬
ляционные разрушения»). Биполярные стимулирующие электроды
легко изготовить в лаборатории. На рис. 4.12 приведены три типа
электродов с различными видами соединителей с подводящими
проводами.
Провода электродов должны подсоединяться к какому-то уст¬
ройству, предотвращающему их запутывание при повороте живот¬
ного, например, к ртутному коммутатору. Провода попадают в
коммутатор через шарикоподшипник и заканчиваются в желоб¬
ках, заполненных ртутью. Отводы не нужно экранировать, но они
должны быть хорошо изолированы и гибки.
Электрическая стимуляция. На рис. 4.13 показаны различные
типы электрических стимулов. Риск электролитического повреж¬
дения можно уменьшить при использовании стимуляции перемен¬
ным током, т. е. импульсов переменной полярности, таких, как
282
синусоидальная волна или двунаправленные прямоугольные им¬
пульсы. Однако можно использовать очень короткие однонаправ¬
ленные импульсы постоянного тока длительностью 0,1—0,5 мс,
например, для исследования самостимуляции. На рис. 4.13 также
показан непрерывный стимул постоянного тока, используемый для
проведения электролитических повреждений мозга.
Электростимуляция может контролироваться с помощью ос¬
циллографа, показывающего падение напряжения на известном
Рис. 4.12. Электродное устройство для хронической стимуля¬
ции мозга с различными типами соединений с отводящими
проводами
283
сопротивлении, подсоединенном последовательно к животному.
Это показание напряжения дает измерение уровня тока по закону
Ома:
Ток (/)=
Напряжение СЕ)
Сопротивление (/?)
Следовательно, если используется сопротивление 10 кОм, то
перепад напряжения на 1 В на этом сопротивлении на осцилло¬
графе соответствует 100 мкА, т. е.
j 1 [В]
10 ООО [Ом]
(Если, кроме того, измеряется падение напряжения на кончи¬
ках электродов, то сопротивление на кончиках электродов легко
подсчитать по закону Ома, так как и ток, и напряжение извест¬
ны.)
Электрическая стимуляция характеризуется силой тока. При
использовании синусоидальных волн она должна выражаться в
виде эффективных среднеквадратичных величин (см. с. 55). Вы¬
числение можно упростить, если умножить величину напряжения
синусоидальной волны от пика до пика на 0,3535 (т. е. 0,25]^ 2).
Частота стимуляции (циклы или импульсы/с) измеряется в гер¬
цах (Гц). Для наших целей используют частоты от 30 до 100 Гц.
и "0
.ПЛ..
Синусоидальныи
переменный ток АС
Прямоугольный
переменный ток АС
Прямоугольный
постоянный ток ДС
Непрерывный
постоянный ток ДС
Рис, 4.13, Виды электрических стимулов
284
Длительность серии стимулов обычно составляет от 0,1 до
0,5 с в опытах по самостимулядии и до 1 мин в опытах, где вы¬
зывается стимулзависимое поведение. В опытах по самостимуля-
ции могут потребоваться токи до 2 мА, если используют короткие
(0,1 мс) прямоугольные импульсы; для стимуляции синусоидаль¬
ными волнами в качестве верхней границы достаточен ток силой
в 300 мкА, если применять электрод диаметром 0,2 мм.
Стимулятор. Для простых опытов, требующих стимуляции с
помощью синусоидальной волны, в качестве адекватного стиму¬
лятора можно использовать звуковой генератор. Для стимуляции
прямоугольными импульсами в продаже имеется много видов
стимуляторов, которые позволяют контролировать все параметры,
такие, как длительность серии, длительность импульса, частоту
импульса и его амплитуду. Выход стимулятора создает или по¬
стоянное напряжение, или постоянный ток. Последний более удо¬
бен, так как дает постоянную силу тока при изменениях сопро¬
тивления на стимулирующих электродах.
При одновременной регистрации электрической активности
мозга стимулирующий блок должен быть изолирован от земли
каким-либо узлом изоляции, таким, как имеющиеся в продаже
радиочастотные изоляционные системы (обычный трансформатор
подойдет для стимуляции синусоидальной волной, но он будет
искажать прямоугольные импульсы). Такая изоляция защищает
от случайного заземления нежелательных колебаний постоянного
тока и высоких напряжений и является неоценимой для уменьше¬
ния артефакта стимуляции, когда регистрация производится одно¬
временно другими электродами. Более подробную информацию
об электронной аппаратуре см. в разделе 1.5.
4.2.2. САМОСТИМУЛЯЦИЯ
«I
Олдс и Милнер (Olds and Milner, 1954) обнаружили, что электри¬
ческая стимуляция подкорковых областей крыс может служить
мощным подкреплением в опытах по выработке инструменталь¬
ных УР. С тех пор электрическая самостимуляция мозга была
исследована и у других видов, таких, как птицы, рыбы, собаки,
обезьяны и люди, однако большая часть исследований проводи¬
лась на крысах. Хотя подкрепление наблюдалось при стимуляции
различных областей мозга, включая кору, самыми эффективными
являются латеральная гипоталамическая зона и медиальный пу¬
чок переднего мозга, который эту зону пересекает. Весьма веро¬
ятно, что основная подкрепляющая система на самом деле нахо¬
дится на уровне ствол мозга — гипоталамус (Huston, 1982, Huston
and Borbely, 1974). Феномен самостимуляции привел к появле¬
нию огромного числа исследований и стал предметом интереса по
ряду причин. Во-первых, самостимуляция, возможно, представ¬
ляет физиологический механизм подкрепления. Во-вторых, мощ¬
285
ный контроль за поведением с помощью подкрепляющей стимуля¬
ции мозга делает ее важным поведенческим инструментом для
таких целей, как фармакологическое тестирование препаратов, и
потенциальным методом для терапевтического контроля за пове¬
дением человека (Heath, 1964, Sem-Jacobsen, 1978). Обзоры ли¬
тературы по самостимуляции см. у Gallistel, 1973; Milner, 1970;
Valenstein, 1964, 1966, и у Wauquier and Rolls, 1976.
Животные. Крысы массой от 250 до 300 г содержатся в инди¬
видуальных клетках, для того чтобы они не грызли друг у друга
электродные устройства. Перед операцией в течение нескольких
дней животных надо приучить к рукам.
Аппаратура. Камера Скиннера (см. раздел 2.8) с рычагом (рис. 4.14). Ртут¬
ный коммутатор. Стимулятор синусоидальных волн или прямоугольных импуль¬
сов. Используя соответствующее программирующее оборудование (см. раздел 1.5
«Электронное оборудование») сделайте так, чтобы при каждом нажатии на ры¬
чаг через электроды подавались серии импульсов длительностью 0,5 с для произ¬
ведения электрической стимуляции (50—100 Гц). Осциллограф для контроля за
падением напряжения на сопротивлении, последовательно подсоединенном к
животному. Накопительный регистратор (см. раздел 2.8) для измерения реак¬
ций во времени.
Операция. Под пентобарбиталовым наркозом (50 мг/кг, внут¬
рибрюшинно) вживите биполярный стимулирующий электрод в
латеральный гипоталамус, используя процедуру и координаты,
приведенные в разделе по стереотаксической методике (см. раз¬
дел 4.1.1). У различных животных изменяйте место погружения
стимулирующих электродов вдоль латерального гипоталамуса на
основании координат, определенных по атласу Пеллегрино и сотр.
(Pellegrino et al., 1979), или по какому-либо еще атласу, приве¬
денному в разделе по стереотаксической методике (см. раздел
4.1.1).
Животным необходимо не менее 4 дней, чтобы оправиться пос¬
ле операции, но тем не менее ежедневно необходимо держать их
на руках не менее 10 мин.
Процедура. Соедините электроды со стимулятором. Если ис¬
пользуется стимуляция синусоидальными волнами, то начинайте
с небольших токов (10—20 мкА) и производите раздражение жи¬
вотного сериями импульсов 0,5 с путем ручного управления сти¬
мулятором. Внимательно наблюдайте за реакцией животного на
каждую серию стимулов. Если животное не реагирует, то уве¬
личьте силу тока на 2—5 мкА, пока не возникнет какая-либо
ориентировочная реакция. Существует несколько методов выявле¬
ния' подкрепляющих эффектов стимуляции, один из которых за¬
ключается в том, чтобы оставить животное в камере и йе беспо¬
коить его. Со временем животное случайно нажмет на рычаг, и
если стимуляция подкрепляющая, то животное постепенно на¬
учится нажимать на рычаг с высокой постоянной частотой. Эта
процедура дает кривую обучения, так как время между реакция¬
ми сокращается, а частота реагирования ускоряется экспонен-
286
Рис. 4.14. Крыса во время опыта по самостимуляции (прово¬
да соединены с ртутным коммутатором),
циально. Такая процедура неудобна для обычных скрининговых
целей.
Другой метод тестирования подкрепляющих свойств стимуля¬
ции заключается в подкреплении какого-либо движения животно¬
го путем ручного управления стимулятором. Например, подожди¬
те, пока животное не произведет движение головой, и сразу же
примените одну серию стимулов. Если стимуляция подкрепляю¬
щая, то животное вскоре вновь повторит это движение. С приоб¬
ретением опыта эта процедура тестирования и определения при¬
мерного порога или оптимального уровня стимуляции производит¬
ся за несколько минут. Или же используйте методику «формиро¬
вания», т. е. подкрепляйте постепенное приближение к желаемому
поведению. Например, для выработки поведения влезания на
стенку сначала применяйте подкрепление, как только животное
поднимает голову, затем связывайте подкрепление со все более и
более высоким подниманием головы и движениями тела, пока
животное не поднимется на задние лапы. Как только установлена
сила тока, служащего подкреплением, его можно использовать
для быстрой выработки рефлекса нажатия на рычаг, т. е. под¬
крепляя сначала общие движения, затем передвижение к рычагу,
затем обнюхивание рычага, затем прикосновение к нему и, нако¬
нец, нажатие на рычаг. При сериях стимуляции 0,5 с можно ожи¬
дать частоту реакций 60—90 нажатий в 1 мин. Частота реак¬
ций увеличивается при сокращении серии стимулов, например,
до 0,1 с.
Как только животное производит надежную самостимуляцию
по режиму постоянного подкрепления (ПП), проверьте угашение,
т. е. прекратите стимуляцию и зарегистрируйте неподкрепляемое
нажатие на рычаг. В отличие от подкрепляемого пищей нажатия
на рычаг угашение происходит очень быстро, например через 5—
10 неподкрепленных нажатий на рычаг.
Введите непостоянные режимы подкрепления, такие, как фик¬
сированное соотношение (ФС), переменное соотношение (ПС),
фиксированный интервал (ФИ) и переменный интервал (ПИ).
Результаты. На рис. 4.17 показано животное, производящее
самостимуляцию в камере Скиннера с отводящими проводами,
соединенными с ртутным коммутатором. Некоторые исследовате¬
ли обнаружили трудность поддержания самостимуляции по рас¬
ширенному непостоянному режиму подкрепления, и для облегче¬
ния обучения были разработаны специальные методики (вопрос
о самостимуляции в промежуточных режимах можно найти у
Huston and Mills, 1971, Lenzer, 1972, Trowill et al., 1969, Valen-
stein, 1964). На рис. 4.15 приведена часть накопительной записи
для животного, которое нажимало на рычаг по режиму с фикси¬
рованным соотношением 30:1. Животное нажимало на рычаг
30 раз для получения одного подкрепления, которым служила ги-
поталамическая стимуляция длительностью 0,3 с силой тока
288
f j) J I ' 5mhh
ая запись реакций крысы• "P—для^о^я
Рис 4 15. Суммарная за V нажатии на рлатерального
гипоталамуса из .
10-549
100 мкА при 100 Гц. Это животное производило самостимуляцию
в течение более 10 ч.
На рис. 4.16 приведена часть записи для крысы, которая про¬
изводила самостимуляцию по режиму фиксированного соотноше¬
ния 300: 1, т. е. животное нажимало на рычаг 300 раз для полу¬
чения одной серии гипоталамической стимуляции длительностью
0,5 с. Обратите внимание, что в обоих случаях форма поведения,
вспышка реакций, за которыми следует пауза после подкрепле¬
ния, являются типичными для реакции по фиксированному соот¬
ношению для получения
такого обычного подкреп¬
ления, как пища. Эти за¬
писи показывают, на¬
сколько мощной может
быть стимуляция, высту¬
пающая в качестве под¬
крепления.
ГистологияПосле
опытов определите поло¬
жения кончиков электро¬
дов (см. раздел 1.4). От¬
метьте положение кончи¬
ков электродов неболь¬
шим разрушением, про¬
пустив через стимулирую¬
щие электроды постоян¬
ный ток 50 мкА в течение 30 с. Перфузируйте мозг и сделайте
срезы. Под световым микроскопом установите положение кончи¬
ков электродов. Произведите реконструкцию положений кончиков
электродов на иллюстрациях, взятых из атласа мозга крысы (см.
раздел 4.1.1 «Стереотаксическая методика»).
Рекомендуемые опыты
(1) Определите влияние различных повреждений, описанных в
предыдущей главе (например, разрушение мозжечка отсасывани¬
ем, электролитическое разрушение миндалины и т. д.), на само¬
стимуляцию. Кроме нажатия на рычаг используйте другие крите¬
рии для подкрепления, такие, как поведение вставания и движе¬
ния головы.
(2) Сопоставьте латеральную гипоталамическую стимуляцию
с самостимуляцией в других структурах, таких, как область пере¬
городки, фронтальная кора, гиппокамп, хвостатое ядро, миндали¬
ны, голубое пятно, вентромедиальный таламус и т. д. Используйте
для вызывания пищевого поведения при более длительных сериях
стимуляции (см. следующий опыт) те же электроды, что и для
подкрепляющей стимуляции различных структур.
Рис. 4.16. Суммарная запись реакций крысы,
производившей самостимуляцию по режиму
FR 300 : 1 (300 нажатий на рычаг получения
одного подкрепления) [Подкрепления обозна¬
чены короткими диагональными отметками.]
290
(3) Используйте подкрепление стимуляцией мозга в комбина¬
ции с различными видами обучения, описанными в предыдущих
главах.
(4) Вместо нажатия на рычаг используйте методику помеще¬
ния носа в отверстие (см. с. 212) для вызывания стимуляции
мозга.
4.2.3. ПИЩЕВОЕ ПОВЕДЕНИЕ, ВЫЗВАННОЕ
СТИМУЛЯЦИЕЙ
С помощью электрической стимуляции латеральной гипоталами-
ческой области можно вызвать большое разнообразие таких слож¬
ных видов поведения, как пищевое, питьевое, спаривания, агрес¬
сии, строительства гнезда, голодания, запасания корма и т. д.
(Hess, 1957, Glickman and Schiff, 1967). Термин «поведение, свя¬
занное со стимулом», часто используется для обозначения таких
видов поведения, которые происходят при электрической стиму¬
ляции. Есть много данных, свидетельствующих о том, что электри¬
ческая стимуляция вызывает скорее мотивированное состояние
(например, голод, жажда), а не просто стереотип актов поглоще¬
ния пищи. Например, гипоталамическая стимуляция, вызывающая
пищевое поведение, при отсутствии пищи заставляет животное на¬
жимать на рычаг, т. е. проявлять поведение, которому ранее обу¬
чали с помощью пищи (см. Roberts, 1970). Явление поведения,
связанного со стимулом, сыграло важную роль для развития фи¬
зиологических теорий мотивированного поведения (см. обзоры:
Deutsch, 1961; Glickman, 1973; Glickman and Schiff, 1967; Mogen-
son and Huang, 1973; Roberts, 1970; Valenstein, 1969, 1973; Flynn
et al., 1970).
Гипоталамическая область, при стимуляции которой возникает
пищевое и питьевое поведение, свидетельствует о тесной анатоми¬
ческой связи между подкорковым подкреплением и мотивацион¬
ными системами (Deutsch, 1961; Huston, 1971). В гипоталамусе
существует значительное анатомическое перекрытие для вызова
различных видов поведения, связанных со стимулом (Сох and
Valenstein, 1969). Этот факт, а также то, что качество вызванного
поведения может со временем меняться (например, пищевое по¬
ведение меняется на питьевое),— все это привело к разногласиям
по вопросу специфичности участвующих в нем нейронных меха¬
низмов. В частности, обсуждается возможность участия пластич¬
ной неспецифической системы или же множества взаимосвязан¬
ных нервных сетей в реализации специфического поведения.
Животные. Крысы массой от 250 до 300 г, содержащиеся в ин¬
дивидуальных клетках, приручаются в течение нескольких дней до
операции (см. раздел 4.2.2).
Аппаратура. Экспериментальная камера с чашкой для пищи или кубиками
пищи, разбросанными по полу; животные имеют доступ к воде, содержащейся
10*
291
в бутылке с делениями или чашке; куски дерева, разбросанные по полу. Стиму¬
лятор синусоидальных или прямоугольных импульсов. Осциллограф для контро¬
ля за силой тока.
Операция. Согласно методике, описанной в разделе 4.1.1 «Сте-
реотаксическая методика», вживите биполярные электроды в ла¬
теральный гипоталамус крыс. Используйте атлас мозга (напри¬
мер, авторов Пеллегрино и сотр., Pellegrino et al., 1979) для опре¬
деления координат, изменяйте местоположение электродов в ги¬
поталамусе. Диапазон эффективных координат можно найти у
Кокса и Валенштайна (Сох and Valenstein, 1969). После операции
животным для восстановления необходимо, по крайней мере, 4 дня
до начала новых опытов.
Процедура. Стимуляцию синусоидальными токами надо начи¬
нать с серии применения тока силой в 5 мкА, длительность элек¬
трической стимуляции 20 с (частотой от 50 до 100 Гц) с одноми¬
нутными интервалами между ними, необходимыми для тестирова¬
ния пищевого поведения. Усильте ток до величины, при которой
животное не дает такой заметной реакции на стимуляцию, как
ориентировочная реакция или медленное передвижение. Прежде
чем еще увеличить ток, произведите тщательное изучение реакций
при данных или близких значениях тока. Изменение частоты сти¬
муляции иногда увеличивает стабильность вызванного поведения.
Следовательно, частоту надо менять, прежде чем варьировать ам¬
плитуду стимуляции.
Иногда вызванное поведение, особенно прием пищи или гры-
зение, проявляется отчетливо и неожиданно при определенной си¬
ле тока уже при первом тестировании, а иногда сразу же после
начала стимуляции. В других случаях поведение проявляется с
большей латентностью, превышающей 10 с, а в ряде опытов сти¬
муляция вызывает определенное поведение только после многих
попыток стимуляции на данном уровне тока (например, после
стимуляции с 4-минутными интервалами в течение ряда часов).
Рекомендуемые опыты
(1) Если вызывается пищевое или питьевое поведение, связанное
со стимулом, то обучайте животных нажатию на рычаг в камере
Скиннера для получения, соответственно, пищевого и питьевого
подкрепления. Затем проверьте, вызывает ли стимул реакцию на¬
жатия на рычаг при условии, что животные сыты.
(2) Произведите проверку стабильности порога электрической
стимуляции для вызова соответствующего поведения (Valenstein,
1973).
(3) Протестируйте самостимуляцию теми же электродами, ко¬
торые дают вызванное стимулом пищевое и питьевое поведение.
(4) Исследуйте влияние удаления (например, электролитиче¬
292
ские разрушения фронтальной коры, миндалины, гиппокампа,
вентромедиального гипоталамуса, перегородки и т. д.) на элек¬
трически вызванное пищевое и питьевое поведение.
4.2.4. ПИЩЕВОЕ ПОВЕДЕНИЕ, ВОЗНИКАЮЩЕЕ
ПОСЛЕ СТИМУЛЯЦИИ
В отличие от пищевого поведения, связанного с наличной стиму¬
ляцией, может также возникать и «послестимуляционное» пище¬
вое поведение. Такой вид поведения начинается через 2—6 мин
после электрической стимуляции короткими сериями (0,5—5,0 с);
этому поведению иногда предшествуют короткие (0,5—1,0 с) при¬
ступы дрожания. Последнее может вызываться стимуляцией гипо¬
таламуса, таламуса, области перегородки, гиппокампа и коры
(Miller, 1960; Huston et al., 1974). Такая электрическая стимуля¬
ция при довольно высоких токах вызывает кратковременные эпи¬
лептические послеразряды в лимбических структурах переднего
мозга, а также может вызывать распространяющуюся депрессию.
Постстимуляционное поедание пищи может, по сути дела, быть
идентичным пищевому поведению, вызванному отдельными волна¬
ми распространяющейся депрессии (см. раздел 4.1.6). Это явление
не очень хорошо изучено, но оно легко проявляется особенно при
стимуляции гиппокампа и других структур лимбической системы.
Животные и аппаратура. Как и раньше, см. раздел 4.2.3.
Операция. Вживите биполярные стимулирующие электроды
различным крысам в дорзальный и вентральный гиппокамп, вен-
тромедиальный и латеральный гипоталамус, миндалину и неокор¬
текс, используя методику, описанную в разделе 4.1.1 «Стереотак-
сическая методика». Определите координаты на основании атласа
крысы, например атласа Пеллегрино и сотр. (Pellegrino et al.,
1979). Перед опытом животным необходимо 4 дня, чтобы попра¬
виться; ежедневно в течение 10 мин приучайте животных к рукам.
Кроме того, проведите два одночасовых опыта в эксперименталь¬
ной камере с доступом к пище и воде, чтобы приучить животных
к обстановке.
Процедура. Если используется стимуляция синусоидальным
током, то начинайте с токов в 20 мкА (50—100 Гц) и предъявляй¬
те отдельные короткие серии (длительностью 0,5—3,0 с). После
каждой серии стимуляции в течение 20 мин тщательно наблюдай¬
те за животным и регистрируйте возникновение и длительность
таких видов поведения, как груминг, дрожание, пищевое поведе¬
ние, питьевое поведение, неподвижность и поворачивание. Посте¬
пенно увеличивайте силу тока на 5 мкА, пока не возникнет
устойчивое постстимуляционное пищевое поведение (через 2—
5 мин). Как только будет достигнут пороговый уровень реагиро¬
вания, используйте длительные интервалы между стимуляциями.
В каждом случае измеряйте количество поглощенной пищи и во¬
293
ды. (При прямоугольных импульсах 0,1 мс, 50 Гд для вызывания
пищевого поведения необходима сила тока до 500 мкА, а при
стимуляции синусоидальными импульсами — до 100 мкА.)
**■
| 20мВ
J 1 мВ
| 1 мВ
1 мим
Рис. 4.17. Типичный пример пищевой реакции, вызванной электри¬
ческой стимуляцией гиппокампа (Hi) [Электрическая стимуляция
состояла из 1-секундной серии синусоидальным током 70 мкА (сред¬
неквадратичное отклонение) частотой 60 Гц. Медленные потенциалы
измерялись в гиппокампе между СоЗ и Hi2, а в коре — между СоЗ
и Col. Корковая (Со) и гиппокампная (Hi) ЭЭГ регистрировалась
биполярными электродами. Период поедания пищи обозначен сплош¬
ной линией. Обратите внимание на пароксизмальную активность в
гиппокампе, сопровождающую распространяющуюся депрессию (па¬
роксизмальная активность, регистрируемая при электрически вы¬
званном изменении медленных потенциалов в гиппокампе).]
Результаты. На рис. 4.17 приведен типичный пример пищевого
поведения, вызванного электрической стимуляцией дорзального
гиппокампа. Изменения медленного потенциала и ЭЭГ активности
регистрировались в коре и гиппокампе. Обратите внимание, что
электрическая стимуляция вызывает волну распространяющейся
депрессии (негативное отклонение медленного потенциала) (см.
раздел 4.1.6 «Распространяющаяся депрессия»). Период пищевого
поведения обозначен сплошной линией. Пищевое поведение начи¬
нается через 2,5 мин после негативного сдвига медленного потен¬
циала. Общая длительность поедания пищи в течение 5 мин на¬
блюдения составляет 3,8 мин.
294
Гистология. После опыта определите точное положение стиму¬
лирующих электродов в мозге (см. раздел 1.4).
Рекомендуемые опыты
\
(1) Одновременно регистрируйте ЭЭГ-активность и/или измене¬
ния медленного потенциала (см. раздел 4.1.6) в коре и/или гиппо-
; кампе и обратите внимание на изменения активности и поведения.
• (2) Сопоставьте различные области мозга по трудности вызы¬
вания постстимуляционного пищевого поведения.
(3) Проверьте, является ли стимуляция, вызывающая постсти-
муляционный прием пищи, еще и подкрепляющей. Что происхОг
дит, если животным разрешить самостимуляцию при токах, кото¬
рые вызывают постстимуляционное поедание пищи?
(4) Сопоставьте пищевое поведение, вызванное введением нор-
адреналина в различные части мозга (см. следующий раз¬
дел).
(5) Сопоставьте пищевое поведение, вызванное отдельными
волнами распространяющейся депрессии (например, с помощью
КС1) в коре и гиппокампе (см. раздел 4.1.6).
4.3. ХИМИЧЕСКИ ВЫЗВАННОЕ КОНСУМАТОРНОЕ
ПОВЕДЕНИЕ
Накопленные в последние годы данные о центральных медиатор-
■ ных системах (Cooper et al., 1974а) вызвали растущий интерес к
поискам нейрохимических субстратов поведения. Любое исследуе¬
мое поведение, включая пищевое, питьевое, спаривания, а также
память, психоз, различные виды агрессии, подкрепление и т. д.,
связывались с центральными нейрогуморальными и нейромедиа-
торными системами (см. обзоры у Baile, 1974; Myers, 1974; Da-
1 vison, 1977; Lipton et al., 1978; Martinez et al., 1981). Одна так¬
тика исследования заключалась в поиске изменений поведения как
результат блокирования специфических систем нейромедиаторов
с помощью внутричерепного и системного введения лекарственных
препаратов (см. раздел 4.1.4 «Нейрохимические разрушения»).
Другой подход заключается в исследовании изменений поведения
после инъекции препаратов, которые имитируют работу или акти¬
вируют специфические нейромедиаторные системы. В результате
на основании данных о том, что внутричерепное введение норадре-
налина вызывает пищевое поведение, а холинергические вещества
вызывают питьевое, был сделан вывод, что у крыс адренергиче¬
ская медиаторная система участвует в контроле за пищевым по¬
ведением, а холинергическая — в контроле за питьевым поведе¬
нием (Grossman, 1962). В разделе 6.4.2 приводится описание сен-
ситизации периорального рефлекса кусания, вызванного химиче¬
ской стимуляцией черной субстанции.
Исследование управляющих нейрохимических механизмов пи¬
295
щевого и питьевого поведения выходит далеко за пределы теории
о нейромедиаторах. Например, как уровень глюкозы в крови, так
и ее утилизация являются важными звеньями в регуляции пище¬
вого поведения (Mayer and Thomas, 1967). Поэтому, как внутри¬
черепное или внутривенное введение инсулина, вызывающего ги¬
погликемию, так и введение 2-дезокси-Ь-глюкозы (антиметабо¬
лит глюкозы, блокирующий захват глюкозы из крови) вызывают
пищевое поведение (см. раздел 4.3.2). Изменения концентрации
ионов также играют важную роль в контроле за пищевым поведе¬
нием. Например, пищевое поведение можно вызвать перфузией
промежуточного мозга через мозговые желудочки (с помощью
Са2+ у крыс и овец и Mg2+ у овец) (Myers and Bender, 1973;
Baile, 1974; Seoane and Baile, 1973). Ангиотензин — пептид, вы¬
рабатываемый почками (Severs and Daniels-Severs, 1973), вызы¬
вает питьевое поведение при его введении в головной мозг
(Epstein et al., 1970). Это в настоящее время самый сильный дип-
соген, который, очевидно, действует главным образом на субфор-
никальный орган третьего желудочка (Routtenberg, 1962; Simpson
and Routtenberg, 1973).
В данном разделе будут рассмотрены некоторые традиционные
методы, которые используются для вызывания пищевого и питье¬
вого поведения путем внутрижелудочковой или внутримышечной
инъекций химических веществ. Эти исследования следует рас¬
сматривать как дополнительные к изучению поведения, вызывае¬
мого электрической стимуляцией мозга (см. раздел 4.2.3).
4.3.1. ПИЩЕВОЕ ПОВЕДЕНИЕ, ВЫЗВАННОЕ
НОРАДРЕНАЛИНОМ
Введение L-норадреналина (альфа-адренорецепторного агониста)
в гипоталамус (Grossman, 1962), в желудочки (Myers and Vaksh,
1968) и другие области промежуточного мозга (Coury, 1967) вы¬
зывает пищевое поведение у крыс. Эти данные трактовались в
терминах адренергической нейромедиаторной управляющей систе¬
мы, участвующей в пищевом поведении (см. у Baile, 1974, общий
обзор нейромедиаторных теорий пищевого поведения). В данном
опыте исследуется вызванное пищевое поведение в результате
инъекции норадреналина в различные области головного мозга.
Животные. Крысы массой от 250 до 300 г содержатся в инди¬
видуальных клетках; их приучают к рукам в течение нескольких
дней перед операцией.
Аппаратура. Микрошприц (например, шприц Гамильтона емкостью 10 мкл).
Экспериментальная камера, в которой имеется тарелка с обычной пищей для
крыс; вода налита в бутылку с делениями.
Операция. Воспользуйтесь стереотаксической методикой (см.
раздел 4.1.1) для хронического вживления направляющей канюли
в различные структуры мозга (такие, как неокортекс, хвостатое
296
ядро, гиппокамп, мозжечок, черную субстанцию, миндалину, та¬
ламус и гипоталамические ядра и др.). Используйте, например,
следующие координаты из атласа мозга Пеллегрино и сотр. (Pel¬
legrino et al., 1979) (передний — задний /латеральный к средней
линии/ вентральный от твердой мозговой оболочки) для (а) зад¬
него гипоталамуса: -—2,0 до 3,0 мм/1,5 мм/7,5 до 8,0 мм; (б) пе¬
реднего гипоталамуса: 2,0 до 2,4 мм/1,5 мм/8,2 мм; (в) миндали¬
ны: 1,0 мм/5,0 мм/9,0 мм; (г) дорзального гиппокампа: —2,0 мм
до —3,0 мм/2,0 мм до 2,5 мм/3,5 мм. Период выздоровления после
операции — одна неделя. Приучите животных к эксперименталь¬
ной камере, помещая их туда ежедневно на 1 ч в течение 4 дней.
Рис. 4.18. Канюля для хронической внутричерепной инъекции. (Держа¬
тель направляющей канюли с регулируемым винтом крепится к черепу
зубным цементом и крепящими винтами.)
Канюля для хронической инъекции приведена на рис. 4.18.
Устройство состоит из: (а) держателя для направляющей канюли
(что позволяет варьировать глубину); (б) 16 мм направляющей
канюли из нержавеющей стали (внешний диаметр 0,41 мм, внут¬
ренний— 0,20 мм) и (в) инъекционной иглы (внешний диаметр
0,18 мм, внутренний — 0,076 мм). Чем меньше диаметр направляю¬
щей канюли, тем меньше повреждение мозга, производимое при
ее погружении. Канюли данных диаметров достаточно малы и с
ними трудно работать, так как они забиваются и сгибаются; сле¬
довательно, если необходимо, можно использовать канюли
больших размеров, например направляющую (внешний диаметр
0,71 см, внутренний — 0,41 мм) и инъекционную канюлю (внеш¬
ний диаметр 0,36 мм, внутренний — 0,15 мм).
Перед вживлением направляющей канюли введите инъекци¬
онную иглу, отрегулируйте ее глубину так, чтобы кончик выходил
297
на расстояние около 0,3 мм из направляющей канюли, а затем
загните ее в верхней части, как показано на рис. 4.18. Чтобы на¬
правляющая канюля не забивалась, держите в ней мандрен, когда
канюля не используется (мандрен может иметь те же размеры,
что и инъекционная игла). Соедините инъекционную иглу с микро¬
шприцем через полиэтиленовую трубку длиной 30—50 см.
Процедура. Приготовьте 10 мл раствора, содержащего 22 мкг
битартрата норадреналина на 1 мкл 0,9%-ного раствора NaCl.
Для инъекции удалите мандрену, введите инъекционную иглу и
произведите инъекцию со скоростью 0,5 мкл/10 с вручную или ис¬
пользуя инфузионный насос. Вводите не более 0,5 мкл за один
раз, производя только одну инъекцию в день, всегда в одно и то
же время дня. При первой попытке введите 0,5 мкл раствора би¬
тартрата норадреналина половине экспериментальных животных,
а другой половине 0,5 мкЛ изотонического физиологического ра¬
створа. В приложении, приведенном ниже, подробно рассматрива¬
ются некоторые переменные, которые необходимо учитывать для
подготовки раствора для внутричерепной инъекции.
Наблюдайте за животными в течение 1 ч и зарегистрируйте
начало пищевого и питьевого поведения, а также их длительность.
Кроме того, отмечайте другие виды поведения, такие, как груминг,
вращение, дрожание и вставание. Взвешивайте пищу до и после
каждой попытки. (Для учета разброса пищи поместите листок
бумаги под сетку или решетку пола, чтобы собирать крошки, не
съеденные животными. Взвешивайте бумагу до опыта и после
него, удалив фекалии. Если животное производило мочеиспуска¬
ние, то бумагу перед взвешиванием необходимо высушить.) На
следующий день перемените условия, вводя норадреналин одной
группе животных, a NaCl — другой. Затем повторите опыты при
меньших и больших дозах норадреналина. Определите, зависит
ли активность вызванного пищевого поведения от дозы. Сравните
различные области мозга с точки зрения их участия в пищевом
поведении (частота, величина и латентность), вызванным норадре-
налином.
Гистология. Извлеките, заморозьте, сделайте срезы мозга и
определите местонахождение канюли (см. раздел 1.4).
Интерпретация. Серьезная проблема при интерпретации ре¬
зультатов химической инъекции связана с распространением ве¬
щества (а) через ткань; (б) вверх по канюле и (в) в желудочки
мозга. Возможно ожидать, что объем распространения будет при¬
близительно таким же, что и объем введенной жидкости (напри¬
мер, 1 мкл=1,2 мм в диаметре) (Routtenberg, 1972). Другим спо¬
собом введения растворов является аппликация вещества в фор¬
ме кристаллов.
Приложение. Вышеописанный опыт, а также любые опыты, где
используются внутричерепные инъекции, могут быть (и должны)
выполнены с большей точностью, при этом необходимо регулиро¬
298
вать изотоничность и, если возможно, поддерживать постоян¬
ным pH.
Например, в приведенной выше процедуре указано, что необходимо приго¬
товить раствор вещества на 0,9%-ном растворе NaCl. По сравнению с изотони¬
ческим раствором раствор, содержащий препарат, будет гипертоническим и смо¬
жет в силу своего более высокого осмотического давления оказывать какое-либо
влияние на ткань головного мозга. Для достижения изотоничности необходимо
действовать следующим образом: сначала найдите (а) эквивалент для препара¬
та хлорида натрия ДЕ или (б) понижение точки замерзания для 1%-ного раст¬
вора (величина ATij° ) или (в) понижение точки замерзания при концентрации
препарата, близкой к изотонической по отношению к крови и слезной жидкостью
SO ). Вычислите величину Е битартрата норадреналина, используя метод экви¬
валентности NaCl (Martin et al., 1969), что дает количество хлорида натрия,
которое эквивалентно (имеет тот же осмотический эффект) 1 г или другой еди¬
нице массы препарата. Величина АЕ для битартрата норадреналина составляет
0,17 для 1 г. Количество препарата (в нашем случае, 0,22 г/10 мл) умножается
на его эквивалент по хлориду натрия (0,17-0,22=0,037). Это количество NaCl
осмотически эквивалентно 0,22 г битартрата норадреналина. Теперь вычислим
объем (К) изотонического раствора, который можно приготовить из 0,037 г
хлорида натрия, решив уравнение: 0,9/100=0,037 V; V = 4,1 мл. V — это объем
в миллилитрах изотонического раствора, который можно приготовить, смешав
препарат с водой.
Для приготовления 10 мл раствора битартрата норадреналина необходимо
взять 0,22 г битартрата норадреналина (65 ммоль), прибавить 4,1 мл дистил¬
лированной воды и долить до 10 мл изотоническим физиологическим раствором,
В качестве контроля используйте тот же изотонический физиологический раст¬
вор, добавив 0,01 мл IN НС1. [Так как экспериментальный раствор не может
стать буферным до физиологического pH и оставаться изотоническим, pH конт¬
рольного раствора нужно привести в соответствие экспериментальному раствору
(pH— 3) путем добавления НС1. Увеличение осмотического давления в резуль¬
тате добавления НС1 незначительно.] Могут возникнуть трудности, если осмоти¬
ческое давление раствора нельзя поддержать на физиологических уровнях [на¬
пример, если нужно использовать большие концентрации препарата в небольших
объемах (гипертоничность)]. В таких случаях следует использовать нефизиоло¬
гические переносящие растворы (например, имеющие более высокое осмотиче¬
ское давление) и, “следовательно, соответственные контрольные опыты следует
проводить с этими переносящими растворами. Концентрацию вводимого препа¬
рата лучше всего указать в молярности (ммоль/л, мкмоль/л) и в процентах
(мкг/мкл). Более того, при введении препарата его необходимо вводить как
соль, следовательно, следует обозначить количество эффективного фармакологи¬
чески активного соединения. Например, 22 мкг/мкл битартрата норадреналина
дает активное количество 11 мкг/мкл норадреналина.
Рекомендуемые опыты
(1) Сравните пищевое поведение, вызванное L-норадреналином,
и таковое после стимуляции (см. раздел 4.2.4) по латентности и
активности пищевого поведения, а также паттерны поведения до
и во время пищевого поведения.
(2) Протестируйте влияния внутричерепного введения норадре¬
налина на различные виды агрессивного поведения (см. раздел
2.7), спаривания (см. раздел 2.9), эмоциональность (см. раздел
2.5). Кроме того, используйте нейрологические тесты (см. раз¬
дел 2.1).
299
(3) Используя описанные выше процедуры, произведите тести¬
рование питьевого поведения, вызванного внутричерепной инъек¬
цией карбахола (Myers, 1974) и ангиотензина (Epstein et al.,
1970).
(4) Попытайтесь блокировать пищевое поведение, вызванное
норадреналином, произведя внутрибрюшинную инъекцию холе-
цистокинина (Myers and McCaleb, 1982).
4.3.2. ПИЩЕВОЕ ПОВЕДЕНИЕ, ВЫЗВАННОЕ ИНСУЛИНОМ
И 2-ДЕЗОКСИ-£>-ГЛЮКОЗОЙ
Внутривенная инъекция инсулина вызывает пищевое поведение
у крыс. Это подтверждает гипотезу о том, что уменьшение сахара
в крови после введения инсулина служит сигналом для рецепто¬
ров глюкозы, которые каким-то образом активируют пищевое по¬
ведение.
Инъекции 2-дезокси-£>-глюкозы (2-DG) также вызывают пи¬
щевое поведение (Smith and Epstein, 1969; Wayner et al., 1971).
Конкурируя с глюкозой в механизмах клеточного усвоения, это
соединение препятствует использованию глюкозы клеткой, но не
ведет к гипогликемии. Таким образом, состояние пониженного по¬
глощения. клеткой глюкозы из крови («глюкопривация») может
быть сигналом, который запускает пищевое поведение (Smith
and Epstein, 1969).
Животные. Крыса массой 200—300 г.
Аппаратура. Шприц вместимостью 5 или 10 м. Экспериментальная камера,
в тарелке находится нормальная пища для крыс; налита в калиброванную бу¬
тылку.
Процедура. Дайте животным адаптироваться в камере для на¬
блюдения, помещая их туда на 1 ч ежедневно в течение 3 дней.
Введите подкожно инсулин (например, кристаллический цинковый
инсулин) в среднюю область спины. Используйте следующие до¬
зы на 1 кг массы тела: 10, 20, 40, 80 Е/кг. Подготовьте 4 группы
по 6 крыс в каждой, где каждой из крыс в группе назначается
одна из перечисленных выше доз. Опыт производят в течение
2 дней, причем половине животных в каждой группе вводят ин¬
сулин в 1-й день, а контрольная инъекция (равный объем физио¬
логического раствора) производится на 2-й день. Другой половине
крыс в 1-й день вводят физиологический раствор, а инсулин — на
2-й день.
После инъекции за животными наблюдают в течение 1 ч. Ре¬
гистрируйте латентные периоды до начала пищевого'и питьевого
поведения и продолжительность поведенческих актов. Взвешивай¬
те пищу до и после опыта, учитывая разбросанную пищу (см.
предыдущий опыт). Определите количество поглощенной живот¬
ными пищи и воды и латентные периоды начала поведения как
функцию доз инсулина.
300
Проведите тот же опыт с 2-DG. Подготовьте дозы 100, 200, 300,
400 и 500 мг/кг 2-DG в 1 мл 0,9%-ного NaCl. Введите внутрибрю¬
шинно (см. также Booth, 1972, и Smith et al., 1972).
Рекомендуемые опыты
(1) Определите влияние введенной 2-DG и инсулина на изменения
глюкозы в крови, свяжите эти изменения с началом пищевого по¬
ведения (возьмите пробы крови из хвостовой вены).
(2) Используя канюли, описанные в предыдущем опыте, при¬
кладывайте кристаллический инсулин в 2-DG непосредственно к
различным областям мозга (как в предыдущем опыте). При при¬
менении кристаллов более эффективны большие канюли, напри¬
мер направляющая канюля с внешним диаметром 0,71, а внут¬
ренним 0,41 мм и внутренняя канюля с внешним диаметром 0,36,
а внутренним 0,15 мм. Поместите 10 мкг кристаллической 2-DG
или 20 мкг кристаллического инсулина на кончик внутренней ка¬
нюли и вставьте ее в направляющую канюлю.
(3) Комбинируйте с методиками повреждений головного мозга
(см. раздел 4.1) и протестируйте пищевое поведение, вызванное
инсулином и 2-DG у крыс, оправившихся после разрушений лате¬
рального гипоталамуса (вызванное пищевое поведение не должно
больше наблюдаться; Epstein and Teitelbaum, 1967; Wayner et al.,
1971) и нигростриарной допаминовой системы с помощью TDA.
(4) Проведите различные нейрофизиологические тесты (см.
раздел 2.1) через 10 мин после введения инсулина и 2-DG в раз¬
личных дозах.
(5) Проверьте, подавляется ли пищевое поведение, вызванное
2-DG и инсулином, путем произведенной ранее внутрибрюшинной
инъекции холецистокинина (см. у Gibbs et al., 1973).
ГЛАВА 5
ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ КОРРЕЛЯТЫ
ПОВЕДЕНИЯ
Физиологические исследования, проводимые в течение столетия, по¬
казали, что основные функции нервной системы сопровождаются
электрическими проявлениями, которые можно использовать для
контроля за внутримозговыми явлениями, опосредующими связи
между входом и выходом. Стимул изменяет мембранный потенци¬
ал соответствующего рецептора и генерирует цепочку афферентных
нервных импульсов, которые несут информацию в мозг. Множество
поступающих импульсов распределяется в сложных сетях нейронов,
которые их обрабатывают, направляя поток импульсов по путям,
достигающим в конце концов эфферентных центров, контролирую*
щих поведенческую реакцию организма. Хорошо известный элек¬
трический коррелят нервного импульса, потенциал действия, позво¬
ляет проследить за распространением возбуждения в мозге.
Простые рефлекторные дуги на уровне спинного мозга картиро¬
вались с помощью электрофизиологических методик (Eccles, 1957,
1964). Анализ постепенно переводится в высшие центры и высшие
функции, включая мотивацию, обучение и память, однако задание
очень осложняется в силу сложности самой системы. При плотно¬
сти нейронов, составляющей 104—105 нейронов на 1 мм3 коры боль¬
ших полушарий (Вок, 1959, Blinkov and Gleser, 1968), почти невоз¬
можно идентифицировать переплетающиеся нервные процессы,
участвующие в определенном поведении, и отделить их от других
сетей нейронов, участвующих в различных функциях. В большинст¬
ве исследований предпринимаются попытки преодолеть эти трудно*
сти; для этого прибегают к изучению простых функций или исполь¬
зуют простые препараты. Другой подход заключается в отказе от
регистрации активности отдельных нейронов и основан на_ исследо¬
вании общих электрических потенциалов, генерируемых большими
популяциями нейронов, с целью выяснения организации поведения
на системном уровне. В приведенных ниже опытах описано несколь¬
ко простых методик, типичных, соответственно, для макро- и мик*
роэлектродных исследований.
302
5.1. СПОНТАННАЯ ЭЭГ
Первые попытки выявить соотношения между активностью ЭЭГ и
поведением относятся к 30-м годам. Связь между бодрствованием и
паттерном ЭЭГ стала основой клинической оценки ЭЭГ (Hill and
Parr, 1963); установление этой связи позволило описать ретикуляр*
ную активирующую систему (Bremer, 1935, Moruzzi and Magoun,
1949) и явилось отправной точкой электрофизиологического анали-
за цикла сон — бодрствование (Jouvet, 1962,
1967). Характерные паттерны ЭЭГ, обнаружен¬
ные в коре больших полушарий, гиппокампе,
миндалине, обонятельных луковицах и других
структурах мозга, можно проанализировать ко¬
личественно, используя компьютерные методики
(корреляции, спектральный анализ мощности),
описание которых выходит за рамки данной
книги. На последующих страницах внимание
фокусируется на вживлении электродов, методи¬
ке регистрации и оценке необработанных дан¬
ных посредством наблюдения.
Животные. Крысы в возрасте 5 мес, содер¬
жащиеся в обычных условиях.
Аппаратура. Прибор для ЭЭГ или полиграф с общим
усилением 50 мкВ/см. Двухканальный кабельный усили¬
тель. Входной гибкий кабель с плотно переплетенными
5 жилками, заканчивающийся на одном конце разъемом
с 5 гнездами, а на другом — штекерами, соответствующи¬
ми входу регистрирующего прибора. Миниатюрная тран¬
зисторная розетка, соответствующая данному разъему, три
серебряных винтовых электрода (диаметр 2 мм, длина
5 мм с 15 миллиметровыми отводами). Биполярные элек¬
троды, изготовленные из нержавеющей стали (диаметр
200 мкм) в виде закрученной изолированной проволоки,
закрученная часть имеет длину 5 мм. Одна из косообраз¬
ных проволочек длиннее другой на 1 мм, а свободные кон¬
цы составляют около 10 мм в длину. Инструменты для
операции на черепе. Стереотаксический аппарат. Акриловая смола для вживле¬
ния электродов. Крепящие болты диаметром в 1 мм изготовляют из нержавею¬
щей стали, уменьшают головку винта, придавая ей форму пластинки толщиной
около 0,3 мм и шириной 0,8 мм. Так изготовляется горизонтальная часть элек¬
трода (длиной около 2,5 мм), вертикальный ствол которого имеет длину около
4 мм (рис. 5.1).
Процедура. Сначала рисуют чертеж электродов, крепящих бол¬
тов и расположения розеток вместе с местоположением соединяю¬
щих проводов (рис. 5.2). Изолированные серебряные или медные
провода (диаметр 200 мкм, длина 15 мм) припаиваются к верхней
поверхности серебряных винтов. Второй конец проволоки покрыва¬
ют припоем для облегчения последующего соединения с розеткой.
Электроды из нержавеющей стали непосредственно припаивают к
Рис. 5.1. Располо¬
жение трепанаци-
онных отверстий
для вживления
корковых и гиппо-
кампных электро¬
дов:
А — крепящие винты;
5 — паз ьем; R — ин¬
дифферентный элек¬
трод; 1 и 2 — сереб¬
ряные винтовые элек¬
троды; 3 и 4 — элек¬
троды из крученой
проволоки. Подроб¬
ности приведены в
тексте
303
розетке и сгибают до формы, примерно соответствующей их буду¬
щему положению в черепе.
Крысу наркотизируют нембуталом (50 мг/кг внутрибрюшинно) и
фиксируют в головодержателе стереотакса. Скальп разрезается по
средней линии от уровня глаз до затылочного гребня; кожа отво¬
дится в стороны и открытую кость очищают от мышц тупым скаль¬
пелем или распатором так, чтобы поверхность черепа была сухой
и чтобы были видны швы (особенно брегма и лямбда). Карандашом
отмечают местоположения отверстий для винтовых электродов
(АР-7; Р2; АР-2; L3; АР-2, R3), для крепящих болтов (АР-7, L2;
АР-7, L4; АР-7; R4) и для глубинных электродов (AP3,0, R2,0).
Для просверливания 1,5 мм отверстий для винтов и продолговатых
Рис. 5.2. Фиксация крепящих болтов: вверху — последовательные стадии
вживления; внизу — форма трепанационного отверстия
щелей (шириной 1 мм и длиной 2 мм) для Т-образных болтов ис¬
пользуют зубной бур. Просверливается 1 миллиметровое отвер¬
стие для глубинных электродов. Старайтесь не разрезать твердую
мозговую оболочку, останавливайте кровотечение из черепных
костей с помощью костного воска или материала, останавливаю¬
щего кровь (гемостатическая губка). Сначала фиксируют крепя¬
щие болты. Ствол Т-образного болта плотно захватывается гемо¬
статом и вводится в щель в перевернутом виде (см. рис. 5.1).
Когда болт входит в пространство вокруг твердой мозговой обо¬
лочки, его осторожно поворачивают на 90° и отпускают. Затем
вводят серебряные винтовые электроды. Верхняя часть винта (с
проволочным отводом) вновь держится гемостатом, который ис¬
пользуют для ввинчивания электрода в подготовленное трепанаци-
онное отверстие. Серебро пройдет через несколько меньшее отвер¬
стие, если нарезка острая и чистая. В кость винт входит только на
1 мм (2—3 оборота) (рис. 5.3).
После установки крепящих винтов и винтовых электродов их
фиксируют к кости несколькими каплями акрилата. Проволочные
электроды с разъемом присоединяются к электродному держателю
стереотаксического аппарата, подводятся к небольшому трепанаци-
304
онному отверстию и медленно вводятся в головной мозг, пока ниж¬
ний кончик не достигнет точки, находящейся на расстоянии около
3,5 мм ниже поверхности кости. Электроды в этом положении фик¬
сируются еще одной каплей акрилата, соединяющейся с ранее
образовавшимся слоем. После затвердевания смолы электрод выни¬
мают из держателя и провода от винтовых электродов припаивают
к свободным клеммам разъема. Если соединяемые поверхности
предварительно покрыты припоем, то достаточно в течение доли
секунды произвести подогрев. При правильном припаивании соеди¬
нение имеет гладкую блестящую поверхность и противостоит меха-
Рис. 5.3. Вжив ление электродов. (Последовательность этапов приведена
, в тексте.)
ническим нагрузкам. В этот момент необходимо проверить соедине¬
ние электрод—разъем, так как неправильные контакты позже
исправить будет уже невозможно. Провода пригибают к кости, разъ¬
ем помещают близко к черепу и фиксируют небольшим количест¬
вом акрилата. Полоску из полужесткого пластмассового листа ши¬
риной 5 мм (ПХВ, целлулоид) сгибают и приклеивают таким
образом, что образуется овал или прямоугольник вокруг обнажен¬
ной поверхности черепа с вживленными электродами. Небольшое
количество густого акрилата используется для прикрепления
овального барьера к кости по всей окружности. Затем поверхность
покрывают слоем более жидкой смолы для утапливания всех элек¬
тродов, крепящих болтов и проводов так, чтобы только верхние
3 мм разъема оставались возвышающимися над поверхностью за¬
ливки. Прежде чем акрилат затвердеет, по обеим более длинным
сторонам разъема фиксируют два крючка (рис. 5.3). Акрил не
должен попасть в разъем, так как будет испорчен контакт. Откры¬
тая ткань вокруг посыпается порошкообразным антибиотиком
(бацитрацин, тетрациклин), кожу вокруг основания разъема заши¬
вают. Крысе вводят 20 ООО единиц пенициллина внутримышечно и
помещают ее в виварий.
Эксперимент начинают через 3—5 дней после операции. Обычно
для подсоединения крысы к регистрирующему прибору необходимо
два человека: ассистент держит крысу за подвижную кожу спины
правой рукой, тогда как другой рукой в перчатке крепко держит
животное за морду (рис. 5.4). Экспериментатор держит разъем ле¬
вой рукой, а правой вводит штыревой разъем входного кабеля.
Кабельный штекер имеет пару крючков, которые соединяются ре¬
305
зиновыми кольцами (кольца вырезаны из тонкой резиновой трубки)
с соответствующими крючками разъема на голове для обеспечения
надежного контакта. Если помочь некому, то желательно про¬
изводить подсоединение, когда животное находится под легким
эфирным наркозом.
Рис. 5.4. Фиксация крысы при подсоединении выходного кабеля
Затем крысу помещают в сферический контейнер, а кабель, име¬
ющий противовес, перекидывается через блок, расположенный над
головой животного. Кабель соединяется с входными клеммами ап¬
парата ЭЭГ. Перекручивание кабеля при движении животного мож¬
но избежать, если применять ртутный вертлюг, а еще проще распу¬
тать кабель, поворачивая контейнер в противоположном направле¬
нии (рис. 5.5). Контейнер помещают в металлический ящик или
термостат, который обеспечивает электростатическое экранирова¬
ние. Регистрирующая система калибруется внутренними калибро¬
306
вочными импульсами (100 мкВ, временная константа 0,3 с, установ-
ка высокопропускного фильтра на 200 Гц). При помощи электрод¬
ного селекторного включателя пары отводов соединяют с внутрен¬
ним омметром. Сопротивление между парой серебряных электродов
не должно превышать 10 кОм, а сопротивление электродов состав¬
ляет около 100 кОм. Затем проволочные электроды соединяют с
одним каналом, серебряные винты 1 и 2 —с другим каналом реги¬
стрирующего прибора, а референтный винт соединяется с землей
(см. рис. 5.1).
1]>
Рис. 5!5. Сферический контейнер для регистрации ЭЭГ
у крыс:
DT — питьевая трубка; М — поворачивающаяся коробка с дви¬
гателем и зубчатой передачей; 5 — вращающаяся кабельная
подпорка с двухпозиционным переключателем; EEG — входные
клеммы ЭЭГ аппарата. Когда крыса поворачивается в одном
направлении, перекручивание кабеля на 90° замыкает переклю¬
чатель и активирует двигатель, который вращает контейнер
в противоположном направлении, пока контакт не разомкнет¬
ся. —проекция двухпозиционного переключателя, приведен¬
ная в нижней части рисунка
Наилучшее устранение артефактов движения и электрической
интерференции достигается использованием миниатюрного сигналь¬
ного повторителя на полевых транзисторах. Схема дифференцирую¬
щей цепи приведена на рис. 5.6. Выводы / и 2 штыревого разъема
соединяют с затворами двойных полевых транзисторов (например,
2N5046). Вывод 3 заземляется. Все стоки соединяются с питанием
+ 9 В. Единственные элементы цепи — небольшие сопротивления
(0,25 Вт) в 20 кОм, подсоединенные между источником и землей,
307
вместе с батареей могут находиться в отдельной коробке. Кабель
имеет 4 жилки для питания +9 В земли и два симметричных выхо¬
да истокового повторителя. Масса всей схемы не превышает 2 г;
размеры — 8X8X20 [мм]. Выход усилителя точно отражает изме¬
нение входного сигнала (усиление 1:1), однако значительное напря¬
жение постоянного тока, возникающее между землей и выходом, а
также между парными выходами, требует емкостного соединения
усилителя с выходом ЭЭГ. Общее усиление и пропускаемая поло¬
са частот затем определяются соединяющим конденсатором и по
показаниям ЭЭГ усилителей.
Рис. 5.6. Схема дифференциального катода по¬
вторителя, который должен монтироваться в
кабельном штекере. [Батарея и сопротивления на¬
ходятся в отдельной коробке, расположенной ря¬
дом со входом ЭЭГ от объекта.]
Результаты. Типичная запись ЭЭГ, сделанная на свободно дви¬
жущейся крысе, приведена на рис. 5.7. Во время ориентировочного
передвижения (хождение, бег, вставание) корковая ЭЭГ имеет
плоскую форму с быстрой нерегулярной активностью, амплитуда
которой не превышает 50 мкВ. Гиппокампальная активность пред¬
ставлена регулярными периодичными волнами (5—7 Гц; 200 мкВ),
так называемым т-ритмом, который лучше всего проявляется, когда
один из кончиков электродов помещают ниже, а другой — выше
уровня гиппокампальных пирамид.
При активном отдыхе или автоматизированном поведении (пи¬
щевое поведение, груминг) корковые ЭЭГ остаются плоскими, но
гиппокампальная активность десинхронизирована (рис. 5.7). Когда
животное засыпает, амплитуда корковых ЭЭГ возрастает до
200 мкВ с медленными нерегулярными волнами (2/3 Гц). Анало¬
гичный тип активности Также наблюдается в гиппокампе. Через
10—15 мин такого «медленноволнового сна» картина ЭЭГ резко
меняется: электрокортикограмма становится десинхронизирован¬
ной, а в гиппокампе возникает регулярная высокоамплитудная т-
активность. Несмотря на эти электрические проявления, характер¬
ные для состояния бодрствования, животное спит, иногда наблюда¬
ются очевидные признаки усиления релаксации мышц. Несоответ¬
ствие между электрическими и поведенческими показателями и
объясняет термин «парадоксальный сон». Обычно эта фаза значи-
308
тельно короче предыдущей. Через 2—3 мин животное просыпается,
двигается и может быть активным в течение некоторого времени, а
затем вновь засыпает. Животное, которому хорошо известна си¬
туация регистрации, в тихие часы дня дает регулярный цикл сон—
бодрствование, когда после 12 мин медленноволнового сна насту¬
пает парадоксальный сон (3 мин) и затем бодрствование в тече¬
ние нескольких минут. Данный паттерн лучше всего выражен у
сытых животных в теплом укромном месте. Цикл бодрствование —
медленноволновый сон — парадоксальный сон можно прекратить
пробуждающими стимулами, которые вызывают активацию ЭЭГ.
Парадоксальный сон всегда отделяется от состояния бодрствова¬
ния медленноволновым сном.
Со
Со SIM
, I'00 мкВ
1С
Рис. 5.7. ЭЭГ у свободно передвигающихся крыс:
вверху — вызванная звуком реакция пробуждения, за которой следует активная ориенти¬
ровочная реакция (вставание на задние лапы) и релаксация; горизонтальная линия над
записью отмечает период действия звонка; внизу—начало фазы перадоксального сна у
спящей крысы. Со — кора; Hi — гиппокамп; калибровка — 1 с, 200 мкВ. Обратите внима¬
ние на регулярный тета-ритм в гиппокампе во время ориентировочного поведения и па¬
радоксального сна
Переход от медленноволнового сна к бодрствованию — это пора¬
зительное электрофизиологическое явление, которое неоднократно
исследовалось в поведенческих ситуациях. Показано, что изменения
электрической активности связаны с выработкой рефлекса. Акусти¬
ческий стимул (УС, 5 с, 1000 Гц, 70 дБ), применяемый во время
медленноволнового сна, обычно вызывает быстрое привыкание и
не приводит к бодрствованию после 3—5 предъявлений. Сочетание
тона с болевым электрокожным стимулом (УС, 0,7 мА, 50 Гц, 1 с),
который совпадает с последней секундой предъявления акустиче¬
ского УС, вызывает быстрое развитие условной реакции пробуж¬
дения, распространяющейся на весь интервал УС—БС. Однако
болевые стимулы могут превышать цикл сон—бодрствование и
почти постоянное возбуждение делает дальнейшее тестирование
309
невозможным. Опыт значительно упрощается, когда цикл блокиру¬
ется наркозом, который вызывает ЭЭГ активность медленноволно¬
вого типа, но не препятствует ЭЭГ пробуждению. Для этой цели
лучше использовать уретановый наркоз. Внутрибрюшинная инъек¬
ция 0,8—1,0 г/кг уретана через 10—20 мин вызывает хирургический
С1
с°
*
( JIOOmkB
1с
Рис. 5.8. Выработка условной ЭЭГ реакции у
крыс, наркотизированных уретаном:
С\ и С5—1-я и 5-я попытки; Е1 — 1-я попытка угаше-
ния; горизонтальной линией обозначено применение
акустического УС (1000 Гц, 70 дБ), а стрелкой — элек¬
трическая стимуляция хвоста. Со — электрокортико-
грамма; Hi — гиппокампограмма. Калибровка — 1 с,
200 мкВ
наркоз, который характеризуется как исчезновением позных реак-
ций, так и медленными волнами большой амплитуды (до 500 мкВ)
в коре и гиппокампе. Выработку условного рефлекса начинают пос¬
ле достижения стабильного уровня наркоза. Несколько изолирован¬
ных предъявлений УС не обнаруживают очевидных изменений ЭЭГ.
Электрический стимул вызывает отчетливое пробуждение (рис.
5.8), которое длится в течение нескольких секунд. Через 5—10
сочетаний тока и тока УС вызывает условные реакции пробужде¬
310
ния, характеризуемые десинхронизацией в коре и появлением
т-активности в гиппокампе. При 3-минутном ИМП положительные
реакции достигают 90% после 10—15 сочетаний. Отмена болевого
I стимула ведет к угашению условной реакции пробуждения. Уга-
* шение значительно усиливается при коротких ИМП (1 мин и ме¬
нее).
Интерпретация. Спонтанная ЭЭГ отражает изменения мембран¬
ного потенциала больших популяций нейронов, вызванные синап¬
тическими влияниями. Термины «синхронизированная» и «десин¬
хронизированная» активность возникли на основании предположе¬
ния, что волны большой амплитуды вызваны одновременным
поступлением импульсных потоков в данные структуры, тогда как
низкоамплитудная нерегулярная активность свидетельствует о
быстрой и дисперсной бомбардировке синапсов. Неспецифические
таламические ядра, имеющие диффузные проекции в кору больших
полушарий, являются анатомическим субстратом механизма син-
\ хронизации, что объясняет медленноволновую активность во всех
теленцефалических и диенцефалических структурах. При бодрство-
: вании таламический пейсмейкер подавляется активацией восходя¬
щей ретикулярной системы, которая передает постоянный поток
импульсов в кору. Если кортикальные нейроны, in toto, реагируют
на ретикулярное блокирование десинхронизацией, то нейроны гип¬
покампа проявляют высокоамплитудную периодическую активность
(6—8 Гц), генерируемую пейсмейкером перегородки (Green and
Arduini, 1954; Whishaw and Vanderwolf, 1973). Такая синхрониза¬
ция достаточно обычна и в других частях лимбической системы
(30—40 Гц веретена в миндалине, 50 Гц активность в обонятельной
луковице). Механизмы ЭЭГ активности были рассмотрены Андерсе¬
ном и Андерссоном (Andersen and Andersson, 1968).
Постоянный контроль за ЭЭГ обеспечивает надежную инфор¬
мацию о состоянии бодрствования. Медленноволновой сон можно
легко распознать, однако различия между состоянием пробужде¬
ния и парадоксальным сном трудно определить лишь на основании
корковых и гиппокампальных ЭЭГ. Электромиограмма мышц шеи,
регистрируемая с помощью изолированной 100 мкм проволоки из
: нержавеющей стали, вживленной в мышцу параллельно затылоч¬
ной кости и зацементированной на черепе, может дать необходимую
; для различения этих состояний информацию. Она высока при
бодрствовании, умеренна при медленноволновом сне и полностью
! подавляется при парадоксальном. Простое измерение двигательной
активности может осуществляться с помощью методики шумового
отвода. Провод, прикрепляемый к кабелю, соединяют с одной вход¬
ной клеммой канала ЭЭГ. Движения животного изменяют емкость
провода по отношению к земле и, таким образом, вызывают зна¬
чительные отклонения входного сигнала. Неподвижность ведет &
исчезновению всякой активности на канале шумового отвода (Olds,
1973).
311
Механизмы цикла сон—бодрствование были тщательно изучены
за последние 20 лет. Если медленноволновой сон вызван инактива¬
цией ретикулярной формации, то парадоксальный связан с актива¬
цией центров нижних отделов мозга, которые передают возбужде¬
ние в кору, сопровождаемое блокадой механизмов ретикулярного
входа (увеличенный порог пробуждения) и выхода (уменьшение
мышечного тонуса). См. обзоры у Жюве (Jouvet, 1962, 1967).
По-прежнему не ясна поведенческая значимость парадоксально¬
го сна. У человека парадоксальный сон сопровождается сновидени¬
ями, и можно предположить, что какое-то воспоминание предыду¬
щего опыта происходит и у животных, у которых данная фаза сна
сопровождается подергиванием мышц, изменениями сердечного рит¬
ма и дыхания, кожно-гальваническими реакциями и вокализацией.
Влияние деприваций парадоксального сна можно изучить, если вос¬
пользоваться мышечной релаксацией, сопровождающей эту фазу
цикла сна (Jouvet et al., 1964). Животное помещают на небольшой
круглый пьедестал, окруженный со всех сторон водой. Крыса может
спать, припав к площадке, но как только мышцы ее расслабляются,
она падает в воду. Таким образом, цикл сна преждевременно пре¬
рывается в конце медленноволнового сна, сразу же за которым
следует пробуждение. Биологическая значимость парадоксального
сна рассматривается в обзорах у Хенневина и Леконта (Hennevin
and Leconte, 1971).
Влияния препаратов на ЭЭГ составляют основу электронейро¬
фармакологии. Большая часть анестетиков вызывает синхрониза¬
цию ЭЭГ, соотносимую с поведенческими симптомами (подавление
Позных рефлексов, увеличение порога боли), но некоторые, напри¬
мер уретан, не блокируют электрофизиологическую реакцию про¬
буждения и даже не увеличивают ее порога (Sinz, 1971). Другие
препараты (например, атропин, скополамин) вызывают синхрони¬
зацию ЭЭГ, которая не сопровождается сном. Типичное ЭЭГ про¬
буждение, характеризуемое отчетливой т-активностью в гиппокам¬
пе, вызывают холинергические стимуляторы (физостигмин, ареко-
лин, Stumpf, 1965). Возможность возникновения различных типов
ЭЭГ-активности под влиянием препаратов дает способ исследова¬
ния причинных взимоотношений между специфическими паттерна¬
ми ЭЭГ и поведением. Диссоциация, наблюдаемая при использова¬
нии холинергических препаратов (атропин и скополамин, упомяну¬
тые выше), свидетельствует о том, что ЭЭГ пробуждения не явля¬
ются обязательным условием обучения и извлечения из памяти.
С другой стороны, возможность выработки условного рефлекса в
форме реакции пробуждения под уретановым наркозом (Sinz,
1971) говорит о том, что наркоз не мешает обучению.
Количественная оценка ЭЭГ требует специальной аппаратуры
(компьютеров). Полезно использовать полуколичественный подход
для определения типичных паттернов (синхронизированный, десин¬
хронизированный, тета- нерегулярно синхронизированный и т. д.) и
312
постоянно измерять процент времени, приходящегося на эти паттер¬
ны. Частоту т-активности так же легко измерить. Для контроля за
циклом сна скорость движения бумаги уменьшают до 10 мм/мин и
измеряют только изменения амплитуд ЭЭГ (вместе с ЭМГ-активно-
стью для идентификации периодов парадоксального сна).
Рекомендуемые опыты
(1) Обучайте крысу прыгать на поднятую платформу, выступаю¬
щую в сферический контейнер. Наблюдайте за гиппокампальной
т-активностью в период, непосредственно предшествующий прыжку.
(2) Регистрируйте гиппокампные ЭЭГ во вращающемся колесе
во время спонтанной и вызванной активности животного.
(3) Сравните цикл сна, определенный с помощью электрофизио-
логических измерений, и цикл сна, установленный путем наблюде¬
ний или регистрации двигательной активности.
(4) Прерывайте медленноволновой сон, применяя удар электри¬
ческого тока на ступню, как только возникает 10-секундный период
синхронизированной ЭЭГ. Сравните цикл сна до и после различных
интервалов постоянного бодрствования. Прерывайте парадоксаль¬
ный сон, используя методику с пьедесталом (см. выше), и изучите
влияние такой депривации на цикл сна.
(5) Выявите пороги пробуждения электрокожной стимуляции
при различных дозах нембутала (5, 10, 20, 30 мг/кг); уретана (0, 5,
0,7, 0,9 г/кг) и атропина (5, 10, 15 мг/кг).
(6) Сравните эффекты пробуждения, вызываемые различными
стимулами у крыс, наркотизированных уретаном (0,9 г/кг). Исполь¬
зуйте акустические стимулы, пассивное движение ноги, поглажива¬
ние кожи, болевое надавливание или укол, прикладывание к носу
ватного тампона* смоченного эфиром или аммиаком.
(7) Выработайте ЭЭГ-пробуждения под уретановым наркозом
на тон в 1000 Гц (УС) и протестируйте генерализацию на более
низкие и более высокие частоты. Чередуйте подкрепляемый УС
(1000 Гц) и другие неподкрепляемые акустические стимулы и на¬
блюдайте за выработкой дифференцировки.
5.2. ФОКАЛЬНАЯ ЭПИЛЕПТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ
Спонтанная ЭЭГ-активность отражает скорее процессы, происходя¬
щие в ретикулярной формации, чем местные изменения в области
регистрации. Однако местный компонент можно усилить, если воз¬
будимость обозначенного региона мозга усилить за счет локальной
аппликации металлов-конвульсантов (кобальт) и специальных
препаратов (пенициллин, стрихнин, пикротоксин). См. Обзоры у
Варда (Ward, 1972), Принса и Вайлера и сотр. (Prince, 1972, Wyler
et al., 1975).
313
При соответствующей дозе определяется судорожный фокус,
который генерирует с нерегулярными интервалами (0,5—5 с) так
называемые интериктальные * эпилептические спайки, причем отри¬
цательные волны достигают амплитуды в несколько милливольт и
длятся 50—100 мс. Время от времени интериктальная активность
возрастает до регулярного конвульсивного разряда (5—15 Гц), ко*
торый резко прекращается через десятки секунд. На активность
фокуса влияет изменение возбудимости в области, обработанной
препаратами (Islam and Bures, 1975).
Некоторые из этих влияний неспеци¬
фические (пробуждение) и, следова¬
тельно, не зависят от локализации
фокуса. Другие влияния вызваны из¬
бирательной активацией местной
нервной сети конкретным поведенче¬
ским актом. Увеличение синаптическо¬
го вовлечения может способствовать
интериктальному разряду, но иногда
может преобладать колатеральное
торможение, которое препятствует ге¬
нерации судорожных разрядов. Одна¬
ко эпилептический очаг нельзя рас¬
сматривать как пассивный показатель
возбудимости. На него не только влия¬
ет поведение, но он сам может воздействовать на выполнение по¬
веденческого задания животным. Дискретная реакция, например
реакция лизания или нажатие на рычаг, может возникать со сред¬
ней частотой интериктальных разрядов; кроме того, вероятность
реакции может изменяться непосредственно до или после каждого
разряда (Woodruff, 1974).
Животные. 5-месячные крысы содержатся в обычных условиях.
Аппаратура. Установка для ЭЭГ или полиграф с общим усилением
50 мкВ/см. Плотно сплетенный гибкий кабель с 5 проводниками (длина 1 м),
заканчивающийся штекером с 5 контактами на одном конце, и со штекерами,
подходящими для входа в регистрирующий прибор,— на другом конце. Ми¬
ниатюрная транзисторная розетка с 5 гнездами. Три серебряных винтовых элек¬
трода (диаметр 2 мм, длина 5 мм) с отводами длиной 10 мм. Два кусочка
серебряной трубки (внешний диаметр 2 мм, внутренний 1,5 мм, длина 10 мм)
отводами длиной 10 мм (рис. 5.9). Инструменты для черепной хирургии. Акри¬
ловая смола для фиксации электродов, крепящие болты. Зубная бурмашина с
набором буров. Прибор для фотоэлектрической регистрации лизаний (см. с.236),
устройство для изучения рукости (см. с. 217) или камера Скиннера (см. с. 211).
Катодно-лучевой осциллограф (КЛО), триггер Шмитта и формообразующие
схемы. Для построения растровых гистограмм по данным необходимы 6-бито¬
вый цифро-аналоговый преобразователь и два стереомагнитофона.
* Под термином «интериктальный» в неврологической клинике понимается
период между двумя смежными судорожными припадками, а в электрофизио¬
логии — время между двумя эпилептиформными разрядами в ЭЭГ,
СП
Рис. 5.9, Поверхностная
канюля для аппликации
эпилептогенных препаратов
и регистрации фокальной
эпилептической активности:
М — мандрен
314
Процедура. Для выявления очагов на дорзальной поверхности
мозга может использоваться методика открытых канюль, например,
в сенсомоторной коре. В данном случае животное подготавливают,
как в разделе 5.1. Серебряные трубочки вставляют в 22-миллимет¬
ровые отверстия в АР-2,
L-4; АР-2, R-4, серебря- с
ные винты — в чуть мень¬
шие отверстия в АР-7, R1;
АР-3, L2; АР-3, R2. Кре¬
пящие винты фиксируют
в кости от АР-5 до АР-6,
L2; АР7, L4; АР7, R4.
После предварительной
фиксации болтов и элек¬
тродов отводящие прово¬
да припаивают к соответ¬
ствующим контактам
транзистора и все устрой¬
ство погружают в акрил.
Серебряные трубочки за¬
крываются точно подо¬
гнанными пробками и
животное возвращают в
жилую клетку.
Сам опыт начинают
через два дня после опе¬
рации. Животное предва¬
рительно обучают выпол¬
нять простое двигатель¬
ное задание, требующее
повторяющейся активно¬
сти, например нажатия
на рычаг (см. с. 211), до¬
ставание (см. с. 217) или
лизание (см. с. 201). Пос¬
ле достижения удовлетво¬
рительного уровня выпол¬
нения задания крысу
подсоединяют к кабелю.
Это обычно вызывает
только кратковременное прекращение двигательного поведения.
В этот же момент начинается регистрация ЭЭГ. После восстанов¬
ления нормального выполнения задания на корковую поверхность
апплицируют 5 мкл 1%-ного пикротоксина или 2000 ед. пеницил¬
лина и постоянно регистрируют ЭЭГ. Чтобы помешать насыще¬
нию животного, ему на этой стадии не позволяют выполнять ре¬
акцию до тех пор, пока в ЭЭГ не возникнет отчетливая интерик-
1мВ
Юг.
Рис. 5.10. Развитие эпилептических спай-
ков в корковом фокусе, вызванных местной
аппликацией пикротоксина:
цифрами обозначено время в мин после приме¬
нения препарата. С —- контрольная запись до
применения препарата. Калибровка: 10 с, 1 мВ,
негативность корковой поверхности отмечается
отклонением луча вниз
315
тальная активность. Как ЭЭГ-активность, так и эпилептические
разряды регистрируются одновременно при скорости движения
бумаги, составляющей не менее 30 мм/с, что необходимо для опре¬
деления латентного периода. После регистрации достаточного чис¬
ла реакций и разрядов (несколько сотен того и другого) опыт за¬
вершается. На следующий день производится тестирование друго¬
го очага и другого конвульсанта.
„ WJLJ1WI
А
s
R
Рис. 5.11. Модификация интериктального спайкового разряда (S) при достава¬
нии (R) контралатеральной передней конечностью:
высокочастотный разряд тормозится (вверху), а низкочастотный разряд активируется (вни¬
зу) движением. Калибровка — 10 с, 1 мВ, негативность корковой поверхности отмечается
отклонением луча вниз
Результаты. На рис. 5.10 приведен пример эпилептической ак¬
тивности, возникающей в двигательной коре крыс после поверхно¬
стной аппликации 1%-ного пикротоксина. Первые спайки возника¬
ют через 1—2 мин. Они быстро увеличиваются по амплитуде и
достигают максимума через 5—15 мин. Частота интериктальных
разрядов продолжает увеличиваться в течение 20 мин, остается ста¬
бильной в последующие 40—60 мин и затем постепенно уменьшает¬
ся. Разряды распространяются в симметричный регион в другом
полушарии и в меньшей степени также в ипсилатеральной и контра¬
латеральной теменной коре. Разряд эпилептического приступа
обычно генерализованный и регистрируется всеми электродами.
Взаимодействие интериктальной активности и поведения может
быть установлено разными способами. Самый простой подход за¬
ключается в подсчете реакций и разрядов через регулярные интер¬
316
валы и выявлении корреляции между этими двумя группами дан¬
ных. Частота доставания или нажатия на рычаг находится в обрат¬
ной зависимости от частоты разрядов в коре, контралатеральной
предпочитаемой лапе. Судорожный разряд полностью блокирует
доставание корма.
По более тонкому анализу определяется вероятность возникно¬
вения разрядов в короткие интервалы,
предшествующие и следующие после по¬
веденческой реакции. Эти данные сопо¬
ставляют с общим числом возникающих
разрядов. Пример, приведенный на рис.
5.11, показывает регистрацию, где часто¬
та 0,2 (В) или 1,0 (А) разряд/с соответ¬
ственно увеличивается или уменьшается
в период ±0,5 с до и после реакции до¬
ставания. Влияние разрядов на поведен¬
ческую реакцию может выражаться та¬
ким же образом. При исследовании мо¬
дификации частоты лизания под влияни¬
ем интериктального разряда в двига¬
тельной коре средняя частота лизания,
составляющая 6,2 с, падает до 3,0 с в
течение 1 с интервала после каждого
спайка (Ionescu et al., 1976).
Еще большие подробности можно вы¬
явить, если построить гистограммы рас¬
пределения разрядов в промежуток меж¬
ду предшествующей и следующей реак-
Рис. 5.12. Растровые гисто¬
граммы межстимульной ак¬
тивности, сопровождающей
_ доставание:
ЦИЯМИ. Это МОЖНО осуществить, измеряя А_развертка луча кло запу-
соответствующие периоды В записи И скается
строя соответствующие гистограммы. То
же самое можно автоматически выпол-
разгибанием передней
конечности; В — развертка за¬
пускается за 1 с отдельным
доставаниям, а точки — моду¬
ляции яркости, определяемой
НИТЬ С ПОМОЩЬЮ компьютера. Для реше- спайками; ось абсцисс — время
в секундах
ния этой задачи с помощью компьютера,
с незначительными затратами, необхо¬
дим КЛО, развертка времени которого запускается синхронизи¬
рующим событием (например, реакцией доставки), тогда как
другое событие связано со входом модуляции яркости (Z). Фор¬
мообразующая схема необходима для трансформирования разря¬
дов в стандартные положительные импульсы, подходящие для
модуляции яркости. На рис. 5.12, А приведено точечное изображе¬
ние разрядов, возникающих после вытягивания конечности. Циф¬
ро-аналоговый преобразователь, соединенный с 6-битовым двоич¬
ным счетчиком, опускает луч на один шаг вниз после каждой
реакции так, что регистрируемая новая реакция доставания начи¬
нается с новой строчки. 64 строчки фотографируются с помощью
камеры с открытой шторкой.
317
Данная методика не обеспечивает анализ интервала, предшест¬
вующего реакции. Необходимую память возможно осуществить
двумя бытовыми магнитофонами, поставленными рядом на стол.
Одна лента, проходящая между двумя магнитофонами, регулиру-
оп-Цпе
ТR t TR 2
Ch 1
W
В off-line
TR1 TR2
W
W
W
V
Ik-fJ
Т R 1
TR2
Chi
Ch 2
Chi
CR 2
DP I 1
ТВ Г “ I
Рис. 5.13. Описание явлений, предшествующих запускаю¬
щему сигналу:
задержка осуществляется двумя стереофоническими магнитофона¬
ми: вверху — диаграмма импульсов; при режиме on-line раз¬
вертка КЛО запускается синхронизирующим Ихмпульсом, задер¬
жанным моностабильным мультивибратором D; вход КЛО полу¬
чает данные, записанные первым магнитофоном и воспроизведен¬
ные со второго магнитофона; при режиме off-line синхронизи¬
рующий импульс воспроизводится с первого магнитофона, а дан¬
ные— со второго магнитофона. TR1 и 2—магнитофоны 1 и 2;
Ch 1 и 2 — каналы 1 и 2; DP — импульс задержки; ТВ — раз¬
вертка
ется так, что время перехода от одной головки к другой составля¬
ет 4 с. Спайки, преобразованные в короткие прямоугольные им¬
пульсы, регистрируются первым магнитофоном и воспроизводятся
через 4 с со второго магнитофона (рис. 5.13, А, В). Длительность
318
развертки времени КЛО устанавливают на 2 с. Синхронизирующее
явление (доставание) запускает моностабильный мультивибратор,
который, в свою очередь, запускает развертку с 3-секундной от-
строчкой, тогда как яркость луча модулируется с выхода второго
магнитофона. Построение точечных растворов начинается за 1 с до
синхронизирующей реакции, которая совпадает с серединой раз¬
вертки, и заканчивается через 1 с (см. рис. 5.11, В). Ту же методи¬
ку можно использовать для анализа данных, записанных на магни¬
тофоне, при условии, что записывают как спайки, так и реакции и
их можно достоверно отличить. Для этого необходим 2-канальный
магнитофон или импульсы разной амплитуды или полярности, если
используется одноканальный прибор. В этом случае оба магнитофо¬
на находятся в режиме воспроизведения; первый соединен с цепью
задержки и с КЛО таким образом, что только синхронизирующее
явление запускает развертку (см. рис. 5.12, В).
Интерпретация. Местное применение конвульсантов увеличивает
возбудимость обработанной области до тех пор, пока положитель¬
ная обратная связь, не уменьшенная тормозным взаимодействием,
не доводит систему до «насыщения», о котором свидетельствует ге¬
нерация эпилептического спайка (Ayala et al., 1973). Во время по¬
следующего возвратного торможения сеть сбрасывается и возбуж¬
дение начинает вновь возрастать с нулевого уровня. Случайная
генерация разрядов связана с изменением числа активированных
синапсов, которые запускают авторегенеративный процесс. Спайки
могут запускаться электрической стимуляцией тестируемой области
или стимуляцией возбуждающих афферентных путей. Кроме того,
поведенчески вызванные модификации числа вовлеченных синапсов
отражаются в частоте генерации разрядов (Wyler et al., 1975), ко¬
торая может увеличиваться (возбуждение) или уменьшаться (тор¬
можение). Иногда оба влияния возникают в быстрой последова¬
тельности. Стохастическая природа взаимодействия требует, чтобы
было выявлено влияние статистическим анализом (вероятность
возникновения разрядов гистограммы) большого объема данных.
Обычно для получения достаточно точной картины необходимо не¬
сколько сот разрядов и реакций и средняя частота разрядов долж¬
на составлять не менее 0,2 Гц. Более высокая частота желательна
для того, чтобы продемонстрировать длительные тормозные влия¬
ния.
Хотя процент нейронов, участвующих в эпилептических разря¬
дах, неизвестен, он может быть достаточно высок для прерывания
любой другой активности в отравленной области. Судорожные раз¬
ряды в моторной коре сопровождаются подергиванием соответст¬
вующих мышц (Dawson and Holmes, 1966). Довольно удивительно,
что интериктальные разряды столь незначительно мешают поведе¬
нию. В случае достаточно редких произвольных движений такое
вмешательство может быть весьма ограниченным, если реакция на¬
чинается в период, когда нет разрядов. Когда движение началось,
319
оно, очевидно, контролируется несколькими параллельными кана¬
лами, которые и предохраняют его от коротких судорожных разря¬
дов. Помехи более очевидны в случае таких периодических движе¬
ний, как лизание. Следует учитывать две возможности:
а) если разряд блокирует запуск часового механизма, то одно
или два лизания выпадают и следующее лизание появляется во
время непрерывной часовой активности;
б) разряд препятствует срабатыванию биологических часов, так
Как блокирует или замедляет механизм действия. Анализ взаимо¬
действия разряд — поведение поможет выбрать один из двух назван¬
ных вариантов.
В классической электрофизиологии используется нейроногра¬
фическая методика, заключающаяся в местной аппликации стрих¬
нина (Dusser de Barenne and McCulloch, 1939), что позволяет выя¬
вить связи между очагом и различными проекционными областями.
Эпилептические очаги представляют собой полезный инструмент
для поведенческих исследований, так как они одновременно высту¬
пают в качестве стимуляторов и функциональных выключателей с
с высоким пространственно-временным разрешением.
Рекомендуемые опыты
(1) Выявите пенициллиновый фокус в теменной коре или в дорзаль¬
ном гиппокампе. Наблюдайте за изменениями интериктальной ак¬
тивности во время сна и за влиянием различных стимулов, вызыва¬
ющих пробуждения.
(2) Исследуйте взаимодействие между судорожным разрядом и
дыханием (см. с. 170) для очагов в коре больших полушарий, ги¬
поталамусе и продолговатом мозге.
(3) Сравните частоту разрядов в очаге в моторной коре во вре¬
мя различных форм двигательной активности (хождение или бег в
колесе, стояние, балансирование на перекладине) и в состоянии
покоя.
(4) Определите влияние интерикальных разрядов на латентный
период реакции нажатия на рычаг, вызванной сенсорным УС, запус¬
каемым разрядом. Подкрепление в задании по нажатию на рычаг
производите только в течение короткого интервала (1 с) после ин-
териктального разряда. Можно ли разряд рассматривать как опе-
рантную реакцию?
(5) При выработке классических оборонительных УР (звук в
течение 3 с, за которым следует удар тока, поданный на ступню)
сделайте интенсивность БС пря мо или обратно пропорциональной
числу интериктальных разрядов в период УС—БС, т. е. определите,
может ли частота разрядов уменьшиться наказанием или увеличи¬
ваться выработкой избегания.
(6) Попытайтесь манипулирбвать частотой разрядов путем выра¬
ботки инструментальных УР.
320
5.3. ВЫЗВАННЫЕ ОТВЕТЫ
Если явления, описанные в двух предыдущих опытах, отражают
спонтанную активность структур, которая меняет поведение, то
активность, вызванная УС, лучше позволяет проследить за пото¬
ком импульсов, идущих по нервной цепи. Кратковременные интен¬
сивные сенсорные стимулы необходимы для того, чтобы вызвать
синхронный поток, поступление которого в различные переключа¬
тельные ядра афферентного пути вызывает ярко выраженную реак¬
цию. За пределами прямых проекций амплитуда реакций уменьша¬
ется и латентные периоды увеличиваются. Сравнение пространст¬
венного распределения реакций на нейтральный стимул по
латентным периодам и амплитуде, который позже становится УС,
должно показать, когда и где происходят пластические изменения.
К сожалению, многие модификации вызванных ответов связаны не
с обучением, а с изменениями уровня бодрствования, мотивации или
эмоциональности. Кроме того, различная ориентация свободно пе¬
редвигающегося животного по отношению к УС может вызвать
значительную вариабельность реакций, особенно при использовании
зрительных стимулов (открывание и закрывание глаз, изменения
диаметра зрачка, направление взгляда, движения глаз, положение
головы, положение животного в установке). Акустические сигналы
создают более равномерное поле стимуляции, но даже и в этом слу¬
чае положение животного следует учитывать. Некоторые из этих
трудностей можно преодолеть, если фиксировать источник стиму¬
лов на голове животного (миниатюрный динамик или лампочки
освещения, прикрепленные к черепу), но более простое решение
заключается в использовании электрической стимуляции в каче¬
стве УС.
Распространение вызванной активности от структур входа к вы¬
ходу условного Ътвета легко проследить, когда латентность ответа
мала. Этой цели идеально отвечает условный мигательный рефлекс
у кошки (Woody, 1970) с латентным периодом 21 мс и высокосин¬
хронным выходом. Большая часть других физических УР (напри¬
мер, нажатие на рычаг) имеет латентные периоды порядка сотен
микросекунд и менее резкое начало. Весьма трудно найти электри¬
ческие корреляты импульсов, которые переключаются с основных
сенсорных путей на центры выхода. В большинстве случаев вызван¬
ные ответы генерируются волной возбуждения, вовлекающей слож¬
ные синаптические цепи (Schlag, 1973). Легче объяснить моносинап-
тические ответы, отражающие эффективность синаптической пере¬
дачи в определенном звене цепи. В опыте, описанном ниже,
моносинаптические ответы у гранулярных клеток зубчатой фасции
гиппокампа вызваны электрической стимуляцией энторинальной
коры по методике, описанной Дугласом и Годдардом (Douglas
and Goddard, 1975), Дугласом (Douglas, 1977) и Мак Нбтоном и
сотр. (McNaughton et al., 1978).
11—549
321
Животные. 4—5-месячные крысы, содержащиеся в стандартных
лабораторных условиях.
Аппаратура. КЛО и предусилитель с общим усилением 50 мкВ/см. Двух¬
канальный стимулятор прямоугольных импульсов с двумя блоками для изоляции
стимула. Фотоаппарат для фотографирования с экрана КЛО. Изолированная
проволока из нержавеющей стали (100 мкм для регистрации, 200 мкм для сти¬
муляции), серебряные винтовые электроды, крепящие болты, транзисторный
разъем, соединительный кабель и т. д. (см. раздел 5.1). Высокий стеклянный
контейнер размером 15X15X80 [см] с электрифицированным решетчатым по¬
лом.
Процедура. Крысу наркотизируют уретаном и готовят к опыту,
как это описано в разделе 5.1. После фиксирования головы в дер¬
жателе для серебряных винтовых
электродов делают трепанацион¬
ные отверстия в АР-6, L2 и АР-6,
R2 для гиппокампального реги¬
стрирующего электрода в АР-3,
L2 (отверстие 1 мм) и для сти¬
мулирующего электрода из кру¬
ченой проволоки в АР-7, L4, 5,
для крепящих болтов —в АР-4,
R2; АР-5, L5 и АР-10, L1. Встав¬
ляют крепящие болты и серебря¬
ные винты с прикрепленными к
ним проволочными отводами и
фиксируют их небольшим коли¬
чеством акрилата. Так как фо¬
кальная регистрация крайне чув¬
ствительна к повреждению, кото¬
рое может возникнуть в результате нагрева регистрирующего про¬
вода во время спайки, желательно согнуть стимулирующие и ре¬
гистрирующие электроды, придав им форму, которую они должны
иметь после вживления, и припаять их к контакту 1 (регистри¬
рующий электрод), 4 и 5 (стимулирующие электроды) транзи¬
сторного разъема. Вертикальные части электродов затем захваты¬
вают двумя независимыми держателями стереотаксического ап¬
парата и размещают путем одновременной манипуляции обеими
держателями над соответствующими трепанационными отверстия¬
ми (рис. 5.14). Стимулирующие и регистрирующие электроды за¬
тем опускают соответственно до 3,5 и 2,5 мм ниже поверхности
коры и соединяют гибкими кабелями с выходом стимулятора и
входом предусилителя. Второй входной контакт симметричного
предусилителя подсоединяют к одному серебряному винту,'тогда
как второй винт используют для заземления. Стимулы (0,1 мс,
5—30 В) применяют с 10-секундными интервалами и ответы на¬
блюдают на КЛО. Регуляторы предусилителя устанавливают на
самую большую величину постоянной времени (1 с) или постоян¬
ного тока и максимально открывают высокочастотный фильтр.
Рис. 5.14. Независимое расположение
стимулирующих (5) и регистрирую¬
щих (R) электродов с двумя от¬
дельными держателями
322
Общее усиление регулируется на 0,5 мВ/см. Развертка, запускае¬
мая синхронизирующим выходом стимулятора, устанавливается
на скорость 1 см/мс.
После 5 реакций регистрирующий электрод погружают на
0,2 мм глубже, и этот процесс повторяют, пока не будет достигнута
глубина 4 мм или пока не появится максимальный ответ (рис.
5.15). Если удовлетворительный ответ не удается регистрировать
(см. «Результаты») по всему треку, то стимулирующие электроды
Рис. 5.15. Реакция зубчатой фасции на стимуля¬
цию зрительной коры:
запись с глубины, соответствующей схематическому ри¬
сунку слоев гиппокампа. СА\ пирамиды; G — верхние
и нижние гранулярные клетки зубчатой фасции; Н —
хилус; калибровка — 5 мс, 50 мВ, негативность — вверх
погружают глубже на 0,5 мм, регистрирующий электрод возвраща¬
ют в первоначальное положение и всю процедуру повторяют. Одно¬
временно интенсивность стимула регулируется до уровня, слегка
превышающего максимальный. Максимальные ответы возникают,
когда стимулируются волокна перфорантного пути, проходящие
через угловой пучок. Не забывайте, что гиппокамп — это структура
подковообразной формы, охватывающая заднебоковую поверхность
таламуса. Ее пирамидный клеточный слой проходит через субику-
люм к энторинальной коре, которая образует переход к неокортек-
су в каудальной трети больших полушарий мозга. Топография свя¬
зей энторинальной коры и зубчатой фасции должна быть изучена
11* 323
■ I I I I \
НС
по атласу, где приводятся парасагиттальные срезы на расстоянии
2—3 см от средней линии (например, Pellegrino et al., 1979).
После получения удовлетворительной реакции оба электрода
крепятся акрилатом к ближайшим крепящим болтам и высвобожда¬
ются из электродных держателей стереотаксического аппарата. От¬
воды от серебряных электродов припаивают к оставшимся неис¬
пользованным контактам (2 и 3) розетки, и вживление заканчива¬
ется так, как это описано в разделе 5.1. Во время различных стадий
процедуры вживления положение электродов постоянно контролиру¬
ется на основе регистрации ответа.
Опыты начинают через 2—5 дней после вживления электродов.
Животное соединяют гибким кабелем (с 5 проводами) с изолирую¬
щим блоком стимулятора (провода 4 и 5), симметричным входом
предусилителя (провода / и 2) и с землей (провод 3). Стимулятор
и усилитель настраивают на уровень, вызывающий максимальный
ответ, и стимуляцию начинают с частоты 0,1 Гц (УС). Интенсив¬
ность стимула доводится до уровня, дающего определенные субмак'
симальные реакции, и стимуляция продолжается 20 мин. Реакции
фотографируют с экрана КЛО, используя технику суперпозиции;
шторка фотоаппарата остается открытой, пока не сфотографировав
ны 5 или 10 реакций. На следующей стадии экспериментов энтори-
нальные стимулы (УС) сочетают с ударом тока, который подают на
решетку пола (БС—100 мс, 100 В) спустя 500 мс через другой
выход стимулятора. Через 20 мин выработки УР удары тока на
ступню прекращаются и подаются только энторинальные стимулы.
Стадия угашения вновь длится 20 мин. На следующий день энтори-
нальную кору стимулируют с частотой 0,1 Гц сериями из трех или
десяти 0,1-мсекундных импульсов, применяемых с интервалами в
2,5 мс (УС). Реакции накладываются на один кадр пленки. Стадии
габитуации, выработки и угашения длятся каждая по 20 мин. Мож¬
но использовать парадигму псевдообусловливания на каждом жи¬
вотном, подготовленном аналогичным образом. В данном случае
удары тока следует применять в случайном порядке, предпочтитель¬
но за несколько секунд до применения УС.
Результаты. На рис. 5.15 приведено постепенное изменение вы¬
званного потенциала во время погружения регулирующего электро¬
да в гиппокамп. Как правило, можно выделить два компонента:
один с начальным латентным периодом, составляющим 1,6 мс, за
которым при большей интенсивности стимула через 1 мс следует
спайкообразная волна противоположного знака. Первый компонент
отрицательный при поверхностном положении электрода, затем он
увеличивается по амплитуде почти до 10 мВ на уровне верхнего
молекулярного слоя зубчатой фасции, резко меняет полярность,
когда электрод входит в хилус, и вновь становится отрицательным
под нижним молекулярным слоем. Спайк положителен над зубчатой
фасцией и ниже ее и отрицателен — в хилусе. Ответы с максималь¬
ной амплитудой наблюдаются по обеим сторонам верхнего молеку*
324
лярного слоя, где они могут достигать 10 мВ или превышать эту
величину. Небольшая волна очень короткой латентности, составля¬
ющей менее 1 мс, которая иногда встречается при верхних и ниж¬
них положениях электрода, соответствует пресинаптическому залпу.
Габитузция
Рис. 5.16. Влияние обусловливания на ответы зубчатой
фасции, вызванные энторинальной стимуляцией:
калибровка — 10 мс, 1 мВ; цифрами обозначено время в мин
после начала выработки или угашения
Если вживление проведено правильно, то ответы у свободно пе¬
редвигающихся животных очень напоминают волны, которые наблю¬
дались несколькими днями ранее на острой фазе опыта. На ответы
влияет цикл сон—бодрствование (Winson and Abzug, 1978) и цир¬
кадный ритм (West and Deadwyler, 1980), кроме того, реализация
может специфическим образом изменяться, когда энторинальный
стимул становится УС, предупреждающим последующий удар тока
на ступни. Типичная запись, где видно постепенное уменьшение
325
постсинаптического компонента в ходе обусловливания, приведена
на рис. 5.16. Более явные результаты получены при повторяющейся
стимуляции энториальной области коры. В серии из 3—10 имп.,
предъявляемых с частотой 400 Гц (т. е. в течение 7,5 или 25 мс),
только первый стимул вызывает реакцию, тогда как последующие
блокируются (рефракторный период). Несмотря на явную неэффек¬
тивность, они облегчают синаптическую передачу. При сериях, пов¬
торяющихся с 10-секундными интервалами, ответы постепенно
вырастают до максимума, который достигается после 10—20 серий.
Когда вновь используют одиночные стимулы (0,1 Гц) в условиях
угашения сразу после выработки и через 1 или 24 ч, то амплитуда
ответа существенно возрастает.
Интерпретация. Принципы организации структуры гиппокампа
у грызунов позволяют выявить электрогенез различных компонен¬
тов вызванного ответа. Согласно Ломо (Lomo, 1971, а, б), они вклю¬
чают пресинаптический залп, внеклеточный возбуждающий пост-
синаптический потенциал (ВПСП) синапсов перфорантного пути на
гранулярных клетках и популяционный спайк гранулярных клеток.
Короткий латентный период свидетельствует о моносинаптической
генерации компонента ВПСП. Любая другая активность, вызванная
в гиппокампе при стимуляции энториальной коры, должна возни¬
кать позже и, следовательно, не может мешать вызванному ответу,
который является специфическим показателем возбудимости в опре¬
деленном звене нервной сети. Следует помнить, что амплитуда сум¬
марного ВПСП зависит от амплитуды отдельных внутриклеточных
ВПСП и от числа возбужденных гранулярных клеток, тогда как
амплитуда популяционного спайка пропорциональна только числу
разряжающихся гранулярных клеток.
Увеличение или уменьшение ответа зубчатой фации, вызванно¬
го постоянным энторинальным стимулом, может свидетельствовать
об изменении возбудимости стимулируемого региона или об изме¬
нении синаптической эффективности и возбудимости гранулярных
клеток в области регистрации. Амплитуда пресинаптического залпа
меняется в первом случае и остается неизменной во втором. К со¬
жалению, низкое разрешение пресинаптического компонента за¬
трудняет выбор одного из этих вариантов. Если электрический
стимул влияет на нервное волокно, а не на тело клеток, то измене¬
ния возбудимости в области регистрации становятся менее важ¬
ными.
Перфорантный путь передает в гиппокамп результаты обработ¬
ки информации в неокортексе (Myhrer, 1975). Изменения возбуди¬
мости этого пути могут играть важную роль в обусловливании. Так
называемая посттетаническая потенциальная (увеличение эффек¬
тивности синапса, который в течение некоторого времени подвер¬
гался интенсивной стимуляции — см. обзор у Экклса (Eccles, 1964),
более выражена в гиппокампе, чем в других структурах (Andersen
and Lomo, 1970, Bliss and Lomo, 1973; Douglas and Goddard, 1975).
326
Хотя гомосинаптическая природа явления ограничивает его исполь¬
зование в объяснении механизмов памяти, оно остается одним из
поразительных примеров нервной пластичности, которая требует
исследования в поведенческом контексте.
Рекомендуемые опыты
(1) Протестируйте действие препаратов, влияющих на синаптиче¬
скую передачу, на ответы зубчатой фасции.
(2) Запускайте энторинальный стимул условного ответа (на¬
пример, протягивание лапы к пище, нажатие на рычаг, различение
вкусового стимула) и сравните реакции зубчатой фасции со стиму¬
лами, запускаемыми УР, или стимулами, независимыми от УР.
(3) Применяйте энторинальный стимул с различными интерва¬
лами после начала сенсорного УС (звук, свет) в парадигмах выра¬
ботки классического и инструментального УР.
(4) Используйте серии из 4, 8 или 16 стимулов (с частотой
400 Гц) в качестве УС, за которым через 100 мс после последнего
стимула применяется удар тока на ступню. Сравните развитие по-
тенциации для неподкрепляемой и подкрепляемой энторинальной
стимуляции.
(5) В течение 5 мин поддерживайте энторинальную стимуляцию
на высоко потенциирующем, но субконвульсивном уровне. Проверь¬
те влияние такой стимуляции на приобретение и консолидацию пас¬
сивного избегания, на выполнение отсроченного выбора или по ре¬
жиму DRL (см. с. 235).
5.4. НЕЙРОННАЯ АКТИВНОСТЬ
Если спонтанные и вызванные изменения ЭЭГ активности связаны
с процессами, происходящими в больших нейронных популяциях, то
микроэлектрофизиология позволяет изучить явления, которые про¬
исходят в анатомических элементах мозга, т. е. в отдельных нейро¬
нах. Передача информации между нейронами опосредуется нерв¬
ным импульсом, при этом динамическое изменение мембранной про¬
ницаемости распространяется вдоль аксона от сомы к синаптическим
терминалям. Увеличение натриевой проницаемости вызывает инвер¬
сию мембранного потенциала с уровня покоя, составляющего 70 мВ
(внутри клетки негативность), до пика потенциала действия, со¬
ставляющего 40 мВ [внутри клетки позитивность (Eccles, 1957)].
Капиллярные микроэлектроды, погруженные в тела больших нейро¬
нов, регистрируют мембранный потенциал покоя и его изменения,
вызванные потенциалами действия, и возбуждающие и тормозные
постсинаптические потенциалы, которые не запускают выходные
спайки. К сожалению, во всех нейронах, кроме самых больших,
прокалывание мембраны вызывает быстрое разрушение клетки.
По этой причине в поведенческих исследованиях используют вне¬
клеточную регистрацию. В этом случае электрическое поле, генери¬
327
руемое вокруг активного нейрона токами, текущими от участка
мембраны в состоянии покоя к активному участку мембраны, иссле¬
дуют с помощью микроэлектродов, находящихся в непосредствен¬
ной близости от нервной клетки. Потенциалы малы (от 50 мкВ до
множественную ней-
Рис. 5.17. Микроманипулятор для капилляр- ронную активность, на
ных микроэлектродов, который крепится на фоне которой МОЖНО
или два спайка.
Со времени первых исследований Джаспера с сотр. (Jasper et al.,
1960) регистрация нейронной активности стала важным экспери¬
ментальным инструментом нейрофизиологии и сейчас используется
почти в 50% электрофизиологических исследованиях поведенческих
процессов (см. обзор Woody, 1982). В ранних опытах необходимым
условием было полное обездвиживание животных курареподобными
препаратами, которые сводили поведенческие проявления к элек-
трофизиологическим феноменам (Yoshii Ogura, 1960; Kandel, 1967;
Bures and Buresova, 1970). Теперь нейронная активность регистри¬
руется на нефиксированных свободно передвигающихся животных
либо с хронически вживленными микроэлектродами (Olds, 1973,
Fontani, 1981), либо с микроманипуляторами, крепящимися на го¬
лове (Jasper et al., 1960; Ranck, 1973; Legendy, 1977; Dolbakyan et
нескольких микро¬
вольт), ограничены им¬
пульсной активностью
и их часто путают с
активностью других
нейронов, активность
которых одновременно
регистрируется с по¬
мощью того же микро¬
электрода. Тонкий кон¬
чик микроэлектродов
(диаметром 1—3 мкм)
может подходить к
клетке настолько близ¬
ко, что изолирует ак¬
тивность отдельных
нейронов, которые
можно отличить по
амплитуде и форме от
других импульсов, ге¬
нерируемых другими
нейронами. Полумик-
роэлектроды с диамет-'
ром кончика 30—
80 мкм регистрируют
которые
[ТЬ по
голове. Описание см. в тексте
выявить обычно один
328
al., 1977; Sinnamon and Woodward, 1977; Brozek et al., 1979).
Последняя методика позволяет исследовать нейронную активность
вдоль выбранных электродных треков и будет описана более по¬
дробно.
Животные. Взрослые 5—6-месячные крысы (массой 300—400 г),
содержащиеся в стандартных условиях.
Аппаратура. Микроманипулятор, монтируемый на голове (рис. 5.17), со¬
стоит из алюминиевого круглого основания (1) с центральным отверстием (2).
Два стальных ведущих стержня длиной 25 мм (3, 4) соединяют основание с
горизонтальным диском (5), образующим верхнюю часть микроподачи. Стержни
входят в отверстия электродного держателя (6), через который проходит винт
микроподачи (7) с подшипником на пластинке основания. Винт вращается по¬
средством двух миниатюрных зубчатых колес (8, 9), одно из которых прикреп¬
лено к винту, а второе — к гибкому боуденовскому тросу (10) с диском (11),
который может вращаться вручную.
Электродный держатель имеет гнездо (12), в котором винтом можно за¬
крепить капиллярный электрод (13) прямо над центром основания. Полевой
транзистор (ПТ) (14) в гнезде из фольги (15) сбоку основания служит сиг¬
нальным повторителем. Его затвор соединен с трубкой из нержавеющей стали
(16), закрепленной на верхнем диске (5) точно над осью электрода. Проволока
из серебра или нержавеющей стали (17) обеспечивает контакт с жидкостью,
находящейся в стволе электрода. Трехжильный кабель длиной 100 см (18) со¬
единяет сток с положительным полюсом батареи в 9 В, металлическое основа¬
ние с землей и исток с асимметричным предусилителем, вход переменного тока
которого соединяется через сопротивление 10 кОм с землей. Направляющая
трубка из нержавеющей стали (19) (внутренний диаметр 2,0 мм, длина 11 мм)
входит в центральное отверстие (2) круглого основания микроманипулятора
(1), к которому она может крепиться винтом (20). Вертикальный желобок (21)
в круглом основании позволяет вживлять две параллельные канюли на рас¬
стоянии 1,5 мм друг от друга. Мандрены для направляющих трубок. Стеклян¬
ные трубочки (внешний диаметр 1,7 мм) для изготовления капиллярных мик¬
роэлектродов. Вытяжка для электродов. Оборудование для заполнения капил¬
лярных электродов при кипении в условиях пониженного давления. Хлорид
натрия (4 М) для заполнения микроэлектродов. Микроскоп с малым увеличе¬
нием. Предусилитель и катодный осциллограф с общим усилением не менее
100 мкВ/см. Двухканальный магнитофонный регистратор. Камера, используемая
в опытах по изучению рукости, с фотоэлектрической регистрацией момента
доставания (см. с. 217, рис. 3.27). Звуковой усилитель с динамиком для акусти¬
ческого контроля за нейронной активностью.
Процедура. На первой стадии эксперимента животное предвари¬
тельно обучают выполнять задание по доставанию пищи (см.
с. 216) и вживляют направляющие трубки, ориентированные на ис¬
следуемые области. Под нембуталовым наркозом (40 мг/кг) в че«
репе над проекционной областью передней конечности делают
трепанационные отверстия диаметром 3 мм (АР-2, L3,5; АР-2, R3,5),
а также над'мозжечком (АР-10, L2). Близко к данным областям
делают отверстия для крепящих болтов. Болты вставляют, повора¬
чивают и фиксируют на сухой кости небольшим количеством акри¬
лата. Затем животное закрепляют в головодержателе стереотакси¬
ческого аппарата и направляющую трубку длиной 11 мм ориенти¬
руют по отношению к электрододержателю так, чтобы она соответ¬
ствовала парасагиттальной и коронарной плоскостям стереотакси-
329
ческого атласа и касалась открытой поверхности мозга в трепана-
ционном отверстии. Мелкие желобки на нижнем конце направ¬
ляющей трубки улучшают ее фиксацию акрилатом. Три трубки
фиксируют одну за другой.
Окончательно все устройство заливается слоем акрилата тол¬
щиной 3—4 мм от поверхности черепа. Направляющие трубки вы¬
ступают на 4—5 мм над слоем акрилата. Важно, чтобы расстояние
между ними было не менее 3 мм (и их близкое расположение не
мешало фиксации микроманипулятора). Направляющие трубки за¬
крываются хорошо подогнанным мандреном, покрытым стерильным
парафиновым маслом. Обучение животных осуществляется в тече¬
ние нескольких дней после операции (доставание пищевых шари¬
ков из горизонтальной трубки-кормушки). Когда навык становится
устойчивым, начинают регистрацию. Капиллярный микроэлектрод
с 7—15-миллиметровым стволом (соответственно глубине исследуе¬
мой структуры) и общей длиной в 25 мм заполнен электролитом
(4 М NaCl).
Перед использованием электрод просматривают под микроско¬
пом с малым увеличением и измеряют его сопротивление с помощью
электронного омметра. Используют электроды только с диаметром
кончика менее 2 мкм и сопротивлением от 1 до 10 МОм. Широкий
конец микроэлектрода вставляется через отверстие (2) в круглом
основании в электрододержатель (5) микроманипулятора и фикси¬
руется там винтом (13). Затем электрододержатель передвигается
в свое наивысшее положение и электрод устанавливается так, что
кончик находится на высоте нескольких миллиметров над круглым
основанием.
Электрод из Ag-AgCl, соединенный со входом ПТ, вставляется в
широкий конец электрода. Затем ассистент закрепляет животное,
мандрен осторожно удаляется из одной из направляющих трубок,
поверхность открытой твердой мозговой оболочки промывается фи¬
зиологическим раствором и избыток жидкости удаляется. Микро¬
манипулятор крепится к направляющей трубке фиксирующим вин¬
том (20) в круглом основании. Выходной кабель соединяется с
предусилителем и батареей. Крысу затем выпускают в эксперимен¬
тальную камеру. Выход предусилителя соединен с КЛО и контро¬
лируется акустически. Так как электрод пока еще не касается моз¬
га, регистрируется высокоамплитудная наводка (50 Гц). Поворо¬
том винта микроманипулятора (400 мкм за оборот) микроэлектрод
медленно опускается, пока не прикоснется с поверхностью мозга,
о чем будет свидетельствовать резкое уменьшение уровня шума.
Определение глубины начинается с этого положения ви«та мик¬
романипулятора. Как только в записи появляются изолированные
нейроны, движение электрода прекращается и за активностью на¬
блюдают в течение нескольких минут. Если она удовлетворительна,
то производят тестирование победения, причем одновременно реги¬
стрируют нейронную активность и поведение животного на магнит-
330
ной ленте. Выход предусилителя соединен с высокоомным входом
магнитофона, где регулятор уровня записи настроен так, чтобы
уровень шума едва регистрировался, а отдельные нейроны не пре¬
вышали динамического диапазона регистрирующей системы. Для
отметки происходящих событий используют второй канал, на кото¬
ром возникает сигнал с частотой 1000 Гц, как только фотоэлектри¬
ческая цепь выявляет реакцию животного (доставание пищи).
ССо ССо CCd
Рис. 5.18. Примеры регистрации клеточной активности и соответствующие
растровые гистограммы:
5 моторная кора (ССо) и хвостатое ядро (CCd), контралатеральные к достающей перед¬
ней лапе; стрелками обозначено разгибание конечности; доставание совпадает с воз¬
буждением, которому часто предшествует торможение; калибровка -- 200 мс
Результаты. Типичные записи нейронной активности моторной
I коры крысы приведены на рис. 5.18, после того как микроэлектрод
1 прикасается к твердой мозговой оболочке, уровень шума становит-
!ся низким. Затем он медленно возрастает по амплитуде и достигает
[ 50—100 мкВ. У больших нейронов амплитуда потенциалов может
достигать от нескольких сотен микровольт до нескольких милли-
f вольт. Они обычно трехзначны, имеют последовательные позитивно-
негативно-позитивные отклонения, общая длительность которых не
превышает 1 мс. Если абсолютная амплитуда может быть достаточ¬
но изменчивой, то относительный размер различных компонентов
достаточно стабилен и позволяет идентифицировать определенные
нейроны среди других импульсов. Иногда этому помогают и другие
признаки (зубец на восходящей фазе потенциала, разряжение дуп¬
летом или триплетом и т. д.). Электрод, погруженный в кору моз¬
жечка, регистрирует большую активность и выделяет нейроны с
большей амплитудой, чем в коре больших полушарий. Клетки Пур-
кинье можно легко идентифицировать, так как они генерируют два
типа спайков (Thach, 1968): высокочастотные простые спайки не¬
331
большой длительности (0,4 мс, до 100 Гц) и спорадические сложные
спайки большей длительности (1 мс, 1 Гц).
Во время поведенческих тестов регистрируются отдельные ней¬
роны со стабильной активностью. На рис. 5.18 приведены реакции
таких нейронов во время доставания животным пищи. Процедура
отсрочки при использовании двух магнитофонов (см. с. 318) приме¬
нялась для запуска (развертки луча) КЛО за 0,5 с до начала
отсрочки. Более ярко выраженная возбудительная реакция, совпа¬
дающая с моментом доставания корма, предварялась слабым
торможением другого нейрона. У третьего нейрона (из контралате¬
рального хвостатого ядра) самой ярко выраженной реакцией было
торможение, предшествующее реакции доставания. Физические
возбудительные реакции, совпадающие с разгибанием передней
конечности, достаточно часты в контралатеральной моторной коре,
тогда как тонические реакции тормозного типа превалируют в
ипсилатеральной коре и в хвостатом ядре.
Схема триггера Шмитта, соединенная с выходом предусилите¬
ля, может быть настроена на выделение спайков, превышающих
определенную амплитуду. Моностабильный мультивибратор пре¬
образует спайки в прямоугольные импульсы постоянной длитель¬
ности, которые используют для модуляции яркости луча КЛО.
Растровые гистограммы строятся так, как это описано в разде¬
ле 5.2.
Интерпретация. Электрическая активность, регистрируемая до¬
вольно грубым стеклянным микроэлектродом, обычно ограничива¬
ется потенциалами действия больших нервных клеток. О наличии
активного нейрона сначала свидетельствуют негативные спайки*,
амплитуда которых постепенно увеличивается по мере приближе¬
ния электрода к источнику тока, входящего в тело клетки (Bures
et al., 1967; Towe, 1973). Только когда электрод почти коснется
мембраны, позитивный компонент может стать самым выражен¬
ным компонентом спайка. Взаимосвязь между вне- и внутрикле¬
точными записями и критерии для различения активности аксонов
и соматодендритной мембраны нейронов обсуждаются Филипсом
(Phillips, 1973) и Вуди (Woody, 1982). Амплитуда спайков варьи¬
рует при изменении положения электрода относительно нервной
клетки. Желательно регистрировать нейроны, которые можно до¬
стоверно идентифицировать, несмотря на такие колебания спайков.
Если амплитуда и форма потенциалов действия позволяет про¬
извести идентификацию нейронов, то частота разрядов важна для
оценки реакций нейронов. Нейронные сети состоят из аналоговых
* Спайк — распространяющийся потенциал действия нейрона или нервного
волокна. Иногда этим же термином обозначают высокоамплитудные потенциалы
в ЭЭГ, например стрихнинные или пенициллиновые спайки, возникающие в ре¬
зультате синхронных разрядов множества нейронов в отравленном участке
мозга.
332
элементов (нейроны с постепенно изменяющимся мембранным по¬
тенциалом), которые взаимосвязаны дискретными сигналами (им-
I пульсами, переносимыми по аксонам), генерируемыми аналого-
цифровым преобразователем (частота выходного разряда соответ¬
ствует мембранному потенциалу). Активность отдельного нейрона
обычно является случайным процессом, который кодирует информа¬
цию путем изменения числа разрядов в единицу времени. Основная
трудность в опытах с регистрацией нейронной активности состоит
в обнаружении достоверных отличий конкретной импульсной реак¬
ции от случайных колебаний активности. Для этого необходимо
применение сложных методов статистического анализа с обработ¬
кой экспериментальных данных на ЭВМ. Растровые гистограммы
дают возможность анализировать импульсную активность с помо¬
щью простых средств, имеющихся в большинстве лабораторий.
Преимущество этого качественного метода в том, что растры
содержат всю информацию и позволяют без труда выявить вариа¬
бельность, тенденции и артефакты. Изменение точечных изображе¬
ний в соответствующих интервалах после включения развертки
легко выявить с помощью зрительного анализа, в результате кото¬
рого с достаточной точностью можно определить наличие возбуди-
: тельных или тормозных реакций. Однако важно, чтобы запись всег-
; да содержала контрольный период достаточной длительности,
который используется с исходным уровнем для сравнений. Наряду
с интенсивностью реакции важен еще и латентный период, который
указывает на положение данного нейрона в исследуемой цепи,
Самые короткие латентные периоды реакций, вызванных сенсор¬
ным стимулом, встречаются в центрах соответствующего афферент¬
ного пути; периоды пропорционально увеличиваются в ассоциатив-
ных и интегративных структурах (Olds et al., 1972).
Наблюдение aia отдельным нейроном имеет небольшую значи¬
мость. Для достоверных выводов необходимо проанализировать ряд
нейронов из анатомически ограниченной популяции: классифициро¬
вать их реакции по определенным категориям. Возникновение раз¬
личных реакций определяется и сопоставляется для различных
областей мозга или в одной и той же области на различных ста¬
бильных стадиях условно-рефлекторной деятельности. Другая воз¬
можность заключается в определении (для каждого нейрона дан-
; ной области) времени, в течение которого он возбуждается или тор¬
мозится относительно синхронизирующего явления. Суммирование
по всей популяции нейронов показывает общий временной ход воз¬
будительных и тормозных реакций и позволяет определить преобла¬
дание возбуждения или торможения в различные фазы поведения.
Реакция доставания у крыс во многих аспектах аналогична дви¬
жениям передних конечностей, исследованных Эвартс (Evarts,
1966) у обезьян, которые сопровождаются отчетливыми изменения¬
ми нейронной активности в моторной коре, базальных ганглиях и
ядрах мозжечка. Согласно классификации, предложенной Корнху-
333
бером (Kornhuber, 1971), доставание можно рассматривать как
баллистическое движение, скорость которого не позволяет произве¬
сти корректировку его траектории с помощью сенсорной обратной
связи, тогда как положение животного перед кормушкой задается
и поддерживается медленными, контролируемыми обратной
связью движениями животного.
Рекомендуемые эксперименты
1. Зарегистрируйте во время реакции доставания нейронную актив¬
ность в хвостатом ядре, ядрах мозжечка и вентролатеральном та¬
ламусе.
2. Зарегистрируйте нейронную активность в проекционной зоне
языка моторной коры во время лизания.
3. Выявите соотношение между изменениями ЭЭГ-активности и
разрядами нейронов во время выработки классического УР в форме
реакции пробуждения (ем. раздел 5.1) и в течение цикла сон —
бодрствование.
4. Исследуйте нейронные разряды в эпилептическом очаге, вы¬
званные местной аппликацией пенициллина или пикротоксина на
поверхность коры (см. раздел 5.2).
ГЛАВА 6
ПАТОЛОГИЧЕСКИЕ СОСТОЯНИЯ
Для неврологического и психиатрического исследований часто не¬
обходимо разрабатывать модели различных клинических симптомов
на животных. Хотя аналогия между патологией животного и чело¬
века иногда весьма отдаленная, существует много примеров экспе¬
риментально вызванных патологических состояний, которые оказа¬
лись полезными при анализе нормального поведения или использо¬
вались в качестве инструментов в физиологических и фармакологи¬
ческих исследованиях (Hanin and Usdin, 1977). Некоторые патоло¬
гические состояния уже были описаны в гл. 4. В данном разделе
будут рассмотрены только функционально вызванные состояния.
6.1. АУДИОГЕННЫЕ СУДОРОГИ
Выраженной патологией поведения, которая часто наблюдается у
мышей и крыс, являются эпилептические припадки, вызванные
сильными слуховыми стимулами (звон ключей, гудок, звонок).
После латентного периода, длящегося несколько десятков секунд,
звук вызывает сильный бег («припадок бега»), завершающийся то-
нико-клиническими судорогами, за которыми следует кратковремен¬
ная кома. Процент чувствительных крыс в стандартной лаборатор¬
ной популяции колеблется в пределах 10%, но его можно увеличить
до 50% с помощью инъекции субконвульсивных доз метразола.
Линии, имеющие высокую чувствительность, могут быть закуплены.
Судороги развиваются как рефлекторная реакция на эпилептоген-
ный стимул (отсюда термин «рефлекторная эпилепсия»), и их мож¬
но анализировать так же, как и другие рефлексы. Основные про¬
блемы при проведении опытов связаны с качеством запускающего
стимула, свойством слуховой системы и уровнем, при котором воз¬
буждение со слухового пути распространяется к центрам, опосре¬
дующим генерализацию судорог. Аудиогенные судороги можно рас¬
сматривать как особый случай общей модели эпилепсии, при кото¬
ром эпилептический припадок вызывается соответствующей комби¬
нацией высокой судорожной готовности (возбудимость механизма
генерализации), наличием эпилептического фокуса (высокая возбу¬
димость в определенном районе мозга может запускать процесс ге¬
335
нерализации) и наличием эпилептогенного стимула. Исчерпываю¬
щие обзоры по этой теме можно найти у Буснел (Busnel, 1963),
Сервит (Servit, 1966) и Коллинза (Collins, 1972).
Животные. Белые крысы в возрасте 2—3 месяцев, содержащиеся
в обычных лабораторных условиях.
Аппаратура. Цилиндрический контейнер (диаметром 50 см и высотой 50 см)
со снимающейся крышкой из плексигласа, помещенной в звукозаглушенную
камеру. Два сильных звонка, дающих уровень звукового давления в 90 дБ,
прикрепленные ко внутренней стороне крышки. Пластмассовая рамка для за¬
крепления животного (рис. 6.1). Метразол (пентаметилентетразол) 1%-ный ра¬
створ. Термисторный зонд для измерения температуры в толстой кишке.
Процедура. Аудиогенная судорожная готовность крыс сначала
проверяется у произвольно выбранной группы, состоящей из 10 жи¬
вотных. Каждую крысу отдельно приносят в
экспериментальную комнату, помещают в
контейнер, и после 1 мин исследования воз¬
действуют на животное звуком в течение
2 мин. Регистрируют реакцию животных, ла¬
тентный период и длительность. При этом не¬
обходимо позаботиться, чтобы другие крысы
находились за пределами действия эпилепто¬
генного стимула.
В другой группе, состоящей из 10 крыс,
каждому животному внутрибрюшинно вводят
субконвульсивную дозу метразола (50 мг/кг)
за три минуты до начала звукового стимула.
Реакции на стимул оцениваются так же, как
и у животных, которым инъекцию не произ¬
водили.
После выявления чувствительности к судо¬
рогам исследуют влияния фиксации животно¬
го. Обе передние конечности и левая задняя
конечность крысы фиксируются липкой лен¬
той к ограничительной рамке (рис. 6.1). Жи¬
вотному вводят метразол (50 мг/кг) и поме¬
щают в камеру. Через 3 мин подают звук и
судороги наблюдают на свободной задней
5 см
Рис. 6.1. Ограничи¬
вающая подставка:
ВР — стойки для за¬
крепления передних и
задних конечностей;
HR — U-образный ворот-
ник, ограничивающий конечности. После 1-минутного действия зву-
движения головы *
ка крысу быстро освобождают и возвращают
в экспериментальную камеру, где она вновь подвергается звуковой
стимуляции в течение 1 мин.
В другом опыте судорожную чувствительность уменьшают ’путем
снижения температуры тела животного. Крысу фиксируют на рамке,
окруженной тонкими резиновыми мешочками (например, хирурги¬
ческие перчатки), заполненными колотым льдом. Температура в
толстой кишке измеряется с помощью термисторного зонда. После
того как температура достигает 30°С, охлаждение прекращают,
336
животное освобождают, вводят 50 мг/кг метразола и через 3 мин
подвергают эпилептогенному звуку (2 мин). У других животных
температуру понижают до 25°С. У крыс с высокой судорожной го¬
товностью характер припадка можно изменить путем затыкания
внешнего слухового прохода с помощью ватных пробок или капли
глицерола (Collins, 1972). Сразу же после закрывания слухового
прохода крысу тестируют в контейнере. На следующий день тести¬
рование повторяют, помещая пробку в другое ухо.
о
1—L-
4 бмин
\ 1—I
.JWNMA
_/WWV\
_Л\Л АЛЛ
Рис. 6.2. Модификация чувствительности к аудио-
генным судорогам сенсорными стимулами:
столбики справа — процент животных, у которых на¬
блюдали полные аудиогенные судороги (группы из
10 крыс). Схема эксперимента приведена слева: верх¬
няя шкала — время от введения физиологического раст¬
вора или метразола (стрелка); толстыми линиями обо¬
значено ограничение, прямыми и зубчатыми линиями —
соответственно выключение и включение стимула
Результаты. Аудиогенные судороги развиваются в' несколько
этапов. После латентного периода (длящегося от нескольких се¬
кунд до 1 мин и более) животное начинает усиленно бегать по
клетке, что обычно заканчивается характерной тоническо-клониче-
ской судорогой. Бег иногда прерывается одной или двумя пауза¬
ми, в течение которых активность отсутствует. Примерно в 10%
случаев это является единственным симптомом. Показатели интен¬
сивности (баллы) можно использовать для лучшей количественной
оценки результатов (например, конвульсия = 1, бег=0,5, отсутст¬
вие действия=0). У группы животных накапливается балл для
получения средних данных, которые измеряются величиной около
0,1 для обычных лабораторных крыс. Применение метразола
(50 мг/кг за 3 мин до звукового стимула) увеличивает средний
балл до 0,5—0,6 и снижает латентный период начала судорог.
12—549
337
Фиксация животного уменьшает судорожную чувствительность
крыс, обработанных метразолом, и баллы падают ниже 0,1 в тече¬
ние 2-минутной эпилептогенной стимуляции. Кроме того, влияние
второго звукового стимула, примененного через 1 мин после перво¬
го стимула, остается малоэффективным и средний балл не превы¬
шает 0,1 (рис. 6.2).
У крыс с высокой судорожной готовностью припадок в форме
бега обычно предваряется начальным адверзивным синдромом *
(Horak, 1958): одно ухо плотно прижато к голове и его кончик на¬
правлен назад, тогда как вторая ушная раковина остается припод¬
нятой (рис. 6.3). Последующее тоническое отклонение головы и хво¬
ста в сторону открытой ушной раковины определяет направление
бега. При повторном тестировании ха¬
рактер адверзивного синдрома и на¬
правление бега остаются теми же. За¬
тыкание уха контралатерального к
направлению движения либо вообще
блокирует аудиогенные судороги, ли¬
бо изменяет направление бега. Заты¬
кание ипсилатерального уха оказыва¬
ет незначительное влияние на эти про¬
явления.
Рис. 6.3. Синдром насторожен- Охлаждение довольно медленно
ности, вызванной акустическим снижает температуру прямой кишки
эпилептогенным стимулом у у фиксированных крыс, и требуемая
чувствительной крысы (по температура обычно достигается че-
Horak, 1958): рез jg—20 мин. После удаления ме-
вид сверхудВ^иПроблеиную^аме- шочков со ЛЬДОМ И освобождения ЖИ¬
ВОТНОГО температура кишки стабили¬
зируется в течение 10 мин на уровне, достигнутом в конце охлаж¬
дения или чуть ниже его. Это позволяет производить довольно
надежную оценку температуры тела во время тестирования. Су¬
дорожная чувствительность крыс к метразолу незначительно сни¬
жается, если температура в прямой кишке составляет 30°С, но
полностью блокируется при 25°С (рис. 6.4). В диапазоне крити¬
ческой температуры сохраняются позные реакции и локомоция
животного, а также способность избегать болевые стимулы.
Интерпретация. Очевидно, аудиогенная эпилепсия, вызванная
высокой возбудимостью слуховой системы у крыс (которая может
еще больше возрастать из-за инфекции среднего уха), является
болезнью, распространенной среди лабораторных грызунов. Послед¬
ним фактором, возможно, объясняется асимметрия симптомов, час¬
то наблюдаемая у чувствительных крыс. Более чувствительное ухо
* Под адверзивным синдромом понимается поведение враждебности у од¬
ной особи, возникающее в результате мозговых расстройств, по отношению к
■другой особи того же или иного вида,
338
становится доминантным, и крыса начинает.движение головы и ту¬
ловища в противоположную сторону от него. Затыкание доминирую¬
щего уха ватой ослабляет воздействие высокочастотного компонен¬
та эпилептогенного звука до подпороговой интенсивности. У крыс
с односторонним фокусом в слуховой системе судороги могут, таким
образом, полностью блокироваться. У крыс с билатеральными асим¬
метричными фокусами закрывание доминантного уха демаскирует
более слабый фокус, что объясняет изменение направленности ад-
вёрзивного синдрома и бега (Horak, 1958). Аналогичные явления
описаны для мышей, у которых повышалась судорожная готовность
после предварительной экспозиции звука (Collins, 1972).
У крыс с инъекцией метразола латерализация является менее
выраженной. В этом случае фармакологически усиливается возбу¬
димость ретикулярной формации ство¬
ла мозга, уменьшается порог генера¬
лизации, что делает механизм генера¬
лизации чувствительным даже к срав¬
нительно слабым звукам. Закрепление
животного действует на том же уров¬
не с помощью механизма, аналогич¬
ного внешнему торможению. Фикси¬
рование конечностей является силь¬
ным стрессовым стимулом, который
крысы плохо переносят. При первона¬
чальном сопротивлении внимание жи¬
вотного сконцентрировано на сомато¬
сенсорных и проприоцептивных сигна¬
лах, тогда как другие сигналы ослаб¬
ляются на более низких уровнях пере¬
ключения афферентных путей или на
входе в ретикулярную формацию. Од¬
нако тормозной эффект фиксации кры- Рис. 6.4. Модификация чувсТ'
сы уменьшается с ее длительностью и вительности к аудиогенным су-
при повторных применениях процеду¬
ры (Bures, 1963). Тот факт, что эпи-
лептогенный стимул не вызывает су¬
дороги у свободно передвигающихся
крыс, которые на короткое время под¬
вергались той же звуковой стимуля¬
ции в фиксированном состоянии, свидетельствует об истощении
слухового фокуса или слухо-ретикулярных связей.
Гипотермия не увеличивает порог ответа на электрическую сти¬
муляцию (Woodbury, 1969), но затрудняет активацию ретику¬
лярной формации сенсорными стимулами. Температура, при кото¬
рой блокируются аудиогенные судороги, также мешает электрогра¬
фическим проявлениям пробуждения и препятствует выработке ус¬
ловных реакций (Buresova et al., 1964).
12* 339
%
100
80
60
40
20
36
31
28
25 °С
дорогам с помощью гипотер¬
мии [Крысам введен метразол
(50 мг/кг).]:
ось ординат — процент крыс с пол¬
ными аудиогенными судорогами
(л=10); ось абсцисс — температура
толстой кишки, ®С
Рекомендуемые опыты
(1) Сравните влияние различных препятствующих стимулов (удар
тока на ступню, плавание, балансирование на горизонтальной пере¬
кладине), применяемых с разными интервалами перед звуковым
стимулом.
(2) Оборудуйте экспериментальную камеру рычагом, нажатие
на который прекращает звуковой стимул. Пронаблюдайте за разви¬
тием реакций избегания при повторном применении звука.
(3) Проверьте влияние двусторонней корковой распространяю¬
щейся депрессии и разрушения нижних отделов слуховой системы
(внутреннее коленчатое тело, задние холмы) на судорожную чувст¬
вительность.
(4) Изучите влияние различных антиэпилептических препаратов
(барбитуратов, гидантоинд) на аудиогенные судороги.
(5) Используйте эпилептогенный акустический стимул в качест¬
ве процедуры, нарушающей память при выполнении задания с пас¬
сивным избеганием. Сравните эти влияния у крыс, которые реаги¬
ровали и не реагировали на стимул проявлением припадка.
6.2. ЭЛЕКТРОСУДОРОЖНЫЙ ШОК
Эпилептический припадок, вызванный пропусканием электрического
тока через голову, используют в качестве амнестической процеду¬
ры * при исследовании памяти.
Электросудорожный шок (ЭСШ) является моделью эпилепсии у
человека, вызванной прямой стимуляцией центров мозга, опосредую¬
щих генерализацию припадка. Электрический ток, проходя диф¬
фузно через мозг, избирательно влияет на структуры с наимень¬
шим порогом (гиппокамп, лимбическая система, гипоталамус).
Придаток развивается по стереотипу, что свидетельствует о рас¬
пространении разряда по определенному пути. Свинярд (Swinyard,
1972) приводит высоко информативный обзор по применению ЭСШ
в экспериментах.
Животные. Крысы в возрасте 2—3 месяцев, содержащиеся в
обычных условиях.
Аппаратура. Хронометр, установленный на 0,5 с. Источник тока с фиксиро¬
ванным сопротивлением на 50 мА, 50 Гц (можно использовать трансформатор
в 500 В, последовательно соединенный с сопротивлением в 10 кОм). Два легких
зажима типа «крокодил» с плоскими пластинами (рис. 6.5) и двумя гибкими
проводами. Электролитная паста или физиологический раствор, включатель, при¬
водимый в действие ногой.
Процедура. Животных придерживают рукой, и обе ушные рако¬
вины обильно смазывают электролитной пастой или физиологиче¬
ским раствором. Зажимы крепятся на ушные раковины так, чтобы
* Амнезия, полная или частичная утрата памяти в результате чрезвычай¬
ных физических или химических воздействий на мозг. В основе амнезии лежат
нарушения процессов приема, закрепления или воспроизведения информации,
340
область контакта металла с кожей была максимальной. Провода
через хронометрирующее устройство соединяют с источником тока.
Затем крысу выпускают (рис. 6.6, А) и ножным включателем пода¬
ют ток (0,5 с, 50 Гц, 50 мА). За животным наблюдают, пока не про¬
изойдет полное восстановление позных реакций, а затем его возвра¬
щают в жилую клетку.
Результаты. При прохождении тока через голову животное рез¬
ко вздрагивает. Оно падает на бок, и происходит тоническое сокра¬
щение задних конечностей (рис. 6.6, В).
Через 2—3 с происходит тоническое разги¬
бание— задние конечности ригидно вытяги¬
ваются, передние лапы прижаты к груди,
уши прижаты кзади, глаза закрыты и зрач¬
ки расширены (рис. 6.6, С). Остановка ды¬
хания, как правило, сопровождается эяку¬
ляцией или мочеиспусканием, реже — дефе¬
кацией. На тоническое сокращение часто
наслаивается мелкий высокочастотный тре¬
мор. Через 10—15 с тоническая фаза посте¬
пенно переходит в клоническую, которая
длится 10—15 с. В скелетной мускулатуре
отмечаются резкие движения, подергива- рис 6.5. Легкие ушные
ния, которые более всего выражены в сги- зажимы для нанесения
бательно-разгибательном клонусе задних ЭСШ
конечностей. Амплитуда клонических дви¬
жений медленно падает. В течение следующей кататонической
стадии, продолжающейся около 2 мин, позные реакции наруша¬
ются и проявляются признаки восковой ригидности (рис. 6.6, D).
Животное сохраняет необычные позы, которые ему придает экс¬
периментатор. Вслед за этой стадией наступает быстрая норма¬
лизация поведения.
Интерпретация. Важной предпосылкой успешного применения
ЭСШ является низкое сопротивление между электродом и кожей.
Это важно не только потому, что плохой контакт между электродом
и кожей уменьшает ток ниже порогового уровня, но еще и потому,
что высокая плотность тока в месте приложения электродов может
сжечь кожу и вызвать устойчивый болевой очаг, чем, возможно, и
объясняются нежелательные аверзивные свойства ЭСШ, осложняя
понимание амнезии, вызванной ЭСШ (см. обзоры у McGaugh and
Herz, 1972; Gibbs and Mark, 1973). Ток может быть значительно
уменьшен, если его пропускать по вживленным винтовым электро¬
дам, контактирующим с поверхностью мозга.
Не ясно, вызвана ли амнезия, произведенная с помощью ЭСШ,
судорогами или прямым влиянием электрического тока на центры
мозга. У наркотизированных животных судороги не возникают при
использовании той интенсивности тока, которая эффективна без
наркоза, но тем не менее амнестическое воздействие наблюдается
341
Рис. 6.6. Электросудорожный шок:
А — непосредственно до подачи ЭСШ; В —начальный клонус; С —тоническое разгибание
задних конечностей; D — восковая ригидность
(McGaugh and Herz, 1972). Это свидетельствует о том, что подпоро-
говые судороги или деполяризация некоторых мозговых центров
электрическим током может препятствовать фазе консолидации.
Значительное влияние уделяется попыткам выявить структуры,
объясняющие амнестические влияния ЭСШ за счет внутримозго-
вой стимуляции.
Рекомендуемые опыты
(1) Используйте ЭСШ с различными интервалами (10 с, 1 мин,
10 мин, 1 ч) после обучения пассивному избеганию за одно сочета¬
ние и протестируйте сохранение в памяти на следующий день.
(2) Исследуйте влияние ЭСШ на выполнение закрепленного ак¬
тивного избегания (изучите латентные периоды или убегания во
время восстановления после ЭСШ) на консуматорное поведение
(лизание) и на исследовательское поведение.
(3) Проверьте влияние использования ЭСШ перед опытом на
выработку реакции пассивного избегания, используя стимулы, кото¬
рые могут применяться даже во время судорог или последующей
комы (например, болевая стимуляция в течение 1 мин, произведен¬
ная в небольшой части камеры).
6.3. ЖИВОТНЫЙ гипноз
Научное исследование так называемого животного гипноза (ре¬
флекторная неподвижность, пароксизмальное торможение) восхо¬
дит к XVII в. к труду Киршера (Kirscher, 1646) «Experimentum
mirabile de imaginatione gallinae»: цыпленок, которого удерживают
в лежачем положении в течение нескольких секунд, продолжает
оставаться неподвижным на протяжении нескольких минут. По Кир-
шеру, цыпленок думает, что он привязан. Такое впечатление усили¬
вается, когда на полу мелом проводят линию, заканчивающуюся у
клюва птицы и которая напоминает бечевку. Это довольно мистиче¬
ское объяснение было отброшено лишь в XX в. в пользу концепции,
согласно которой смысл данной реакции состоит в защите от хищни¬
ков. Эта реакция характеризуется избирательной утратой позных
реакций, которые часто сопровождаются кататоническими симпто¬
мами (восковая гибкость). Это врожденная безусловная реакция,
вызванная вестибулярными (вращение) и соматосенсорными стиму¬
лами (фиксация) и потенциируемая эмоциональным стрессом
(страх). Существуют значительные видовые отличия чувствительно¬
сти к животному гипнозу, которая высока у лягушек, ящериц, цып¬
лят, уток, морских свинок и кроликов и низка у крыс и кошек. Об¬
ширная литература приводится в обзоре у Сворада (Svorad, 1956),
Клемма (Klemm, 1971), Гдллепа (Gallup, 1974), Мазера и Галлепа
(Maser and Gallup, 1977) и Карли (Karli, 1977).
344
Животные. Цыплята возраста несколько дней или недель и 2—
3-месячные крысы. Животные содержатся в обычных условиях.
Аппаратура. Желоб длиной 15 см, имеющий трапециевидное поперечное
сечение (рис. 6.7), внутри обтянутый мягкой полиуретановой тканью толщиной
1 см, которая на 5 см выступает из передней части желоба.
Процедура. Цыпленка держат за грудь правой рукой, а левой
прижимают его спину к желобу так, чтобы голова выступала за
край желоба. Животное быстро вращают вдоль продольной оси те¬
ла, и желоб осторожно помещают
на стол. Правой рукой продолжа¬
ют держать цыпленка в течение
15 с, затем руку осторожно убира¬
ют. Длительность неподвижности
отмечают от момента прекращения
удерживания цыпленка рукой до
восстановления нормальной позы.
Аналогичную методику применя¬
ют на крысах, но голову животного
в этом случае просовывают сквозь
полиуретановый лист большим и
указательным пальцами левой ру¬
ки, а правой рукой производят дав¬
ление на область таза и поддержи- Рис 6J Желобообразная камера
вают прямое положение позвоноч- дЛЯ вызова рефлекторной непо-
ника. После быстрого поворота же- движности у крыс и цыплят
лоб помещают на край стола и
животное держат, пока не наступит неподвижность или пока не
пройдут 30 с.
Животные обоих видов лежат неподвижно навзничь и желоб не
дает им возможности упасть в сторону, что могло бы вызвать про¬
буждение. Когда жйвотное отпускают, включают секундомер, кото¬
рый останавливают, когда животное вернется в вертикальное поло¬
жение. Через 30—60 с можно проводить следующее испытание.
Результаты. Цыпленок, лежащий в перевернутом положении, пе¬
рестает сопротивляться в течение первых секунд его фиксации.
В конце 15-секундного интервала у большинства цыплят голова
свисает с края желоба (рис. 6.8), глаза закрыты и лапы приобре¬
тают неестественные кататонические положения (например, одна
согнута, а вторая вытянута). Мелкий тремор свидетельствует о
том, что мышцы не расслаблены, а находятся в состоянии тониче¬
ского напряжения. Глаза иногда открыты, и наблюдается ориенти¬
ровочная реакция головы и вокализация, что контрастирует с
неподвижностью тела. Средняя продолжительность реакции
2—3 мин, но индивидуальные реакции могут продолжаться значи¬
тельно дольше. Гораздо труднее вызвать реакцию неподвижности
у крыс, которые предпринимают попытки встать, как только их
освободили. Средняя длительность реакции не превышает 2—3 с.
345
Рис, 6,8, Реакция рефлекторной неподвижности у цыплят и крыс
Интерпретация. Животный гипноз представляет собой порази¬
тельную диссоциацию между двигательным и сенсорным поведени¬
ем. Анализ ЭЭГ у кролика (где неподвижность длится несколько
минут) показывает, что начало неподвижности не сопровождается
ЭЭГ-признаками сна. Медленноволновой сон возникает через 10—
20 мин после поворота и может прерываться под влиянием сенсор¬
ных стимулов, которые обычно не вызывают двигательного побуж¬
дения животного (Svorad, 1956). По Клемму (Klemm, 1969), реак¬
ция неподвижности сопровождается усилением активности понто-
бульбарной ретикулярной формации, нисходящая проекция которой
может вызвать торможение специальных мотонейронов. Кора боль¬
ших полушарий, вероятно, препятствует реакции неподвижности,
так как хирургическая (McGraw and Klemm, 1969) и функциональ-
Рис, 6,8, Продолжение
ная (Bures and Buresova, 1956; Teschke et al., 1975) декортикация
увеличивает чувствительность крыс к этому тесту.
Если при нормальном сне ЭЭГ-признаки дремоты предшествуют
или сопровождают развитие неподвижности, то' животный гипноз
начинается с неподвижности, которая позже может (но не обяза¬
тельно) облегчить развитие медленноволнового сна. Это делает ре¬
флекторную неподвижность полезной моделью гипноидального
синдрома, наблюдаемого у человека в патологии при истерии, сту¬
поре или каталепсии.
Рекомендуемые опыты
(1) Протестируйте влияния корковой распространяющейся депрес¬
сии (КРД) на длительность реакции неподвижности. Для того что¬
бы вызвать КРД у птиц, введите им в гиперстриатум каждого полу¬
шария 5 мкл 25%-ного КС1.
(2) Увеличьте чувствительность крыс к животному гипнозу
путем 10-минутной вестибулярной стимуляции (горизонтальная или
вертикальная вибрация животного, заключенного в камеру, покры¬
тую изнутри мягкой тканью, производимая с частотой 3—10 Гц и
амплитудой несколько сантиметров), используя навязанную актив¬
ность (плавание в течение 30 мин) или гипотермии (температура в
толстой кишке 30 и 25°С).
(3) Сопоставьте влияние различных побуждающих стимулов
(звук, свет, запахи, осязательная стимуляция различных частей те¬
ла) на длительность неподвижности у цыплят.
6.4. ПОВЕДЕНЧЕСКАЯ АСИММЕТРИЯ
Разрушение или стимуляция (произведенные электрически, хими¬
чески) только одной половины мозга может привести к поведенче¬
ской и/или сенсорной асимметрии. Асимметрия, вызванная одно¬
сторонним разрушением или стимуляцией, может представлять осо¬
бый интерес для исследователя, так как позволяет функционально
сравнить у одного и того же животного экспериментально повреж¬
денную половину мозга с интактной контрольной половиной.
Наиболее широко известной экспериментально вызванной асим¬
метрией является вращение животного в одну сторону по широко¬
му или узкому кругу или даже вращение на одной задней конеч¬
ности (раздел 6.4.1). Сенсорные асимметрии в виде увеличения
или уменьшения реактивности на внешнюю стимуляцию ’возника¬
ли у кошек и крыс под влиянием электрического или химического
воздействия. Описано химически вызванное усиление ориентиро¬
вочной реакции на осязательные стимулы, подаваемые на морду,
за которой следует кусание источника раздражителей.
348
6.4.1. ПОВЕДЕНИЕ ВРАЩЕНИЯ
Поведение вращения у ряда видов может возникать в результате
различных вмешательств, таких, как одностороннее удаление отде¬
лов мозга и электрическая или химическая стимуляция определен¬
ных специфических структур мозга. Однако большая часть исследо¬
ваний была посвящена нигростриарной системе (хвостатое ядро,
скорлупа, черная субстанция). Например, односторонняя электриче¬
ская (Akert and Andersson, 1951) или допаминергическая (Unger-
stedt et al., 1969) стимуляция хвостатого ядра вызывает круговые
движения в направлении, противоположном стороне стимуляции,
тогда как одностороннее повреждение этой структуры (White and
Himwich, 1957) или блокада допаминовой передачи (Constall et al.,
1972) вызывает кружение в сторону повреждения. Функциональное
выключение хвостатого ядра (непосредственно) стриарной или
(косвенно) корковой распространяющейся депрессией (КРД) ведет
к круговым движениям в обратную сторону (Weiss and Fifkova,
1963), что свидетельствует о стимулирующем влиянии распростра¬
няющейся депрессии. Кружение в ипсилатеральную сторону при
односторонней КРД (см. раздел 4.1.6) регистрировалось при си¬
стемном введении таких допаминергических стимуляторов, как
L-ДОРА, апоморфин и метамфетамин (Keller et al., 1973). Холинер-
гические препараты — ареколин и окситреморин противодействуют
круговым движениям, вызванным инъекцией апоморфина, в ипси¬
латеральную сторону. Агенты, блокирующие допаминовые рецепто¬
ры, такие, как нейролептики в сочетании с КРД, ведут к кружению
в контралатеральном направлении.
Одностороннее введение нейротоксина 6-гидроксидопамина (см.
раздел 4.1.4.1), действующего на катехоламинергические нейроны,
произведенное в черную субстанцию, разрушает большую часть ее
допаминергических нейронов и таким образом допаминергическую
иннервацию ипсилатерального стриатума. Такие крысы кружатся в
ипсилатеральном направлении (Ungerstedt, 1971 а, б). Допаминер-
гические рецепторы в стриатуме на стороне дегенирующего допа-
минергического нигростриарного пучка, вероятно, становятся сверх¬
чувствительными. Системное введение амфетамина, который
высвобождает катехоламины из нервных окончаний, вызывает кру¬
жение в ипсилатеральном направлении. С другой стороны, систем¬
ное введение апоморфина, который стимулирует сверхчувствитель¬
ные допаминовые рецепторы, ведет к круговым движениям в конт¬
ралатеральном направлении. В общем, животное всегда кружится
в направлении от стриатума с большей допаминергической активно¬
стью. Так же как и в случае с хвостатым ядром, разрушение черной
субстанции ведет к ипсиверсивному вращению (Ungerstedt, 1971 в),
а электрическая (например, Arbuthnott and Crow, 1971) стимуляция
черной субстанции вызывает контраверсивное кружение. Стриатум
не только получает афференты от черной субстанции, но также по-
349
сылает эфференты к ретикулярной части черной субстанции, содер¬
жащей ГАМК или вещество Р, которые являются их нейромедиа¬
торами (Jessell et al., 1978).
Таким образом, ретикулярная часть черной субстанции содер¬
жит рецепторы для ГАМК и для нейропептидного вещества Р. Да¬
лее, черная субстанция имеет рецепторы для нейропептида N
метэнкефалина (Llorens-Cortess et al., 1979). Введение ГАМК в
компактную часть черной субстанции, которое содержит допаминер-
гические клетки, проецирующиеся в стриатум, вызывает кружение в
ипсилатеральную сторону (Kilpatrick and Starr, 1981). ГАМКерги-
ческий стриатонигральный путь рассматривают как часть цепи об¬
ратной связи, контролирующей активность допаминергического
нигростриарного пути. Однако контралатеральное вращение после
внутринигрального введения ГАМК или после нигрального разру¬
шения, произведенного каиновой кислотой, может наблюдаться да¬
же после детеленфализации (см. раздел 4.1.5), и, следовательно,
после полного удаления стриатума (Papadopoulos and Huston, 1980;
Papadopoulos et al., 1980).
Поиски других нигральных афферентов, опосредующих поведе¬
ние вращения, вызванное односторонней внутринигральной инъек¬
цией агонистов ГАМК, показали, что проекции в вентромедиаль-
ный таламус не играют важной роли (Reavill et al., 1981). Однако
представляется, что проекции в глубокие слои верхних холмов и в
ретикулярную формацию являются важными для вызывания кон¬
тралатеральных кружений (Di Chiara et al., 1982).
Сложность стриатальных и нигральных нейромедиаторных си¬
стем, опосредующих поведение вращения, подтверждается данными
об участии и других нейромедиаторов. Холинергическая стимуляция
хвостатого ядра или черной субстанции дала противоречивые ре¬
зультаты. Некоторые опыты показали, что холинергические препара¬
ты, введенные односторонне в стриатум, вызывают ипсилатераль-
ное вращение и даже блокируют допамин-вызванное контралате¬
ральное вращение (Stevens et al., 1961; Keller et al., 1973). В силу
таких противоположных влияний холинергических и допаминерги¬
ческих препаратов, была предложена взаимосбалансированная
холинергодопаминергическая система (см. обзор у Русоск, 1980).
Стриатум и черная субстанция получают серотонинергический
вход от ядер шва среднего мозга (Waldmeier and Delini—Stula,
1979). Введение серотонина в черную субстанцию вызывает испила-
теральное кружение и снижает обмен допамина в стриатуме (James
and Starr). Эти данные подтверждают предположение о тормозном
влиянии системы шов — черная субстанция. Поведение ’кружения
является важным тестом для отбора антипаркинсонических препа¬
ратов (Costall and Naylor, 1975). Более того, оно дает полезную
модель для исследования структурных и нейрохимических связей в
мозге. Например, модель вращения дала значительную информа¬
цию о взаимодействии различных нейромедиаторных систем, связан¬
350
ных с черной субстанцией. Обзор литературы по поведению враще¬
ния смотрите у Пикока (Русоск, 1980).
Измерение поведения вращения. Существует несколько способов
измерения поведения кружения. Один из них заключается в регист¬
рации латентного периода начала, длительности и интенсивности
Рис. 6.9. Измерение поведения вращения [Поворот в ле¬
вую сторону вращает диск, что заставляет отверстие в
диске активировать сначала один, а затем другой фото¬
элемент (С).] Это позволяет определить направление вра¬
щения животного
кружения, например, с помощью системы баллов (Costall et al.,
1972) или путем измерения числа полных оборотов на 360° в каждую
сторону. Другой метод заключается в использовании ротометра (см.
Ungerstedt, 1971 a; Ungerstedt and Arbuthnott, 1970; Guilleux and
351
Peterfalvi, 1974; Greenstein and Glick, 1975). Такой автоматизиро¬
ванный метод измерения вращения у крыс описан ниже.
Аппаратура. На рис. 6.9 показано применение методики регистрации враще¬
ния. Используется камера размером 30X30 [см], высотой 50—70 см. На крысу
надета вокруг брюшка резиновая полоска, которая крепится к медному кольцу
гитарной струны. Передача вращения обеспечивается стальной гитарной пру¬
жиной. Стальная пружина крепится к стержню диаметром 1—5 мм и длиной
)0 см, который прикреплен к внутренней части шарикоподшипника. Диск диа¬
метром 15 см (сделан из металла, пластика или картона) прикрепляется к
стержню на высоте 3—4 см от поверхности камеры. В диске проделано отвер¬
стие или щель (рис. 6.9). Небольшая лампа мощностью 0,5—2 Вт крепится на
верхней части камеры под диском (около 6 см от центра стержня). Приблизи¬
тельно над лампой (на высоте 1—2 см над диском) вмонтировано на рамку
два фотоэлемента, которые активизируют светом лампы. Фотоэлементы могут
быть обычного типа. Расстояние между фотоэлементами около 1 см. Когда жи¬
вотное поворачивается и вызывает вращение диска, сначала активируется один
фотоэлемент, а затем второй, когда диск проходит под элементами и лампой.
Соедините фотоэлементы последовательно по противоположным полюсам (на¬
пример, катод к аноду) и общий провод заземлите (С). Активация одного фото¬
диода вызывает положительное отклонение самописца регистратора, а активация
второго дает отрицательное отклонение. Это позволяет определить направление
вращения животного (рис. 6.9). Можно использовать любой регистратор с сим¬
метричным входом и сопротивлением не менее 200 кОм (если входное сопро¬
тивление составляет только 10 кОм, то амплитуда сигнала будет в половину
меньше). Если есть регистратор явлений, то для каждого фотоэлемента исполь¬
зуйте отдельный канал.
Рекомендуемые опыты
Используйте методы удалений, электрической или химической сти¬
муляции мозга, описанные в предыдущих главах.
(1) Протестируйте поведение вращения после одностороннего
разрушения черной субстанции 6-гидроксидопамином (раздел
4.1.4.1):
а) измерьте вращение сразу же, через 24, 36 и 48 ч после по¬
вреждения. Можно ожидать, что сразу же после повреждения
животные начинают быстро вращаться в направлении поврежден¬
ной стороны. Это поведение постепенно исчезает, а затем животное
принимает симметричную позу, причем голова и хвост отклонены
в ту сторону, где произведено разрушение. Конечности ипсилате-
ральной стороны тесно прижаты к телу, а контралатеральные ко¬
нечности вытянуты. Если животное возбуждено, например, щипани¬
ем за хвост, то оно повернется ипсилатерально стороне поврежден¬
ного полушария. В период от 24 до 34 ч после разрушения
некоторые животные поворачиваются контралатерально. Однако
ярко выраженный эффект проявится лишь после инъекции блокато-
ра моноаминоксилазы (МАО) (ниаламид, 100 мг/кг), прЪизведенной
сразу же после операции. Через 48 ч после разрушения животное
вновь принимает асимметричную позу и при пробуждении повора¬
чивается в ипсилатеральную сторону. В это же время также наблю¬
дается «сенсорное игнорирование» стороны тела, контралатераль¬
ной к поврежденной, т. е. животное больше не будет нормально
352
реагировать на осязательные, зрительные и слуховые стимулы,
предъявляемые к этой стороне тела;
б) измерьте вращение после внутрибрюшинной инъекции 2—•
5 мг/кг амфетамина или 0,25 мг/кг апоморфина через 3 дня после
процедуры разрушения. При введении амфетамина животное пово¬
рачивается в ипсилатеральную сторону, а при введении апоморфи¬
на — в контралатеральную.
(2) Распространяющаяся депрессия (см. раздел 4.1.6): отдель¬
ная волна корковой распространяющейся депрессии или распро¬
страняющейся депрессии хвостатого ядра вызывает поворот в кон¬
тралатеральном направлении. Сравните начало вращения после
стриарной и корковой распространяющейся депрессии.
(3) Электролитические разрушения хвостатого ядра (см. раздел
4.1.2) должны вызывать ипсилатеральное вращение. Проверьте
влияние апоморфина и амфетамина.
(4) Электрическая стимуляция хвостатого ядра должна вызы¬
вать вращение в контралатеральном направлении.
(5) Вызывает ли разрушение черной субстанции 6-гидроксидо-
памином (см. раздел 4.1.4.1) по-прежнему ипсилатеральное враще¬
ние после двустороннего электролитического повреждения (см. раз¬
дел 4.1.2) или после двусторонней респирации хвостатого ядра?
(6) Химическая стимуляция хвостатого ядра холинергическими
препаратами (например, ареколин, 50—200 мкг/мкл) и бло-
каторами допаминовых рецепторов (например, галоперидол,
40 мкг/мкл) должна вызывать вращение животного в ипсилате¬
ральном направлении.
(7) Тормозит ли хирургическое удаление теленцефалона (см.
раздел 4.1.5) вращение, вызванное внутринигральными инъекциями
(ретикулярная часть) различных агонистов и антагонистов ГАМК
(мусцимол, пикротоксин)?
(8) Исследуйте последствия высокочастотных термокоагуляций
в глубоких слоях передних холмов, в вентромедиальном таламусе И
в ретикулярной формации на контралатеральное вращение, вы¬
званное внутринигральным введением мусцимола (5—50 нг), веще¬
ства Р (5—500 нг).
6.4.2. ПЕРИОРАЛЬНЫЙ РЕФЛЕКС КУСАНИЯ
В серии опытов Флинн и сотрудники показали, что односторонняя
стимуляция латерального гипоталамуса ведет к тому, что кошка,
которая ранее не реагировала на крысу, подходит к ней и, прикос¬
нувшись к крысе той стороной морды, которая противоположна
стимуляции, кусает ее (MacDonnell and Flynn, 1966; Flynn, 1972).
Авторы назвали такое поведение «тихой атакой кусания» и рас¬
сматривают его как часть агрессивного поведения. Аналогичное
увеличение чувствительности к осязательной стимуляции зоньт
вокруг носа крыс наблюдается либо после системной инъекции
апоморфина, агониста допамина, либо после односторонней инъек¬
353
ции агониста ГАМК — мусцимола или нейропептидного вещества
Р и метэнкефалина в черную субстанцию (Huston et al., 1980;
Welzl et al., 1982). Такие животные при прикосновении к периораль-
ной области проявляют ориентировочную реакцию на источник сти¬
муляции и затем кусают его (карандаш, пластмассовый зонд). Пос¬
ле односторонней внутринигральной инъекции повышенная чувстви¬
тельность в основном наблюдается на контралатеральной стороне
(рис. 6.10).
Рис. 6.10. Одностороннее введение в черную субстанцию (SN) ГАМК-агониста
Мусцимола (А) увеличивает чувствительность периоральной области на кон¬
тралатеральной стороне. Прикосновение к такой области вызывает отдергивание
Губы (В), за которым следует ориентировка на источник раздражения и его
кусание (С).
Ни удаление теленцефалических структур, ни разрушение вент-
ромедиального таламуса не блокируют периоральный рефлекс куса¬
ния (Welzl and Huston, 1981, 1982). Однако разрушение глубоких
слоев передних холмов блокирует повышенную периоральную чув¬
ствительность. Периоральная импульсация передается по сенсор¬
ным троичным нервам к центральным областям мозга. Часто отме¬
чается участие периоральной области и, следовательно, сенсорной
тригемиальной информации в связи с различными видами агрессив¬
ного поведения. Ряд публикаций, где исследовались разрушения,
показали, что для опосредования агрессивного поведения у крыс
354
необходим неповрежденный троичный нерв (например, Thor and
Chiselli, 1975; Welle and Coover, 1978). Действительно, есть данные
о взаимодействии между черной субстанцией и сенсорными ядрами
троичного нерва (Harper et al., 1979; Labuszewski and Lidsky, 1979).
Внутринигральная инъекция различных агонистов нейромедиаторов
может увеличить чувствительность к осязательной стимуляции лица
уже на уровне троичного нерва. В силу своей значительной латери-
зации периоральный рефлекс кусания (так же, как и поведение
вращения) полезен для исследования сложной нейрохимической це¬
пи, участвующей в отдельной форме поведения. В отличие от вра¬
щения он представляется биологически значимым и может быть
использован как модель определенных типов агрессивного пове¬
дения.
Измерение периорального рефлекса кусания. Для тестирования
периорального рефлекса кусания поднимите крысу вверх одной ру¬
кой, неплотно охватывая тело, чтобы животное могло производить
движения головой. Прикоснитесь попеременно к усам, области усов
и верхней губе слева и справа в течение 30 с, за которыми следует
30-секундный перерыв. Интактная крыса быстро адаптируется к
этой ситуации и перестает ориентироваться на источник стимуля¬
ции (карандаш, пластмассовый зонд). Сенситизированная крыса
будет реагировать отдергиванием губы, ориентировочной реакцией
на стимул, а затем укусит его.
Рекомендуемые опыты
(1) Подкожно введите апоморфин 2 мг/кг массы животного.
Протестируйте крысу описанным выше способом с обеих сторон
морды.
(2) Односторонне введите агонист ГАМК—мусцимол (40 нг/
/0,4 мкл) в ретикулярную часть черной субстанции. Проверьте на
периоральный рефлекс кусания и сравните с реакциями на стиму¬
ляцию левой периоральной области по сравнению с правой (см.
раздел 4.3, описание методики произведения внутримозговой хими¬
ческой инъекции).
(3) Сравните влияние системной инъекции галоперидола
(5 мг/кг массы тела), агониста допаминовых рецепторов, на пери¬
оральный рефлекс кусания, вызванный апоморфином, с таковым,
вызванным после внутринигральной инъекции мусцимола.
(4) Протестируйте периоральную чувствительность после си¬
стемной инъекции апоморфина и после односторонней инъекции
мусцимола, вещества Р или других нейропептидов у крыс с уда¬
ленным теленцефалоном (см. раздел 4.1.5).
(5) Сравните влияние вентромедиальных таламических удале¬
ний и удалений в ретикулярной формации с таковыми после по¬
вреждений передних холмов ипсилатерально к стороне внутриниг¬
ральной инъекции мусцимола, вещества Р, нейротензина и других
нейропептидов.
355
ЛИТЕРАТУРА *
К главе 1
Дональдсон П. Электронные приборы в биологии и медицине. М., 1953.
Павлов И. П. Условный рефлекс. Киев, 1953.
Скиннер Б. Поведение организмов.
Стивенс С. Экспериментальная психология. М., 1960.
Ader, J.-P., Room, P., Postema, F. and Korf, J. (1980) Bilaterally diverging axon
collaterals and contralateral projections from rat locus coeruleus neurons de¬
monstrated by fluorescent retrograde double labeling and norepinephrine
metabolism. J. Neural Transm., 49, 207—218.
Baker H. J., Lindsey, J. R. and Weisbroth, S. H. (1979) The Laboratory Rat,
Vol. I. Biology and Diseases. Acodemic Yress, New York.
Bentivoglio, М., Kuypers, H. G. J. M. and Catsman-Berrevoets, С. E. (1980a)
Retrograde neuronal labeling by means of Bisbenzimide (Hoechst S769121)
and Nuclear Yellow. Measures to prevent diffusion of the tracer out of ret-
rogradely labeled neurons. Neurosci. Lett., 18, 19—24.
Bentivoglio, М., Kuypers, H. G. J. М., Catsman-Berrevoets, С. E., Loewe, H. and
Dann, O; (1980b) Two new fluorescent retrograde neuronal tracers which
are transported over long distances. Neurosci. Lett., 18, 25—30.
Bentivoglio, М., Van der Kooy, D. and Kuypers, H. G. J. M. (1979) The organi¬
zation of the efferent projections to the substantia nigra in the rat. A retro¬
grade fluorescent double labeling study. Grain Res., 174, 1—17.
Bharos, Т. B., Kuypers, H. G. J. М., Lemon, R. N. and Muir, R. B. (1981) Diver¬
gent collaterals from deep cerebellar neurons to thalamus and tectum and
to medulla oblongata and spinal cord: retrograde fluorescent and electrophy-
siological studies. Exp. Brain Res., 42, 399—410.
Bjorklund, A., Lindvall, O. and Svensson, L. A. (1972) Mechanisms of fluorophore
formation in the histochemical glyoxylic acid method for monoamines. Histo-
chemic, 32, 113—131.
Bloom, F. E. and Battenberg, E. L. F. (1976) A rapid, simple and sensitive met¬
hod for the demonstration of central catecholamine-containing neurons and
axons by glyoxylic acid-induced fluorescence. II. A detailed description of
methodology. J. Ilistochem. Cytochem., 24, 561—571.
Brophy, J. J. (1077) Basic Electronics for Scientists, 3rd cdn. McGraw Mill, New
York.
Brown С. C. (1967) Methods in Psychophysiology. Williams and Wilkins, Balti¬
more, MD.
Bruning, J. L. and Kintz, B. L. (1968) Computational Handbook of Statistic.
Scott, Foresman and Co., Glenview, IL.
BureS, J., Krekule, I. and Brozek, J. (1982) Practical Guide to Computer Appli¬
cations in Neuroscience. Wiley, London.
Bure§, J., Petran, M. and Zachar, J. (1967) Electrophysiological Methods in Bio¬
logical Research, 3rd edn. Academic Press, New York.
Catsman-Berrevoets, С. E., Lemon, R. N., Verburgh, C. A., Bentivoglio, M. and
Kuypers, H. G. J. М.. (1980) Absence of callosal collaterals derived from rat
* Литература приведена по авторскому оригиналу,
356
corticospinal neurons: a study using fluorescent retrograde tracing and
electrophysiological techniques. Exp. Brain Res., 39, 433—440.
Connover, W. J. (1971) Practical Nonparametric Statistics. Wiley, New York.
Coombs, С. H. (1950) Psychological scaling without a unit of measurement.
Psychol. Rev., 57, 145—158.
Cooper, J. W. (1977) The Minicomputer in the Laboratory. Wiley, Lew York.
Cooper, R. (1971) Recording changes in electrical properties in the brain: the
EEG.In Methods in Psychobiology, Vol. 1, Laboratory Techniquts in Neuro¬
psychology and Neurobiology, R. D. Myers (Ed.), Academic Press, New
York, pp. 155—205.
Cooper, R., Osselton, J. W. and Shaw, J. (1974) EEG technology, 2nd edn. But-
terworth, London.
Cowan, W. M. and Cuenod, M. (1975) The Use of Axonal Transport for Studies
of Neuronal Connectivity. Elsevier, Amsterdam.
Dahlstrom, A. and Fuxe, K. (1964) Evidence for the existence of monoamine-
containing neurons in the central nervous system. I. Demonstration of mo¬
noamines in cell bodies of brain stem neurons. Acta physiol, scand., Suppl.
232, 1—55.
De la Torre, J. C. (1980) An improved approach to histofluorescence using the
SPG method for tissue monoamines. J. Neurosci. Meth., 3, 1-—5.
De la Torre, J. C. and Surgeon, J. W. (1976) Histochemical fluorescence of the
tissue and brain monoamines: results in 18 min using the sucrose-phosphate-
glyoxylic acid (SPG) method. Neurosci., 1, 451—453.
Delgado, J. M. R. (1964) Electrodes for extracellular recording and stimulation.
In Physical Techniques in Biological Research, Vol. 5, Electrophysiological
Methods, W. L. Nastuk (Ed.), Academic Press, New York, pp. 88—143.
De Olmos, J. S., Ebbesson, S. О. E. and Heimer, L. (1981) Silver methods for
the impregnation of degenerating axoplasm. In Neuroanatomical Tract-
Tracing Methods, L. Heimer and M. J. RoBards (Eds.), Plenum Press, New
York, pp. 117—170.
De Olmos, J. S., Hardy, H. and Heimer, L. (1978) The afferent connections of
the main and accessory olfactory bulb formations in the rat: an experimental
HRP study. J. comp. Neurol., 181, 213—244.
De Olmos, J. S. and Heimer, L. (1977) Mapping of collateral projections with
the HRP method. Neurosci. Lett., 6, 107—114.
Eager, R. P. (1970) Selective staining of degenerating axons in the central ner¬
vous system by a simplified silver method: spinal cord projections to external
cuneate and inferior olivary nuclei in the cat. Brain Res., 22, 137—141.
Ervin, F. R. and Kenney, G. J. (1971) Electrical stimulation of the brain. In
Methods in Psychobiology, Vol. 1, Laboratory Techniques in Neuropsychology
and Neurobiology, R. D. Myers (Ed.), Academic Press, New York, pp. 207—
24Б.
Falck, B., Hillarp, N. A., Thieme, G. and Torp, A. (1962) Fluorescence of catecho¬
lamines and related compounds condensed with formaldehyde. J. Histochem.
Cytochem., 10, 348—354.
Farris, E. J. (1957) The Care and Breeding of Laboratory Animals. Wiley, New
York.
Fink, R. P. and Heimer, L. (1967) Two methods for selective silver impregnation
of degenerating axons and their synaptic endings in the central nervous
system. Brain Res., 4, 369—374.
Finkel, J. (1975) Computer Aided Experimentation: Interfacing to Mini-Compu¬
ters. Wiley, New York.
Fuxe, K. and Jonsson, G. (1973) The histochemical fluorescence method for the
demonstration of catecholamines. Theory, practice and application. J. Histo¬
chem., 21, 293—311.
Geddes, L. A. and Baker, L. E. (1968) Principles of Applied Biomedical Instru¬
mentation, Wiley, New York.
357
Giolli, R. A. and Karamanlidis, A. N. (1978) Silver impregnation of degenerating
fibers. In Neuroanatomical Research Techniques, R. T. Robertson (Ed.), Aca¬
demic Press, New York, pp. 211—240.
Glees, P. (1946) Terminal degeneration within the central nervous system as
studied by a new silver method. J. Neuropath, exp. Neurol., 5, 54—59.
Goldstein, N. N. and Free, M. J. (1979) Foundations of Physiological Instrumen¬
tation. Thomas, Springfield, IL.
Goodman, L. S. and Gilman, A. (1975) The Pharmacological Basis of Thera¬
peutics, 5th edn. MacMillan, New York.
Graybiel, A. M. and Devor, M. (1974) A microelectrophoretic delivery technique
for use with horseradish peroxidase. Brain Res., 68, 167—173.
Huisman, A. М., Kuypers, H. G. J. M. and Verburgh, C. A. (1981) Quantitative
differences in collateralization of the descending spinal pathways from red
nucleus and other brain stem cee groups in rat as demonstrated with the
multiple fluorescent retrograde tracer technique. Brain Res., 209, 271—286.
Humason, G. (1979) Animal Tissue Techniques, 4th edn. Freeman, San Francisco.
Humbertson, A. O. and Buck, W. R. (1979) A simple technique to demonstrate
monoamine connections utilizing axonal transport of a fluorescent dye in
combination with the glyoxylic acid method. Soc. Neurosci. Abstr., 5, 337.
Innocenti, G. M. (1980) Long lasting labeling and sequential double-labeling of
neurons with fluorescent retrograde tracers in the developing nervous sys¬
tems. Abstract presented at the first workshop of European Neuroscinece
Association in Brighton.
Innocenti, G. М., Fiore, I. and Caminiti, R. (1977) Exuberant projections into
the corpus callosum from the visual cortex of newborn cats. Neurosci. Lett.,
4, 237—242.
Innocenti, G. M. and Frost, D. O. (1980) The postnatal development of visual
callosal connections in the absence of visual experience or of the eyes. Exp.
Brain Res., 39, 365—375.
Ivy, G. O. and Killackey, H. P. (1981) The ontogeny of the distribution of callo¬
sal projection neurons in the rat parietal cortex. J. comp. Neurol., 195,
367—389.
Kiernan, J. A. (1981) Histological and Histochemical Methods: Theory and Prac¬
tice. Pergamon Press, Oxford.
Klemm, W. R. (1969) Animal Electroencephalography. Academic Press, New
York.
Kluver, H. and Barrera, E. A. (1953) A method for the combined staining of
cells and fibers in the nervous system. J. Neuropath, exp. Neurol., 12, 400—
403.
Krauth, J. (1980) Nonparametric analysis of response curves. J. Neurosci. Meth.,
2, 239—252.
Kristensson, К and Olsson, Y. (1974) Retrograde transport of horseradish peroxi¬
dase in transected axons. Time relationship between transport and induction
of chromatolysis. Brain Res., 79, 101—109.
Kuypers, H. G. J. М., Bentivoglio, М., Catsman-Berrevoets, С. E. and Bha-
ros, A. T. (1980) Double retrograde neuronal labeling through divergent
axon collaterals using two fluorescent tracers with the same excitation wave¬
length which label different features of the cell. Exp. Brain Res., 40, 383—
392.
Kuypers, H. G. J. М., Bentivoglio, М., Van der Kooy, D. and Catsman-Berrevoets,
С. E. (1979) Retrograde transport of Bisbenzimide and Propidrum iodide
through axons to their parent cell bodies. Neurosci. Lett., 12, 1—7.
Land, L. J., Eager, R. P. and Shepard, G. M. (1970) Olfactory nerve projects
to the olfactory bulbs in the rabbit: Demonstration by means of a cimplified
ammoniacal silver degeneration method. Brain Res., 23, 250—254.
Lane-Petter, W., Warden, A. N., Hill, B. F., Paterson, J. S. and Vevers, H. G.
(1967) The Care and Management of Laboratory Animals, UFAW Handbook.
Livingstone, Edinburgh.
358
Leonard, Ch. M. (1979) Degeneration methods in neurobiology. Trends in Neu¬
rosci., 6, 156—159.
Leonard, E. P. (1968) Fundamentals of Small Animal Surgery. Saunders, Phila¬
delphia, PA.
Levitt, P. and Moore, R. Y. (1980) Organization of brainstem noradrenaline
hyperinnervation following 6-hydroxydopamine treatment in rat. Anat. Em-
bryol., 158, 133—150.
Lockard, J. and Reers, B. L. (1962) Staining tissue of the central nervous system
with luxol fast blue and neutral red. Stain Technol., 37, 13—16.
Malmstadt, H. V., Enke, C. G., Crouch, S. R. and Horlick, G. (1974) Electronic
Measurement for Scientists, Benjamin, Reading, Menlo Park, CA.
Marchi, V. (1886) Sulle degenerazioni consecutive all’ estirpazione totale e par-
ziale del cervelletto. Rivista sperimentale di Freniatria et Medicina Legale
dell’ Alienazioni Mentali. Cited in Giolli, R. A. and Karamanlidis, A. N.
(1978) Silver impregnation of degenerating fibers. In Neuroanatomical Re¬
search Techniques, R. T. Robertson (Ed.), Academic Press, New York,
pp. 211—240.
Martin, G. F., Cabana, T. and Humbertson, A. O. (1981) Evidence for collateral
innervation of the cervical and lumbar enlargements of the spinal cord by
single reticular and raphe neurons. Studies using fluorescent markers in
double-labeling experiments on the North American opossum. Neurosci. Lett.,
24, 1—6.
Mesulam, M.-M. (1976) The blue reaction product in horseradish peroxidase
neurohistochemistry: Incubation parameters and visibility. J. Histochem.
Cytochem., 24, 1273—1280.
Mesulam, M.-M. (1978a) Tetramethyl benzidine for horseradish peroxidase neuro-
histochemistry: a non-carcinogenic blue reaction-product with superior sen¬
sitivity for visualizing neural afferents and efferents. J. Histochem. Cyto¬
chem., 26, 106—117.
Mesulam, M.-M. ; 1978b) A tetramethyl benzidine method for the light microscopic
tracing of neural connections with horseradish peroxidase (HRP) neurohisto¬
chemistry. Society of Neurosciences, St. Louis, Missouri, November, 4, 5,
Neuroanatomical Techniques. Short course.
Mesulam, M.-M. and Rosene, D. L. (1979) Sensitivity in horseradish peroxidase
neurochemistry: a comparative and quantitative analysis of nine methods.
J. Histochem. Cytochem., 27, 763—773.
Moore, R. Y. (1981) Fluorescence histochemical methods: neurotransmitter histo¬
chemistry. In Neuroanatomical Tract-Tracing Methods, L. Heimer and M. J.
Robards (Eds.), Plenum Press, New York, pp. 441—482.
Mori, J., Hori, N. and Katsuda, N. (1981) A new method for application of hor-
seradich peroxidase into a restricted area of the brain. Brain Res. Bull., 6,
19—22.
Munn, N. L. (1950) Handbook of Psychological Research on the Rat: An Intro¬
duction to Animal Psychology. Houghton-Mifflin, Boston, MA.
Myers, J. L. (1972) Fundamentals of Experimental Design, 2nd tdn. Allyn and
Bacon, Boston, MA.
Myers, R. D. (1971a) General laboratory procedures. In Methods in Psychobiolo¬
gy, Vol. 1, R. D. Myers (Ed.), Academic Press, New York, pp. 27—65.
Myers, R. D. (Ed.) (1971b) Methods in Psychobiology, Vol. 1. Academic Press,
London and New York.
Myers, R. D. (Ed.) (1972) Methods in Psychobiology, Vol. 2. Academic Press,
London and New York.
Nauta, W. J. H. (1950) Ober die sogenannte terminale Degeneration im Zen-
tralnervensystem und Hire Darstellung duch Silberimpragnation. Arch. Neurol.
Psychiat., 66, 353—376.
Nauta, W. J. H. (1957) Silver impregnation of degenerating axons. In New
Research Techniques of Neuroanatomy, W. F. Windle (Ed.), Thomas, Spring¬
field, IL, pp. 17—26.
359
Nauta, W. J. H. and Ebbesson, S. О. E. (1970) Contemporary Research Methods
in Neuroanatomy. Springer, New York.
Patterson, М. M. and Kesner, R. P. (1981) Electrical Stimulation Research
Techniques. Academic Press, New York.
Phillips, М. I. (1973) Brain Unit Activity during Behavior. Thomas, Springfield,
Pritzel, М., Huston, J. P. and Sarter, M. (1982) Behavioral and neuronal reorga¬
nization after unilateral substantia nigra lesions: evidence for increased inter-
hemispheric nigro-caudate projections, (submitted for publication).
Ranck, J. B. (1975) Which elements are excited in electrical stimulation of mam¬
malian central nervous system: a review. Brain Res., 98, 417—440.
Rhoades, R. W. and Dellacroce, D. D. (1980) Neonatal enucleation induces an
asymmetric pattern of visual callosal connections in hamsters. Brain Res.,
202, 189—195.
Sheer, D. E. (Ed.) (1961) Electrical Stimulation of the Brain. University of
Texas Press, Austin, TX.
Short, D. J. and Woodnott, D. P. (1969) Tre I. A. T. Manual of Laboratory
Animal Practice and Techniques, 2nd edn. Crosby Lockwood and Son, London.
Sidowski, J. B. (Ed.) (1966) Experimental Methods and Instrumentation in
Psychology. McGraw-Hill, New York.
Sidowski, J. B. and Lockard, R. B. (1966) Some preliminary considerations in
research. In Experimental Methods and Instrumentation in Psychology, J. B.
Sidowski (Ed.), McGraw-Hill. New York, pp. 3—32.
Siege, S. (1956) Nonparametric Statistics for the Behavioral Sciences. McGraw-
Hill, New York.
Skinner, J. E. (1971) Neuroscience: A Laboratory Manual. Saunders, Philadel¬
phia, PA.
Steindler, D. A. and Deniau, J. M. (1980) Anatomical evidence for collateral
branching of substantia nigra neurons: a combined horseradish and [3H] wheat
germ agglutinin axonal transport study in the rat. Brain Res., 196, 228—236.
Steward, O. (1981) Horseradish peroxidase and fluorescent substances and their
combination with other techniques. In Neuroanatomical Tract-Tracing Methods,
L. Heimer and M. J. RoBards (Eds.), Plenum Press, New York, pp. 279—310.
Streit, P. and Reubi, J. D. (1977) A new and sensitive staining method for
axonally transported horseradish peroxidase (HRP) in the pigeon visual
system. Brain Res., 126, 530—537.
Thompson, R. F. and Patterson, М. M. (Eds.) (1973) Methods in Physiological
Psychology, Vol. 1. Bioelectric Recording Techniques, Part A, Cellular Proces¬
ses and Brain Potentials. Academic Press, New York.
Thompson, R. F. and Patterson, М. M. (Eds.) (1974a) Methods in Physiological
Psychology, Vol. 1. Bioelectric Recording Techniques, Part B, Electroencepha¬
lography and Human Brain Potentials. Academic Press, New York.
Thompson, R. F. and Patterson, М. M. (Eds.) (1974b) Methods in Physiological
Psychology, Vol. 1, Bioelectric Recording Techniques, Part C, Receptor and
Effector Processes. Academic Press, New York.
Van der Kooy, D. (1979) The organization of the thalamic nigral and raphe
cells projecting to the medial versus lateral caudate-putamen in rat. A fluo¬
rescent retrograde double labeling study. Brain Res., 169, 381—387.
Van der Kooy, D. and Hattori, T. (1980) Dorsal raphe cells with collateral
projections to the caudate putamen and substantia nigra: a fluorescent ret¬
rograde double labeling study in the rat. Brain Res., 186, 1—7.
Van der Kooy, D., Kuypers, H. G. J. M. and Catsman-Berrevoets,, С- E. (1978)
Single mammillary body cells with divergent axon collaterals. Demonstration
by a simple fluorescent retrograde double labeling technique in the rat.
Brain Res., 158, 189—196.
Van der Kooy, D. and Wise, R. A. (1980) Retragrade fluorescent tracing of sub¬
stantia nigra neurons combined with catecholaminergic histofluorescence.
Brain Res., 183, 447^452.
360
/enables, P. H. and Martin, I. (1967) Manual of Psychophysiologieal Methods.
Wiley, New York.
Vogt, B. A. (1974) A reduced silver stain for normal axons in the central nervous
system. Physiol. Behav., 13, 837—840.
Warr, W. B., De Olmos, J. S. and Heimer, L. (1981) Horseradish peroxidase: the
basic procedure. In Neuroanatomical Tract-Tracing Methods, L. Heimer and
M. J. RoBards (Eds.), Plenum Press, New York, pp. 207—262.
Wayner, M. J. (1971) Principles of research in physiological psychology. In Met¬
hods in Psychobiology, Vol. 1, R. D. Myers (Ed.), Academic Press, New
York, pp. 1—26.
Weber, L. S. and McLean, D. L. (1975) Electrical Measurement Systems for
Biological and Physical Scientists. Reading, MA.
Whitfield, I. C. (1959) An Introduction to Electronics for Physiological Workers.
MacMillan, London.
Winer, B. J. (1962) Statistical Principles in Experimental Design. McGraw-Hill,
New York.
Wolf, G. (1971) Elementary histology for neuropsychologists. In Methods in
Psychobioloqu, Vol. 1, R. D. Myers (Ed.), Academic Press, New Yoik,
pp. 281—300.
Yanof, H. M. (1972) Biomedical Electronics. Davis, PA.
Yezierski, R. P. and Bowker, R. M. (1981) A retrograde double label tracing
technique using horseradish peroxidase and the fluorescent dye 4',6-Diamino-
2-Phenylindole 2HC1 (DAPI). J. Neurosci. Meth., 4, 53—62.
Young, S. (1973) Electronics in the Life Sciences. MacMillan, New York.
Zucker, М. H. (1969) Electronic Circuits for the Behavioral and Biomedical
Sciences. A Reference Book of Useful Solid-State Circuits. Freeman, San
Francisco, CA.
К главе 2
Adams, D. B. ^ 1979) Brain mechanisms for offense, defense, and submission.
Behav. Brain Sci., 2, 201—241.
Anderson, E. E. (1938) The interrelationship of drives in the male albino rat.
II. Inter-correlations between 47 measures of drives and of learning. Comp.
Psychol. Monogr. 14, No. 6, 119 pp.
Askew, H. R., L^ibrecht, В. C. and Ratner, S. C. (1969) Effects of stimulus
duration and repeated sessions on habituation or the head-shake response in
the rat. J. comp, physiol. Psychol., 67, 497—503.
Avis, H. H., (1974) The neuropharmacology of aggression: a critical- review.
Psychol. Bull., 81, 47—63.
Azrin, N. H., Hutchinson, R. R. and Hake, D. F. (1966) Extinction-induced
aggression. J. exp. Anal. Behav., 9, 191—204.
Baeninger, L. P. (1967) Comparison of behavioural development in socially
isolated and grouped rats. Anim. Behav., 15, 31i2—323.
Bandler, R. J. (1971) Direct chemical stimulation of the thalamus: effects on
aggressive behavior in the rat. Brain Res., 26, 81—93.
Bandler, R. J. and Moyer, К. E. (1970) Animals spontaneously attacked by rats.
Commun. Behav. Biol., 5, 177—182.
Bare, J. K. and Cicala, G. A. (1960) Deprivation and time of testing as deter¬
minants of food intake. J. comp, physiol. Psychol., 53, 151—154.
Barfield, R. J. and Sachs, B. D. (1968) Sexual behavior: stimulation by painful
electric shock to the skin of male rats. Science, 161, 392—394.
Bateson, P. P. G. (1966) The characteristics and context of imprinting. Biol.
Rev., 41, 177—220.
Bauer, J. H. and Hughes, K. R. (1970) Visual and non-visual behaviors of the
rat after neonatal and adult posterior neocortical lesions. Physiol. Behav., 5,
427—441.
361
Beach, F. A. and Holz-Tucker, A. M. (1949) Effects of different concentrations
of androgen upon sexual behavior in castrated male rats. J. comp, physiol.
Psychol., 42, 433—453.
Bermant, Q. and Sachs, B. D. (1973) Courtship and mating. In Perspectives on
Animal Behaviour: A First Course, G. Bermant (Ed.), Scott, Foresman and
Co., Glenview, 1L ,pp. 194—238.
Bernstein, H. and Moyer, К. E. (1970) Aggressive behavior in the rat: effects
of isolation and olfactory bulb lesions. Brain Res., 20, 75—84.
Bindra, D. (1961) Components of general activity and the analysis of behavior.
Psychol. Rev., 68, 205—215.
Blanchard, R. J. arid Blanchard, C. (1977). Aggressive behavior in the rat. Behav.
Biol., 21, 197—224.
Blanchard, R. J., Fukunaga, K., Blanchard, D. C. and Kelley, M. J. (1975) Con-
specific aggression in the laboratory rat. J. comp, physiol. Psychol., 89,
1204—1209.
Blanchard, R. J., Kelley, M. J. and Blanchard, D. C. (1974) Defensive reactions
and exploratory behavior in rats. J. comp, physiol. Psychol., 87, 1129—1173.
Bolles, R. C. (1965) Effects of deprivation conditions upon the rat’s home cage
behavior. J. comp, physiol. Psychol.. 60, 244—248.
Borbely, A. A. and Huston, J. P. (1974) Effects of two-hour light-dark cycles on
feeding, drinking and motor activity of the rat. Physiol. Behav., 13, 795—802.
Brain, P. F. (1975) What does individual housing mean to a mouse? Life Sci.,
16, 187—200.
Brain, P. F. (1980) Adaptive aspects of hormonal correlates of attack defense in
laboratory mice: A study in ethobiology. In Adaptive Capabilities of the
Nervous System. Progress in Brain Research, Vol. 53, P. S.
McConnell, G. J. Boer, H. J. Fomijn, N. E. Van de Poll and M. A. Corner (Eds.),
Elsevier/North—Holland Biomedical Press, Amsterdam, pp. 391—413.
Brain, P. F. (1981) Differentiating types of attack and defense in rodents. In
Multidisciplinary Approaches to Aggression Research, P. F. and D. Benton
(Eds.), Elsevier/North — Holland, Amsterdam, pp. 53—78.
Brain, P. F., Benton, D., Childs, G. and Parmigiani, S. (1981) The effect of the
type of opponent rn tests of murine aggression. Behav. Process., 6, 319—327.
Brain, P. F., Benton, D., Howell, P. A. and Jones, S. E. (1980) Resident rat’s
aggression towards intruders. Anim. Learn. Behav., 8, 331—335.
Bugelski, R. and Miller, N. E. (1938) A spatial gradient in the strength of
avoidanse responses, J. exp. Psychol., 83, 494—505.
Buxton, С. E. (1941) The continuous measurement of strength of pull by rats.
Amer. J. Psychol., 54, 260—265.
Caggiula, A. R. and Eibergen, R. (1969) Copulation of virgin male rats evoked
by painful peripheral stimulation. J. comp, physiol. Psychol., 69, 414—419.
Campbeill, B. A. and Church, R. M. (1969) Punishment and Aversive Behavior.
Appleton-Century-Crofts, New York.
Campbell, B. A. and Teghtsoonian, R. (1958) Electrical and behavioral effects
of different types of shock stimuli on the rat. J. comp, physiol. Psychol., 51,
185—192.
Corbit, J. D. and Luschei, E. S. (1969) Invariance of the rat’s rate of drinking,
J. comp, physiol. Psychol., 69, 119—125.
Crocetti, C. P. (1962) Drive level and response strength in the bar-pressing appa¬
ratus. Psychol. Rep., 10, 563—575.
Cutler, M. G., Mackintosh, J. H. and Chance, M. R. A. (1975) Behavioural chan¬
ges in laboratory mice during cannabis feeding and withdrawal. Psychophar-
macologia, 44, 173—177.
Denenberg, V. H. (1969) Open-field "behavior in the rat: What does it mean?
Ann. N. Y. Acad. Sci., 159, 852—859.
De Paulo, P. and Hoffman, H. S.' (1981) Reinforcement by an imprinting stimu¬
lus versus water on simple schedules in ducklings. J. exp. Anal, Behav., 36,
151—169.
362
De Sisto, M. J. and Huston, J. P. (1970) Effect of territory on frog-killing by
rats. J. gen. Psychol., 83, 179—184.
De Sisto, M. J. and Huston, J. P. (1971) Aggression and reward from stimulating
common sites in the posterior lateral hypothalamus of rats. Commun. Behav.
Biol., 6, 295—306.
Dewsbury, D. A. (1975) The normal heterosexual pattern of copulatory behavior
in male rats: effects of drugs that alter brain monoamine levels. In Sexual
Behavior: Pharmacology and Biochemisty, M. Candler and G. L. Gessa (Eds.),
Raven Press, New York, pp. 169—179.
Doty, R. L. (1974) A cry for the liberation of the female rodent: courtship and
copulation in rodentia. Psychol. Bull., 81, 159—172.
Eibergen, R. D. and Caggiula, A. R. (1973) Ventral midbrain involvement in
copulatory behavior of the male rat. Physiol. Behav., 10, 435—441.
Eichelman, B., Elliot, G. R. and Barchas, J. D. (1981) Biochemical, pharmacolo¬
gical, and genetic aspects of aggression. In Biobehavioral Aspects of Aggres¬
sion, D. A. Hamburg (Ed.), Alan R. Liss. Inc., New York, pp. 51—84.
Eleftheriou, В. E. and Scott, J. P. (1971) The Physiology of Aggression and
Defeat. Plenum Press, New York.
Epstein, A. N., Kissileff, H. R. and Stellar, E. (1973) The Neuropsychology of
Thirst: New Findings and Advances in Concepts. V. H. Winston and Sons,
Washington, D. C.
Falk, J. L. (1969) Conditions producing psychogenic polydipsia in animals. Ann.
N. Y. Acad. Sci., 167, 569—593.
Falk, J. L. (1971a) Determining changes in vital functions: ingestion. In Methods
in Psychobiology. Vol. 1, R. D. Myers (Ed.), Academic Press, New York,
pp. 301—331.
Falk, J. L. (1971b) The nature and determinants of adjunctive behavior. Physiol.
Behav., 6, 577—588.
Field. J. (1960) Hondbook of Physiology, Section I. Neurophysiology, Vol. 2.,
American Physiological Soc., Waschington, D. C.
Finger, F. W. (1972) Measuring behavioral activity. In Methods in Psychobiology,
Vol. 2, R. D. Myers (Ed.), Academic Press, London and New York, pp. 1—19.
Finger, S. and Frommer, G. P. (1968) Effects of somatocensory thalamic and
cortical lesions on roughness discrimination in the rats. Physiol. Behav., 3,
83—89.
Finger, S. and Frommer, G. P. (1970) Effects of cortical and thalamic lesions
on temperature discrimination and responsiveness to foot shock in the rat.
Brain Res., 24, 69—89.
Flanelly, K. and Lore, R. (1975) Dominance —subordination in cohabiting pairs
of adult rats: effects on aggressive behavior. Aggress. Behav., 1, 331—340.
Flynn, J. P. (1972) Patterning mechanisms, patterned reflexes, and attack beha¬
vior in cats. In Nebraska Symposium on Motivation, J. K. Cole and
D. D. Jensen (Eds.), Univ. Nebraska Press, Lincoln, NE, pp. 125—153.
Fox, W. M. (1965) Reflex ontogeny and behavioral development of the mouse.
Anim. Behav., 13, 234—241.
Frischknecht, H. R., SFegfried, B. and Waser, P. G. (1982) Learning of submis¬
sive behavior in mice: a new model. Behav. Process., 7, 235—245.
Gianutsos, G. and Lai, H. (1976) Drug-induced aggression. Curr. Dev. Psycho-
pharmacol., 3, 199—220.
Ginsburg, B. and Allee, W. C. (1942) Some effects of conditioning on social
dominance and subordination in inbred strains of mice. Physiol. Zool., 15,
485—506.
Gispen, W. H., Brakee, J. H. and Isaacson, R. L. (1980) Hypophysectomy and
novelty induced grooming in the rat. Behav. Neurol. Biol., 29, 481—486.
Grant, E. C. and Mackintosh, J. H. (1963) A comparison of the social postures
of some common laboratory rodents. Behaviour, 21, 2(46—257.
Grimm, V. E. (1980) The role of submissiveness in isolation — induced intermale
fighting in mice. Int. J, Neurosci., 11, 115—120.
363
Grossman, S. P. (1967) Textbook of Physiological Psychology. John Wiley and
Sons. Inc., New York.
Guyton, A. C. (1966) Textbook of Medical Physiology, 3rd edition. Saunders,
Philadelphia, PA.
Hall, C. S., (1934) Emotional behavior in the rat. I. Defecation and urination as
measures of individual differences in tmotionality. J. comp, physiol. Psychol.,
18, 385—403.
Hall, C. S. (1936) Emotional behavior in the rat. III. The relationship between
emotionality and ambulatory activity. J. comp, physiol. Psychol., 22, 345—
352.
Herndon, J. G. and Neill, D. B. (1973) Amphetamine reversal of sexual impair¬
ment following anterior hypothalamic lesions in female rats. Pharmacol.
Biochem. Behav., 1, 285—288.
Heron, W. T. and Skinner, B. F. (1937) Changes in hunger during starvation.
Psychol. Rec., 1, 51—60.
Hess, E. H. (1959) The relationship between imprinting and motivation. In Neb¬
raska Symposium on Motivation, M. R. Jones (Ed.), Univ. Nebraska Press, Lin¬
coln, NE, pp. 44—77.
Hess, E. H. (1972) «Imprinting» in a natural laboratory. Scientific Amer., 227,
24—31.
Hodos, W. (1961) Progressive ratio as a measure of a reward strength. Science,
134, 943—944.
Hoffman, H. S. and Ratner, A. M. (1973) A reinforcement model of imprinting:
implications for socialization in monkeys and men. Psychol. Rev., 80, 527—
544.
Horlington, M. (1968) A method for measuring acoustic startle response latency
and magnitude in rats: detection of a single stimulus effect using latency
measurements. Physiol. Behav., 3, 839—844.
Huston, J. P. and De Sisto, M. J. (1971) Interspecies aggression during fixed-
ratio hypothalamic self-stimulation in rats. Physiol. Behav., 7, 353—357.
Hutchinson, R. R. (1972) The environmental causes of aggression. In Nebraska
Symposium on Motivation, J. К Cole and D. D. Jensen (Eds.), Univ. Neb¬
raska Press, Lincoln, NB., pp. 155—181.
Hutchinson, R. R., Azrin, N. H. and Hunt, G. M. (1968) Attack produced by
intermittent reinforcement of a concurrent operant response. J. exp. Anal.
Behav., 11, 489—495.
Karli, P. (1956) The Norway rat’s killing response to the white mouse. Behaviour,
10, 81—103.
Karli, P., Vergnes, M. and Didiergeorges, F. (1969) Rat — mouse interspecific
aggressive behavior and its manipulation by brain ablation and by brain
stimulation. In Aggressive Behavior, S. Garattini and E. B. Sigg (Eds.),
Excerpta Medica, Amsterdam, pp. 47—55.
Kelly, D. D. (1974) The experimental imperative: laboratory analysis of aggres¬
sive behavior. In Aggression, Res. Publ. Ass. nerv. ment. Dis., 52, 21—41.
Kim, C., Choi, H., Kim, J. K, Chang, H. K, Park, R. S. and Kang, I. Y. (1970)
General behavioral activity and its component patterns in hippocampectomised
rats. Brain Res., 18, 477—490.
Kissileff, H. R. (1972) Manipulation of the oral and gastric environments. In
Methods in Psychobiology, Vol. 2, R. D. Myers (Ed.), Academic Press, New
York, pp. 125—154.
Kolb, B. and Nonneman, A. J. (1974) Frontolimbic lesions and social behavior
in the rat. Physiol. Behav., 13, 637—643.
Lagerspetz, К. M. J. and Lagerspetz, K. Y. H. (1971) Changes in the aggressi¬
veness of mice resulting from selective breeding, learning and social isola¬
tion. Scand. J. Psychol., 12, 241—248.
Leshner, A. I. (1980) The interaction of experience and neuroendocrine factors
in determining behavioral adaptations to aggression. In Adaptive Capabilities
of the Nervous System. Progress in Brain Research, Vol. 53, P. S. McCon¬
364
nell, G. J. Boer, H. J. Romijn, N. E. Van de Poll and M. A. Corner (Eds.),
Elsevier/North-Holland Biomedical Press, Amsterdam, pp. 427—438.
Leshner, A. I. (1981) The role of hormones in the control of submissiveness. In
Multidisciplinary Approaches to Aggression Research, P. F. Brain and
D. Benton (Eds.), Elsevier/North — Holland Biomedical Press, Amsterdam,
pp. 309—322.
Looney, T. A. and Cohen, P. S. (1982) Aggression induced by intermittent posi¬
tive reinforcement. Neurosci. Biobehav. Rev., 6, 15—37.
Lore, R., Kam, B. and Newby, V. (1967) Visual and non-visual depth avoidance
in young and adult rats. J. comp, physiol. Psychol., 64, 525—528.
Masterson, F. A. and Campbell, B. A. (1972) Techniques of electric shock moti¬
vation. In Methods in Psychobiology, Vol. 2, R. D. Myers (Ed.), Academic
Press, London and New York, pp. 21—85.
Menaker, M. (1974) Aspects of the physiology of circadian rhythinicity iru the
vertebrate central nervous system. In The Neurosciences: Third Study Pro¬
gram, F. O. Schmit and F. G. Worden (Eds.), MIT Press, Cambridge, MA.,
pp. 479—489.
Meyer, P. М., Anderson, R. A. and Braun, M. G. (1966) Visual cliff preferences
following lesions of the visual neocortex in cats and rats. Psychon. Sci., 4,
269—270.
Meyerson, B. J. (1975) Drugs and sexual motivation in the female rat. In Sexual
Behavior: Pharmacology and Biochemistry, M. Sandler and G. L. Gessa
(Eds.), Raven Press, New York, pp. 21—31.
Miczek, K. A. (1974) Intraspecies aggression in rats: effect of D-amphetamine
and chlordiazepozide. Psychopharmacologia (Berl.), 39, 275—301.
Miczek, К A. (1978) A9-Tetrahydrocannabinol: antiaggressive effects in mice,
rats, and squirrel monkeys. Science, 199, 1459—1461.
Miczek, K. A. (1979) A new test for aggression in rats without aversive stimu¬
lation: differential effects of D-amphetainine and cocaine. Psychopharmacolo¬
gy, 60, 253—259.
Miczek, K. A. (1982) Opioid — like analgesia in defeated mice. Science, 215,
1520—1522.
Miczek, K- A. and Krsiak, M. (1979) Qrug effects on agonistic behavior. In
Advances in Behavioral Pharmacology, Vol. 2, T. Thompson and P. Dews
(Eds.), Academic Press, New York, pp. 87—162.
Miller, N. E. (1956) Effects of drugs on motivation: the value of using a variety
of measures. Ann. N. Y. Acad. Sci., 65, 318—333.
Moltz, H. (1963) Irrfprinting: an epigenetic approach. Psychol. Rev., 70, 123—
138.
Moore, R. Y. (1973) Retinohypothalamic projection in mammals: a comparative
study. Brain Res., 49, 403—409.
Morgane, P. J. (1969) Neural regulation of food and water intake. Ann. N. Y«
Acad. Sci., 157, 531—1216.
Moyer, К. E. (1968) Kinds of aggression and their physiological basis. Commun.
Behav. Biol., 2, 65—87."
Munn, N. L. (1950) Handbook of Psychological Research of the Rat. Riverside
Press, Cambridge, MA.
Norton, S. (1970) Photographic analysis of rat behavior before and after
amygdaloid lesions. Brain Res., 19, 477—490.
Novin, D., Wyrwicka, W. and Bray, G. A. (1976) Hunger: Basic Mechanisms
and Clinical Implications. Raven Press, New York.
Panksepp, J. (1971) Aggression elicited by electrical stimulation of the hypotha¬
lamus in olbino rats. Physiol. Behav., 6, 321—329.
Perin, С. T. (1942) Behavior potentiality as a joint function of the amount of
training and the degree of hunger at the time of extinction. J. exp. Psychol.,
30 дз ]]з
Peters, G., Fitzsimons, J. T. and Peters-Haefeli, L. (1975) Control Mechanisms of
Drinking. Springer Verlag, Berlin.
365
Pfaff, D. W. and Lewis, C. (1974) Film analyses of lordosis in female rats.
Horm. Behav., 5, 317—335.
Pittendrigh, C. S. (1974) Circadian oscillations in cells and the circadian orga¬
nization of multicellular systems. In The Neurosciences: Third Study Program,
F. O. Schmitt and F. G. Worden (Eds.), MIT Press, Cambridge, MA.,
pp. 437—458.
Plotnik, R., Mir, D. and Delgado, J. M. R. (1971) Aggression, noxious, and
brain stimulation in unrestrained rhesus monkeys. In The Physiology of
Aggression and Defeat, В. E. Eleftheriou and J. P. Scott (Eds.), Plenum
Press, New York, pp. 143—221.
Poole, Т. B. and Morgan, H. D. R. (1973) Differences in aggressive behaviour
between male mice (mus musculus L) in colonies of different sizes. Anim.
Behav., 21, 788—795.
Ramsey, A. O. and Hess, E. H. (1954) A laboratory approach to the study of
imprinting. Wilson Bull., 66, 196—206.
Reynolds, G. S., Catania, A. C. and Skinner, B. F. (1963) Conditioned and
unconditioned aggression in pigeons. J. exp. Anal. Behav., 6, 73—74.
Roche, К. E. and Leshner, A. I. (1979) ACTH and vasopressin treatments imme¬
diately after a defeat increases future submissiveness in male mice. Science,
204, 1343—1344.
Rodgers, R. J. (1981) Drugs, aggression and behavioural methods. In Multi¬
disciplinary Approaches to Aggression Research, P. F. Brain and D. Benton
(Eds.), Elsevier/North-Holland Biomedical Press, Amsterdam, pp. 325—340.
Ruch, Т. C. and Patton, H. B. (1966) Physiology and Biophysics, 19th edition.
Saunders, Philadelphia, PA.
Sachs, B. D. and Barfield, R. J. (1970) Temporal patterning of sexual behavior
in the male rat. J. comp, physiol. Psychol., 73, 359—364.
Sachs, В .D. and Barfield, R. J. (1974) Copulatory behavior of male rats given
intermittent electric shocks: theoretical implications. J. comp, physiol. Psychol.,
86, 607—615.
Santacana, M. P., Alvarez Pelaez, R. and Tejedor, P. (1972) Effect of the lesion
of the mamillary bodies on the performance in the open field. Physiol. Behav.,
9, 501—504.
Scott, J. P. (1966) Agonistic behaviour of mice and rats: a review. Amer. Zool.,
6, 683—701.
Scott, J. P. (1978) Critical Periods. Dowden, Hutchinson and Ross, Inc., Strouds¬
burg, PA.
Scott, J. P. (1981) The evolution of function in agonistic behaviour. In Multi¬
disciplinary Approaches to Aggression Research, P. F. Brain and D. Benton
(Eds.), Elsevier/North — Holland Biomedical Press, Amsterdam, pp. 129—157.
Scott, J. P., Steward, J. M. and de Ghett, V. J. (1974) Critical periods in the
organization of systems. Develop. Psychobiol., 7, 489—513.
Seward, J. P. (1946) Aggressive behavior, in the rat. IV. Submission os deter¬
mined by conditioning, extinction, and disuse. J. Comp. Psychol., 39, 51^-76.
Siegel, P. S. (1947) Tht relationship between voluntary water intake, body —
weight loss, and numbers of hours of water deprivation in the rat. J. comp,
physiol. Psychol., 40, 231—238.
Siegfried, B., Frichknecht, H. R. and Waser, P. G. (1982) A new learning model
for submissive behavior in mice: effects of naloxone. Aggress. Behav., 8,
112—115.
Siegfried, B., Alieva, E., Oliverio, A. and Puglisi — Allegra, S. (1981) Effects of
isolation on activity, reactivity, excitability and aggressive behavior in two
inbred strains of mice. Behav. Brain Res., 2, 211—218.
Silverman, A. P. (1965) Ethological and statistical analysis of drug effects on
the social behaviour of laboratory rats. Brit. J. Pharmacol., 24, 579—590,
Sluckin, W. (1965) Imprinting and Early Learning. Aldine, Chicago, IL.
366
Sm^rt, J. L. arm Dobbing, J. (1971) Vulnerability of developing brain. II. Effects
of early nutritional deprivation on reflex ontogeny and development of beha¬
vior in the rat. Brain Res., 28, 85—95.
Stachnik, T. J., Ulrich, R. and Mabry, J. H. (1966) Reinforcement of intra- and
interspecies aggression with intracranial stimulation. Amer. Zool., 6, 663—668.
Stellar, E. and Hill. J. H. (1952) The rat’s rate of drinking as a function of
water deprivation. J. comp, physiol. Psychol., 45, 96—102.
Stephan, F. K. and Zucker, I. (1972) Circadian rhythms in drinking behavior
and locomotor activity of rats are eliminated by hypothalamic lesions. Proc.
nat. Acad. Sci. (U.S.A.), 69, 1583—1586.
Stone, C. P. and Ferguson, L. (1938) Preferential responses of male albino rats
to food and to receptive females. J. comp. Psychol., 26, 237—253.
Thiel, V., Barnes, D. S. and Mrosovsky, N. (1972) A simple method for recording
activity patterns of email animals. Physiol. Behav., 8, 549—551.
Thompson, T. and Bloom, W. (1966) Aggressive behavior and extinction — indu¬
ced response—rate increase. Psychon. Sci., 5, 335—336.
Thompson, С. I. (1980) Controls of Eating. Spectrum Publications, Inc., Jamaica,
New York.
Tupper, D. E. and Wallace, R. B. (1980) Utility of the neurological examination
in rats. Acta Neurobiol. Exp., 40, 999—1003.
Uhrich, J. (1938) The social hierarchy in albino mice. J. comp. Psychol., 25, 373—
413.
Ulroch, R. (1966) Pain as a cause of aggression. Amer. Zool., 6, 643—662.
Ulrich, R., Johnston, М., Richardson, J. and Wolff, P. (1963) The operant con¬
ditioning of fighting behavior in rats. Psychol. Rec., 13, 465—470.
Valzelli, L. (1973) The «isolation syndrome» in mice. Psycropharmacologia, 31,
305—320.
Valzelli, L. (1981) Psychobiology of Aggression and Violence. Raven Press, New
York.
Van de Poll, N. E., Van Oyen, H. G., De Jonge, F. and Smeets, J. (1981)
Effects of agonistic experience on subsequent aggressive behavior in the rat.
Neurosci. Lett., Suppl. 7, 214.
Walk, R. D., Gibson, E. J. (1961) A comparative and analytical study of visual
depth perception. Psychol. Monogr., 75, 1—44.
Walk, R. D., Gibson, E. J. and Tighe, T. J. (1957) Behavior of light- and dark-
reared rats on a visual cliff. Science, 126, 80—81.
Walsh, R. N. and Cummins, R. A. (1976) The open — field test: a critical review.
Psychol. Bull., 83t 482—504.
Warden, C. J. (1931) Animal Motivation Studies. The Albino Rat. Columbia
Univ. Press, New York.
Warner, L. H. (1928) A study of hunger behavior in the white rat by means of
the obstruction method. J. comp, physiol. Psychol., 8, 273—299.
Wayner, M. J. and Oomura, Y. (1975) Central Neural Control of Eating and
Obesity. Anl ho International Inc., Phoenix, New York.
Webbe, F. М., De Weese, J. and Malagodi, E. F. (1974) Induced attack during
multiple fixed — ratio variable — ratio schedules of reinforcement. J. exp.
Anal. Behav., 22, 197—206.
Wilson, J. R., Kuehn, R. E. and Beach, F. A. (1963) Modification in the sexual
behavior of male rats produced by changing the stimulus female. J. comp,
physiol. Psychol., 56, 636—644.
Wolthuis, O. L., Kepner, L. A. and Vanwersch, R. A. P. (1973) A rapid automatic
method for determining shock sensitivities of mice. Physiol. Behav., 11,
447—453.
Yen, C. Y., Stanger, R. L. and Millman, N. (1959) Ataractic suppression of
isolation-induced aggressive behavior. Arch. int. Pharmacodyn, Ther., 123,
179—185.
367
Young, P. T. and Shuford, E. H. (1954) Intensity, duration, and repetition of
hedonic processes as related to acquisition of motives. J. comp, physiol,
Psychol., 47, 298—305.
Young, W. C. «1961) The hormones and mating behavior. In Sex and Internal
Secretions, Vol. 2, W. C. Young (Ed.), Williams and Wilkins, New York,
pp. 1173—1239.
Zwirner, P. P., Porsolt, R. D. and Loew, D. M. (1975) Inter-group aggression in
mice. A new method for testing the effects of centrally active drugs. Psycho-
pharmacologia, 45, 133—138.
К главе 3
Бехтерев В. М. Об отправлении полукружных каналов перепончатого лабирин¬
та/результаты опытов над перевозкой слухового нерва и полукружных ка¬
налов у животных. СПб, 1882.
Неверов В. П. Оптокинетический нистагм. Автореф. дисс. Л., 1936.
Alpern, Н. P. and Marriott, J. G. (1972) A direct measure of short — term me¬
mory in mice utilizing successive reversal learning set. Behav. Biol., 7,
723—732.
Anger, D. (1963) The role of temporal discriminations in the reinforcement of
Sidman avoidance behavior. J. exp. Anal. Behav., 6, 477—506.
/4ngyan, I. and Szirmai, I. (1967) Recording of respiration with thermocouple in
freely moving cats. Acta physiol. Acad. sci. hung., 31, 73—76.
Barker, L. М., Best, M. R. and Domjan, M. (1977) Learning Mechanisms in Food
Selection. Baylor University Press, Waco.
Barraco, R. A., Klauenberg, B. J. and Irwin, L. N. (1978) Swim escape: A multi-
component, one — trial learning task. Behav. Biol., 22, 114—121.
Baum, M. (1965) An automated apparatus for the avoidance training in rats.
Psychol. Rep., 16, 1205—1211.
Beatty, W. W. and Shavalia, D. A. (1980) Spatial memory in rats: time course
of working memory and ellect of anesthetics. Behav. neural Biol., 28, 454—
462.
Bindra, D. (1968) Neuropsychological interpretation of the effects of drive and
incentive motivation on general activity and instrumental behavior. Psychol.
Rev., 75, 1—22.
Blackman, D. (1974) Operant Conditioning. An Experimental Analysis of Beha¬
vior. Methuen, London.
Blanchard, R. J. and Blanchard, D. C. (1969) Passive and active reactions to
fear—eliciting stimuli. J. comp, physiol. Psychol., 68, 129—135.
Blanchard, D. C. and Blanchard, R. J. (1972) Innate and conditioned reactions
to threat in rats with amygdaloid lesions. J. comp, physiol. Psychol., 81,
281—290.
Bloch, V. (1965) Le controle de I’activite electrodermale. J. Physiol. (Paris), 57,
1—132.
Bogartz, R. S. (1965) The criterion method: some analysis and remarks. Psychol.
Bull., 64, 1—14.
Bolles, R. C. and Grossen, N. E. (1970) Function of the CS in the shuttle — box
avoidance learning by rats. J. comp, physiol. Psychol., 70, 165—169.
Bolles, R. C., Stokes, L. W. and Younger, M. S. (1966) Does CS termination
reinforce avoidance behavior? J. comp, physiol. Psychol., 62, 201—207.
Brady, J. V. and Nauta, W. J. H. (1953) Subcortical mechanisms 4H emotional
behavior: affective changes following septal forebrain lesions in the albino
rat. J. comp, physiol. Psychol., 46, 339—346.
Brush, F. R. (1971) Aversive Conditioning and Learning. Academic Press, New
York.
BureS, J. and Buresova, O. (1963) Cortical spreading depression as a memory
disturbing factor. J. comp, physiol. Psychol., 56, 268—272.
368
Bure§, J. and BureSova, O. (1966) Intefhemispheric transfer of extinction of the
passive avoidance reactions in rats. J. comp, physiol. Psychol., 62, 459—461.
Bures, J. and Buresova O. (1977) Physiological mechanisms of conditioned food
aversion. In Food Aversion Learning, N. W. Milgram, L. Krames and
T. Alloway (Eds.), Plenum Press, New York, pp. 219—257.
Bures, J. and Buresova, O. (1981) Elementary learning phenomena in food
selection. In Advances in Physiological Sciences, Vol. 17, Brain and Be¬
haviour, G. Adam, I. Meszaros and E. I. Banyai (Eds.), Akademiai Kiado,
Budapest, pp. 81—94.
Buresova, O. (1980) Spatial memory and instrumental conditioning. Acta neuro-
biol. exp., 40, 51—65.
Campbell, B. A. and Church, R. M. (1969) Punishment and Aversive Behavior,
Appleton — Century — Crofts, New York.
Capaldi, E. J. and Capaldi, E. D. (1972) Aversive learning situations: apparatus
and procedures. In Methods in Psychobiology, Vol. 2, R. D. Myers (Ed.)
Academiic Press, New York, pp. 59—81.
Carey, R. J. (1971) Quinine and saccharin preference aversion threshold deter¬
minations in rats with septal ablations. J. comp, physiol. Psychol., 76,
316—326.
Castro, A. J. (1972) The effects of cortical ablations on digital usage in the rat.
Brain Res., 37, 173—185.
Chamberlain, T. J., Halick, P. and Gerard, R. W. (1963) A fixation of experience
in the rat spinal cord. J. Neurophysiol., 26, 662—673.
Cherkin, A. (1974) Pharmacologic manipulation of memory processing in the
neonate chick model. Ergebn. exp. Med., 17, 459—473.
Cherkin, A. and Lee — Teng, E. (1965) Interruption by halothane of memory
consolidation in chicks. Fed. Proc., 24, 328.,
Chorover, S. L. and Schiller, P. H. (1965) Short — term retrograde amnesia in
rats. J. comp, physiol. Psychol., 59, 73—78.
Chorover, S. L. and Schiller, P. H. (1966) Reexamination of prolonged retrograde
amnesia in one—trial learing. J. comp, physiol. Psychol., 61, 34—41.
Clarke, S. (1971) Sniffing and fixed —ratio behavior for sucrose and brain stimu¬
lation reward in the rat. Physiol. Behav., 7, 695—699.
Clarke, S., Panksepp, J. and Trowill, J. A. (1970). A method of recording sniffing
in tre free moving rat. Physiol. Behav., 5, 125—126.
D:Amato, M. R. (1970) Experimental Psychology: Methodology, Psychophysics
and Learning. McGraw — Hill, New York.
D’Amato, M. R. (1&73) Delayed matching and short — term memory in monkeys.
In Advances in Research and Theory, Vol. 7, The Psychology of Learning
and Motivation, G. H. Bower (Ed), Academic Press, New York, pp. 227—
269.
Di Cara, L. V. (1970) An analysis of systemic arterial blood gases in the artifi¬
cially respirated curarized rat. Behav. Res. Meth. Instr., 2, 67—69.
Di Cara, L. V., Braun, J. J. and Pappas, B. A. (1970) Classical conditioning
and instrumental learning of cardiac and gastrointestinal responses follo¬
wing removal of neocortex in the rat. J. comp, physiol. Psychol., 73,
208—216.
Dickinson, A. (1980) Contemporary Animal Learning Theory. Cambridge Univer¬
sity Press, Cambridge.
Dickinson, A. and Boakes, R. A. (1979) Mechanisms of Learning and Motivation:
A Memorial Volume to Jerzy Konorski. Lawrence Erlbaum Associates,
Hillsdale.
Domjan, M. (1977) Attenuation and enhancement of neophobia for edible sub¬
stances. In Learning Mechanisms in Food Selection, L. M. Barker, M. R. Best
and M. Domjan (Eds.), Baylor University Press, Waco, pp. 151—179.
Essman, W. B. and Sudak, F. N. (1962) Sustained and temporary hypothermia
as variables in successful maze learning. Psychol. Rep., 10, 551—557.
13—549
369
Feller, W. (1950) An Introduction to Probability Theory and its Applications,
Vol. 1. Wiley, New York.
Fellows, B. J. (1967) Chance discrimination sequences for discrimination tasks.
Psychol. Bull., 67, 87—92.
Fischer, G. J. and Campbell, B. L. (1964) Development of passive avoidance
conditioning in Leghorn chicks. Anim. Behav., 12, 2i68—269.
Fowles, D. C. (1974) Mechanisms of electrodermal activity. In Bioelectric Recor¬
ding Techniques, Part C, R. F. Thompson and М. M. Patterson (Eds.), Aca¬
demic Press, New York, pp. 231—271.
Garcia, J. and Ervin, F. R. (1968) Gustatory—visceral and telereceptor — cu¬
taneous conditioning: adaptation in internal and external milieus. Comm.
Behav. Biol., 1, 389—415.
Garcia, J. and Kimeldod, D. J. (1957) Temporal relationship within the conditio¬
ning of a saccharin aversion through radiation exposure. J. comp, physiol.
Psychol., 50, 180—183.
Gellerman, L .W. (1933) Chance orders of alternating stimuli in visual discrimi¬
nation experiments. J. gen. Psychol., 42, 206—208.
Gibbs, М. E. and Barnett, J. M. (1976) Drug effects on successive discrimina¬
tion learning in young chickens. Brain Res. Bull., 1, 295—299.
Gibbs, М. E. and Mark, R. F. (1973) Inhibition of Memory Formation. Plenum
Press, New York.
Gilbert, R. M. and Sutherland, N. S. (1969) Animal Discrimination Learning. Aca¬
demic Press, New York.
Goldowitz, D., Buresova, O. and Bure§, J. (1972) Time labelling of indepen¬
dently acquired lateralized engrams in the rats. Physiol. Behav., 9, 699—704.
Goldstein, R., Beideman, L. R. and Stern, J. A. (1970) Effect of water depriva¬
tion and saline induced thirst on the conditioned heart rate response of the
rat. Physiol. Behav., 5, 583—587.
Gormezano, I. (1966) Classical conditioning. In Experimental Methods and
Instrumentation in Psychology, J. B. Sidowski (Ed.), McGraw — Hill, New
York, pp. 385—420.
Grings, W. W. (1974J Recording of electrodermal phenomena. In Bioelectric
Recording Techniques, Part C, R. F. Thompson and М. M. Patterson (Eds.),
Academic Press, New York, pp. 273—396.
Grflsser, O. P. and Klinke, R. (1971) Pattern Recognition in Biological and
Technical Systems. Springer Verlag, Berlin.
Hahn, W. W. (1971) Apparatus and technique for work with the curarized rat.
Psychophysiology, 7, 283—286.
Harzem, P. (1969) Temporal discrimination. In Animal Discrimination Learning,
R. M. Gilbert and N. S. Sutherland (Eds.), Academic Press, New York,
pp. 299—334.
Hernandez — Mesa, N. and Bures, J. (1977) Impairment of lateralized reaching
by movement synchronized stimulation of motor centers in rats. Exper.
Neurol., 51, 61—80.
Herrnstein, R. J. (1969) Method and theory in the study of avoidance. Psychol.
Rev., 76, 49—69.
Hess, E. H. (1959) Imprinting. Science, 130, 133—141.
Hoffman, J. W. and Fitzgerald, R. D. (1978) Classically conditioned heart rate
and blood pressure in rats based on either electric shock or ammonia fumes
reinforcement. Physiol. Behav., 21, 735—741.
Holdstock, T. L. and Schwartzbaum, J. S. (1965) Classical conditioning of heart
rate and galvanic skin response in the rat. Psychophysiology, 2, 25—38.
Honig, W. K. (1966) Operant Behavior: Areas of Research and Application.
Appleton — Century — Crofts, New York.
Hudspeth, W. J., McGaugii, J. L. and Thomson, C. W. (1964) Aversive and am¬
nesic effects of electroconvulsive shock. J. comp, physiol. Psychol., 57» 61—64.
370
Hugelin, A. and Cohen, M. L. (1963) The reticular activating system and respira¬
tory regulation in the cat. Ann. N. Y. Acad. Sci., 109, 586—603.
Hunter, W. S. (1913) The delayed reaction in animals and children. Behav.
Monogr., 2, 21—30.
Jarvik, М. E. and Essman, W. B. (1960) A simple one — trial learning situation
for mice. Psychol. Rep., 6, 290.
Jarvik, М. E. and Kopp, R. (1967) An improved one — trial learning situation
in mice. Psychol. Rep., 21, 221—224.
Карр, B. S., Gallagher, M. Holmquist, В. K. and Theall, C. L. (1978) Retrograde
amnesia and hippocampal stimulation: dependence upon the nature of asso¬
ciations formed during conditioning. Behav. Biol., 24, 1—23.
King, R. A. and Glasser, R. L. (1970) Duration of eiectroconvulsive shock —
induced retrograde amnesia in rats. Physiol. Behav., 5, 335—339.
Klingberg, F. und Pickenhain, L. (1965) Ober langsame atemsynchrone Poten¬
tiate vom Bulbus olfactorius der Ratte. Acta biol. med. germ., 14, 593—595.
Klingberg, F. und Pickenhain, L. (1969) Hirnmechanismen und Verhalten. Elek-
trophysiologische und Verhaltensuntersuchungen an der Ratte. Gustav Fischer,
Jena.
Knoll, J., Kelemen, K. and Knoll, B. (1955) Experimental studies on the higher
nervous activity of animals. I. A method for the elaboration of a non-extin-
guishable conditioned reflex in the rat. Acta physiol. Acad. sci. hung., 8,
327—345.
Kohler, I. (1951) Ober Aufbau und Wandlungen der Wahrnehmungswelt. Sitzber.
Oesterr. Akad. Wiss., 227, 1—118.
Krai, P. A. (1971) Eiectroconvulsive shock during the taste-illness interval:
evidence for induced disassociation. Physiol. Behav., 7, 667—670.
Kurtz, К. H. and Pearl, J. (1960) The effect of prior fear experience on acquired-
drive learning. J. comp, physiol. Psychol., 53, 201—206.
Ladieu, G. (1944) The effect of length of delay interval upon delayed alternation
in the albino rat. J. comp. Psychol., 37, 273—286.
Lashley, К S. (1929) Brain Mechanisms and Intelligence. University Chicago
Press, Chicago, IL.
Lashley, K. S. (1935) Studies of cerebral function in learning. XI. The behavior
of the rat in latch box situations. Comp. Psychol. Monogr., 11, 1—42.
Lee — Teng, E. and Sherman, S. M. (1966) Memory consolidation of one — trial
learning in chicks. Proc. nat. Acad. Sci. U.S.A., 5*6, 926—931.
Livingston, R. B. (1967) Brain circuitry relating to complex behavior. In The
Neurosciences. A Study Program, G. C. Quarton, T. Melnechuk and F. O.
Schmitt (Eds.), Rockefeller University Press, New York, pp. 499—515.
Maatsch, J. L. (1959) Learning and fixation after a single shock trial. J. comp,
physiol. Psychol., 52, 408—410.
Mackinston, N. J., McGonigle, B., Holgate, V. and Vanderver, V. (1968) Factors
underlying improvement in serial reversal learning. Canad. J. Psychol.,
22, 85—95.
McAllister, W. R., McAllister, D. E. nad Douglas, W. K. (197,1) The inverse re«
lationship between shock intensity and shuttle-box avoidance learning in
rats: a reinforcement explanation. J. comp, physiol. Psychol., 74, 426—433.
McClearv, R. A. (1961) Response specificity in the behavioral effects of limbic
system lesions in the cat. J. comp, physiol. Psychol., 54, 605—613.
McClary, R. A. (1966) Response — modulating functions of the limbic system.
Initiation and suppression. In Progress in Physiological Psychology, E SteK
lar and J. M. Sprague (Eds.), Academic Press New York, pp. 209—272.
McGaugh, J. L. and Herz, M. J. (1972) Memory Consolidation. Albion Publishing
Corp. San Francisco, CA.
McKean, D. B. and Pearl, J. (1968) Avoidance box for mice. Physiol. Behav.. 3,
795—796.
13*
371
Megirian, D., Buresova, Bures, J. and Dimond, S. (1974) Electrophysiological cor-
relates of discrete forelimb movements in rats. Electroenceph. clin. Neurophy.
siol., 36, 131—139.
Milgram, N. W., Krames, L. and Alloway, T. (1977) Food Aversion Learning,
Plenum Press, New York,
Mogenson, G. J. and Peterson, R. J. (1966) Effects of spreading cortical depres.
sion on cardiac and somatomotor conditioned responses. Canad. J. Physiol.
Pharmacol., 44, 39—45.
Morris, R. G. M. (1981) Spatial localization does not require presence of local
C4es. Learn. Motiv., 12, 239—260.
Mostofsky, D. I. (Ed.) (1965) Stimulus Generalisation, Stanford University Press,
Stanford, CA.
Mowrer, О. H. (1960) Learning Theory and the Symbolic Processes, Wiley, New
York.
Munn, N. L. (1950) Handbook of Psychological Research on the Rat. Houghton
Mifflin, Boston, MA.
Nachman, M. (1963) Learned aversion to the taste of lithium chloride and gene,
ralization to other salts. J. comp, physiol. Psychol., 56, 343—349.
Nachman, M. (1970) Limited effects of eiectroconvulsive shock on memory of
taste stimulation. J. comp, physiol. Psychol., 73, 31—37.
Olton, D. S., Becker, J. T. and Hendelman, G. E. (1979) Hippocampus, space,
and memory, Behav. Brain. Sci., 2, 313—365.
Olton, D. S. and Isaacson, P. L. (1968) Importance of spatial location in acti«
ve avoidance tasks. J. comp, physiol. Psychol., 65, 535—539.
Olton, D. S. and Samuelson, R. J. (1976) Remembrance of places passed: spa.
tial memory in rats. J. Exp. Psychol: Anim. Behav. Proc., 2, 97—116.
Peterson, G. M. (1934) Mechanisms of handedness in the rat. Comp. Psychol,
Monogr., 9, 1—67.
Peterson, G. M. and Devine, I. M. (1963) Transfer in handedness in the rat
resulting from cortical lesions after limited forced practice. J. comp, physiol,
Psychol., 56- 752—756.
Prokasy, W. F. (1965) Classical Conditioning. Appleton — Century — Crofts, New
York.
Prokasy, W. F. (1965) Classical Conditioning. Appleton — Century — Crofts, New
York.
Prokasy, W. F. and Raskin, D. C. (1973) Electrodermal Activity in Psychological
Research. Academic Press, New York.
Rachlin, H. (1976) Behavior and Learning. Freeman, San Francisco, CA.
Rajalakshmi, R. and Jeeves, M. A. (1965) The relative difficultry of reversal
learning (reversal index) as a basis of behavioural comparisons. Anim. Be.
hav., 13, 203—211.
Ranye, C. and Ungerstedt, U. (1977) Lack of acquisition in dopamine denerva.
ted animals tested in the underwater Y — maze. Brain Res., 134, 95—111.
Reynolds, G. S. (1968) A Primer of Operant Conditioning. Scott — Foresman,
Glenview, 1L.
Riley, A. L. and Clarke, С. M. (1977) Conditioned taste aversion: a bibliography.
In Learning Mechanisms in Food Selection, L. M. Barker, M. R. Best and
M. Domjan (Eds.), Baylor University Press, Waco, pp. 593—616.
Rozin, P. and Kalat, J. W. (1971) Specific hunger and poison avoidance as
adaptive specialization of learning. Psychol. Rev., 78, 459—486.
Sallami, A., Taborelli, G., Castellini, V. e Filippi, P (1971) Ricerche sperimentali
sol postnistagmo otticocinetico nel coniglio. Clin, otoriuolaring., 23 384—421.
Sidman, M. (1953) Avoidance conditioning with brief shock and no exteroceptive
warning signal. Science, 118, 157—158.
Sidman, M. (1956) Time discrimination and behavioral interaction in a free ope¬
rant situation. J. comp, physiol. Psychol., 49, 469—473.
Sidowski, J. B. (1966) Experimental Methods and Instrumentation in Psychology.
McGraw-Hill, New York.
Seigel, S. (1969) Discrimination overtraining and shift behavior. In Animal
Discrimination Learning, R. M. Gilbert and N. S. Sutherland (Eds.), Acade¬
mic Press, New York and London, pp. 187—213.
Siegfried, B. and Bures, J. (1980) Handedness in rats: blockade of reaching be¬
havior by unilateral 6—OHDA injections into substantia nigra and caudate
nucleus. Physiol. Psychol., 8, 360—368.
Sinz, R. (1971) Ausbildung bedingter Reaktionen bei Ratten in Urethannarkose
und ihre Priifung im Wachzustand. Acta biol. med. germ., 26, 733—746.
Skinner, B. F. (1932) Drive and reflex strength I and II. J. gen. Psychol., 6, 22—48.
Skinner, B. F. (1938) The Behavior of Organisms. Appleton-—Century, New
York.
Staubli, U. and Huston, J. P. (1978) Up — hill avoidance: a new passive — avoi¬
dance task. Physiol. Behav., 21, 775—776.
Sutherland, N. S. (1969) Outlines of a theory of visual pattern recognition in
animals and man. In Animal Discrimination Learning, R. M. Gilbert and
N. S. Sutherland (Eds.), Academic Press, New York, pp. 385—411.
Tenen, S. S. (1966) An automated one — way avoidance box for the rat. Psy-
chon. Sci., 6, 407—408.
Teyler, T. J. (1971) Effects of restraint on heart—rate conditioning in rats a
function of US location. J. comp, physiol. Psychol., 77, 31—37.
Theios, J. (1965) The mathematical structure of reversal learning in a shock
escape T — maze: overtraining and successive reversals. J. math. Psychol.,
2, 26-52.
Thompson, R. (1969) Localization of the «visual memory system» in the white
rat. J. comp, physiol. Psychol., 69, 1—29.
Tolman, E. C. (1932) Purposive Behavior in Animals and Man. Appleton — Cen¬
tury— Crofts, New York.
Tsai, L. S. and Maurer, S. (1930) Right — handedness in white rats. Science,
72, 436—438.
Wang, G. H. (1957) The galvanic skin reflex: a review of old and recent works
from a physiologic point of view. Amer. J. Mer., 36, 295—320.
Wang, G. H. (1958). The galvanic skin reflex: a review of old and recent works
from a physiologic point of view. Amer. J. phys. Mer., 37, 35—57.
Waranch, H. R. and Terman, M. (1975) Control of the rat’s sniffing behavior
by response — independent and dependent schedules ol reinforcing brain sti¬
mulation. Physidl. Behav., 15, 365—372.
Watson, J. B. (1914) Behavior: An Introduction to Comparative Psychology.
Holt, New York.
Wilier, J. C. (1980) Anticipation of pain — produced stress: electrophysiological
study in man. Physiol. Behav., 25, 49—51.
Zaladek, L. and Roberts, W. A. (1978) The sensory basis spatial memory in the
rat. Anim. Learn. Behav., 6, 77—81.
К главе 4
Милнер П. Физиологическая психология. М., 1973.
Фифкова Е., Маршал Дж. В кн.: Я- Буреш, М. Петрань, И. Захар. Электрофи-
зиологические методы исследования. М., 1962.
Ahlskog, J. Е. and Hoebel, В. G. (1973) Overeating and obesity from damage
to a noradrenergic system in the brain. Science, 182, 166—169.
Alberts, W. W., von Bonin, G., Wright, E. W., Jr. and Feinstein, B. (1965) Ra¬
diofrequency brain lesions. Arch. Neurol. (Chic.), 12, 25—29.
Baile, C. A. (1974) Putative neurotransmitters in the hypothalamus and feeding.
Fed. Proc., 33, 1.166—1175.
Ben-Ari, Y., Lagowsko, J., Tremblay, E. and Le Gal La Salle, G. (1979a) A new
model of focal status epilepticus: intra — amygdaloid application of kainic acid
elicits repetitive secondarily generalized convulsive seizures. Brain Res,, 163,
176—179.
373
Ben—Ari, Tremblay, E., Ottersen, O. P. and Naquet, R. (1979b) Evidence sug¬
gesting secondary epileptogenic lesions after kainic acid: pretratment with
diazepam reduces distant but not local brain lesions. Brain Res., 165, 362—
365.
Ben —Ari, Y., Tremblay, E. and Ottersen, O. P. (1980) Injections of kainic acid
into amygdaloid complex of the rat: an electrographic, clinical and histolo¬
gical study in relation to the pathology of epilepsy. Neuroscience, 5, 515—-
528.
Booth, D. A. (1972) Modulation of the feeding response to peripheral insulin,
2 — deoxy-glucose, or 3 — О — methylglucose injection. Physiol. Behav., 8,
1069—1076.
Bures, J. and Buresova, O. (1972) Inducing cortical spreading depression. In
Methods in Psychobiology, Vol. 2, R. D. Myers (Ed.), Academic Press, New
York, pp. 319—343.
Bures, J.,Buresova, O. and Krivanek, J. (1974) The Mechanism and Applications
of Leao’s Spreading Depression of Electroenoephalographic Activity. Acade¬
mic Press, New York.
Cooper, J. R., Bloom, F. E. and Foth, R. H. (1974a) The Biochemical Basis of
Neuropharmacology, 2nd edition. Oxford University Press, New York.
Cooper, R., Osselton, J. W. and Shaw, J. C. (1974b) EEG Technology, 2nd edn.,
Butterworth, London.
Coury, J. N. (1967) Neural correlates of food and water intake in the rat. Scien¬
ce, 156, 1763—1765.
Сох, V. C. and Valenstein, E. S. (1969) Distribution of hypothalamic sites yiel¬
ding stimulus — bound behavior. Brain Behav. Evol., 2, 359—376.
Coyle, J. T„ Bird, S. J., Evans, R. H„ Gulley, R. L„ Nadler, J. V., Nicklas, W. J.
and Olney, J. W. (1981) Excitatory amino acid and neiirotoxins: selectivity,
specificity" and mechanism of action. Neurosci. Res. Progr. Bull. 19 (4),
335—427.
Davison, A. N. (1977) Biochemical Correlates of Brain Structure and Function,
Academic Press, New York.
De Groot, J. (1959) The Rat Forebrain in Stereotaxic Coordinates. North — Hol¬
land Publ. Co., Amsterdam.
Deutsch, J. A. (1961) The Structural Basis of Behavior. University of Chicago
Press, Chicago, IL.
DiCara, L. V. (1970) Role of postoperative feeding experience in recovery from
lateral hypothalamic damage. J. comp, physiol. Psychol., 72, 60—65.
DiCara, L. V., Weaver, L. and Wolf, G. (1974) Comparison of DS and RF for
lesioning white and grey matter. Physiol. Behav., 12, 1087—1090.
Doty, R. W. (1969) Electrical stimulation of the brain in behavioral context.
Ann. Rev. Psychol., 20, 289—320.
Doty, R. W. and Giurgea, C. (1961) Conditioned reflexes established by coup¬
ling electrical excitation of two cortical areas. In Brain Mechanisms and
Learning, A. Fessard, R. W. Gerard and J. Konorski (.Eds.), Blackwell Scien¬
tific Publications, London, pp. 133—151.
Ellison, G. D. (1972) The use of microknives in brain lesion studies and pro¬
duction of isolated brain-stern islands. In Mtehods in Psychobiology, Vol. 2,
R. D. Myers (Ed). Academic Press, New York, pp. 304—312.
Ellison, G. D„ Sorenson, C. and Jacobs, B. L. (1970) Two feeding syndromes
following surgical isolation of the hypothalamus in rats. J. comp, physiol,
Psychol., 70, 173—188.
Epstein, A. N. (1971) The lateral hypothalamic syndrome: its implication for the
physiological psychology of hunger and thirst. In Progress in Physiological
Psychology, Vol. 4, E. Stellar and J. M. Sprague (Eds,), Academic Press,
New York, pp. 263—317.
374
Epstein, A. N., Fitzsimons, J. T. and Rolls, B. J. (1970) Drinking induced by
injection of andgiotensin into the brain of the rat. J. Physiol. (Lond.), 210,
457—474.
Epstein, A. N. and Teitelbaum, P. (1967) Specific loss of the hypoglycemic cont¬
rol of feeding in recovered lateral rats. Amer. J. Physiol., 213, 1159—1167.
Fifkova, E. and Marsala, J. (1967) Stereotaxic atlases for the cat, rabbit and
rat. In Electrophysiological Methods in Riological Research, J. Bures, M. Pet-
ran and J. Zachar (Eds.), Academic Press, New Pork, pp. 653—731.
Flynn, J. P., Vanegas, H., Foote, W. and Edwards, S. (1970) Neural mechanisms
involved in a cat's attack on a rat. In the Neural Control of Behavior,
R. E. Whalen, R. F. Thompson, M. Verzeano and N. M. Weinberger (Eds.),
Academic Press, New York, pp. 135—173.
Freedman, N. L. and Bures, J. (1972) Conditions of phasic impairment of avoi¬
dance responding during bilateral spreading depression. J. comp, physiol.
Psychol., 78, 433—441.
Gallistel, C. R. (1973) Self-stimulation: the neurophysiology of reward and
motivation. In The Physiological Basis of Memory, J. A. Deutsch (Ed.), Aca¬
demic Press, New York, pp. 175—267.
German, D. C. and Bowden, D. M. (1974) Catecholamine systems as the neural
substrate for intracranial self — stimulation: a hypothesis. Brain Res., 73,
381—419.
Gibbs, J., Young, R. C. and Smith, G. J. (1973) Cholecystokinin decreases food
intake in rats. J. comp, physiol. Psychol., 84, 488—495.
Gallistel, C. R. (1973) Self — stimulation: the neurophysiology of reward and
Glickman, S. E. (1973) Responses and reinforcement. In Constraints on Learning,
R. A. Hinde and J. Stevenson — Hinde (Eds.), Academic Press, New York,
pp. 207—241.
Glickman, S. E. Schiff, В. B. (1967) A biological theory of reinforcement. Psy¬
chol. Rev., 74, 81—109.
Gold, R. M. and Kapatos, G. (1973) A retracting wire knife for stereotaxic brain
surgery made from a microliter syringe. Physiol. Behav., 10, 813—815.
Grossman, S. P. (1962) Direct adrenergic and cholinergic stimulation of hypotha¬
lamic mechanisms. Amer. J. Physiol., 202, 872—882.
Grossman, S. P. and Grossman, L. (1971) Food and water intake in rats with
parasagittal knife cuts medial or lateral to the lateral hypothalamus. J. comp,
physiol. Psychol., 74, 148—156.
Grossman, S. P. and Grossman, L. (1973) Persisting deficits in rats «recovered»
from transection of fibers which enter or leave hypothalamus laterally. J.
comp, physiol. Psychol., 85, 515—527.
Guldin, W. O. and Markowitsch, H. J. (1982) Epidural kainate but not ibotenate
produces lesions in local anddistant regions of the brain. A comparison the
intracerebral actions of kainic acid and ibotenic acid. J. Neurosci. Meth., 5,
83—92.
Halasz, B., Slusher, M. A. and Gorski, R. A. (1967) Adrenocorticotropic hormone
secrteion in rats after partial or total deafferentation of the medial basal
hypothalamus. Neuroendocrinology, 2, 43—55.
Heath, R. G. (1964) Pleasure responses of human subjects to direct stimulation
of the brain: physiologic and psychodynamic considerations. In The Role of
Pleasure in Behavior, R. G. Heath (Ed.), Hoeber, New York, pp. 219—243.
Hess, W. R. (1957) The Functional Organization of the Diencephalon. Grune and
Stratton, New York.
Hurt, G. A., Hanaway, J. and Netsky, M. G. (1971) Stereotaxic atlas of the
mesencephalon in the albino rat. Confin. neurol. (Basel), 33, 93—115.
Huston, J. P. (1971) Relationship between motivating and rewardin stimulation
of the lateral hypothalamus. Physiol. Behav., 6, 711—716.
Huston, J. P. (1982) Searching for the neural mechanism of reinforcement (of
«stamping — in»). In The Neural Basis of Feeding and Reward, B. Hoebel
and D. Novin (Eds.), Academic Press, New York.
375
Huston. J. P. and Borbely, A. A. (1974) The thalamic rat: general behavior, ope¬
rant learning with rewarding hypothalamic stimulation, and effects of amphe¬
tamine. Physiol. Behav., 12, 433—448.
Huston, J. P. and Bures, J. (1970) Drinding and eating elicited by cortical sprea¬
ding depression. Science, 169, 702—704.
Huston, J. P. and Jakobartl, L. (1977) Evidence for selective susceptibility of
hippocampus to spreading depression induced by vasopressin. Neurosci. Lett.,
6, 69—72.
Huston, J. P. and Mills, A. W. (1971) Threshold of reinforcing brain stimulation.
Commun. Behav. Biol., Part A, 5, 331—340.
Huston, J. P. and Ornstein, K. (1975) Effects of transecting the lateral border
of the hypothalamus on self — stimulation. Neurosci. Lett., 1, 291—296.
Huston, J. P., Siegfried, B., Ornstein, K., Waser, P. G. and Borbely, A. A. (1974)
Eating elicited by spreading depression or electrical stimulation of the hippo¬
campus and neocortex: a common cause. Brain Res., 78, 164—168.
Jacobowitz, D. M. and Palkovitz, M. (1974) Topographic atlas of catecholamine
and acetylcholinesterasecontaining neurons in the rat brain. 1. Forebrain
(telencephalon, diencephalon). J. comp. Neurol., 157, 13—28.
Janebova, M. (1971) Initiation of Leao’s spreading depression by electrophoretic
application of threshold dosage of potassium ions. Physiol, bohemoslov.,
20, 447—451.
Jonsson, G., Malmfors, T. and Sachs, Ch. (1975) 6 — Hydroxydopamine as a
Denervation Tool in Catecholamine Research. North — Holland Publishing Co.,
Amsterdam.
Kent, E. W. and Grossman, S. P. (1973) Elimination of learned behaviors after
transection of fibers crossing the lateral border of the hypothalamus. Phy¬
siol. Behav., 10, 953—963.
Kizer, J. S., Nemeroff, Ch. B. and Youngblood, W. W. (1978) Neurotoxic amino
acids and structurally related analogs. Pharmocol. Rev., 29, 301—318.
Konig, J. F. R. and Klippel, R. A. (1963) The Rat Brain: A Stereotaxic Atlas of
the Forebrain and Lower Parts of the Brain Stem. Williams and Wilkins,
Baltimore, MD.
Krammer, E. B., Lischka, M. F., Krobath, M. and Schonbeck, G. (1979) Is there
a selectivity of neuronal degeneration induced by intrastriatal injection of
kainic acid? Brain Res., 177, 577—582.
Lenzer, I. I. (1972) Differences between behavior reinforced by electrical stimu¬
lation of the brain and conventionally reinforced behavior. Psychol. Bull.,
78, 103—118.
Lipton, M. A. DiMascio, A. and Killam, К F. (1978) Psychopharmacology: a Ge¬
neration of Progress. Raven Press, New York.
Longo, V. G. (1973) Central effects of 6—hydroxydopamine. Behav. Biol., 9,
397—420.
Marshall, J. F. and Teitelbaum, P. (1973) A comparison of eating in response
to hypothermic and glucoprivic challenges after nigral 6—hydroxydopamine
and lateral hypothalamic electrolytic lesions in rats. Brain Res., 55, 229—233.
Marshall, J. G., Turner, В. H. and Teitelbaum, P. (1971) Sensory neglect pro¬
duced by lateral hypothalamic damage. Science, 174, 523—525.
Martin, A. N., Swarbrick, J. and Cammarata, A. (1969) Physical Pharmacy. Lea
and Febiger, Philadelphia, PA. 4.
Martinez, J. L. Jr., Jensen, R. A., Messing, R. B., Rigter, H. and McGaugh, J. L.
(1981) Endogenous Peptides and Learning and Memory Processes. Academic
Press, New York.
Mason, S. T. and Fibiger, H. C. (1979) On the specificity of kainic acid. Science,
204, 1139—1341.
Mayer, J. and Thomas, D. (1967) Regulation of food intake and obesity. Science,
156, 328—337.
McGeer, E. G., Olney, J. W. and McGeer, P. L. (1978) Kainic Acid as a Tool
in Neurobiology. Rraven Press, New York.
376
Miller, N. E. (1960) Motivational effects of brain stimulation and drugs. Fed.
Proc., 19, 846—853.
Mogenson, G. J. and Huang, Y. H. (1973) The neurobiology of motivated beha¬
vior. In Progress in Neurobiology, Vol. 1, Part 1, G. A. Kerkut and J. W,
Phillis (Eds), Pergamon Press, New York, pp. 53—83.
Myers, R. D. (1971) Methods for chemical stimulation of the brain. In Methods
in Psychobiology, Vol. 1, R. D. Mvers (Ed.), Academic Press, New York,
pp. 247—280.
Myers. R. D. (1974) Handbook of Drug and Chemical Stimulation of the Brain.
Van Nostrand Reinhold Co , New York.
Myers, R. D. and Bender, S. A. (1973) Action of excess calcium ions in the brain
on motivated feeding in the rat: attenuation by pharmacological antagonists.
Pharmacol. Biochem. Behav., 1, 569—580.
Myers, R. D. and Martin, G. E. (1973) 6—OHDA lesions of the hypothalamus:
interaction of aphagia, food palatability, set—point or weight regulation, and
recovery of feeding. Pharmacol. Biochem. Behav., 1, 329—345.
Myers, R. D. and McCaieb, M. L. (1981) Peripheral and intrahypothalamic cho-
lecystokinin act on the noradrenergic «feeding circuit» in the rat’s diencepha-
Ion. Neuroscience, 6, 645—655.
Myers, R. D. and Yaksh, T. L. (1968) Feeding and temperature responses in the
unrestrained rat after injection of cholinergic and aminergic substances into
the cerebral ventricles. Physiol. Behav., 3, 917—928.
Nadler, J. V. (1979) Kainic acid: neurophysiological and neurotoxic actions. Life
Sci., 24, 289—300.
Olds, J. and Milner, P. (1954) Positive reinforcement produced by electrical sti¬
mulation of septal area and other regions of rat brain. J. comp, physiol,
Psychol., 47, 419—427.
Oltmans, G. A. and Harvey, J. A. (1972) LH syndrome and brain catecholamine
levels after lesions of the nigrostriatal bundle. Physiol. Behav., 8, 69—-78.
Ondo, J. G. 2nd Kitay, J. I. (1972) Pituitry — adrenal function in rats with
diencephalic islands. Neuroendocrinology, 9, 72—82.
Oornstein, K. and Huston, J. P. (1975) Influence of 6—hydroxydopamine injec¬
tions in the substantia nigra on lateral hypothalamic reinforcement. Neurosci.
Lett., 1, 339—342.
Palkovits, M. and Jacobowitz, D. M. (1974) Topographic atlas of catecholamine
and acetylcolinesterasecontaining neurons in the rat brain. II. Hindbrain
(mesencephalon, rhombencephalon). J. comp. Neurol., 147, 29—41.
Patterson, М. M. and Kesner, R. P. (1981) Electrical Stimulation Research Tech¬
niques. Academic Press, New York.
Pellegrino. L. J., Pellegrino, A. S. and Cushman, A. J. (1979) A Stereotaxic At¬
las of the Rat Brain. Appleton — Century — Crofts, New York.
Rech, R. H. and Moore, К. E. (1971) An Introduction to Psychopharmacology.
Raven Press, New York.
Reynolds, R. W. (1965) An irritative hypothesis concerning the hypothalamic re¬
gulation of food intake. Psychol. Rev., 72, 105—116.
Roverts, W. W. (1969) Are hypothalamic motivational mechanismis functionally
and anatomically specific? Brain Behav. Evol., 2, 317—342.
Roberts, W. W. (1970) Hypothalamic mechanisms for motivational and species—•
typical behavior. In The Neural Control of Behavior, R. E. Whalen,
R. F. Thompson, M. Verzeano and N. M. Weinberger (Eds.), Academic Press,
New York, pp. 175—208.
Routtenberg, A. (1972) Intracranial chemical injection and behavior: a critical
review. Behav. Biol., 1, 601—641.
Schwarcz, R.. Hokfelt, Т., Fuxe, K, Jonsson, G., Goldstein, and Terenius, L.
(1979) Ibotenic acid — induced neurological degeneration: a morphological
and neurochemical study. Exp. Brain Res., 37,199—216.
Schwob, J. E., Fuller, T„ Price, J. L. and Olney, J. W. (1980) Widespread pat¬
terns of neuronal damage following systemic or intracerebral injections of
kainic acid: a histological study. Neuroscience, 5, 991—1014.
377
Sclafanf, A. and Grossman, S. P. (1969) Hyperphagia produced by knife cuts
between the medial and lateral hypothalamus in the rat Physiol. Behav., 4,
533—537.
Sem — Jacobsen, C. W. (1968) Depth — Electrographic Stimulation of the Human
Brain and Behavior. Thomas, Springfield, IL.
Seoane, J. R. and Baile, C. A. (1973) Ionic changes in cerebrospinal fluid and
feeding, drinking and temperature of sheep. Physiol. Behav., 10, 915—923.
Severs, W. B. and Daniels — Severs, A. E. (1973) Effects of angiotensin on the
central nervous system. Pharmacol. Rev., 25, 415—449.
Shibata, М., Siegfried, B. and Huston, J. P. (1976) Miniature calomel elecrode
for recording DC potential changes accompanying spreading depression in the
freely moving rat. Physiol. Behav., 18, 1171—1174.
Simpson, J. B. and RouUenberg, A. (1973) Subfornical organ: site of drinking
elicitation by angiotensin—II. Science, 181, 1172—1175.
Singer, G. and Montgomery, R. B. (1973) Specificity of chemical stimulation of
the rat brain and other related issues in the interpretation of chemical sti¬
mulation data. Phamocol. Biochem. Behav., 1, 211—221.
Smith, G. P. and Epstein, A. N. (1969) Increased feeding in responce to decrea¬
sed qlucose utilization in the rat and monkey. Amer. J. Physiol., 217, 1083—
1087.
Smith, G. P., Gibbs, J., Strohmayer, A J. and Stokes, P. E. (1972) Threshold
doses о f2—deoxy—D—plucose for hyperglucemia and feading in rats and
monkeys. Amer. J. Physiol., 222, 77—81.
Sorensen, C. A. and Ellison, G. D. (1970) Striatal organization of feeding be¬
havior in the decorticate rat. Exp. Neurol., 29, 161—174.
Sperry, R. W. (1967) Split—brain approach to learning problems. In The Neuro¬
sciences: A Study Program, G. C. Quarton, T. Meinechuk and G. O. Schmitt
(Eds.), Rockefeller University Press, New York, pp. 714—722.
Sprick, U., Oitzl, M.—S., Ornstein, K. and Huston, J. P. (1981) Spreading dep¬
ression induced by microinjection of enkephalins into the hippocampus and
neocortex. Brain Res., 210, 243—252.
Teitelbaum, P. (1971) The encephalization of hunger. In Progress in Physiologi¬
cal Psychology, Vol. 4, E. Stellar and J. M. Sprague (Eds.), Academic Press,
New York, pp. 319—350.
Teitelbaum, P. and Epstein, A. N. (1962) The lateral hypothalamic syndrome’
recovery of feeding and drinking after lateral hypothalamic lesions. Psychol.
Rev., 69, 74—90.
Thompson, R. (1971) Introducing subcortical lesions by electrolytic methods. In
Methods in Psychobiology, Vol. 1, R. D. Myers (Ed.), Academic Press, Lon¬
don and New York, pp. 131—154.
Trowill, J. A., Panksepp, J. and Gandelman, R. (1969) An incentive model of
rewarding brain stimulation. Psychol. Rev., 76, 264—281.
Ungerstedt, U. (1971o) Stereotaxic mapping of the monoamine pathways in the
brain. Acta physiol, scand., Cuppl. 367, 1—48.
Ungerstedt, U. (1971b) Adipsia and aphagia after 6—hydroxydopamine induced
degeneration of the nigrostriatal dopamine system. Acta physiol, scand.,
Suppl. 367, 95—122.
Valenstein, E. S. (1964) Problems of measurements and interpretation with rein¬
forcing brain stimulation. Psychol. Rev., 71, 415—437. *■
Valenstein, E. S. (1966) The anatomical locus of reinforcement. In Progress in
Physiological Psyhology, Vol. 1, E. Stellar and J. Sprague (Eds.), Academic
Press, New York, pp. 149—190.
Valenstein, E. S. (1969) Behavior elicited by hypothalamic stimulation: a prepo¬
tency hypothesis. Brain Behav. Evol., 2, 295—316.
Valenstein, E. S. (1973) Brain Stimulation and Motivation: Research and Com¬
mentary. Scott, Foresman and Co., Glenview, IL.
Valenstein, E. S., Сох, V. C. and Kakolewski, J. K. (1970) Reexamination of
the role of the hypothalamus in motivation, Psychol. Rev., 77, 16—31.
378
Waunuer, A. and Rolls, E. T. (Eds.) (1976) Brain—Stimulation Reward. North—
Holland Publ. Co., Amsterdam.
Wayner, M. L., Cott, A., Millner, J. and Tartaglione, R. (1971) Loss of
2—deoxy—D—glucose induced eating in recovered lateral rats. Physiol. Be¬
hav., 7, 881—884.
Whishaw, I. Q„ Cioe, J. D. D., Previsich, N. and Kolb, B. (1977) The variability
of the interaural line versus the stability of bregma in rat stereotaxic surge¬
ry. Physiol. Behav., 19, 719—722.
Woods, J. W. (1964) Behavior of chronic decerebrate rats. J. Neurophysiol., 27,
635—644.
Wuerthele, S. M.,, Lovell, К. I., Jones, M. A. and Moore, К. E. (1978) A histo¬
logical studv of kainic acid—induced lesions in the rat brain. Brain Res.,
149, 489—497.
Zaczek, R., Simonton, S. and Coyle, J. T. (1980) Local and distant neuronal
degeneration following intrastriatal injection of kainic acid. J. Neuropath,
exp. Neurol., 39, 245—264.
Zigmond, M. J. and Strieker, E. M. (1973) Recovery of feeding and drinking by
rats after intraventricular 6—hydoxydopamine or lateral hypothalamic lesions.
Science, 182, 717—720,
К главе 5
Блинков С. М. Мозг человека в цифрах и таблицах. М., 1973.
Экклс Дж. Физиология нервных клеток. М., 1959.
Экклс Дж. Физиология синапсов. М., 1966.
Andersen, P. and Andersson, S. А. (1968) Physiological Basis of the Alpha
Rhythm. Appleton-Century-Crofts, New York.
Andersen, P. and Lomo, T. (1970) Mode of control of hippocampal pyramidal
cell discharge. In The Neural Control of Behavior, R. E. Whalen, R. T.
Thompson, M. Verzeano and N. M. Weiberger (Eds.), Academic Press, New
York, pp. 3—26.
Ayala, G. F., Dichter, М., Gumnit, R. J., Matsumoto, H. and Spencer, W. A.
(1973) Genesis of epileptic interictal spikes: new knowledge of cortical feed¬
back systems suggests a neurophysiological explanation of brief paroxysms.
Brain Res., 52, 1—17.
Bliss, Т. V. P. and Lomo, P. (1973) Long—lasting potentiation of synaptic trans¬
mission in the dentate area of the anesthetized rabbit following stimulation
of the perforant path. J. Physiol. (Lond.), 232, 357—374.
Bok, S. T. (1959) Histonomy of Cerebral Cortex. Elsevier, Amsterdam.
Bremer, F. (1935) Cerveau isole et physiologie du sommeil. C. R. Soc. Biol.
(Paris), 118, 1235—1242.
Brozek, G., Buresova", O., BureS, J. (1979) Electrophysiological analysis of retrie¬
val of conditioned taste aversion. Physiological techniaues and data proces¬
sing. Physiol. Bohemoslov., 28, 537—544.
BureS, J. and RureSova, O. (1970) Plasticity in single neurons and neural popu¬
lations. In Short-Term Changes in Neural Activity and Behaviour, G. Horn
and R. A. Hinde (Eds.), Cambridge University Press, Cambridge, pp. 363—
403.
BureS, J., Petrafi, M. and Zachar, J. (1967) Electrophysiological Methods in Bio¬
logical Research. Academic Press, New York.
Dawson, G. D. and Holmes, O. (1966) Cobalt applied to the sensorimotor area
ot the cortex cerebri of the rat. J. Physiol. (Lond.), 185, 445—470.
Dolbakyan, E., Hernandez—Mesa, N. and BureS, J. (1977) Skilled forelimb mo¬
vements and unit actvity in motor cortex and caudate nucleus in rats. Neuro¬
science, 2, 73—80.
379
i
Douglas, R. M. (1977) Long lasting potentiation in the rat dentate gyrus follo¬
wing brief high frequency stimulation. Brain Res., 126, 361-—365.
Douglas, R. M. and Goddard, G. V. (1975) Long term potentiation of the per¬
forant path—granule cell synapse in the rat hippocampus. Brain Res., 86,
205—215.
Dusser de Barenne, J. G. and McCulloch, W. S. (1939) Physiological delineation
of neurones in the central nervous system. Amer. J. Physiol., 127, 620—628.
Evarts, E. V. (1966) Pyramidal tract activity associated with a conditioned hand
movement in the monkey. J. Neurophysiol., 29, 1011—1027.
Fontani, G. (1981) A technigue for long term recording from single neurons in
unrestrained behaving animals. Physiol. Behav., 26, 33.1—333.
Green, J. D. and Arduini, A. A. (1954) Hippocampal electrical activity and arou¬
sal. J. Neurophysiol., 17, 533—557.
Hennevin, E. P. et Leconte, P. (1971) La fonction du sommeil paradoxal: faits
et hypotheses. Ann. psychol., 2, 489—519.
Hill, D. and Parr, G. (1963) Electroencephalography, 2nd edition. MacMillan,
New York.
Ionescu, E., Welzl, H. and BureS, J. (1976) Tracing the neural circuits of pec¬
king and licking with intracerebral injection of picrotoxin. Activ. nerv. sup.
(Praha), 18, 58—59.
Islam, S. and Bures, J. (1975) Interaction between the activity of an epileptic
focus and discrete skilled movements in rats. Electroenceph. clin. Neurophy-
siol., 39, 651—656.
Josper, H. H., Ricci, G. and Doane, B. (1960) Microelectrode analysis of cortical
cell discharge during avoidance conditioning in the monkey. Electroenceph.
clin. Neurophysiol., 13, Suppl., 137—155.
Jouvet, M. (1962) Recherches sur les structures nerveuses et les mechanismes
responsables des differentes phases du sommeil physiologiques. Arch. ital.
Biol., 100, 125—206.
Jouvet, M. (1967) Mechanisms of the states of sleep. A neuropharmacological
approach. Res. Publ. Ass. nerv. ment. Dis., 45, 86—126.
Jouvet, D., Vimont, P., Delorme, F. et Jouvet, M. (1964). Etude de la privation
de phase paradoxale du sommeil chez le chat. C. R. Soc. Biol. (Paris), 158,
756—759.
Kandel, E. R. (1967) Cellular studies in learning. In The Neurosciences. A Stu¬
dy Program, G. Quarton, T. Melnechuk and F. O. Schmitt (Eds), Rockefel¬
ler University Press, New York, pp. 666—689.
Kornhuber, М. M. (1971) Motor functions of cerebellum and basal ganglia: the
cerebellocortical (saccadic) clock, the cerebellonuclear hold regulator, and the
ganglia ramp (voluntary speed shooth movement) generator. Kybernetik, 8,
157—162.
Legendy, C. R. (1977) Mechanical micromanipulator for single—unit recording
in unanesthetized cat. Physiol. Behav., 18, 731—733.
Lomo, T. (1971a) Patterns of activation in a monosynaptic cortical pathway: the
perforant path input to the dentate area of the hippocampal formation. Exp.
Brain Res., 12, 18—45.
Lomo, T. (1971b) Potentiation of monosynaptic EPSP in the perforant path—
granule cell synapse. Exp. Brain Res., 12, 46—63.
McNaughton, B. L., Douglas, R. M. and Goddard, G. V. (1978) Synaptic enhan¬
cement in fascia dentata: cooperativity among coactive afferents.'Brain Res.,
157, 277—293.
Moruzzi, G. and Magoun, H. W. (1949) Brain stem reticular and activation of
the EEG. Electroenceph. clin. Neurophysiol., 1, 455—473.
Myhrer, T. (1975) Locomotor and avoidance behavior in rats with partial or to¬
tal hippocampal perforant paths sections. Physiol. Behav., 15, 217—224.
Olds, J. (1973) Multiple unit recordings from behaving rats. In Bioelectric
Recording Techniques, Part A, Cellular Processes and Brain Potentials,
R. F. Thompson and М. M. Patterson (Eds.), Academic Press, New York,
pp. 165—198.
380
Olds, J., Disterhoft, J. F., Segal, М., Kornblith, C. and Hirsh, R. (1972) Lear-
ning centers of the rat brain mapped by measuring latencies of conditioned
unit responses. J. Neurophysiol., 35, 202—219.
Pellegrino, L. J., Pellegrino, A. S. and Cushman, A. J. (1979) A Stereotaxic At¬
las of the Rat Brain. Plenum Press, New York.
Philips. М. I. (1973) Brain Unit Activity during Behavior. С.. С. Thomas, Spring¬
field.
Prince, D. A. (1972) Topical convulsant drugs and metabolic antagonists. In
Experimental Models of Epilepsy, D. P. Purpura, J. K. Penry, D. B. Tower,
D. M. Woodbury and R. D. Walter (Eds.), Raven Press, New York, pp. 51—
83.
Ranck, J. B„ Jr. (1973) A movable microelectrode for recording from single neu¬
rons in unrestrained rats. In Brain Unit Activity during Behavior, М. I. Phi¬
lips (Ed), С. C. Thomas, Springfield, pp. 76—79.
Schlag, J. (1973) Generation of brain evoked potentials. In Bioelectric Recor¬
ding Techniques, Part A, Cellular Processes and Brain Potentials,
R. F. Thompson and М. M. Patterson (Eds.), Academic Press, New York,
pp. 273—316.
Sinnamon, H. M. and Woodward, D. J. (1977) Microdrive and method for single
unit recording in the active rat. Physiol. Behav., 19, 451—453.
Sinz, R. (1971) Ausbildung bedingter Reaktionen bei Ratten in Urethannarkose
und ihre Priifung in Wachzustand. Acta biol. med. germ., 26, 733—746.
Stumpf, C. (1965) Drug action on the electrical activity of the hippocampus. Int.
Rev. Neurobiol., 8, 77—138.
Thach, W. T. (1968) Discharge of Purkinje and cerebellar nuclear neurons during
rapidly alternating arm movements in the monkey. J. Neurophysiol., 31, 785—
797.
Towe, A. L. (1973) Sampling single neuron activity. In Bioelectric Recording
Techniques, Part A, Cellular Processes and Brain Potentials, R. F. Thomp¬
son and М. M. Patterson (Eds.), Academic Press, New York and London,
pp. 79—93.
Ward, A. A., Jr. (1972) Topical convulsant metals. In Experimental Models of
Epilepsy, D. P. Purpura, J. K. Penry, D. B. Tower, D. M. Woodbury and
R. D. Walter (Eds.), Raven Press, New York, pp. 51—83.
West, M. D. and Deadwyler, S. A. (1980) Circadian modulation of granule cell
response to perforant path synaptic input in the rat. Neuroscience, 5, 1597—
1602.
Whishaw, I. Q. and Vanderwolf, С. H. (1973) Hippocampal EEG and behavior:
changes in amplitude and frequency of RSA (theta rhythm) associated with
spontaneous and learned movement patterns in rats and cats. Behav. Biol.,
8, 461—484.
Winson, J. and Abzug, C. (1978) Neuronal transmission hippocampal pathways
dependent on behavior. J. Neurophsiol., 41, 716—732.
Woodruff, C. D. (1974) Subconvulsive epileptiform discharge and behavioral
impairment. Behav. Biol., 11, 431—458.
Woory, C. D. (1970) Conditioned eye blink: gross potential activity at coronal
precruciate cortex of the cat. J, Neurophysiol., 33, 838—850.
Woody, C. D. (1982) Memory, Learning and Higher Functions: A Cellular View.
Springer, Berlin.
Wyler, A. R., Fetz, E. E. and Ward, A. A., Jr (1975) Firing patterns of epilep¬
tic and normal neurons in the chronic alumina focus in undrugged monkeys
during different behavioral states. Brain Res., 98, 1—20.
Yoshii, N. and Ogura, H. (1960) Studies on the unit discharge of brain stem
reticular formation in the cat. I. Changes of reticular unit discharge follo¬
wing conditioning procedure, Med. J. Osaka Univ., 11, 1—17.
381
К главе 6
Akert, К. und Andersson, В. (1951) Experimenteller Beitrag zur Physiologie des
Nucleus caudatus Acta physiol, scand., 22, 281—298.
Arbuthnott, G. W. and Crow, T. J. (1971) Relation of contraversive turning to
unilateral release of dopamine from the nigrostriatal pathway in rats. Exp,
Neurol., 30, 484—491.
BureS, J. (1963) Electrophysiological and functional analysis of the audiogenic
seizure. In Psychophysiologie, Neuropharmacoloeie et Biochimie de la Crise
Audiogene, R. G. Busnel (Ed.), Editions CNRS, Paris, pp. 165—179.
BureS, J. and BureSova, O. (1956) Influencing of reflex acoustic epilepsy and
reflex inhibition (‘animal hypnosis») by spreading EEG depression. Physiol,
bohemoslov., 5, 395—400.
BureSova, O., BureS, J., Hassmannova, J. and Fifkova, E. (1964) The effect of
decreased body temperature on conditioned reflex activity in the rat. Physiol,
bohemoslov., 13, 220—226.
Busnel, R. G. (1963) Psychophysiologie, Neuropharmacologie et Biochimie de la
Crise Audiogene. Editions CNRS, Paris.
Collins, R. L. (1972) Audiogenic seizures. In Experimental Models of Epilepsy,
D. P. Purpura, J. K. Penry, D. B. Tower, D. M. Woodbury and R. D. Walter
(Eds.), Raven Press, New York, pp. 347—372.
Costall, B. and Naylor, R. J. (1975) A comparison of circling models for the
detection of antiparkinson activity. Psychopharmacologia (Bed.), 41, 57—64.
Costall, B., Naylor, R. J. and Alley, J. T. (1972) Catalepsy and circling behavior
after intracerebral injections of neuroleptic, cholinergic and anti—cholinergic
agents into the caudate—putamen, globus pallidus and substantia nigra of
fat brain. Neuropharmacology, 11, 645—663.
DiChiara, G., Morelli, М., Inmperato, A. and Porceddu, М. I.. (1982) A re—eva¬
luation of the role of superior colliculus in turning behaviour. Brain Res.,
237, 61—77.
Flynn, J. (1972) Patterning mechanisms, patterned reflexes, and attack behavior
in cats. In Nebraska Symposium on Motivation, J. K. Cole and D. D. Jensen
(Eds.), University Nebraska Press, pp. 125—153.
Gallup, G. G., Jr. (1974) Animal hypnosis: factual status of a fictional concept.
Psychol. Bull., 81, 836—853.
Gibbs, М. E. and Mark, R. F. (1973) Inhibition of Memory Formation. Plenum
Press, New York.
Greenstein, S. and Glick, S. D. (1975) Improved automated apparatus for recor¬
ding rotation (circling behavior) in rats or mice. Phamacol. Biochem. Behav.,
3, 507—510.
Guilleux, H. et Peterfalvi, M. (1974) Le comportement de rotation apres lesion
unilaterale du striatum analyse a l’aide d’un rotometre. J. Pharmacol., 5,
63—74.
Hanin, I. and Usdin, E. (1977) Animal Models in Psychiatry and Neurology.
Pergamon Press, New York.
Harper, J. A., Labuszewski, T. and Lidsky, Т. I. (1979) Substantia nigra unit
responses to trigeminal sensory stimulation. Exp. Neurol., 65, 46£—470.
Hora, F. (1958) A change in seizure susceptibility, the direction of running and
type of audiogenic epileptic seizure in rats induced by influencing the audi-
try receptor. Physiol, bohemoslov., 7, 306—312.
Huston, J. P., Nef, B., Papadopoulos, G. and Welzl, H. (1980) Activation and
lateralization of sensorimotor field for perioral biting reflex by intranigral
GABA agonist' and by systemic apomorphine in the rat. Bratin Res. Bull.,
5, 745—749.
James, T. A. and Starr, M. S. (1980) Rotational behaviour elicited by 5—HT in
the rat: evidence for an inhibitory role of 5—HT in the substantia nigra and
corpus striatum. J. Pharm. Pharmacol,, 32, 196—200.
382
Jessell, Т. М., Emson, Р. С., Paxinos, G. and Cuello, A. C. (1978) Topographic
projections of substance P and GABA pathways in the striato — ana palli-
do—nigral system: a biochemical and immunohistochemical study. Brain Res.,
152, 487—498.
Karli, G. (1977) Animal hypnosis in the rabbit. Psychol. Res., 1, 123—143.
Keller. H. H. Bartholini, G. and Pletscher, A (1973) Drug induced changes of
striatal cholinergic and dopaminergic functions in rats with spreading depres¬
sion. J. Pharm. Pharmacol., 25, 433—436.
Kilpatrick, I. C. and Starr, M. S. (1981) Involvement of dopamine in circling
responses to muscimol dependson intranigral site of injection. Europ. J. Phar¬
macol., 69, 407—419.
Kircher, A. (1646) Ars maga lucis et umbrae. Rome.
Klemm, W. R. (1969) Mechanisms of the immobility reflex («animal hypnosis»).
II. EEG and multiple unit correlates in the bran stem. Commun. Behav. Biol.,
Part A, 3, 43—52.
Klemm, W. R. (1971) Neurophysiologic studies of the immobility reflex («animal-
hypnosis»). In Neuroscience Research, Vol. 4, S. Ehrenpreis and О. C. Sol-
nitsky (Eds.), Academic Press, New York, pp. 165—212.
Labuszewski, T. and Lidsky, Т. I. П979) Basal ganglia influences on brain stem
trigeminal neurons. Exp. Neurol., 65, 471—477.
Llorens—Cortes, C., Pollard, H. and Schwartz, J. C. (1979) Localization of opiate
receptors in substantia nigra: evidence by lesion studies. Neurosci. Lett., 12,
165—170.
MacDonnell, M. F. and Flunn, J. (1966) Control of sensory fields by stimulation
of hypothalamus. Science, 152, 1406—1408.
Maser, J. and Gallup, G. G., Jr. (1977) Tonic immobility and related phenomena:
a partially annotated tricentennial bibliography, 1636—1976. Psychol. Rec.,
27, 177—216.
McGaugh, J. L. and Herz, M. J. (1972) Memory Consolidation. Albion Publishing
Corp., San Francisco, CA.
McGraw, P. C. and Klemm, W. R. (1969) Mechanisms of immobility reflex («ani¬
mal hypnosis»). III. Neocortical inhibition in rats. Commun. Behav. Biol.,
Part A, 3, 53—59.
Papadopoulos, G. and Huston, J. P. (1980) Removal of the telencephalon turning
induced by -injection of GABA agonists and antagonists into the substantia
nigra. Behav. Brain Res., 1, 25—38.
Papadopoulos, G., Nef, B. and Huston, J. P. (1980) Behavioral effects of kainic
acid injection into substantia nigra after ablation of the telencephalon. Be¬
hav. Brain Res., 1, 331—337.
Pycock, C. J. (1980) Turning behaviour in animals. Neuroscience, 5, 461—514.
Reavill, C., Jenner, P., Leigh, N. and Marsden, C. D. (1981) The role of nigral
projections to the thalamus in drug—induced circling behavior in the rat.
Life Sci., 28, 1457—1466.
Servit, (1966) Comparative and Cellular Pathophysiology of Epilepsy. Exceipta
Medica ICS No. 124, Excerpta Medica, Amsterdam.
Stevens, J. R„ Kim, C. and MacLean, P. D. (1961) Stimulation of caudate nuc¬
leus. Behavioral effects of chemical and electrical stimulation. Arch Neurol.
(Chis.), 4, 47—54.
Svorad, D. (1956) «Paroxysmalny utlm.» Vydavatelstvo SAV, Bratislava.
Swinyard, E. A. (1972) Electrically induced convulsions. In Experimental Models
of Epilepsy, D. P. Purpura, J. K. Penry, D. B. Tower, D. M. Woodbury and
R. D. Walter (Eds.), Raven Press, New York, pp. 433—458.
Teschke, E. J., Maser, J. D. and Gallup, G. G., Jr. (1975) Cortical involvement
in tonic immobility («animal hypnosis»): effect of spreadig cortical depres¬
sion. Behav. Biol., 13, 139—143.
Thor, D. H. and Ghiselli, W. B. (1975) Suppression of mouse killing and apomor-
phine induced social aggression in rats by local anesthesia of the mystacial
vibrissae. J. comp, physiol, Psychol,, 88, 40—46.
383
Ungerstedt, U. (1971a) Postsynaptic supersensitivity after 6—hydroxydopamine
induced degeneration of the nigrostriatal dopamine system. Acta physiol,
scand., 367, 69—93.
Ungerstedt, U. (1971b) Striatal dopamine release after amphetamine or nerve
degeneration revealed by rotational behavior. Acta physiol, scand., 367, 49—
68.
Ungerstedt, U. and Arbuthnott, G. (1970) Quantitative recording of rotational
behavior in rats after 6—hydroxydopamine lesions of the nigro—striatal do¬
pamine system. Brain Res., 24, 485—493.
Ungerstedt, U., Butsher, L. L., Butcher, S. G., Anden, N. E. and Fuxe, K. (1969)
Direct chemical stimulation of dopaminergic mechanisms in the neostriatum
of the rat. Brain Res., 14, 461—471.
Waldmeier, P. C. and Delini—Stula, A. A. (1979) Serotonin—dopamine interac¬
tions in the nigrostriatal system. Europ. J. Pharmacol., 55, 363—373.
Weiss, T. and Fifkova, E. (1963) The effect of neocortical and caudatal spreading
depression on «circling movements» induced from the caudate nucleus. Phy¬
siol. bohemoslov., 12, 332—338.
Welle, S. L. and Coover, G. D’ (1978) Deficits in mouse—killing following tri¬
geminal lesions in the rat. Physiol. Psychol., 6, 332—339
Welzl, H. and Huston, J. P. (1981) Sensitization of the perioral biting reflex by
intranigral GABA agonist after detelencephalization. Neurosci. Lett., 21,
351—354.
Welzl, H. and Huston, J. P. (1982) Neuropharmacology of the perioral biting
reflex. In Behavioral Models and the Analysis of Drug Action, M. Y. Spie-
gelstein and A. Levy (Eds.), Elsevier, Amsterdam, 317—332.
Welzl, H., Flack, H. G. and Huston, J. P. (1982) Contraversive circling and fa-
cilitaition of the perioral biting reflex by injection of substance P or D—
Ala2—Met—enkephalinamide into the substantia nigra. Behav. neural Biol.,
34, 104—108.
White, R. P. and Himwich, H. E. (1957) Circus movements and excitation of
striatal and mesodiencephalic centers in rabbits. J. Neurophysiol., 20, 81—90.
Woodbury, D. M. (1969) Role of pharmacological factors in the evaluation of
anticonvulsant drugs. Epilepsia (Amst.), 10, 121—144.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ*
Аперзия вкусовая 132, 156, 186, 190,
192, 239
— градиент 125
— условная 192
Агрессия (атака) 126, 145, 250, 265,
291, 295
-— аффективная 126
— виды 259, 262
— внутривидовая 126, 127, 130
—, вызванная болью 126, 130, 131
изоляцией 132, 135
обучением 10
программой опыта 128
раздражением 126
страхом 126
угашением 10, 128
ударом тока 126
инструментальная 126
— латентный период 128, 133
— материнская 126
— межвидовая 127, 130
— между самцами 126
— направленная против неживых
объектов 130
— оперантная 128
— открытая 125
— с помощью тихого подкрадывания
126
— спонтанная 10, 127, 128, 134, 135
— стимулированная 128
Адипсия 257, 258, 263—265, 268
Адрогены 149
Аксоны 10, 327, 333
— активность 332
— окрашивание редуцированным се¬
ребром 10
Активация 16
Активность 6, 112
— амплитуда 206
— вызванная УС 321
— гиппокампальная 308
— двигательная 115, 186, 271, 301,
320
— измерение с использованием вра¬
щающегося колеса 112, 113
— интериктальная 316, 320
— исследовательская 185, 206, 207
* Звездочкой отмечены страницы
с рисунками.
— клетки для измерения 112, 113*
— локомоторная 10, 113
— нейронная 329—331, 334
— нейронов 6
— нормальная 190
— смещения 144
— спонтанная 168
— электрическая регистрация 285
Актограмма 114, 115*
Аллогруминг 129
Альдегид глутаровый 23
Анализ гистологический 259
— статистический 18
Анализатор временной 235
Ангиотензин 296
Анестезия 186, 220
Аноксия 240
Анорексия 258
Амнезия 340, 341
Амфетамин 127, 151, 249, 353
Апоморфин 127, 189, 192, 349, 353,
355
Аппарат стериотаксический 322, 324,
329
Аппаратура электронная 6, 10
Аппетенция 16
Аппликация 313, 316, 334
Аспирация гиппокампа 270
— неокортекса 279
Асфиксия 170
Атлас 29, 324
— стереотаксический 25, 329, 390
— Пеллегрино и сотр. 252, 253*—
255, 292, 296, 297
Аттенюация 60, 61
Атропин 313
Аутогруминг 129
Афагия 257, 258, 263—265, 268
Ацетилхолин 263
Балансирование на перекладине 320
Барбитурат 340
Бег 155, 169, 197, 201, 216, 308, 337—
339
— в колесе 145, 320
— обучение 224
«Бега припадок» 335
Бегство 12, 126, 136, 137
— попытки 129
Бионика 5
Бис-бензамид (Бб) 40—42
383
Блок, изолирующий стимул 78*
Боксирование 129
Боль 120, 121, 193, 195
Борьба 126
Боязнь приманки 189
Брегма 250, 252, 254, 255, 257, 280,
304
Быстрый голубой (БГ) 36, 40, 42—
45
Вентиль 89*, 90, 91, 93—95
Вертикальная стойка защитная 136
Вещество Р 350, 353—355
Вздрагивание 125
Вздыбливание шерсти 179, 196
Виды электрических стимулов 284*
Визг 193
Вмешательство прямое 17
Воздействие на мозг 240
— тока на ступню 131
Вокализация 153, 170, 196, 312, 345
Волна-Р 161
— синусоидальная 283
Восковая гибкость 344
Восприятие, моделирование 230
Воспроизведение 178, 179, 181, 183
— из памяти 225*
Время подъема 179
— спуска 177, 179, 180
Вставание 193, 308
Выбор активный 182
— повторный избегания 243
Вылупление 151—153
Выпрямитель диодный 64
Габитуация 324
ГАМК 350, 353, 355
Генератор звуковой 77, 166, 171, 194,
203, 285
— прямоугольных импульсов 57, 78
Гидантоин 340
Гипервозбудимость 268
Гиперфагия 260, 264
Гипноз животный 344, 347, 348
Гипогликемия 296, 300
Гипоталамус 270, 281, 285, 340
— изоляция 261
— латеральный 253*, 254, 256, 265,
286
вживление электродов 262
биполярных 292
—289В°ЗНаГРаЖДаЮЩаЯ СТИМУЛЯЦИЯ
стимуляция 290, 291
односторонняя 353
разрушение 257, 259
— термокоагуляционное разрушение
262
— удаление 131
386
— электролитическое разрушение 262,
263
Гипотеза консолидации 239
Гипотермия 186, 339, 348
Гиппокамп 267—269, 280, 293, 294*,
295, 297, 303, 320, 326, 340
— активность-т 311—313
— аспирация 270
— моносинаптические ответы 321
— погружение регулирующего элек¬
трода 324
— стимуляция 290
Гистограммы растровые 331*—333
Гистология 290, 295, 298
Гистофлуоресценция 110
Глаз 45, 245
— односторонне удаленный 45
— открывание и закрывание 321
Глутаминовая кислота 265
Головодержатель 250, 252, 270, 303,
329
Голод 155, 250, 291
Голубой Эванса 40, 41
Голуби 128, 141, 236
Готовность аудиогенная судорожная
336, 337
Градиент пространственной яркости
229
Груминг 110—112, 129, 173, 199, 271,
293, 298, 308
Грызение 292
DAPI-примулин 40, 41
Движение маннпуляторное 219
Дегабитуация 164
Дегенерация антероградная 34, 263
— ретроградная 263
Дегенерирующие волокна 10
окрашивание серебром 10
Декаптация 35
Декортикация функциональная 273
Депрессия распространяющаяся 240,
259, 265, 273—276*, 278, 293—295,
348, 349, 353
корковая 280, 281
двусторонняя 340
одиночные волны 279
Депривация 312
— водная 112, 156, 172, 189, 214, 236
— влияние 155* т>
— избыточная 154
— пищевая 20, 112, 144, 145, 151,
155—157*, 158, 214, 217, 226, 240,
241
длительность 17
— социальная 132, 133
Детектор диодный 65, 70
Дефекация 196, 341
Диаминбензидин 36, 37
Диод 62, 64, 94
— полупроводниковый 62
■— светоизлучающий 73
■— Ценера 64
Диодный выпрямитель 114
— распределитель 123
«Дикообраз» электрический 205—208
Диэструс 149
Допамин 34, 263, 353
Дорожка кольцевая 200
Доставание пищи, фотоэлектрическая
регистрация 218*, 219, 315
Достижение критерия 232
Драйв 13. 138, 154
— голода 154
— измерение силы 158
— уровень 156
Драка 131
—, вызванная болью 134
Дрожание 293, 298
Дыхание 170, 174, 175, 179, 239, 268,
312
— остановка 341
— регистрация термоэлектрическая
171
— частота 173
Желатин 27, 29, 35
Жидкость перфузирующая 23, 24
Забывайие 239
Закон наименьшего усилия 216
— Ома 46, 47,. 284
Залп пресинаптический 326
Замирание 129, 1.36, 170, 179, 193,
209
Запах пищи 244
Запоминание 201, 219, 234
— способность 182
— тестирование 183, 184
Защита 126
— родительская 126
Защитный поворот боком 137
Звук 195, 207, 227, 329, 335—337,
339, 348
Зубец 216
Зубчатая фасция 323*—327
Иботеновая кислота 265, 268
Игла(ы) инъекционные 172, 279, 297,
298
— маркирующая 254
Избегание 209, 229, 233
— активное 179, 182. 192—194, 199,
205, 208, 239, 278, 344
— в челночной камере 197, 199*, 200
— глубины 116
— — тестирование 119
— двустороннее челночное 201
— дискриминированное 193
— источника тока 205, 206, 208
— латентный период 203
— недискриминированное 193
— одностороннее 202
— открытого пространства 185
— пассивное 109, 135, 175—177, 182,
183*, 185, 187, 199, 208, 239, 280,
281, 327, 340, 341
— плаванием 208, 209
— по Сидману 193, 199, 236
— прыжком 14, 202
• приобретение реакции 204
установка для изучения 203*
— с помощью ныряния 210
— скорость 206
— специфическое 188
— темноты 182
— уплыванием 10
— яркого освещения 185
Извлечение из памяти 185. 198, 226,
239, 312
Изготовление замороженных срезов
28
Изображение зрительное 232
Изоляция 134
— длительность 133
— зрительная 152
Импеданс 52, 54, 68, 76, 77, 85, 171,
177, 183
Импрегнация дегенерирующих воло¬
кон 33, 34
— серебром 33, 34
по Фогту 268
Импринтинг 151, 153, 188
Импульсы двунаправленные прямо¬
угольные 282
— короткие однонаправленные 282
— прямоугольные 286
— (волны) синусоидальные 286
— форта 93*
Инвертор 89*, 90, 94, 95*
Ингибиторы метаболические 240
Инсулин 296
— внутривенная инъекция 300, 301
Интегратор с утечкой 66
Интервал между попытками (ИМП)
194, 199, 200—202, 204, 206, 207,
228, 311
Интоксикация 192
Интромиссия 148, 150
Информация незрительная 232
Инъекция ИХ 36, 37
— внутрибрюшинная 301, 353
— внутривенная 300
— внутримозговая 127
— внутрицеребральная 266
— внутричерепная 300
— метразола 339
387
— препаратов 71
— химическая 251, 298
Исследование камеры 183
Истерия 348
Истинный голубой 36. 40, 41—44
Истощение половое 151
Импульсы синусоидальные 286
Информация вестибулярная 246
— зрительная 246
Каиновая кислота 33, 262, 265, 267*,
350
Калибратор 53, 54
Камера для изучения зрительного
различения 231*
— желобообразная для вызова реф¬
лекторной неподвижности 345*
— Скинера 141, 143, 210—212, 216,
286, 288
— с преградой 157
Канюли 24, 172, 277, 279, 301, 329
— введение 252
— для инъекции внутричерепной
279*, 298
— поверхностные для аппликации
314*
Кастрация 149, 150
Каталепсия 348
Катодно-лучевой осциллограф (КЛО)
52, 53, 56, 58, 64, 65, 76, 77, 79,
314, 318, 322, 324, 330, 332
внутренний калибратор 57
— способы запускания разверт¬
ки 53*
Катодный повторитель 82
КГР 169, 170
— регистрация 166*, 167*
— средняя амплитуда 168
Керны ушные 264
Клевание 176, 186, 187, 211
— первое, латентный период 187
— подавление 186
— торможение 188
врожденного навыка 187
— число реакций 187
Клетки, меченные ПХ 39*
— Пуркинье 331
Клонус 341, 343
Кожа 122
— рецепторы 219
— сопротивление 165, 166, 168
— стимуляция электрическая 122
— увлажнение 169
Кома 344
Комплексы QRS 161, 162
Компьютеризация 6
Компьютеры 312, 317
Конденсатор 48, 49*
— емкость 57
388
— накопительный 214
Конфликт социальный 126
Кормушка, зарядка шариками 217
•— для исследования рукости 217
Кошка, разрушение таламуса каино¬
вой кислотой 267*
Коэффициент подавления синфазного
сигнала 86
Красители флуоресцентные 42
Крезилвиолет
— окрашивание 29
— приготовление 29—31
Кривая обучения 233, 286
Криостат 27, 35
Кролики 247, 344
Крысы, атлас мозга 252, 253, 259, 290
— белые линии Вистар 19
Спраг-Доули 19, 146
— доминантные 130
— капюшонные 231
линии Лонг-Эванс 19, 146
Крысы-левши, процент 220
— пигментированные 230
Крысы-правши 220
Ксилол 31
Курарезация 160, 186
Кусание 10
— периоральный рефлекс 10
Лабиринт 239
— радиальный 10, 240, 241*, 242*,
243 245
— Т-образный 156, 224*—229
— У-образный 224, 227, 230
Лежание 110, 112
Лизание 141, 315, 317, 320, 334, 344
— регистрация 314
фотоэлектрическая 236
— скорость 141
— частота 237, 238, 317
Линия интрауральная 254, 255, 262
Локомоция 338
Лордоз 146—150
Люксоль быстрый голубой 31
Лямбда 257, 276, 304
Лягушки 344
Мандрена 172, 264, 279, 298, 314, 329,
330 4,.
Маркер 44, 45
— флуоресцирующий 35, 40, 42
Маркировка 21
— цифровая 22*
Манипулятор 214, 215
Медиаторы синаптические 262
— ЦНС 34
Мембранный потенциал 302
Метилантранилат 187, 188
Методика (метод) 10
— агрессия хищничества 127
— амплитудной модуляции 69
— аспирации 269
— борьба, вызванная болью 127
— борьба, вызванная изоляцией 127
— временной выборки 109
— выбора 156
— гистологические 10, 22
— гистохимические 34—36, 38
гистофлуоресценции 34
— Де Ла Торра 35
— дорожки с выбором 148
— избегания 193
— изготовления замороженных сре¬
зов 26, 27
— изучение изменения агрессии 128
— импрегнации 34
— импрегнирования серебром 31
— использования препаратов 127
— исправления ошибок 232
— камеры с преградой 148
— Клювера — Баррера 10
— корреляции 303
— Мезулама 36, 37
— нейроанатомические 10, 22, 33
— нейронографическая 320
— обучения без исправления ошибок
226
с исправлением ошибок 226
— окрашивания серебром 10
— открытого поля 148
— открытых канюль 316
Методики поведенческие 10
— предпочтения 192
— разрушения головного мозга 127
— распознавания изображений 231
— регистрации 79
— резидент-чужак 132
— ретроградного транспорта 36
— свободного выбора 226
— с ДПН 236
— спектральный анализ 303
— стереотаксический 40, 251, 262,
276, 286, 290, 292, 293, 296
— стимуляции мозга 291, 292
— сахарозо-фосфатная глиоксалевая
кислота (СФГ) 35, 36
— фиксированный интервал (ФИ)
236
•— удаления мозга 352
отделов головного мозга 131
— флуоресцентные 10
— химической стимуляции 352
электрической 127, 352
— электрофизиологические 302
— электрофоретическая 280
Метразол 192, 336, 339
Мечение нейроанатомическое 36, 44
— ретроградное нейронов 43
— флуоресцентное 44
Мигание 170
— условное 221
Микроинъектор 37
Микроинъекция 279
Микроманипулятор 328*—330
Микронож 260, 261*
Микротом замораживающий 25, 27,
35
Микроэлектроды капиллярные 327—
330
— стеклянные 332
Миорелаксанты 160, 162
Модификация чувствительности к
аудиогенным судорогам 337*
Модуль интегральный 89*
Модулятор транзисторный 69*
Мозг головной, анестезия местная
250
атлас 252
аспирация 250
вызванная эпилептическая ак¬
тивность 250
депрессия распространяющаяся
250
импрегнация дегенерирующих
волокон 33, 34
разрушение аспирацией 259,
269
обратимое функциональное
250
— — отделов 6, 17, 33, 127, 134, 135,
137, 145, 209, 250, 251, 349
перерезками 250, 259, 260
химическое 250, 259
— электролитическое 151, 250,
254—256
постоянным током (ДС) 257
— — стимуляция 17, 74, 77, 145, 158
электрическая 127, 281, 284
термокоагуляция 250, 255, 256
— заливка в парафин 26
— замороженные срезы 34
— извлечение 25
— изготовление блоков ткани 25
— изучение патологических состоя¬
ний 6
— исследования гистологические 6
— моделирование процессов техни¬
ческое 5
— обезвоживание 26
— перфузирование 27, 32, 290
— приготовление блоков 24
— разрушение 6
— срезы ткани 27—29, 298
— стимуляция подкрепляющая 131
электродное устройство 283*
— хранение 38
389
Мозжечок 329, 333
— удаление аспирацией 273
Морские свинки 344
Мотивация 13, 16, 210, 250
— избегания 155
— половая 151
— половое тестирование 147
— физиология 6
Мочеиспускание 341
Мультивибратор 89*, 91*. 92, 95, 214,
318, 319, 332
Мусцимол 354, 355
Навык 180, 214
— двигательный 222
— первоначальный тормоз 229
— приобретение 188, 219, 220, 224,
226, 231, 232, 234
— различение 222
угашение 226
— сохранение 228
— угашенный 226
Надчерепная пробка 277
Нажатие на рычаг 14, 154, 193, 210,
214—216, 278, 286, 288—291, 314,
315, 321
Наклеивание срезов 33
Наказание 13, 122, 135, 155, 231, 232
Нападение 126, 131
— боком 128
— вертикальная стойка 129
—, вызванное стрессом 136
— латентный период 136
Наркоз (наркотизация) 149, 150,
168—170, 192, 218, 219, 254, 257,
270, 276, 286, 303
— нембуталовый 329
— пентобарбиталовый 264
— уретановый 310, 313, 322
— эфирный 306
Насекомые 127
Нейрокибернетика S
Нейролептики 249
Нейромедиаторы 250, 263
— теория 296
Нейропептиды 281, 355
Нейротоксины 266
Нейтральный красный 10, 30, 31
приготовление 30
Нем бута л 171, 303, 313
Неокортекс 296, 326
—* аспирация 270
— удаление 269
Неофобия 190, 191
Неподвижность рефлекторная 344,
348
НистаГм 245
— Бехтерева 246
— оптокинетический 248
390
— постоптокинетический 248
реверсивный 245, 247*, 248*,
249
Новокаин 218
Норадреналин 34, 263, 295, 299, 300
— введение в гипоталамус 296
Нуль интерауральный 254
Обездвиживание 218
Обезьяны 128, 132, 141, 333
Облитерация 173
Оборудование программирующее 171,
286
— стереотаксическое 40, 251, 268
— хирургическое 268
— электронное 45, 46
Обработка автоматическая результа¬
тов 6
Обусловливание 163*
— инструментальное 192, 235
— клеточные механизмы 169
— оперантное 13, 15, 138, 142
Обучение 16, 153, 177—181, 183—
189, 193, 194, 196, 200, 201, 203, 208,
214, 216, 219, 236, 240, 250, 262,
312
— аверзивное 190
— альтерации 222
— амнезия 282
— вторичное (повторное) 195*, 198*,
204, 207
— в челночной камере 227
— до достижения критерия 232
— избеганию 195*, 198*, 272
на беговой дорожке 193, 201,
225
— кривые 19
— нажатию на рычаг 143
— новое 228
— облегчение 282
— оперантное 128
— первоначальное 234
— переделка 223, 226, 227, 234
— поведенческое исследование меха¬
низмов 273
— подчинению 128, 130
— предварительное 232
— при ФИ 215
— при фиксированном • отношении
(ФС) 215
— различению 235
изображений 235
пространственному 229
— распознаванию 221, 225, 227
— регулярное 242
— сложность заданий 17
— социальным привязанностям 151
— удержанию опыта в памяти 186
Овариэктомия 149, 150
Одновибратор 90
Ознакомление 178, 181
Окрашивание быстрым голубым 31,
32
— восстановленным серебром 32, 33
— глыбок Ниссля 30
— крезилвиолетом 29, 30
— нормальных аксонов (по Фогту)
32, 33
— по Клювер — Барреру 31, 32, 288
Окулограмма 247
Окулография 246
Операция стереотаксическая 251
Опыты хранические 210
Осциллограф 283, 284, 286, 292, 329
Отверстие трепанационное 254
Открытое поле 109
Отмена подкрепления 222
Отсрочка 186, 191, 235
Очаг эпилептический 314, 320
Память 6, 10, 162, 177, 180, 229, 250,
318
— анализ механизмов 179
— долговременная (долгосрочная)
191, 221
— извлечение 137
— кратковременная (краткосрочная)
191, 221, 239, 249
— объяснение механизмов 327
— образование следов 16
— постоянная 245
— промежуточная 191
— рабочая 240, 244, 245
пространственная 10, 245
— свежая 239, 240, 249
— следы 191, 203, 234
— сохранение рефлекса 197
— тестирование 185, 188, 189
Паралич передних конечностей 218
Паттерн 238, 312, 314
Пентобарбитал 149, 276
Переделка 229
— навыка 199*
— серийная 228
Переживание постоперационное 34
Перенос 234
— навыка 218
— негативный 324
— положительный 234
Переменные зависимые 17
— независимые 17
Пероксидаза хрена (ПХ) 42, 43
Персеверация 222
Перфузия 23, 37
— раствором Карновского 37
Писк 124
Плавание 245, 340, 348
Побежек время 195
— число 158
Побежки среднее время 155
— число неподкрепляемых 158
Побуждение 156
Поведение 5, 12, 174, 177, 209, 213,
214
— агрессивное (агонистическое) 112,
125—128, 130—135, 138, 259, 268,
299, 353
— активное 175, 181
— аппетентное (поисковое) 109
— виды 144, 127, 232, 238, 281
— в открытом поле 119, 120
— враждебности 338
— вращения 298, 349, 350, 351*, 352,
355
— врожденное 6, 13, 97, 239
— вставания 110, 111, 290
на задние лапы 129
— выбора 227, 229
— вызванное 291
— двигательное 315
— движения головы 290
— дневной ритм 143
— дополнительное, концепция 145
— доставания 218, 220
— запасания корма 291
— защитное 130, 132
— избегания 193, 206, 278
повторного выбора 243
— изменение 262, 263
— изучение мозговых механизмов 7,
8, 10
— инструментальное 211, 216
— исследовательское 121, 181, 184,
344
— количественные параметры 10
— конкурентное 126—129, 226
— консуматорное 109, 111, 138, 264,
295, 344
, связанное с депривацией 154
химически вызванное 295
— контактное 132
— конфликтное 125
— нормальное 335
— крыс 118
— локомоции 129
— моторное 216
— мотивационное, теория 291
— нарушение 282
— неагонистическое 133
— оперантное 14, 156
— ответное 14
— патология 335
— питьевое (потребление воды) 138,
141, 142», 144, 145, 154, 189, 258.
262, 278, 291—293, 296, 298, 300
— подкрепления 131
— подчинения 10, 135, 137
— половое 112, 146, 147, 151
391
измерение 148, 149
— постстимуляционное пищевое 295
— принятия (потребления, поглоще¬
ния) пищи 112, 138, 141—144, 154,
259, 262, 270, 278, 280, 290—296,
298, 299, 301, 308
— приобретенное 14, 137, 239
— распознавания 222
— реальное 242
— регистрация 111
— свободное 202
двигательное 202
— сенсорное 347
— сложное координированное 282
— случайное 242
— сна 110, 111, 174
— социальное 112
— спаривания 146, 150
— специфические формы 13
— специфическое, реализация 291
— спуска 179
— стабильный уровень 196
-— строительства гнезда 291
— «тихой атакой кусания» 353
— угашения 132
— угрозы 126
— управления 5
— физиологические механизмы 5
-— фактор эволюционного процесса 5
— формы 138
— экспериментальное изучение 6
— подавление наказанием 272
Подкрепление 10, 13, 128, 138, 154,
156, 235, 238
— аверзивное 231
— аппетентное 231
— водное 145, 236
— дифференцированное 223
низкой частоты ответов 235,
236
— отрицательное 13, 170
— питьевого поведения 144, 174
— пищевое 132, 145, 155, 174
— подача 144
— подкорковое 291
— положительное 13, 170
— постоянное 210
— предпочтения 155
Подчинение 126
— латентный период 136
— приобретенное 138
Поза(ы) взаимная вертикальная 129
— вертикальная стойка 137
— защитная боком 129
—-— вертикальная 129, 130
— подчинения 129, 135
полного 129
— прижимания 129
— сражения 130
— субдоминантная 130
Поилка 140*
Полидепсия 144, 145
Полиграф 160
Порог болевой 97, 312
Постукивание хвостом 129
Потенциал базовый 68, 71
— вызванный изменением 324
— мембранный 74, 327, 332, 333
— постоянный изменение 279*
регистрация 174—276*, 280
— постсинаптический 326, 327
-— эмиттерный 68, 70
Потребность специфическая в вита¬
минах 191
основных аминокислотах 191
электролитах 191
Предпочтение 156
— порог 125
Преобразователь аналогово-цифровой
94
Препарат(ы) «децеребрированная
крыса» 270
— курареподобные 328
— холинергические 243
Преследование 129
Привыкание 169
Прижимание к полу 136
Приобретение 185
— скорость 204
Припадание 193
-— к полу 179
Прогестерон 149—151
Проницаемость мембранная 327
Пропидиум йодид 40, 41
Процессы биоэлектрические 6
регистрация 6
— электрофизиологические 6
метод регистрации 6
Псевдообусловливание 168, 169
Психоз 295
Прыжки 125, 202, 216
Раздатчик автоматический пищевых
шариков 139*, 140*, 141, 143
жидкости 142
— твердой пищи 212*
Различение временное 236,' 238
— зрительное 233
— изображений 230, 231
— одновременное 230
— перенос 234
— полос 232
— последовательное 227, 228, 234
— пространственное 227, 239
— размера 233
— сенсорное 235
392
— яркости 227, 228*—230, 232, 233
реверсия 229
угашение 229
Разрушение нейрохимическое 235
— перерезками входящих и выходя¬
щих путей 260, 261
— пространственно-временное 320
— ткани 220
— электрическое 145
— электролитическое 33, 290
Разряд интериктальный 314, 316*,
319, 320
•— нейронный 334
— судорожный 317, 320
— точечное изображение 317
— эпилептический 319
Распознавание, выработка 225*
— переделка 225*
— пространственное 223, 226
Распространяющаяся депрессия полу-
хроническая многоволновая 276,
277
Раствор Вейгерта 32, 33
— для хранения и промывки срезов
38
— инкубационный 38
— Карновского 37
— сахарозы с формалином 27, 32, 34
Растопыривание пальцев задних лап
108
Реакция(и) аверзивная 187, 191
— агрессивная 126
— активная 185
— альфа 164, 168
— аппетентные 12*
— бегства 133, 192, 195, 196
— безусловные (БР) 13, 159, 220,
248
— беспокойства 153
— вегетативные 160, 165, 235
— вздрагивания 96, 108, 124
— возбудительная 332
— врожденные 13
■— вызванные УС 168
— генетически закодированные 13
— голосовые 136
— гомеостатические 165
— двигательная 14
условная 141
— доставания 317, 333, 334
— замирания 119
— защитно-оборонительная 175
— защитные 126, 133, 208
замирание 208
• прыжок 208
— зрачковые 96
— избегания 195, 198, 205, 340
— инструментальная 197
— кожно-гальваническая 312
— консуматорная 236
— латентный период 97
— лизания 144, 239, 314
примеры 237*
— локомоторная 202
— моторная 234
— нажатия на рычаг 141
латентный период 320
— неподвижности 345, 346*, 347*,
348
— оперантная 320
— оперантный уровень 210
— ориентировочные 174
— ответная 14
— отсроченные 240
— ощупывания вибрисами 119
— пассивного избегания 179, 186
— перебежки 199
— перехода 180
— приобретенные 13
— побуждения 334
— поведенческие 128
паттерн 235
— подпрыгивания 124
— позные 96, 338, 341, 344
— постановки лапы на опору 96, 98,
102*, 218, 278
зрительная 104*
при отсутствии опоры 103*
— прохождения, установка для ис¬
следования 180
— следования 153
— спуска 118, 177
время 177
— — латентный период 178, 179
— — платформа для спуска 178*
— страха 153, 179, 195, 196
— трясения головой 187
— убегания 207, 231
латентный период 197
— угашения 188
— уплывания 209
— условная (УР) 339
эмоциональная 179, 181
— фиксированное соотношение (ФС)
211
— фиксированный интервал (ФИ)
211
— хватания 96
— частота 155, 156
— экологически неоправданные 188
Регистратор накопительный 139*, 144,
286
Режим переменного соотношения 24,
288
— подкрепления 17, 143
— ФС 156, 216, 237—239, 288, 290
— ФИ 237, 239, 288
Реле 61, 62
393
Репертуар поведенческий 13, 271
Рефлексы условные (УР) 15, 19, 154,
159, 162, 163*, 165, 169, 170, 175,
196, 199, 205, 209, 211, 222, 259,
321, 324, 327
выработка 161*, 312
двигательные 192
дыхательные 170
избегания 175, 198
инструментальные 14, 15, 174,
182, 196, 210, 216, 220, 221, 235,
238, 271, 272
выработка 285
установка для выработки 140*
классические 14, 159, 182, 220—
222, 281, 334
оборонительные 320
обратные 159
отставленные 159
следовые 159
совпадающие 159
типы 160*
мигательный 321
разнородные переделка 225
сердечные 221
страха 182
угашение 172, 174
— беусловный (БР) 144, 160, 165,
168
— двигательный 174
— зрачковый 107*, 108
— качания головой 96
— кожно-гальванический 165
— кусания 134, 235, 353—355
— отдергивания хвоста 97
— переворачивания 96, 97, 99*, 100*
— позные подавления 312
— равновесия 96
— роговичный 96, 106
— сгибания 96, 97
хватания 97, 98
Решение задачи 232, 233, 259
Решетчатый пол 75, 123, 125, 157,
170, 171, 176—180, 193, 194, 200—
204, 224, 227, 231, 232, 322
Ритм сердечный 160, 161, 164, 170,
268, 312
— циркадный 112, 115, 143, 325
Ритле-т 308
Рукость 217, 219, 220
Рыбы 132
Садки 146—150
Самостимуляция 131, 145, 281, 282,
285, 287—289
— суммарная запись 290*
Сахарин 189—192 •
Сбережение 195, 196, 198, 207, 226,
229, 232. 233
394
Свет 207, 327, 348
Семенники 150
Серотонин 263, 350
Сигналы акустические 321
■— афферентные 220
Сигнал (ы) безусловный (ые) (БС) 14,
160—163*, 164, 165, 168, 174, 176,
191, 193, 194, 196, 197, 200, 203,
204, 207, 208, 220, 235, 239, 309
висцеральный 189
интенсивность 320
— вестибулярные 244
— внелабиринтные 244
— внутрилабиринтные 244
— зрительные 118, 233, 234
различение 229
— кинетические 244
— контактный 207
— незрительные 118, 119
— обонятельные 224, 232
— проприоцептивные 339
— сенсорные 16, 216, 224, 238, 240
— синусоидальный 65
— соматосенсорные 339
— тормозный 216
— условный (УС) 14, 162, 163*—166,
169, 170, 172, 193, 196—200, 202,
204, 207, 214, 220—223, 229, 230,
239, 335, 309, 310, 313, 321, 325
акустический 194
вкусовой 189
влияние длительности 196
дистантный сложный 207
звуковой 203, 205
отрицательный 225
положительный 225
псевдообусловливания 164
сенсорный 327
— формы 89*
Синдром аверзивный 338, 339
— гипноидальный 348
— лобный 222
— настороженности 338*
Синус сагиттальный 276
Система для перфузии 23*
— зеркальных фильтров 43
— зрительная 230
Ситуация аверзивная 122, 193, 224
— аппетентная 165
— вынужденного возвращения 202
— обрыва зрительного 117—119
физического 116, 118
— перехвата 208
— преследования 208
— «свободного исследования» 122
— с двумя камерами 185
— стимульная 119
Скопаламин 312
След постоянный аверзивный 191
Сома 43, 327
Сон парадоксальный 110—112, 308,
311, 313, 320
— медленноволновый 308, 311, 347,
348
Сна цикл 313
Состояние интактное 170
— наркотическое 170
Спайк 316, 317, 319, 322, 327, 331,
332
— интериктальный эпилептический
314, 315*
— популяционный амплитуда 326
— эпилептический 319
Спаривание 148, 291, 295
Спуск латентный период 180
Срезы наклеивание 35
Статистика биномиальная 18
— непараметрическая 19
— параметрическая 19
Стереотакс 37, 171, 252, 254—257,
261, 264, 303
Стереотаксический аппарат 303, 304
Стимулятор (ы) 75, 77, 258
— выходное сопротивление 75, 76
— допаминергические 349
— холинергические 312
Стимулы 13, 124, 125, 153, 157, 162,
192, 220, 234
— аверзивные 13, 14, 16, 126, 136,
175, 188, 208
— акустический 122, 173, 271, 309,
313
— безусловный (БС) 159, 281
— болевые 14, 271, 272
.избегание 338
Стимулы вкусовые 191, 221
— воздействие 152
— вредящие 166
—, вызывающие пробуждение 320
— генерализация 222
— дискретные 14
— дополнительный 229
— запечатленный 153
— звуковой 337, 340
— зрительный 221, 252, 272
— кинестетические 219
— кинетические 245
— неаверзивный' 188
— нейтральный 13, 131
— неэффективные 14
— обонятельные 175
— окружающей среды 244
— осязательные 352
— отсроченные 240
— привлекающие 13
— побуждающие 348
— подкрепляющий 153
— программа случайных чередований
232
— различаемые 221, 227, 229, 240
— распознавания 222
— сенсорные 321, 333, 337
— ситуативные 207
— слуховой 172, 335, 352
— случайное предъявление 228
— соматосенсорные 344
— соместетические 219
— стрессовые 339
— термальные 272
— тригеминальные 175
— условные (УС) 13, 159, 161, 281
— фоновый 239
— электрический 173, 310
— энторикальный 324—327
— эпилептогенный 335, 336
акустический 340
— эффективность 154
Стимуляция 6, 73, 322
— аверзивная 130, 147, 184
— болевая 344
— внутриклеточная 74
— внутримозговая 344
— гипоталамуса латерального 290
— мозга 282
— оптокинетическая 246, 249
— переменным током 282
— подкрепляющая 286, 288, 290, 291
— постоянным током 76
— сенсорная 339, 347
— синусоидальным током 292
— слуховая привыкания 272
— тактильная 150
привыкание 272
— ткани 76
— холинергическая 350
— частота 284
— электрическая 73, 74, 122, 127,
151, 170, 177, 253, 255, 272, 273
— эпилептогенная 337, 339
Страх 119, 121, 122, 165, 177, 181,
193, 199, 207, 208, 344
— неспецифический 185
Ступор 348
Стычки длительность 128
— частота 128
Субстанция черная 262, 268, 297, 349,
352, 354, 355
• 6-гидроксидопамина инъекция
263—265
разрушение 353
удаление 260
химическая стимуляция 295
Судороги аудиогенные 338, 340
модификация чувствительности
339*
Схема (ы) дифференциациальная 82,
83
395
— изолирующие стимул 78
— логические 88
бинарные 88
— программирующая 95
— транзисторно-транзисторные логи¬
ческие 88
— триггерные Шмитта 95*
— электрическая 217
— электронные 213
Счетчик аналоговый 64
— двоичный 93, 94*, 114
— числа лизаний 141
Таблицы истинности 92*
Таламус 269, 270, 280, 350
— стимуляция 293
Температура прямой кишки 338
Тест с горизонтальной перекладиной
106*
Тест с двумя камерами 182
— с наклонной платформой 105*
Тест U Манна-Уитни 19
Тестостерон 149, 150
Тетраметилбензидин 36—38, 40
Ток переменный (АС) 53
амплитуда сигналов 56
— значение пиковое 55
эффективные 55
и ток постоянный (ДС) отно¬
шение между сигналами 56
— постоянный (ДС) 53
амплитуда сигналов 56
— стимулирующий формы 75
Торможение пароксизмальное 344
Транзистор (ы) 66*. 67—72
— переключающие 94
— полевые 71
Тремор 24, 345
Трепанационное отверстие 304, 322,
329, 330
Триггер Шмитта 70, 214
— У — К 93*
Трубка-кормушка 220
Трубка питьевая калиброванная 141
Убегание 122, 125, 145, 225, 228
Угашение 137, 161, 168, 169, 192,
203, 208, 222, 288, 324
— скорость 180, 204, 205
Угашению сопротивляемость 156, 158
Угроза I28
Удовлетворение голода 191
— жажды 191
Узнавание изображений 234
Укусы число 128, 133
Умерщвлейие мышей 127, 132
Уровень оперантный 214, 216
Усилитель биологический 84
— дифференциальный 82, 83*
396
— измерительный 84
—■ инвертирующий 81
— неинвертирующий 81, 82*
с фильтром 87
— операционный 80, 84
— проверка характеристик 84
Устройство для изготовления блоков
ткани 25
— программирующее 197
Утята 151, 344
Уход за животными 19
— послеоперационный 265
Физостигм ин 192
ФИ 214, 216
— зубчатость 238
Фиксация крысы 306*
— ткани 27
изготовление желатиновой под¬
ложки 27
Фильтр высоких частот 58, 59, 61
— низких частот 60*
Флуоресцентные красители 40
Флуофоры 35
Фокуса активность 314
Фокус билатеральный асимметричный
339
— локализация 314
— пенициллиновый выявление 320
— слуховой 339
— судорожный 314
— эпилептический 335
Форма сигналов 63
Формалин 23, 24, 27, 32, 34
Формальдегид 24
Формирование импульсов 63
Фотодиод 72
Фототранзистор 72, 73, 236
Фотофобия 181
ФС 214
Функции мнестические 239
Хиннн 188
Ходьба (хождение) 216, 308, 320
— мелкими шагами 129
Холинергические препараты 353
Холиномиметики 127
Цепи дифференцирующие 57, 58, 62,
63, 65 4.
с отсекающим диодом 63*
— интегрирующая 59, 60*
— программирующая
— регистрирующая 76
— самозамыкающая релейная 61*
— стимулирующая 76
— триггерные 92*, 93, 114
Цыплята 151, 186, 344, 345, 348
— импринтинг 152
Частота драк 133
Часы биологические 320
— эндогенные 115, 143
Число побежек 147
— укусов 136
Шкала интервальная 18
— ординарная 18
— соотносительная 18
Шов сагиттальный 252
Шок электроконвульсивный 240
применение 249
— электросудорожный 340, 341*,
342* 343* 344
Шприц Гамильтона 37, 40, 264, 279,
296
Шум 84, 153, 173, 197, 208, 221
— уровень 331
ЭКГ 79, 144
— регистрация 160—162
— частота 162
Эксперимента планирование 6, 16
Электрод(ы) 25, 161, 323, 324, 325,
329
Электроды биполярные 78
стимулирующие 286, 292, 293
— вживление 305*
— винтовые 304, 341
— геометрия 74
— глубинные 304
— игольчатые 246—248
— из нержавеющей стали 303
Ag — AgCl 274, 330
— каломельные 27.4, 275*
— капиллярные 274
— независимое расположение стиму¬
лирующих и регистрирующих 322*
— платиновые 257
— погружение 252
— проволочные 304
— регистрирующие 79
— серебряные 307
— стеклянного капилляра, наполнен¬
ного ПХ 37
— стереотаксическое вживление 271
— стимулирующие 255, 262, 285, 290,
295
— хлорсеребрянные дисковые 166
Электроэнцефалограф 166
Эмоциональность 199, 120, 121
Энграмма(ы) 16
— вкусовая 191
— долгосрочной памяти 240
— долгосрочные 45
Эстрадиолабензоат 149
Эстроген 149—151
Эструс 149
Этанол 23, 31
ЭЭГ 6, 66, 79, 114, 161, 169, 171, 172,
174, 187, 246, 303, 308, 309*, 310*.
313, 347, 348
— активность 327, 334
спонтанность 313
— гиппокампная 294*, 295
—количественная оценка 312
— корковая 294
— определение общей активности
274—276
— подавление активности 273, 278
— регистрация 160, 166, 315
активности 295
— установка 314
Эякуляция 146—149, 341
Ядерный желтый 36, 40, 42—45
Ядро хвостатое 264, 278, 280, 296,
297, 332, 349, 359
активность нейронная 334
разрушение электролитическое
353
стимуляция 290
химическая 353
электрическая 353
—■— удаление 260
Яичник 149
Ящерицы 344
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие от редактора 5
Предисловие авторов к русскому изданию 9
Предисловие ко второму изданию 10
Предисловие к первому изданию 11
Глава 1. Исследование физиологических основ поведения
1.1. Основные концепции 12
1.2. Планирование экспериментов 16
1.3. Уход за животными 19
1.3.1. Обращение с животными и инъекции 21
1.4. Гистологические и нейроанатомические методы . 22
1.4.1. Перфузия 23
1.4.2. Извлечение мозга 25
1.4.3. Изготовление блоков ткани мозга 25
1.4.4. Изготовление срезов 26
1.4.5. Подготовка желатинизированных предметных стекол 28
1.4.6. Монтирование срезов 29
1.4.7. Фотографирование неокрашенных срезов 29
1.4.8. Окрашивание 29
1.4.9. Гистофлуоресценция моноаминергических нейронов 34
1.4.10. Нейроанатомическое меченне пероксидазой хрена 36
1.4.11. Прослеживание связей с помощью флуоресцентных красителей 40
1.5. Электронное оборудование 45
1.5.1. Физические основы 46
1.5.2. Методы измерения 52
1.5.3. Элементы и цепи 54
1.5.4. Электрическая стимуляция 73
1.5.5. Методика регистрации 79
1.5.6. Программирование с помощью логики ТТЛ 88
Глава 2. Врожденное и мотивированное поведение
2.1. Неврологическое тестирование на крысах 96
2.2. Структура поведения 109
2.3. Измерение общей активности 112
2.4. Избегание глубины 116
2.5. Открытое поле 119
2.6. Электрокожная стимуляция 122
2.7. Агонистическое поведение 125
2.7.1. Агрессия, вызванная болью . . 130
2.7.2. Оперантная агрессия . . 131
2.7.3. Агрессия, вызванная изоляцией 132
2.7.4. Спонтанная агрессия 134
2.7.5. Поведение подчинения 135
2.8. Еда и питье 138
2.8.1. Полидипсия, вызванная определенным режимом подкрепления 143
2.9. Половое поведение 146
2.9.1. Овариэктомия и кастрация 149
398
2.10. Поведение детенышей 151
2.10.1. Импринтинг у цыплят 152
2.11. Измерение интенсивности побуждения (подкрепления) 154
2.11.1. Камера с преградой 157
Глава 3. Обучение и память
3.1. Классические условные рефлексы 159
3.1.1. Вегетативные реакции 160
3.1.2. Двигательные реакции 170
3.2. Условные рефлексы избегания 175
3.2.1. Условный рефлекс пассивного избегания 175
3.2.2. Условная вкусовая аверзия 189
3.2.3. Активное избегание 192
3.3. Выработка инструментальных условных рефлексов . 210
3.3.1. Методики, использующие камеру Скиннера 210
3.3.2. Манипуляторные движения . 216
3.4. Обучение распознаванию 220
3.4.1. Пространственное распознавание 223
3.4.2. Одновременное и последовательное различение яркости .... 227
3.4.3. Различение изображений ... . 230
3.4.4. Различение времени 235
3.5. Память 239
3.5.1. Рабочая память 240
3.5.2. Реверсивный посгоптокинетический нистагм . • 245
Глава 4. Разрушение и раздражение головного мозга
4.1. Удаление отделов головного мозга 250
4.1.1. Стереотаксическая методика 251
4.1.2. Электролитические и термокоагуляционные разрушения .... 255
4.Г.З. Разрушения путем перерезок мозга 260
4.1.4. Химические разрушения 262
4.1.5. Удаление участков мозга методом отсоса (аспирации) .... 269
4.1.6. Распространяющаяся депрессия 273
4.2. Электрическая стимуляция головного мозга 281
4.2.1. Основные методы • 282
4.2.2. Самостимуляция 285
4.2.3. Пищевое поведение, вызванное стимуляцией 291
4.2.4. Пищевое поведение, возникающее после стимуляции 293
4.3. Химически вызванное консуматорное поведение 295
4.3.1. Пищевое поведение, вызванное норадреналином 296
4.3.2. Пищевое поведение, вызванное инсулином и 2-дезокси-£>-глю-
козой 300
Глава 5. Электрофизиологические корреляты поведения
5.1. Спонтанная ЭЭГ 303
5.2. Фокальная эпилептическая активность 313
5.3. Вызванные ответы 321
5.4. Нейронная активность 327
Глава 6. Патологические состояния
6.1. Аудиогенные судороги 335
6.2. Электросудорожный шок 340
6.3. Животный гипноз 344
6.4. Поведенческая асимметрия 348
6.4.1. Поведение вращения 349
6.4.2. Периоральный рефлекс кусания 353
Литература . 356
Предметный указатель ..... 385
Учебное издание
Буреш Ян,
Ьурешова Ольга и
Хьюстон П. Джозеф
МЕТОДИКИ И ОСНОВНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ
ПО ИЗУЧЕНИЮ МОЗГА И ПОВЕДЕНИЯ
Заведующая редакцией Т. А. Рыкова. Научный редактор А. С. Батуев. Редактор М. М.
Пенкнна. Младшие редакторы Е. В. Бурова, Е. И. Попова. Художник А. В. Алексеев.
Художественный редактор Т. А. Коленкова. Технический редактор Е., И. Герасимова. Кор¬
ректор С. К. Завьялова ▼>■
И Б № 8776
Изд. № Е-606. Сдано в набор 07.08.90. Подп. в печать 30.11.90. Формат 60X88'/i«-
Бум. офсет Ni 2. Гарнитура литературная. Печать офсетная. Объем 24,5 уел. печ. л.
24,5 уел. кр.-отт. 28,32 уч.-изд. л. Тираж 13 000 экз. Зак. № 549. Цена 2 р. 90 к.
Издательство <Высшая школа», 101430, Москва, ГСП-4, Неглинная ул., д. 29/14.
Московская типография 16 8 Государственного комитета СССР по печати, 101898, Москва,
Хохловский пер., 7