Главная » Научная работа » Нейробиологические основы поведения животных »

Генетика поведения. Роль генотипа в формировании когнитивных способностей грызунов.

Руководитель: д.б.н. Полетаева Инга Игоревна

Ответственный исполнитель: к.б.н. Перепелкина Ольга Викторовна

Творческий коллектив:

Лильп Ирина Германовна ведущий инженер кандидат биологических наук

Перепелкина Ольга Викторовна ведущий научный сотрудник кандидат биологических наук

​Полетаева Инга Игоревна ведущий научный сотрудник доктор биологических наук

Часть исследований выполняется совместно с Институтом биологии гена РАН (к.б.н. А.В. Ревищин).

Работа выполняется при поддержке гранта РФФИ проект №16-04-01169 «Комплексное исследование некоторых механизмов когнитивных процессов разного уровня сложности у животных разных таксонов» (руководитель – Смирнова А.А.).

Описание направления

Генетика поведения (и нейрогенетика) – направление, которое зародилось в первой трети ХХ века, но наиболее полное развитие получила во второй его половине. В настоящее время - это «передовое звено» современной нейробиологии. Исследования лаборатории традиционно проводятся в рамках двух направлений. Это изучение признаков поведения животных разных генотипов, а также селекция (искусственный отбор) животных на признаки, связанные с функцией ЦНС (вес мозга и когнитивное поведение).

В наших работах были получены данные о межлинейных различиях в проявлении такого сложного признака, как способность к экстраполяции направления движения стимула, исчезающего из поля зрения, а также ряда других признаков поведения: двигательной и исследовательской активности, обучения, тревожности, неофобии (рис.1).

Было показано, что у диких крыс и их гибридов с лабораторными крысами, а также у мышей, носителей робертсоновской транслокации (слияния) хромосом 8 и 17, способность к решению теста на экстраполяцию была выше 50% случайного уровня (в отличие от большинства тестированных групп лабораторных мышей и крыс). При этом у мышей с робертсоновской транслокацией, «перенесенной» на «генетической фон» линии СВА, этот признак был выражен слабее, чем у мышей с генетическим фоном C57BL/6J.

В лаборатории были проведены эксперименты по селекции мышей на большой и малый относительный вес мозга привели к созданию двух аутбредных линий БМ и ММ (рис.2), которые в настоящее время сохраняют различия и в весе мозга и в поведении, несмотря на прекращение селекции в 2009 году. Мыши с большим весом мозга решали тест на экстраполяцию более успешно, чем мыши с малым мозгом, которые, в свою очередь, были более пугливы и склонны к стереотипным реакциям.

В 2008-2009 гг. была начата селекция мышей по когнитивному признаку – на высокие показатели решения теста на экстраполяцию направления движения стимула, скрывшегося из поля зрения животного. Из генетически гетерогенной популяции мышей, а затем из мышей каждого из последующих поколений, на скрещивание брали животных с высокими показателями решения задачи на экстраполяцию, которые не обнаруживали боязни обстановки опыта. Это был первый в истории генетики поведения эксперимент по селекции животных на высокий уровень когнитивных способностей.

В первых поколениях селекции доля мышей с высокими показателями решения этого теста выросла по сравнению с таковой исходной популяции, однако в последующих поколениях ее дальнейшего повышения не произошло, а в ряде случаев мыши селектированной линии ЭКС не отличались от контрольной популяции (КоЭКС) (рис.3). Однако оказалось, что решение мышами селектированной линии ЭКС другого когнитивного теста, на поиск входа в укрытие (Рис.4) было достоверно более успешным, чем у мышей контрольной, неселектированной популяции.

Изменения уровня тревожности и реакции на новизну у мышей линии ЭКС и популяции КоЭКС позволяют говорить о сложном характере признака «решение теста на экстраполяцию», и показывают важность соотношения определенного уровня тревожности и исследовательского поведения для формирования адаптивного поведения.

Основные публикации

1. Перепелкина О.В., Голибродо В.А., Лильп И.Г., Полетаева И.И. Селекция мышей на высокие показатели решения элементарной логической задачи. ДАН, 2015 том 460, № 5, с. 617-621
2. Poletaeva Inga I., Zorina Zoya A. A Genetic Approach to the Study of Simple Cognitive Abilities in Animals. The Russ. J. Cogn. Sci., 2014, v. 1, № 3 ., p. 31-55.
3. Перепелкина О.В., Маркина Н.В., Лильп И.Г., Голибродо В.А., Полетаева И.И. Селекция мышей на высокий уровень способности к экстраполяции при низком уровне тревожности. Журнал высшей нервной деятельности им. И. П. Павлова, 2011, т. 61, № 6, с. 742-749.
4. Perepelkina Olga V., Golibrodo Vassilissa A., Lilp Irina G., Poletaeva Inga I. Selection of Laboratory Mice for the High Scores of Logic Task Solutions: The Correlated Changes in Behavior. Advances in bioscience and biotechnology, 2014, (Sci. Res. Publ. Inc. ([Irvine, CA], United States), v. 5, № 4, p. 294-300.
5. Голибродо В.А., Перепелкина О.В., Лильп И.Г., Полетаева И.И. Поведение мышей, селектированных на когнитивный признак, в тесте на гипонеофагию. Журн. высш. нерв. деят. , 2014, т 64, № 6, с. 236-243.

Возможные темы выпускных работ бакалавра и магистра

Бакалавриат:

1. Оценка способности к решению когнитивных тестов у мышей после неонатального введения ряда биологически активных веществ.
2. Особенности проявления тревожности и исследовательской активности у мышей, селектированных на разный вес мозга, после прекращения селекции
3. Этограммы мышей разных генотипов

Магистратура:

1. Изменения адаптивного поведения у мышей, селектированных на когнитивный признак
2. Способность у обучению разным навыкам у мышей, селектированных на способность к экстраполяции

версия для печати