Способ исследования поведения и физической выносливости подопытных животных

Изобретение относится к биомедицине и может быть использовано при определении физической выносливости мелких лабораторных животных при исследовании адаптогенной активности некоторых лекарственных средств, а также химических соединений и некоторых пищевых продуктов для определения их специфического влияния на организм.

Известен способ исследования функционального состояния животных при мышечной работе, при котором животное помещают на беговую дорожку и при помощи источника стимулирующего напряжения принуждают бежать. Подачу нагрузки осуществляют путем изменения скорости движения и угла наклона беговой дорожки. В случае если животное не удерживает заданную скорость бега, оно перемещает датчик положения по направляющей, изменяя величину входного сигнала, поступающего на блок управления. С первого выхода блока управления сигнал подают на световое табло, размер которого прямо пропорционален расстоянию от животного до «безопасной зоны» (зоны отсутствия электроболевой стимуляции). В случае если животное в течение 3 секунд не возвращается в «безопасную зону» то происходит увеличение стимулирующего напряжения на электродах, принуждающее животное бежать (патент РФ №2008792).

Недостатками описанного способа является сложность воспроизводства, применение электричества делает способ болезненным и опасным, как для животного, так и для человека.

Из известных технических решений наиболее близким по назначению и технической сущности к заявленному объекту является способ исследования кинезодинамики и поведения подопытных животных, включающий побуждение животного к движению и регистрацию движения и физического состояния животного, характеризующийся предварительным обучением животных плаванию. Животное помещают в воду, где создают искусственное однонаправленное течение водного потока. Скорость течения, температура воды и давление воздуха регулируются, при этом производят регистрацию движения и физического состояния животного с помощью бесконтактных и беспроводных приспособлений (патент РФ №2520155 от 20.06.2014 г).

Недостатками описанного способа являются, сложность воспроизводства и растянутость по времени в виду необходимости предварительного обучения животных плаванию, что делает его трудоемким и дорогим в применении.

В стрессовой ситуации, организм проявляет усилия на минимизацию пагубного влияния стресса, что вызывает изменения поведенческих, двигательных, вегетативных, сенсорных и других функций организма. Попадая в стрессовую ситуацию организм отвечает изменением поведения, что проявляется в крайних состояниях возбуждения - торможения центральной нервной системы и иллюстрируется единой шкалой этологической активности стресс-страх-тревожность депрессия (Судаков К.В., Умрюхин П.Е. Системные основы эмоционального стресса. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. 112 с.; Калуев А.В. Изучение тревожности у животных - вчера, сегодня, завтра // Стресс и поведение: материалы 7-й междисциплинарной конф. По биологической психиатрии. М., 2003. С. 144-148)

Для всестороннего исследования функциональности нервной системы и организма в целом используют вариативные группы поведенческих тестов при применении которых изучают около сорока показателей (Crawley J.N. Behavioral phenotyping strategies for mutant mice // Neuron. 2008. Vol. 57. P. 808-818).

Цель изобретения - расширение арсенала поведенческих тестов позволяющих получать точные данные о поведении и физическом состоянии организма животных, а также определять уровень физической выносливости путем создания экспериментальных условий, в которых животные не подвергают принудительному нерефлекторному поведению в виду исключения воздействия болезненных физических раздражителей.

Поставленная цель достигается тем, что в процессе эксперимента животное помещают на искусственно созданный уклон песочной воронки в виде перевернутого конуса (из среднезернистого песка (ГОСТ 8736-93), при этом с помощью лазерных указателей регистрируют движение животного, отмечают заданные расстояния и время преодоления животным контрольного расстояния.

Для более равномерного и быстрого помещения животного на середину искусственно созданного уклона песочной воронки, животное фиксируют двумя руками, за загривок и корень хвоста и медленно опускается на уклон. Песок начинает осыпаться и увлекать за собой животное, которое сопротивляясь сползанию, начинает карабкаться вверх.

Перед проведением исследования в центре ящика, заполненного песком, выкапывают яму, в которую вставляют перевернутый конус, (изготовленный в виде пожарного ведра с диаметром основания 600 мм и высотой 850 мм), вершина которого упирается в дно ящика. Перевернутый конус, расположенный в ящике выравнивают при помощи строительного уровня, а затем производят заполнение пустот между перевернутым конусом и ямой. После заполнения пустот песок выравнивают и слегка утрамбовывают по всей площади ящика. После утрамбовки перевернутый конус вынимают из песка за ручку. Таким образом, создают песочную воронку в виде перевернутого конуса.

На получившейся песочной воронке с помощью лазерных указателей отмечают заданные расстояния и по ним судят о времени преодоления животными контрольного расстояния.

Исследование эффективности предложенного способа проводились на белых не линейных мышах в возрасте 5 месяцев (самцы) массой тела 20-23 г. В эксперименте использовались 2 группы животных: контрольная (n=10) и опытная (=10). Работа выполнена в соответствии с «Правила проведения лабораторной практики в Российской Федерации» (приказ Министерства здравоохранения РФ от 01.04.2016 года №199).

В процессе опытов для определения уровня физической выносливости проводился замер времени затраченного животными на преодоление контрольного расстояния. Опытная группа получала раствор креатин моногидрата обладающего актопротекторным действием в дозе 5 мл/кг (пример 1).

Для изучения влияния на поведение и физическую выносливость опытная группа получала водный экстракт пассифлоры обладающий седативным действием, вводимый животным внутрижелудочно через зонд 10 мл/кг (пример 2).

Предложенный способ позволяет оценить общее поведение животного и уровень его физической выносливости. При отслеживании физического состояния к животным можно прикреплять беспроводные датчики, фиксирующие различные параметры (температура, пульс, частота дыхания и т д).

Пример 1.

Опытной группе лабораторных белых беспородных мышей (n=10) массой тела 20-23 г в возрасте 5 месяцев перед помещением на уклон песочного перевернутого конуса за час до проведения тестирования добровольно давали раствор креатин моногидрата в дозе 5 мл/кг. Контрольная группа (n=10) получала в дозе 5 мл/кг подслащенную воду. Животных из обеих групп помещали на уклон песочного конуса. Время прохождения дистанции в 20 см, отмеченной на уклоне лазерными указателями, в опытной группе уменьшилось по сравнению с контрольной в виду применения актопротекторного препарата (Таблица 1).

Пример 2.

Для изучения влияния некоторых лекарственных средств на поведение и физическую выносливость подопытных животных в опытах использовался водный экстракт пассифлоры, который внутрижелудочно через зонд вводился мышам опытной группы в дозе 10 мл/кг. Контрольная группа мышей получала аналогичным способом и в идентичной дозе дистиллированную воду. Время преодоления контрольного расстояния увеличилось в опытной группе в сравнении с контрольной, при этом фиксировалось изменение в поведении животных. В опытной группе наблюдалось изменение поведения некоторых мышей в виде замирания и изменения направления движения. Таким образом, некоторые животные не преодолели контрольное расстояние (Таблица 2)

На основании полученных опытным путем данных можно судить о высокой информативности заявляемого способа. Способ позволяет с высокой точностью оценить общее поведение животного и степень его физической выносливости, тем самым способствует определению уровня специфического влияния на организм некоторых лекарственных средств и химических соединений.