Министерство образования и науки Российской Федерации

(МИНОБРНАУКИ РОССИИ)

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (ТГУ)

Институт биологии, экологии, почвоведения, сельского и лесного хозяйства

(Биологический институт)

Кафедра физиологии человека и животных

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГИПОГЕОМАГНИТНЫХ УСЛОВИЙ НА БИОЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ МОЗГА И ПОВЕДЕНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ КРЫС

(Отчет по производственной практике)

Руководитель

д-р биол. наук, доцент

_____________ М. Ю. Ходанович

подпись

«____» ______________ 2012 г.

Автор работы

студентка группы № 01801

_____________ Н. С. Бондарцева

подпись

Томск 2012

Оглавление введение

Более полувека считалось, что слабые электромагнитные поля (ЭМП), не вызывающие нагрева биологических тканей, т.е. нетепловые ЭМП, безопасны для человека. Однако за последние годы накопился большой массив данных, показывающий потенциальную опасность таких полей. Помимо канцерогенной опасности, нетепловые ЭМП оказывают влияние на работу многих систем организма. Экспозиция в поле с магнитной индукцией порядка геомагнитного поля (ГМП) и меньше также приводила к возникновению биологических эффектов. Кроме того флуктуации ГМП сами по себе вызывают биологические эффекты. Слабые МП с индукцией порядка ГМП и меньше (1-100 мкТл) особенно интересны с точки зрения влияния на здоровье людей. Низкочастотные МП данного диапазона часто встречаются в повседневной жизни. Установлено, что ГМП используется многими мигрирующими животными и птицами. Известно, что нижняя граница индукции МП, которое могло бы вызывать биологические эффекты, имеет величину около 0.2 мкТл (Саримов Р. М., 2009).

Гипогеомагнитное поле (ГГМП) – это магнитное поле внутри обычного или экранированного помещения, которое определяется суперпозицией магнитных полей (МП), создаваемых ослабленным ГМП, полем от ферромагнитных частей конструкции помещения, полем постоянного тока, протекающего по шинам, отдельным частям конструкции или внутри нее. Длительное воздействие ГГМП на человека приводит к снижению его работоспособности, негативному действию на его здоровье. Такие поля являются биологически активным фактором, вызывающим ряд изменений на физиологическом, биохимическом и морфологическом уровнях функционирования организма (Рябов Ю.Г., 1999). Проведенные к настоящему времени экспериментальные исследования влияния ГТМУ на организм животных в большинстве своем свидетельствуют о биологической активности фактора. Выявлено его неблагоприятное влияние на основные системы организма животных: центральную нервную, нейроэндокринную, иммунную, репродуктивную, систему крови, развитие плода (Походзей Л. В., 2005). Экспериментальные исследования влияния длительного пребывания животных в ГГМП свидетельствуют о развитии статистически значимых изменений состава крови, функционального состояния центральной нервной, иммунной, эндокринной и репродуктивной систем (Гривенная Н.В., 2003).

Одним из широко используемых в экспериментальной физиологии методов исследования влияния различных факторов на центральную нервную систему является метод электроэнцефалографии (ЭЭГ). Этот метод позволяет регистрировать суммарную активность нейронов коры головного мозга, представляющую собой колебательный процесс в частотном диапазоне в основном от 1 до 30-40 колебаний в секунду и регулирующуюся глубинными мозговыми структурами. Таким образом, по картине активности коры головного мозга, возможно, оценить и ее, и степень подкорковых влияний на процесс ее формирования (Зенков Л.Р.,2004).

Методика регистрации ЭЭГ заключается в том, что объекту исследования на поверхность кожи головы присоединяют электроды либо непосредственно вводят их в мозг или под кожу. Все электроды соединены в одну цепь и соединены с усилительным устройством. Выходящие с усилителя сигналы можно записать на магнитной ленте или в память компьютера. Затем эту информацию можно использовать для статистической обработки (Ю.И. Александров, 1998).

Существуют два метода регистрации ЭЭГ:

• Монополярный метод позволяет зарегистрировать разность потенциалов между различными участками головы по отношению к одной точке. Преимуществом такого отведения является возможность регистрировать неискаженные формы электрического потенциала. И амплитуда ЭЭГ получается довольно таки высокой.

• Биполярный метод позволяет регистрировать разность потенциалов между двумя активными электродами. Анализ ЭЭГ позволяет определить локализацию корковых очагов электрической активности. Чаще всего этот метод применяют для определения патологического очага в мозге (Ю.И. Александров, 1998).

Для записи электроэнцефалограммы у животных используют электроды, которые вводятся подкожно или непосредственно вживляются в мозг. Могут использоваться монополярные или биполярные электроды.

Чаще всего для съема ЭЭГ у животных используется метод вживления электродов непосредственно в мозг. Это возможно с помощью проведения стереотаксической операции. Она проводиться под наркозом. Животное наркотизируют нембуталом или уретаном, затем помещают в стереотаксический аппарат, обнажают череп, в нем просверливаются отверстия и электроды вводят в различные участки мозга (мозжечек, гиппокамп, гипофиз и т.д.). При этом используются электроды из нержавеющей стали. Вся конструкция фиксируется на черепе акрилатом, рана зашивается и животному дают не менее пяти дней на восстановление (John R. Ives, A. Rotenberg et al, 2006).

Кроме того, используется метод подкожного введения электродов для регистрации ЭЭГ При подкожном введении электродов запись ЭЭГ осуществляется относительно референтного электрода, который располагается на носовой кости. При этом используют игольчатые электроды. Во время записи ЭЭГ животное фиксируют для минимализации появления артефактов связанных с двигательной активностью. Также можно присоединить дополнительные электроды, для выявления артефактов связанных с ЭКГ. При использовании этого метода записи ЭЭГ можно не использовать анастезию (A.Rotenberg et al, 2008).

Электроэнцефалография дает возможность качественного и количественного анализа функционального состояния головного мозга и его реакций при действии раздражителей. Запись ЭЭГ широко применяется в диагностической и лечебной работе, в анестезиологии, а также при изучении деятельности мозга, связанной с реализацией таких функций, как восприятие, память, адаптация и т. д. (Гусельников В. И., 1976).

В настоящее время различные параметры ЭЭГ хорошо описаны и играют большую роль в оценке состояния различных областей новой коры. ЭЭГ также позволяет судить о функциональном состоянии коры, например, о глубине наркоза, о наличии в определенных ее зонах патологических процессов (Г. И. Косицкого, 1985).

Также для исследования поведения и высших интегративных функций мозга часто используются тест «открытое поле», водный лабиринт Морриса и Т-лабиринт.

Тест «открытое поле»

Разработка методов экспериментального изучения поведения животных началась в 1930-х гг. Американский исследователь Холл разработал тест «Открытое поле» для оценки общей (локомоторной) и исследовательской активности. Тест заключается в количественном измерении компонентов поведения животного, помещенного в новое открытое пространство (арену), из которой оно не может выбраться. Новизна среды активирует сложный набор поведенческих реакций, отражающий тревожность и стремление исследовать новую территорию (Hall C.S.,1934).

Тест «открытое поле» проводиться на площадке 1×1 м поделенной на равные квадраты, между которыми располагаются отверстия, так называемые «норки». Эта площадка хорошо освещена и имеет бортики высотой 35 см.

Животное помещается в центр или у бортов арены. В течение 5 минут фиксируются следующие показатели:

• Латентный период выхода из квадрата;

• Горизонтальная активность (число пересеченных квадратов);

• Вертикальная активность (количество вертикальных стоек);

• Эмоциональность (количество дефекаций и уринаций);

• Норковый рефлекс;

• Груминг.

Все полученные результаты суммируют в течение 5 минут и по каждой минуте в отдельности. После каждого животного площадка моется и высушивается.

Тест «открытое поле» является общеповеденческим тестом, который позволяет оценить уровень эмоциональности, исследовательской и двигательной активности, а так же оценить поведение животных в ответ на новые, потенциально опасные стимулы (Буреш Я., Бурешова О., Хьюстон Д.П., 1991).

Водный лабиринт Морриса

Р. Моррис в начале 80-х годов предложил для исследования памяти и ориентировании в пространстве у животных использовать водный лабиринт. В дальнейшем этот метод стали называть «водный лабиринт Морриса». Тест характеризует способность животных к пространственной ориентации.

При обучении животное помещают в циркулярный бассейн, наполненный мутной жидкостью. В этом бассейне имеется подводная платформа, с помощью которой животное может избежать стрессирующего фактора. Через некоторое время животное вновь выпускают в бассейн, время на поиск платформы уменьшается, и она учиться находить более простой путь до нее. Это говорит о том, что у нее произошло формирование представления о расположении платформы в пространстве и происходит процесс обучения. Преимущества метода: быстрое обучение и исключение влияния использования индивидуальных запаховых меток. Недостатком является то, что плавание в воде может вызвать стрессирование животных (А.В. Амикишиева, 2009).

Т – Лабиринт

Установка Т – лабиринт позволяет изучать рабочую память, основанную на поведении чередования выбора рукавов. Сама установка представляет собой закрытую с боков Т – образную арену. Животное помещается в основание лабиринта, а затем оно идет в один из рукавов по выбору. При повторе опыта животное выбирает другой рукав, который оно не посещало. Каждая попытка на выбор рукава не должна быть дольше двух минут, а количество попыток может варьироваться. Учитываются число правильных входов в руках с приманкой, число возвращений из рукавов без приманки, повторные посещения неправильного рукава. На выбор рукава может повлиять запах, поэтому после каждой попытки следует мыть лабиринт (А. В. Амикишиева, 2009).

Гипогеомагнитные условия являются важным фактором пребывания человека в дальнем космосе, при межпланетных перелетах, в условиях Луны и Марса. На Земле тоже имеются условия, в которых геомагнитное поле (ГМП) существенно ослаблено: в метро, при полете на самолетах, на производстве в экранированных сооружениях, железобетонных подземных сооружениях, военной технике (М.Ю. Ходанович и др., 2011). Исходя из того, что геомагнитное поле, наряду с такими абиотическими факторами, как гравитация, температура, атмосферное давление, влажность и др., является одним из важнейших экологических факторов, имеющим фундаментальное значение в становлении жизни на Земле, ее последующем развитии и регуляции, можно предположить, что длительное систематическое пребывание в условиях относительной изоляции от него, может оказывать неблагоприятное влияние ( Походзей Л. В., 2005). Так как данная тема в настоящее время представляет большой интерес, актуальность ее очевидна.

Цель работы: исследовать влияния гипогеомагнитных условий на биоэлектрическую активность мозга и поведение лабораторных крыс

Задачи:

1 Изучить влияние гипомагнитных условий на абсолютную мощность основных ритмов ЭЭГ

2 Изучить влияние гипомагнитных условий на поведение крыс в открытом поле.

3 Освоить методы изучения когнитивных функций у лабораторных крыс