ИСТИНА

Исследования нейробиологических основ поведения животных в норме и патологии являются главной составляющей научной деятельности кафедры высшей нервной деятельности и приоритетным направлением факультета. На кафедре развиваются направления от клеточных основ нейропластичности у моллюсков до когнитивных способностей приматов. Главной задачей является раскрытие структурных, нейрохимических, клеточных, синаптических и субклеточных механизмов пластичности ЦНС, обеспечивающих изменчивость адаптивного поведения и когнитивные способности животных. Все планируемые исследования позволят получить новые данные о нейробиологических основах поведения животных при различных функциональных состояниях и нагрузках в норме и патологии, а также выявить пути эффективной коррекции поведения. На кафедре будут выполнены исследования по следующим направлениям. Исследование связи между признаками поведения у животных с разным генотипом. В частности, планируется выяснить влияние селекции мышей на высокие показатели решения элементарной логической задачи на другие признаки поведения — реакцию на новизну, внимание, стресс-реактивность и способность к обучению. Изучение морфофизиологических аномалий мозга животных с повышенной судорожной готовностью с целью разработки новых экспериментальных подходов к снижению предрасположенности к судорогам. Изучение сочетанного влияния тяжёлых металлов на условнорефлекторное поведение и оценку эффективности антиоксидантной коррекции условнорефлекторных реакций организма. Исследование влияния наноразмерных частиц (НЧ) металлов и их оксидов на адаптивные функции животных разного уровня филогенеза (простейшие, рыбы, грызуны). Комплексная оценка спектра когнитивных способностей врановых как наиболее высоко организованных представителей класса птиц. Проверка гипотезы о конвергентной эволюции наиболее сложных когнитивных способностей птиц и млекопитающих. Исследование функциональной гетерогенности гиппокампа грызунов вдоль его септо-темпоральной оси. Оценка функциональной специфичности субрегионов гиппокампа (септального, промежуточного и темпорального) у лабораторных мышей и полевок в контроле разных аспектов пространственной когнитивной деятельности: исследовательской активности, пространственного обучения и памяти. Исследование воздействий различных ионизирующих излучений (протоны, тяжелые ядра) на ЦНС обезьян с целью моделирования радиационных эффектов на мозговые процессы при полетах в дальний космос. Основное внимание уделяется функционированию зрительно-моторных механизмов (движения глаз, рук и их координации), а также решению пространственных когнитивных задач. Исследование селективности ацетилхолиновых рецепторов в мембранах идентифицированных нейронов виноградной улитки к нейротоксинам нейронных и мышечных ацетилхолиновых рецепторов. Поскольку рецепторы у улитки не демонстрируют селективность к этим нейротоксинам, необходимо установить их свойства и функциональную роль в обеспечении простых форм неассоциативного научения на клеточном аналоге привыкания. Данные о взаимодействии дофаминовой и серотониновой системами в обеспечении поведения противоречивы. Цель состоит в изучении взаимодействия в условиях целенаправленного поведения и при выполнении действий по привычке. Изучение механизмов патогенеза и терапии депрессивных состояний на лабораторных животных. Изучение коллективной кальциевой динамики астроцитов бодрствующих свободноподвижных животных с применением методов оптической визуализации – кальциевый имиджинг с использованием миниатюризированных флуоресцентных микроскопов (минископов) и установки Mobile HomeCage, обеспечивающей подвижность животного во время оптического имиджинга с помощью двухфотонного микроскопа.

Investigation of the neurobiological basis of animal behavior in normal and pathological conditions constitute a crucial part of the scientific activity of the Dept. of Higher Nervous Activity and the priority direction of the School of Biology. The research groups of the Dept. develop scientific areas from the cellular basis of neuroplasticity in mollusks to the cognitive abilities of primates. The main goal is to reveal the structural, neurochemical, cellular, synaptic and subcellular mechanisms of central nervous system plasticity, which provide adaptive behavior and cognitive abilities of animals. All planned studies will provide new data on the neurobiological basis of animal behavior under various functional conditions and loads in normal and pathological conditions, as well as identify ways of effective behavior correction. The research groups will carry out research in the following areas. Investigation of the relationship between behavioral features in animals with different genotypes. We plan to find out the relationship between high rates of solving an elementary logical problem in mice selected on this basis with other behavioral features - a reaction to novelty, attention span, stress reactivity, and learning ability. Investigation of morphophysiological brain abnormalities of animals with increased convulsive readiness in order to develop new experimental approaches to reduce the tendency to seizures. Investigation of the combined influence of heavy metals animal on conditioning and evaluating the effectiveness of antioxidant correction of animal conditioning. Investigation of the effect of nanosized particles (NPs) of metals and their oxides on the adaptive functions of animals of different levels of phylogenesis (protozoa, fish, rodents). A comprehensive assessment of the range of cognitive abilities of corvids as the most highly developed birds. Testing the hypothesis of convergent evolution of the most complex cognitive abilities of birds and mammals. Investigation of the functional heterogeneity of the hippocampus of rodents along its septo-temporal axis. Assessment of the functional specificity of the hippocampal subregions (septal, intermediate and temporal) in laboratory mice and field voles in the control of various aspects of spatial cognitive activity: exploratory activity, spatial learning and memory. Investigation of the effects of various ionizing radiation (protons, heavy nuclei) on the central nervous system of monkeys with the aim of modeling radiation effects on brain processes during flights into deep space. The main attention is paid to the functioning of visual-motor mechanisms (eye, hand movement and their coordination), as well as the solution of spatial cognitive tasks. Investigation of the selectivity of acetylcholine receptors in the membranes of identified neurons of the snail to the neurotoxins of neuronal and muscle acetylcholine receptors. Since snail’s receptors do not demonstrate selectivity for these neurotoxins, it is necessary to establish their properties and functional role in providing simple forms of non-associative learning on the cellular analogue of habituation. Conception on the interaction of the dopamine and serotonin systems in behavior are contradictory. Investigation of interaction in a context of task-oriented behavior and when performing actions out of habit. Investigation of the mechanisms of pathogenesis and therapy of depressive conditions in laboratory animals. Investigation of the collective calcium dynamics of astrocytes of awake free-moving animals using optical imaging methods - calcium imaging with miniaturized wearable fluorescence microscopes (miniscopes) and the Mobile HomeCage setup, which provides animal mobility during optical imaging by a two-photon microscope.

Будут получены данные по проявлению ряда важных для адаптации признаков поведения у мышей линий, с селекцией на разную выраженность когнитивной способности, и корреляции их показателей между собой и показателями нейрогенеза во взрослом мозге. Будут исследованы эффекты известных и новых фармакологических агентов с анализом их эффектов, зависимых от генотипа. Предполагается выяснить роль глиальной ткани в реализации судорожных состояний, а также роль про- и противовоспалительных цитокинов в генезе судорог. При нарушениях функциональных свойств нервной системы, вызванных действием НЧ металлов, будут исследованы эффекты ряда инновационных нейропротекторных и антиоксидантных соединений (дипептидных миметиков фактора роста нервов и мозгового нейротрофического фактора, изолимоновой кислоты). Ожидаемые результаты экспериментов докажут эффективность комбинированного влияния исследуемых антиоксидантов и нейротропных препаратов на организм, подвергшийся нейротоксическим воздействиям металлов. Будут получены данные о факторах, которые способствуют решению воронами Эзопова теста. Предполагается выяснить, какие формы наглядно-действенного мышления присутствуют в спектре когнитивных способностей врановых. Будут выявлены функциональные особенности субрегионов гиппокампа в задачах, требующих быстрого запоминания местоположения ключевого объекта. Будет показано влияние размера экспериментального пространства на активацию экспрессии с-Fos в разных областях гиппокампа. Будут получены данные по влиянию частичного повреждения гиппокампа на исследовательскую активность в аренах разного размера, а также на успешность быстрого пространственного обучения. В результате радиационных протонных воздействий на ЦНС обезьян ожидается ухудшение выполнения движений глаз и рук, а также стабильности выполнения пространственной когнитивной задачи. При этом, вероятно, условнорефлекторные системные процессы не пострадают. Тяжелые ядра, предположительно, окажут более выраженные эффекты на поведение по сравнению с эффектами протонов. Будут выявлены специфические линанды, активирующие ацетилхолиновые рецепторы нейронов виноградной улитки, что обеспечит надежную идентификацию таких рецепторов. Будут получены характеристики возбудительных и тормозных реакций нейронов VTA, DRN на стимуляцию, величина и направление взаимодействия в зависимости от типа поведения. Определение потенциальных механизмов патогенеза депрессивных состояний на лабораторных животных (роль нейротрофических факторов, моноаминергических систем). Определение терапевтической эффективности электросудорожной стимуляции и противодепрессивных препаратов в условиях формирования депрессивно-подобного состояния грызунов в экспериментальных моделях. Планируется получить данные о коллективной кальциевой динамике астроцитов в мозге свободноподвижных бодрствующих животных, оценить связь пространственно-временных характеристик кальциевых событий, происходящих в астроцитах, с поведением животного и оценить роль астроцитарной сети в обеспечении пластичности мозга.

Проведена селекция мышей на высокие показатели решения сложной логической задачи, выявлена корреляция её результатов с признаками, влияющими на адаптивность организма. Продолжается селекция линий крыс КМ, а также крыс с высокой и низкой судорожной готовностью, что позволяет сравнивать их реакции с крысами КМ. Это поможет оценить роль генетического фона линии в экспрессии этого признака. Установлена роль пирацетама и семакса в противодействии эффектам эмоционального стресса и нейротоксического влияния тяжёлых металлов на высшую нервную деятельность. Исследована роль АцХ рецепторов нейронов виноградной улитки в обеспечении простых форм неассоциативного научения. Разработана модель окислительного стресса на одноклеточных, что позволяет создавать и регулировать тяжесть окислительного стресса и оценивать лекарственные соединения с антиоксидантным и мембранопротекторным действием. Исследована антиоксидантная коррекция нарушенного адаптивного поведения простейших, рыб и крыс при остром и хроническом воздействии тяжёлых металлов. Разработана тест-система для эффектов нейропротекторных и антиоксидантных соединений при функциональных нарушениях, вызванных действием НЧ металлов и их оксидов. Исследованы способности ворон выполнять ряд когнитивных задач. Разработана новая методика и проведены пилотные эксперименты. Показана неравномерная активация экспрессии с-Fos вдоль септотемпоральной оси гиппокампа при обследовании грызунами нового пространства. Повреждение темпоральной области у рыжих полевок ухудшало навигацию в пространственном тесте Морриса. Разработана методика для имитации у обезьян ключевых компонентов операторской деятельности – движений глаз и рук. Исследована роль ацетилхолиновых рецепторов нейронов виноградной улитки в обеспечении простых форм неассоциативного научения. Исследовано депрессивно-подобное состояние у крыс в модели воздействия ультразвуковых волн переменной частоты. Выявлена роль BDNF, FGF-2 и VEGF в поведенческих изменениях.