РОЗДІЛ 2
МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕННЯ
2.1. Вибір моделі експерименту
Для вирішення поставлених задач в якості експериментальної моделі було обрано умовний інструментальний харчовий рефлекс (УР) постанови лапи на опору. Критерієм такого вибору були такі міркування.
Основою цього рефлексу є "placing reaction" - реакція постановки, суть якої полягає в тому, що на дотик до тильної поверхні передньої лапи тварина здійснює чіткий певний постановочний рух цією лапою на опору. Ця реакція - безумовно-рефлекторна з чітким набором рухових актів, в яких приймає участь особова група м'язів, початкова роль в цьому належить двоглавій (m.biceps brachii) та трьохглавій (m.triceps) м?язам плеча. Нейрофізіологічні основи цього рефлексу добре вивчені і він зручний тим, що має локально організовану рефлекторну дугу, що замикається в місці проекції передньої лапи в моторній корі [19, 61]. Вагомий вклад в вивчення цього питання зроблено у відділі фізіології ВНД Інституту фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України [25, 45, 46, 50].
З огляду на те, що харчовий рефлекс виробляється легше і швидше, ніж оборонний, і має позитивне емоційне забарвлення, постановочні рухи - чітку форму руху, а міжсигнальні безумовні реакції легко згасають, при виборі умовного рефлексу перевага була віддана харчовому рефлексові постанови лапи на опору. До того ж цей рефлекс дозволяє реєструвати досить чітко виражені та зручні для обробки нейронні реакції, що викликаються умовною стимуляцією. Сам факт того, що робота виконувалася на неанестезованих котах, в умовах, близьких до природної поведінки тварини, також вигідно відрізняє цю методику від експериментів, проведених на наркотизованих та знерухомлених тваринах або на зрізах та культурі тканин, бо дозволяє реєструвати активність нейронів кори нормально функціонуючого мозку, що знаходиться в активному стані.
Модель експерименту - харчовий УР постанови лапи на опору - має позитивний окрас в світлі досліджуваної проблеми ще й тому, що при виконанні інструментального руху відбувається збудження модулюючих систем мозку, однією з яких є ДА-ергічна. Встановлено, що мезокортикальна ДА-ергічна система, що посилає свої проекції із VTA до моторних ділянок кори головного мозку у щурів [78], мавп [76, 77, 126] і котів [178], безпосередньо пов'язана із підготовкою та виконанням руху [23, 176, 221, 220] та відіграває велику роль у придбанні і збереженні умовної спонукальної мотивації, ініціації безумовно-рефлекторної (інстинктивної) поведінки (наприклад, харчування) [197]. Факт активування ДА-ергічної системи під час наближення до харчових стимулів та при виконанні локального інструментального руху, спрямованого на отримання харчового підкріплення, установлено прямими методами виміру концентрації ДА в структурах - мішенях та реєстрації активності нейронів в структурах - джерелах ДА-ергічної іннервації мозку - s. nigra та VTA [259]. Активність ДА - ергічних нейронів середнього мозку передує виконанню інструментального руху на початку виробки умовного рухового рефлексу, а при виробленому рефлексі - у відповідь на включення умовного сигналу до початку руху [221].
2.2. Вироблення умовного харчового рефлексу
У даній роботі використовувалися статевозрілі коти вагою 2,5-3 кг. Щоб мати змогу проводити хронічні експерименти, ми цілеспрямовано відбирали тварин ручних, з добре вираженою харчовою мотивацією, здібними довгий час (до 2 годин) знаходитися в знерухомленому стані. В період навчання та далі під час досліду коти поміщалися в спеціальний напівжорсткий гамак таким чином, що передні лапи та голова залишалися вільними, а задні кінцівки та тулуб були в підвішеному стані (рис. 2.1). Для того щоб тварина не бачила маніпуляцій експериментатора, харчового підкріплення та площадки опори, поле її зору обмежували за допомогою непрозорого горизонтального екрану.
Перші дні кіт привчався до дослідника та умов експериментальної камери, й у цей час відбувалося згашення орієнтовної реакції на обстановку. Потім приступали до вироблення харчового УР [18, 60, 62]. В якості умовного подразника застосовували короткий звуковий щиглик тривалістю 4 мс і інтенсивністю 60 дБ над порогом чутності людини, що подавався через звуковий динамік. Тактильне подразнення - легкий дотик до тильної поверхні контролатеральної передньої лапи тварини, що викликає "placіng reactіon", - служило безумовним подразником. Сполучення звукового щиглика і дотику до тильної поверхні передньої лапи підкріплювалося їжею - шматочком риби. Підкріплювалися лише випадки постанови лапи на опору. Міжсигнальні рухові реакції ігнорувалися. Умовний подразник подавали 1 раз у 1-2 хвилини. Схему виробки УР показано на рис.2.1. Перші постановочні рухи на ізольований звуковий щиглик без тактильного подразнення у різних тварин з'являлися через 20 -50 сполучень, в залежності від індивідуальних особливостей
Слід зазначити, що за даними ряду авторів [6] для швидкого вироблення УР треба щоб підкріплення подавалося в інтервалі 200 мс - 1 с після очікуваної реакції. Проте в наших експериментах з позаклітинним відведенням імпульсної нейронної активності отримання підкріплення твариною неминуче супроводжувалося артефактами. Тому для того щоб отримати неспотворений запис під час виконання рефлексу, ми змушені були підкріплювати постановочний рух через 3 - 4 секунди після його здійснення. Це в свою чергу приводило до зростання латентного періоду здійснення рефлексу, але постанови з латентністю більш ніж 3 секунди нами не підкріплювалися.
Звичайно тренування тварини тривало 7- 10 днів по 1-2 години 2 рази на день. УР вважався виробленим, якщо тварина здійснювала постановочний рух
Рис. 2.1. Схема виробки харчового УР постанови лапи на опору та вигляд початкової обробки експериментального матеріалу:
А - положення тварини під час експерименту. Стрілкою показано переміщення площадки, пунктиром - постановочний рух тварини. Б - зона відведення нейронної активности (латеральний край хрестовид