Генетичні дослідження здатності до навчання

Методи аналізу. Класичний менделівський генетичний аналіз розглядає ознаки, які знаходяться під контролем 1,2, рідше 3 генів. Це моно- або дигенне успадкування. В таких випадках одержані в результаті схрещування фенотипи (в даному випадку групи тварин, які виявляють чіткі відмінності у поведінці) розділяються на невелику кількість дискретних класів. До категорії таких менделівських генів відносять гени, які впливають на обмін речовин і дуже часто їх плейотропні ефекти торкаються поведінки. Плейотропія – це здатність одного гена здійснювати вплив не лише на досліджувану ознаку, але і на інші сторони будови та життєдіяльності організму через різноманітні біохімічні каскади. Напр. до плейотропних ефектів слід відносити багаточисельні відхилення від норми в розвитку мишей при неврологічних мутаціях, напр. при мутації reeler. Мутація впливає на час формування волокон глії, які забезпечують міграцію майбутніх нейронів. Аномальний час проростання гліальних волокон проявляється в розташуванні нейронів в мозочку, неокортексі та гіпокампі і супроводжується багаточисельними аномаліями поведінки і фізіологічних процесів у таких мишей. Драматичними прикладами складних плейотропних впливів одного гена може служити напр. Синдром Леш-Ніхана, який пов’язаний із з дефектом гену, який відповідає за синтез гіпоксантингуанінфосфорибозилтрансферази При такі мутації виявляються складні розлади – від захворювання нирок до аномальної поведінки. Діти з таким синдромом мають низький рівень інтелекту, схильні до “самознищування”, пошкоджують собі пальці та губи. Причому вони при цьому відчувають сильну біль оскільки больова чутливість у них не змінна..

В той же час велика кількість ознак поведінки відрізняється плавною мінливістю, яка зумовлена роботою значної кількості генів – це континуальні ознаки поведінки.

Селекіця щурів на здатність до навчання. Перший успішний експеримент по селекції щірів за здатністю до навчання був проведений амер вченим Р.Трайоном (1940). Він проводив селекцію щурів на більшу чи меншу успішність навчання тварин у складному лабіринті. Для одержання кожного наступного покоління в схрещування брали тварин, які давали найкращі результати (“розмна” лінія) та найгірші (“дурна” лінія) по навчанню. Критерієм успішності була кількість помилок (захід в тупік лабіринту). Створені Трайоном лінії щурів, які дійсно відрізняються за здатністю до асоціативного навчання, продовжують існувати і сьогодні. Це означає, що виникнувши в результаті селекції відмінності у поведінці зберігались при наступних розведеннях тварин без селекції впродовж багатьох десятиліть.

Експеримент Трайона показав, що здатність до навчання, точніше ті фізіологічні та біохімічні відмінності в ЦНС щурів, які забезпечують високу чи низьку здатність до навчання, мають генетичну основу.

Однак в ході кожного селекційного віббору можуть виникнути труднощі. Так, при відборі тварин із невеликої вихідної вибірки в дві “протилежні” групи можуть випадково потрапити особини, контрасні не лише за ознакою селектування, але і за іншими ознаками. Причинний звязок таких корельованих ознак визначають за допомогою 2 основних підходів:

• Можна проаналізувати, чи зберігається така кореляція у гібридів 2 покоління між представниками селектованих ліній; якщо зберігається – тобто 2 ознаки причинно повязані тобто мають спільні фізіологічні механізми (або відповідні гени розташовані на сусідніх ділянках хромосоми); якщоне зберігається – то асоціація була випадковою.
• Можна провести селекційний експеримент повторно: якщо в обидвох ознак є спільні фізіологічна основа, то у нових селектованих ліній кореляція знову зявиться і навпаки.

Більш високі показники здатності до навчааня щурів “розумної” лінії в тестах, де використовували різні типи підкріплення – харчове (лабіринт) і больове (човникова камера) – стали основою для висновку про дійсне існування міжлінійних відмінностей в здатності до асоціативного навчання.