Акустический стартл-рефлекс крыс Wistar. Методическая разработка и проверка в эксперименте

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Естественный рефлекс вздрагивания, характерный как для животных, так и для человека, представляет собой короткую и интенсивную защитную реакцию в ответ на сильный внезапный внешний раздражитель. В экспериментах этот рефлекс часто запускают коротким звуковым раздражителем (акустический стартл-рефлекс – АСР). Амплитуда АСР и степень ее зависимости от модулирующих факторов, таких как предшествующий слабый стимул (препульс), служат маркерами состояния сенсомоторной регуляции и широко используются в нейропсихиатрии и нейрофизиологии для оценки нарушений психических функций. Величина амплитуды АСР является критическим фактором оценки, при этом точность ее определения зависит от учета многих технических условий: конструкции экспериментальной установки, типа и расположения механо-электрического датчика, метода оцифровки и представления первичных данных, протокола эксперимента и т. д. В данной статье описывается методологическая разработка для измерения АСР и его препульсового торможения (ППТ), которая включает в себя оригинальную рабочую камеру, аппаратное и программное обеспечение, а также оптимальный протокол тестирования. В ходе валидации методики на группе аутбредных крыс (Wistar) было обнаружено, что: (1) методика позволяет оценить гетерогенность группы по амплитуде АСР и провести соответствующую фенотипическую кластеризацию животных и (2) повторное, через 7 дней, тестирование AСР и ППТ у одних и тех же животных не нарушает их первоначальной кластеризации и существенно не изменяет измеряемые параметры. Эти наблюдения позволяют считать методологию применимой для последовательного тестирования одной группы животных до и после экспериментального воздействия с учетом зависимости результата от кластерной принадлежности, определенной в ходе первого теста.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Д. Г. Семенов

Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: dsem50@rambler.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. В. Беляков

Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Email: dsem50@rambler.ru
Россия, Санкт-Петербург

В. Н. Чихман

Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Email: dsem50@rambler.ru
Россия, Санкт-Петербург

С. Д. Солнушкин

Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Email: dsem50@rambler.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Koch M (1999) The neurobiology of startle. Progress Neurobiol 59(2): 107–128. https://doi.org/10.1016/s0301-0082(98)00098-7
  2. Gómez-Nieto R, Hormigo S, López DE (2020) Prepulse Inhibition of the Auditory Startle Reflex Assessment as a Hallmark of Brainstem Sensorimotor Gating Mechanisms. Brain Sci 10(9): 639. https://doi.org/10.3390/brainsci10090639
  3. Graham FK (1975) Presidential Address, 1974. The more or less startling effects of weak prestimulation. Psychophysiology 12(3): 238–248. https://doi.org/10.1111/j.1469-8986.1975.tb01284.x
  4. Zheng A, Mann RS, Solaja D, Allman BL, Schmid S (2024) Properties of the Caudal Pontine Reticular Nucleus Neurons Determine the Acoustic Startle Response in Cntnap2 KO Rats. J Integrat Neurosci 23(3): 63. https://doi.org/10.31083/j.jin2303063
  5. Braff DL, Light GA, Ellwanger J, Sprock J, Swerdlow NR (2005) Female schizophrenia patients have prepulse inhibition deficits. Biol Psychiatry 57: 817–820. https://doi.org/10.1016/j.biopsych.2004.12.030
  6. Ahmari SE, Risbrough VB, Geyer MA, Simpson HB (2012) Impaired sensorimotor gating in unmedicated adults with obsessive compulsive disorder. Neuropsychopharmacology 37: 1216–1223. https://doi.org/10.1038/npp.2011.308
  7. Cheng CH, Chan PS, Hsu SC, Liu CY (2018) Meta-analysis of sensorimotor gating in patients with autism spectrum disorders. Psychiatry Res 262: 413–419. https://doi.org/10.1016/j.psychres.2017.09.016
  8. Pineles SL, Blumenthal TD, Curreri AJ, Nillni YI, Putnam KM, Resick PA, Rasmusson AM, Orr SP (2016) Prepulse inhibition deficits in women with PTSD. Psychophysiology 53: 1377–1385. https://doi.org/10.1111/psyp.12679
  9. Jafari Z, Kolb BE, Mohajerani MH (2020) Prepulse inhibition of the acoustic startle reflex and P50 gating in aging and Alzheimer's disease. Ageing Res Rev 59: 101028. https://doi.org/10.1016/j.arr.2020.101028
  10. Swerdlow NR, Light GA (2016) Animal models of deficient sensorimotor gating in schizophrenia: are they still relevant? Curr Topics Behav Neurosci 28: 305–325. https://doi.org/10.1007/7854_2015_5012
  11. Miller EA, Kastner DB, Grzybowski MN, Dwinell MR, Geurts AM, Frank LM (2021) Robust and Replicable Measurement for Prepulse Inhibition of the Acoustic Startle Response. Mol Psychiatry 26: 1909–1927. https://doi.org/10.1038/s41380-020-0703-y
  12. Hormigo S, López DE (2019) Adjustment of the data acquisition window for the assessment of sensorimotor gating mechanisms in rodents. MethodsX 6: 2046–2051. https://doi.org/10.1016/j.mex.2019.09.007
  13. Pelevin A, Kurzina N, Zavialov V, Volnova A (2023) A Custom Solution for Acoustic Startle Response Setup with Spike2-Based Data Acquisition Interface. Methods and Protocols 6(3): 57. https://doi.org/10.3390/mps6030057
  14. Чихман ВН, Солнушкин СД, Смирнов ВЮ, Молодцов ВО (2024) Измерение параметров рефлекторного вздрагивания Биомед радиоэлектрон 27(1): 64–70. [Chikhman VN, Solnushkin SD, Smirnov VYu, Molodtsov VO (2024) Measurement of startle reflex. Biomed Radioengineer 27(1): 64–70. (In Russ)]. https://doi.org/10.18127/j15604136-202401-08

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема установки для регистрации АСР. 1 – Рабочая камера (разъемная труба), 1а – верхняя половина, 1b – нижняя половина, 1с – прозрачные заглушки, закрепленные на верхней половине, 1d – линия раскрытия. 2 – Основание камеры. 3 – Пружина. 4 – Датчик-акселерометр. 5 – Плата контроллера. 6 – USB разъем. 7 – Блок сдвоенных подшипников. 8 – Верхняя (съемная) часть внешнего бокса. 9 – Нижняя часть внешнего бокса. 10 – Видеокамера. 11 – Динамики. 12 – Вентилятор. 13 – Светодиодная подсветка. 14 – Соединение с ПК и блоками питания.

Скачать (214KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Графическое представление на экране монитора реакций одной крысы на серию двойных стимулов. По горизонтальной оси – значения латентного периода пиков мышечного ответа в «отсчетах» от начала слабого стимула (при данном графическом выведении 1 отсчет = 6 мс), передний фронт сильного стимула отмечен стрелкой. По вертикальной оси – значение амплитуды ответов в относительных единицах. В правой колонке – интерактивный выбор записи реакций на всю серию стимулов (a) или реакции на определенный стимул в серии (b). На скане (b) курсор, подведенный к пику, показывает его амплитуду и латентность. В области латентности «15» заметна волна ответа на слабый препульс, в области латентности «30» располагаются пики наиболее ранних ответов на сильный стимул.

Скачать (216KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Кластеризация группы наивных крыс Wistar по величинам амплитуд АСР и силе ППТ. (а) – подгруппа LR – слева, подгруппа HR – справа. Линии соединяют средние значения амплитуд АСР для каждого животного, полученные при одиночных сильных стимулах (base) и при двойных стимулах (double). Серый пунктир соединяет значения медиан для подгрупп с указанием величин. (b) – кластеризация на подгруппы LR и HR, полученная с учетом средних амплитуд АСР на каждый из последовательных сильных стимулов (LR, n = 15; HR, n = 8; mean ± SEM; p < 0.001). (c) – сравнение средних величин ППТ двух кластеров (LR, n = 15; HR, n = 8; med ± SEM; р = 0.03).

Скачать (214KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Сравнение величин амплитуд АСР при первом и повторном (через 7 суток) тестировании. (a) – кластер LR, (b) – кластер HR. Обозначения те же, что на рис. 3, a.

Скачать (155KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025