Методи оцінки ознак поведінки (поведінкове фенотипування).

Перш ніж приступитися до селекції за поведінковою ознакою, дослідник вирішує питання вибору підходящої ознаки поведінки, способу її оцінки та методу добору. Треба враховувати, що найчастіше ознаки поведінки відносять до категорії кількісних і вони піддані впливу безлічі факторів середовища і генетичних, а методика виміру ознаки повинна бути надійною та нетрудомісткою.

У цьому розділі представлені найбільш відомі методи оцінки ознак поведінки в модельних генетичних об'єктів. Низка методик, що використовуються в генетиці поведінки, будуть описані також у главах, присвячених генетиці поведінки окремих таксономічних груп.

Під час спостереженнях за тваринами в природних умовах або при утриманні їх у клітках для оцінки поведінки найчастіше використовується реєстрація етограм – запис (замальовка, фотографування, відеозапис і т.п.) всієї послідовності поведінкових актів і поз тварини. На основі етограм при аналізі соціальної поведінки можна скласти соціограми – діаграми, що графічно демонструють частоти прояву тих або інших актів поведінки при спілкуванні особин у групах.

Рис. 1.24. Етограма сигнальної поведінки кам'янки-плешанки (Oenanthe pleschanka)

а-г – різні форми територіальної і загрозливої поведінки самця, д – ті самі дії самиці; е-і – шлюбна поведінка самця, к – та сама поведінка, але самиці. Стрілками позначені одноразові або багаторазові рухи голови й крил.

Рис. 1.25. Приклад соціограми соціальних відносин сімейних груп монгольських піщанок. Товщина стрілок пропорційна числу взаємодій між особинами; напрямок показує, кому адресована дія.

 

Для об'єктивної кількісної реєстрації поведінки тварин використовують численні автоматичні й напівавтоматичні прилади, оснащені спеціальним програмним забезпеченням для обробки даних. Розроблено комп'ютерні програми, оптимізовані для запису та аналізу унікальних поведінкових фенотипів. Кожна така система має високу пропускну здатність, здатна здійснювати відеоаналіз активності як однієї тварини, так і цілої групи тварин у реальному часі. Після відеоаналізу програми переводять дані в зручний для статистичного аналізу формат великоформатної таблиці.

Програми для аналізу поведінки груп тварин використовуються, наприклад, при оцінці ритмів рухів тварин, включаючи хаотичність, схильність залишатися близько до стін або просуватися ближче до центра клітки, тощо. Можна також одержати деталізовану статистику про таку поведінку групи тварин, як повна середня швидкість, активна середня швидкість, тощо, а також визначити специфічні події, що відбуваються в групі.

Але, незважаючи на активний розвиток автоматизованих систем реєстрації та обліку ознак, не втратили своєї наукової цінності прилади й тест-системи, розроблені на більш ранніх етапах становлення генетики поведінки. Так, наприклад, у дослідженнях поведінки дрозофіли найбільшу увагу приділяли статевій поведінці, фото- і геотаксисам, а також руховій активності.

Найбільш витончені методи виміру ознаки розроблені для таксисів. Прилад для оцінки геотаксиса був запропонований у п’ятдесяті роки Хіршем. Він складається з окремих Т-образних блоків, що мають один центральний тунель і два бічних провулки. Блоки розташовані рядами, причому в кожному наступному ряді число блоків збільшується на одиницю. Таким чином, вхід у лабіринт один, а виходів у десятирядному лабіринті – одинадцять.

 

Рис.1. 26. Лабіринт для вивчення геотаксиса

 

Використовують і більш подовжений варіант лабіринту з 15-ма рядами та 16-ма виходами. Лабіринт орієнтований вертикально. Комасі при проходженні кожного блоку надається можливість вибрати напрямок руху, тобто піднятися нагору по одному із провулків або опуститися долілиць по другому. До руху в напрямку виходу мухи стимулюються світлом люмінесцентної лампи, що рівномірно освітлює кінцеві колекційні трубки, і запахом їжі, що в них знаходиться.

При проходженні лабіринту з 11-ма (або 16-ма) виходами кожна особина мине 10 (або 15) перехресть, по одному в кожному ряді. Шлях у сусідні відсіки (як і назад) перепинений лійками, орієнтованими відповідним чином. Одночасно можна випробовувати по 200 або 300 особин однієї статі. Кожна муха одержує індивідуальну оцінку відповідно до номера колекційної трубки, до якої вона потрапила. Особинам, що збиралися до центральної трубки і тим самим здійснили рівне число поворотів нагору й долілиць, дається оцінка 0; всі особини, що потрапили до трубок, розташованих вище центральної, вважаються геонегативними, а ті, які скупчилися в нижніх трубках – геопозитивними. Особини з крайніх трубок одержують максимальний бал +5 і -5 (або +7,5 і -7,5 залежно від числа фінальних трубок).

Лабіринт для оцінки фототаксису побудований на аналогічному принципі. Особливістю його є горизонтальна орієнтація, а також те, що складається він не з Т-образних, а з Y-образних блоків, у яких один з бічних провулків освітлений, а інший – затемнений.

Прилад для «сортування» мух методом зворотного потоку складається із двох груп пробірок, укріплених у двох штативах, які можна зрушувати один відносно одного (Рис. 1.27).

Мух розташовують у пробірці «0», після цього апарат ставлять вертикально та легеньким постукуванням скидають їх на дно пробірки. Потім всю систему кладуть плиском, так щоб верхні кінці пробірок були звернені до світла (а). Мухи, яким властивий фототаксис, рухаються до світла, а інші залишаються у затемненому кінці (б). Через 15 секунд звернений до світла (на малюнку – верхній) ряд пробірок зрушують праворуч (в) і знову струшують мух долілиць (г). При цьому мухи, що реагували на світло, потрапляють до пробірки «1». Верхній ряд пробірок зрушують ліворуч (д) і після переміщення системи в горизонтальне положення дають можливість мухам, які виявили фототаксис, знову бігти до світла.

Процедуру повторюють 5 разів. У результаті найбільш активні мухи виявляються в пробірці «5», менш реактивні - у пробірці «4» і т.д.

 

Рис. 1.27. Прилад для «сортування» мух методом зворотного потоку

 

Для виміру особливостей статевої поведінки та рівня локомоторної активності зазвичай використовую безпосередні візуальні спостереження. Мух для випробувань розсаджують парами або цілими групами. Статеву активність вимірюють або за латентним часом до початку копуляції, або за частотою парувань за певний період часу. Для самців установлена висока кореляція між цими двома способами оцінювання, так само як і кореляція обох зазначених ознак поведінки з їхньою загальною плодючістю. Тривалість копуляції, найвірогідніше, є самостійною ознакою та з рівнем статевої активності постійного зв'язку не має. Швидкість парувань враховують при об'єднанні віргинних (тобто незапліднених) самиць і самців індивідуальними парами або більш численними групами. В останньому випадку створюють ситуацію або чоловічого вибору - один самець серед декількох самиць, або жіночого, або обопільного (декілька пар разом).

Поведінкові ознаки, на відміну від морфологічних, піддані впливу самих обставин проведення експерименту. Наприклад, показано, що статева активність залежить від чисельного складу випробуваної групи. Вочевидь, для прояву максимальної статевої активності існує оптимальна щільність, тому що активність знижується, як при підвищенні чисельності групи, так і при її зменшенні. Статева активність самців залежить від кількості доступних самиць. У гетероморфній групі статева активність самців залежить від частоти зустрічальності їхнього генотипу, причому перевага віддається на користь рідкісних форм.

На статеву активність мух впливають умови їх личинкового розвитку, характер освітлення до початку та під час експерименту.

Рухову активність вивчають за допомогою приладів різного типу: відкритий простір, або арена, розкреслена на квадрати; кільцева «бігова» доріжка, розмічена на ділянки, система камер, з'єднаних вузькими переходами (Рис. 1.28, Рис. 1.29). При цьому камери можуть розташовуватися в один ряд, лінійно або трійками навколо центральної посудини.

 

Рис. 1.28. Кругова доріжка для спостереження за руховою активністю дрозофіл (за Connolly, 1966)

 

Рис. 1.29. Прилад для масових випробувань рухової активності дрозофіл. Система камер, розташованих у ряд (1–6). Стартова камера (1) відділена від інших засувкою. Шість рядів камер змонтовані разом для паралельного спостереження за 6-ма особинами або 6-ма групами.

Рухову активність оцінюють числом квадратів, ліній або камер, які особина перетне за певний час, а при масових тестах – часткою особин, які перемістилися зі стартової камери в сусідні. Тривалість випробувань, як правило, варіює в межах 1-25 хв. При тривалих 6-24 годинних масових випробуваннях досліджувану активність називають дисперсійною, або міграційною. При цьому випробування проводять як при світлі, так і в повній темряві.

Простий метод оцінки загальної локомоторної активності був запропонований Є.М. Лучниковою. Полягає він у підрахунку числа активних у даний момент (або неактивних) особин з десяти, що перебувають у пробірці. Об'єктивність такого методу доведена ефективністю добору.

Абіотичні умови експерименту можуть відігравати в дослідах з генетики поведінки істотну роль. Так, генетична мінливість за міграційною активністю краще виявляється при світлі, але не в темряві. Тривалість випробного терміну (1 година або 7 днів) впливає на генетичну архітектоніку рецептивності самиць дрозофіли до самців yellow: зі збільшенням тривалості випробування збільшувався вплив на рецептивність адитивної компоненти взаємодії генів.

При використанні методу «лабіринту» піддослідній тварині ставиться завдання знайти шлях до певної, безпосередньо не сприйманої нею «цілі», якості якої найчастіше використовують харчову принаду, але це може бути й притулок («дім») або інші сприятливі умови. При відхиленні від правильного шляху в окремих випадках може застосовуватися покарання тварини.

У найпростішому виді лабіринт має вигляд Т-образного коридору або трубки. У цьому випадку при повороті в одну сторону тварина одержує винагороду, при повороті в іншу її залишають без винагороди або, навіть, карають. Більш складні лабіринти складаються з різних комбінацій Т-образних (або їм подібних) елементів і тупиків, потрапляння до яких розцінюється як помилки тварини (Рис. 1.30).

 

Рис. 1.30. Варіанти лабіринтів: а – план першого лабіринту, що застосовувався в зоопсихології (лабіринт Смолла); б – лабіринт із «містків»

 

Результати проходження твариною лабіринту визначаються, як правило, за швидкістю досягнення «цілі» та за кількістю допущених помилок. Метод «лабіринту» дозволяє вивчати як питання, пов'язані безпосередньо зі здатністю тварин до навчання (до вироблення рухових навичок), так і питання просторової орієнтації, зокрема роль шкірно-м'язової й іншої форм чутливості, пам'яті, здатності до переносу рухових навичок у нові умови, до формування почуттєвих узагальнень, тощо.

Інформативним може бути також метод «обхідного шляху». У цьому випадку тварині доводиться для досягнення «цілі» обійти одну або кілька перешкод. На відміну від методу «лабіринту» тварина в цьому випадку безпосередньо сприймає об'єкт (принаду), на який спрямовані його дії вже на початку досліду. Враховуються та оцінюються швидкість і траєкторія пересування при пошуку обхідного шляху навколо перешкоди. У трохи зміненому виді Л.В. Крушинський використовував метод «обхідного шляху» для вивчення здатності різних тварин до екстраполяції.

Метод диференціювального дресирування спрямований на виявлення здатності піддослідної тварини до розрізнення одночасно або послідовно пропонованих об'єктів і їхніх ознак. Вибір твариною одного із двох чи більше пропонованих об'єктів винагороджується (позитивне дресирування), в інших випадках одночасно з підкріпленням правильного вибору карається неправильний (позитивно-негативне дресирування).

Послідовно зменшуючи відмінності між ознаками об'єктів (наприклад, вирівнюючи розміри), можна виявити межі розрізнення (диференціювання). Таким чином можна одержати відомості, що характеризують, наприклад, особливості зору в досліджуваного виду тварин (його гостроту, відчуття кольору, сприйняття величин і форм і т.п.). За допомогою цього ж методу можна вивчати процеси формування навичок, пам'ять тварин, здатність до узагальнення.

Варіантом дифенціювального дресирування, придатним до застосовним лише до вищих тварин, є метод «вибору за зразком». Тварині пропонується зробити вибір серед низки об'єктів, керуючись зразком, що показується йому безпосередньо експериментатором або в спеціальному апарату.

При використанні методу «проблемної клітки» (ящика) перед твариною ставиться завдання, або відкрити для себе вихід із клітки, пускаючи в хід різні пристосування (важелі, педалі, затвори й т.п.), або ж, навпаки, проникнути в клітку, де знаходиться підгодівля, відмикаючи замикаючі пристрої. Іноді застосовуються й невеликі ящики або скриньки із затворами, відімкнення яких дає піддослідній тварині доступ до корму. При більш складній постановці експерименту всі механізми й пристрої діють лише строго в певній послідовності, що повинна засвоюватися й запам'ятовуватися твариною.

За допомогою цього методу можна вивчати складні форми навчання та моторні елементи інтелектуальної поведінки тварин. Його особливо зручно застосовувати для вивчення тварин з розвиненими хватальними кінцівками – щурів, єнотів, мавп, тощо. Такі експерименти використовують переважно для виявлення вищих психічних здібностей тварин.

Поряд із більш-менш складними експериментами в зоопсихологічних дослідженнях важливу роль грає аналіз звичайного, непідкріплюваного маніпулювання різними предметами. Такі дослідження дозволяють судити про ефекторні здібності тварин, їхню орієнтувально-дослідницьку діяльність, ігрову поведінку, здатності до аналізу й синтезу.

У 1930-х рр. Американський дослідник Холл розробив тест «Open field» («Відкрите поле») для оцінки загальної (локомоторної) і дослідницької активності. Порушення рухової активності лабораторних тварин представляють певний дослідницький інтерес; вони мають місце в лініях мишей, що моделюють хвороби Паркінсона (мимовільне тремтіння та сіпання кінцівок), Хантингтона (нейродегенеративне захворювання), латерального склерозу, атаксії, дистонії та ін.

У тесті «Відкрите поле» використовувалася спеціальна установка (Рис.1.31.а, 1.31.б). Вона представляла собою арену, поділену на рівні квадрати. У центр поміщали тварину, потім реєстрували число пересічених нею у процесі руху квадратів і дізнавалися пройдену за певний час (4-10 хв.) відстань. Цей тест активно використовується і нині, у тому числі для вивчення тривожності, пам'яті, початкового скринінга фармакологічних препаратів.

Сучасна установка для тесту «Відкрите поле» оснащена фотоелементами, що дозволяє автоматично реєструвати:

ü дослідницьку й базову активність тварини;

ü грумінг (поведінка, спрямоване на причепурювання – облизування, почісування й т.п.);

ü вертикальну активність, зниження активності в процесі освоєння території, рідкісні або стереотипні рухи (індикатор порушень ЦНС);

ü підраховувати пропорцію знаходження тварини на периферії або в центрі арени (як показник тривожності), демонструвати траєкторію руху та ін.

 

Рис.1.31. а, 1.31.б. Установки для тесту «Відкрите поле»

 

Систему Home cage activity генетики використовують для дослідження поведінки тварин у домашній клітці. Це доповнює дані спостережень у тестах, що фокусуються на конкретних поведінкових відповідях. Сучасне устаткування оснащене фотоелементами або відеокамерою, що дозволяє знімати та автоматично реєструвати активність тварини, трекінг (траєкторію руху), середню швидкість пересувань, час знаходження в пластиковому укритті, відсоток часу нерухомості тварини, час прийому їжі й води та ін. Система здатна знімати дані одночасно з 24-48 кліток.

Створено прилад, що підраховує число обертань тварини за певний інтервал часу (Ротометр) і прилад, що оцінює відчуття рівноваги, здатність тварини балансувати на обертовому барабані (Ротарод).

Тест Raised-beam walking – «прогулянка по піднятій поперечині» – використовується для оцінки рівноваги, у тестах на навчання або оцінки її вікових змін. Тварина вчиться подорожувати по поперечині (різної конфігурації й товщини), досягаючи закритої (безпечної) платформи. Реєструеться час ходьби, зісковзування лап, падіння.

 

Рис.1.31.в. Тест «Прогулянка по піднятій поперечині»

Аналіз ходи слідами (відбиткам лап) – Gait analysis system – тест, використовуваний, зокрема, у дослідженнях на тваринах з хірургічними втручаннями на спинному мозку, при скринінгу фармакологічних препаратів. Установка являє собою коридор, яким тварину попередньо навчають проходити. Порівнюють результати тесту до й після оперативного втручання, на тлі медикаментозної терапії.

Установка для оцінки тремору тварин – Tremor monitor – використовується при фенотипуванні трансгенних тварин, аналізі порушень ЦНС, вікових змін, у фармакологічних дослідженнях. Ця установка відрізняє тремор від стереотипних рухів, вона оснащена програмним забезпеченням, результати представляє в графічному та цифровому форматах.

Розроблено методи та створено устаткування для оцінки сенсорних функцій у лабораторних гризунів.

Прилад «гаряча площадка» – Hot plate – оцінює граничну чутливість гострого болю. У тесті «відсмикування хвоста» – Tail flick – прилад фокусує палючий промінь світла на хвості тварини та вимірює латентний період відсмикування хвоста. Установка «стартл-рефлекс» створює будь-які комбінації звуків, шумів, білого шуму, струменя повітря, світла й електричних ударів різної інтенсивності. Використовується для вивчення багатьох властивостей ЦНС.

Розроблено низку поведінкових тестів для оцінки зору. Visual cliff apparatus використовується для оцінки гостроти зору. Дворівнева установка має високий уступ, на який поміщають тварину (Рис.1.32). Обрив закритий прозорим оргсклом. Особини з нормальним зором загальмовують перед краєм і досліджують його перед тим, як рушити вперед. Сліпі тварини та тварини, які поган бачать перетинають уступ без затримки.

 

Рис.1.32. Тест для оцінки зору.

 

Метод Virtual optomotor system заснований на оптомоторному рефлексі тварини, що полягає в спостереженні (тобто у повертанні голови та шиї) за предметом, що рухається. У тесті це сіро-білі хвилі, що біжать, на моніторі комп'ютера, контрастність яких у процесі тестування знижується, що дозволяє диференціювати гостроту зору тварин (Рис. 1.33.а, 1.33.б).

 

Рис.1.33. а., Рис. 1.33.б Установки для методу Virtual optomotor system

 

Оцінка функціонального стану ольфакторного аналізатора важлива при тестуванні фармакологічних препаратів, при вивченні мотивацій і емоційної регуляції поведінки, при поведінковому фенотипуванні мутантних ліній мишей. Але дослідження ольфакторної перцепції не вимагає спеціального устаткування. Тести засновані на пошуку або обнюхуванні харчової або іншої атрактивної (наприклад, феромони) принади, що розміщується в домашню клітку. Реєструється латентний період виявлення принади, час дослідження запаху.

Емоційну поведінку тварин досліджують із використанням різноманітних тестів, найбільш стародавнім з яких є тест «відкритого поля», де цей параметр оцінюється за числу фекальних болюсів, залишених твариною на арені.

Досліджують і таку поведінкову ознаку як тривожність. Під тривожністю етологи розуміють захисну відповідь організму на потенційну присутність загрози (на відміну від страху, викликаного реальним загрозливим стимулом). Фізіологічні основи страху й тривожності багато в чому відрізняються. Страх є адаптивною реакцією, у той час як підвищена тривожність дезадаптує організм, шкодить йому.

Тривожність підрозділяють на конститутивну, багато в чому генетично закріплену, і ситуативну, провоковану умовами тесту. Інбредні лінії мишей можуть відрізнятися своєю тривожною поведінкою, що оцінюється за рівнем неофобії (острах новизни) у ситуації вільного дослідження.

Дослідження ситуативної тривожності можна розділити на дві великі групи:

ü без навчання (необумовлені);

ü с навчанням (обумовлені моделі).

Моделі без обумовлювання, або етологічні, засновані на дослідницькій активності тварин при наявності природних стимулів, що викликають почуття страху або тривоги. Наприклад, конфлікт між бажанням тварини залишитися в безпечному місці та досліджувати новий, але потенційно небезпечний простір (яскраво освітлене або відкрите). Дослідницька відповідь тварини полягає в огляді, обнюхуванні, підйомах на задні лапи, стрибках, ритті, загляданні долілиць, переміщенні доступних об'єктів. Тривожна відповідь - у завмиранні, пошуку притулку, рясній дефекації та урінації.

Тривожність можна вивчати в піднятому хрестоподібному лабіринті – Elevated Plus Maze, що складається із двох закритих (аналог нори) і двох відкритих (потенційно небезпечних) рукавів. Вся конструкція піднята над підлогою на 60-70 см і яскраво освітлена зверху. У тесті вимірюють число входів і час, проведений у відкритих і закритих рукавах; акти заглядання долілиць, витягування-принюхування, задній хід. Більш тривожні миші віддають перевагу закритим рукавам.

Рис.1.34. Миша в піднятому хрестоподібному лабіринті

 

У тесті «темно-світла камера» – Light-dark exploration box, використовується установка, поділена на дві частини – темну, що займає 1/3 простору, і світлу. Тварина поміщають у світлий відсік і вимірюють латентний період першого заходу до темного відсіку, число переміщень туди-назад, час, проведений у світлому й темному відсіках, визирання з темного у світлий і число підйомів на задні лапи. Анксіолитики (речовини, що знижують рівень тривоги) збільшують число переходів між темним і світлим відсіками камери та інші параметри.

 

Рис.1.35. а., Рис. 1.35.б. Тест «Темно-світла камера».

Методами оцінки тривожності з попереднім тренінгом (обумовлюванням) вивчають класичні умовні рефлекси з негативним підкріпленням. Нейтральний спочатку стимул при повторенні стає умовним для реалізації певної поведінкової відповіді. Наприклад, створюють тимчасове сполучення умовного стимулу (світло, звук) з безумовним (електричний струм). У результаті тварина при нешкідливому, на перший погляд, стимулі демонструє поведінку, начебто її вдарило струмом.

Виконання таких тестів залежить від пам'яті. Вони використовуються для скринінгу анксіолітичної або анксіогенної активності фармакологічних препаратів, для вивчення нейробіології тривожності, або, наприклад, для оцінки досвіду раннього дитинства.

Створено устаткування для формування обумовленого контекстом страху поведінка - Fear conditioning equipment. Воно складається зі звукоізолюючої камери з підлогою з металевих прутів, з'єднаних з генератором електричного струму, генератора звука для умовних сигналів (ними можуть бути й інші стимули, наприклад один із часто використовуваних ольфакторных стимулів – запах апельсинового соку).

Після навчання в камері у тварини мають місце довгострокові поведінкові зміни, які можна вивчати генетичними й фармакологічними методами.

Поведінкова модель для дослідження активного й пасивного уникання – Active or passive avoidance system – нагадує обумовлений контекстом страх. Тварину поміщають у клітку (shuttle-box), де після умовного сигналу по підлозі подається електричний струм. У ситуації пасивного уникання (закриті двері до безпечного відсіку) реєструють час завмирання, у ситуації активного уникання (при відкритих дверцятах до безпечного відсіку) – латентний період побігу. Комерційний варіант установки може тестувати одночасно 8 тварин.

Учені досліджують і таку поведінкову ознаку як депресія. Депресія – це психічний стан зі зниженим настроєм, зниженою життєздатністю, відсутністю прагнення до задоволення (ангедонія). Деякі види депресії провокуються стресовими життєвими обставинами. Має місце генетична схильність до захворювання депресією. У 1970-1980-х роках причину депресії бачили у виснаженні моноамінових депо нейронів, на даний час дослідження молекулярних механізмів депресії сконцентровані на з'ясуванні ролі ряду транскрипційних факторів.

Депресивноподібний стан тварин в експерименті провокується тривалими стресорними впливами або селекцією. Перевірка формування депресивноподібного статусу здійснюється стандартними тестами «примусового плавання»(Forced swimming test, він же Porsolt test) або «защемлення хвоста» (Tail suspension test).

У обох випадках оцінюється час, коли тварина від активних спроб звільнитися з неприємного положення (занурення у воду або підвішування за хвіст), переходить до нерухомості, зависанню, що дослідники асоціюють із втратою твариною надії і поведінкою розпачу. Клінічно активні антидепресанти збільшують час до стану нерухомості.

Ангедонія оцінюється в тесті на споживання цукру (Sucrose consumption): тварині в домашню клітку поміщають дві пляшки – з водою та з 5–10 %-м розчином сахарози. У стані депресії обсяг випитого розчину сахарози у відсотковому відношенні знижений.

Одна з моделей формування у тварин депресивного стану називається «вивчена безпорадність» (Learned helplessness model). Тварини сидять у трьох однакових клітках із прикріпленими до лап електродами. Контрольній тварині струм не подається. У дві інші клітки струм подається, однак у першій клітці тварина може відключити струм, виконавши інструментальну дію (наприклад, нажавши на педаль), тобто вона перебуває в стані стресу, якого можна уникнути. У другій клітці дана дія не призводить до відключення струму (струм відключається тільки одночасно з 1-ю кліткою), тобто створюється ситуація стресу, якого неможливо уникнути. Саме останній тип стресу робить найбільш руйнівний вплив на психіку, приводячи до депресії.

Модель дозволяє оцінити профілактичний ефект фармакологічних препаратів (по відношенню до стресорних впливів) і терапевтичний ефект (після виникнення поведінкових порушень). У першому випадку ефективними виявляються препарати анксіолітичного ряду, у другому – антидепресивного.

Цікавлять генетиків і стереотипні рухи (облизування, фиркання, мотання головою, витягування в одному місці розташування, завзяте гризіння прутів клітки). Існують стереотипії, при яких більш складні патерни поведінки (вживання їжі, питва, догляд за собою та соціальна поведінка) зникають.

Стереотипії автоматично реєструються приладами «Open field system», «Home cage activity system». Більшість рухів при стереотипії можна викликати більшими дозами психостимуляторів (кокаїн, амфетамін). Ця модель використовується для скринінга потенційних антипсихотичних речовин. Дослідження стереотипії має довгу історію, раніше фокус уваги був зосереджений на дофамінергічній системі стріатума. Сучасні дослідження пов'язані з пошуком внутрішньоклітинних білків-посередників, що беруть участь у клітинному метаболізмі.

Особливо складними є методи й устаткування для оцінки когнітивних функцій (пам'яті, навчання й т.п.).

Для оцінки когнітивних функцій використовується:

ü радіальний лабіринт – Radial maze, у якому тварина обирає оптимальну стратегію дослідження та пошуку їжі (нагороди) з мінімумом зусиль;

ü Т-лабіринт – Т-maze, у якому тварина шукає принаду;

ü тест у водному лабіринті Морріса (Morris water maze), заснований на пошуку оптимальної стратегії уникнення води з мінімумом зусиль, а саме на пошуку найкоротшої дистанції до захованої під водою платформи на підставі попередньої пам'яті про її місцезнаходження;

ü лабіринт Барнеса (Barnes Maze), що дозволяє досліджувати процеси навчання й пам'яті, використовуючи просторову навігацію.

Крім пам'яті та навчання до когнітивних процесів відносять феномен уваги як вибір сенсорної інформації із середовища для наступного стимулпов’язаного процесингу. Увага складається з декількох субкомпонентів, включаючи орієнтування, селективну увагу, тривалу увагу (пильність) і розосереджену увага. Цей феномен також доступний для моделювання на тваринах.

Розроблено методи й устаткування для дослідження соціальної поведінки тварин. За визначенням, соціальна поведінка – це поведінка, що вимагає для своєї реалізації, принаймні, ще одного представника свого виду. Сюди відносять всі варіанти міжсамцевих взаємодій, репродуктивну (статеву) і батьківську поведінку.

Соціальні міжсамцеві взаємодії (парні або групові) можна розділити на наступні категорії:

ü соціальний інтерес – проходження, принюхування до партнера, генітальний грумінг;

ü захисна поведінка – перебіжки (як активне уникнення партнера), завмирання (пасивна реакція затаювання, страху);

ü агресивна поведінка – погрози, биття хвостом, напади, поштовхи-відпихання, погоня, агресивний грумінг, ходьба «кулькою» та ін.;

ü супровідна взаємодія, несоціальна поведінка – автогрумінг, дослідження клітки, риття підстилки.

Як правило, зустріч із новим партнером починається з реакції соціального інтересу, далі переростає в агресивну взаємодію, коли тварини з'ясовують свій ранг, після чого інтенсивність їхніх соціальних контактів знижується й носить багато в чому ритуалізований характер.

На ініціацію, тривалість і інтенсивність соціальних взаємодій впливає рівень тривожності тварин: чим він вище, тим менше ці параметри. У цілому тестові ситуації можна варіювати, змінюючи освітленість тестового поля (яскрава - неяскрава), територію (знайома - незнайома), партнерів (знайомих - незнайомих).

Дослідження статевої поведінки диференціюють на вивчення статевої мотивації і безпосередньо взаємодії самця та самиці. Аналіз репродуктивної поведінки застосовується при тестуванні трансгенних мишей, при фармакологічних дослідженнях, при вивченні вікової фізіології.

Рівень статевої мотивації самців оцінюється за поведінкою «завзяття» по відношенню до рецептивної самиці. На цьому розроблено безліч тестів: тести з навчанням і оперантною поведінкою, подоланням перешкод різної складності, бігом самця по біговій доріжці, що рухається в протилежному напрямку, тест «перегородка» і інші.

З погляду сексуальної взаємодії будь-яка особина може бути оцінена за критеріями:

ü атрактивності (привабливості), оцінюваної в тестах за часом, проведеним біля неї або її запаху особиною протилежної статі;

ü рецептивності (сприйнятливості до сигналів сексуальної спрямованості), оцінюваної за відповідною поведінкою у відповідь на стимули певного репертуару;

ü процептивності (характерній поведінці тестованої тварини, що стимулює статеву активність особин протилежної статі).

Всі ці критерії можуть бути використані для створення тестів.

Тести для дослідження соціальної поведінки тварин чутливі до анксіолітичних (протитривожних) і анксіогенних (тривогогенних) речовин, причому різні класи анксіолітиків ефективні в різних тестових ситуаціях.

Основний інструментарій – устаткування, що реєструє моторну поведінку: «Open field system», «Home cage system», «Ethostudio system» і ін.

Найпоширеніші тести:

ü тести, що вивчають соціальні взаємодії на нейтральній арені;

ü тест «резидент-інтрудер», де самцеві, що попередньо сидить в ізоляції і, внаслідок цього, агресивному, підсаджують партнера, після чого реєструють весь спектр міжсамцевих взаємодій;

ü тест «перетинка», де самці перебувають по різні сторони перфорованої прозорої перетинки, а соціальний інтерес (мотивація) вимірюється за часом, проведеному біля перешкоди.

Перелічені методи використовують для вивчення генетики та молекулярних механізмів агресії і тривожності, домінантно–субординантних відносин, соціального стресу, тощо.

Створено тести для дослідження процесів соціального упізнавання, звикання та надання переваги.

Поняття «соціальне упізнавання» було введено у вживання в 1980-х роках. Воно засновано на безумовній поведінковій відповіді (інтересі) тварини при підсадженні незнайомого партнера. Ольфакторне дослідження підсадженої особини виснажується згодом, тоді як підсадження нового партнера супроводжується поновленням інтересу з боку тестерної особини. У першій сесії тварин зсаджують для знайомства, потім розсаджують і знову зсаджують разом, або з іншим партнером. Упізнавання визначається як значне зниження часу ольфакторного дослідження при повторному зсаджуванні зі знайомим партнером, а забування – як однакове дослідження обох.

В інших варіантах протоколу досліджують процеси соціального звикання та надання соціальної переваги. Наприклад, до шестерної особини підсаджують одночасно знайомого і нового партнера. У цілому на поведінку в тесті можуть впливати різні характеристики стимульованих тварин (їх соціальний ранг, сексуальна атрактивність, ольфакторні особливості). Характер надання переваги в подібних експериментах може відбивати наслідки попередніх досвідів (наприклад, сексуальних контактів або контактів на тлі фармакологічних втручань). Дослідження соціальної пам'яті – область, поведінкової фізіології, що активно розвивається.

Є тести для дослідження батьківської поведінки. Батьківська поведінка характерна для багатьох видів ссавців. Це комплексна стратегія активності щодо турботи, вигодовування й, у ряді випадків, навчання молодняку. Батьківську поведінку поділяють на активну та пасивну.

У лабораторних гризунів активна батьківська поведінка включає будування гнізда, перенос дитинчат з одного місця в інше (як варіант – повернення їх у гніздо), вилизування молодняку.

Під пасивною поведінкою розуміють, наприклад, прийняття самицею з лактацією пози, що підходить для годівлі дитинчат.

Для оцінки батьківської поведінки розроблені численні тести. Найпростіші включають відеоспостереження та реєстрацію конкретних параметрів батьківської поведінки протягом певного інтервалу часу або спостереження після періоду депривації (наприклад, видалення дитинчати або дитинчат строком до 3–4 годин).

Більш ускладнені варіанти оцінки батьківської поведінки можуть включати попереднє навчання матері (оперантна поведінка), або використання лабіринтів (Y- та Т-типу), Hole-board system.

Поміщаючи в один з рукавів лабіринту або отвір арени запахову мітку дитинчати, оцінюють атрактивність (привабливість) дитячого заходу для матері. В інший спосіб оцінити емоційну значущість дитини для матері можна дослідити в установці «Place preference system».

Тест на «переважн