Відкрите поле”, як один із методів вивчення оведінкових реакцій тварин

 

Методика “Видкритого поля”, яка широко використовується в сучасному нейрофізіологічному експерименті, отримала визнання завдяки своїй простоті та надійності.

Впроваджена в практику лабораторних досліджень Hall C. S. у 1934 році, вона дозволяє кількісно оцінити моторну активність щурів за 2-ма компонентами: вертикальній стійці та горизонтальній - локомоція. Крім того, дозволяє реєструвати окремі форми поведінки (захід у центр, нерухомість, кількість полюсів та інше) при всій важкості інтерпретації показників, що реєструються, може дати точні показники - характеристику стану тварин (страх, збудження або збільшення орієнтовної реакції) [15].

О.Г. Кенунен, В.Л. Козловський відмічають взаємозалежність між локомоцією та стійкою. Звичайне збільшення одного показника супроводжується збільшенням іншого. В нормі рухова поведінка щурів має певну “структуру”, що проявляється присутністю кореляції між кількістю стоєк та локомоціями.

Виявлений зв’язок між вертикальними та горизонтальними компонентами не залежить від рівня рухової активності. Співвідношення залишається при багаторазовому тестуванні [11].

Можна зробити висновок, що аналіз зв’язку між вертикальним та горизонтальним компонентами рухової поведінки щурів говорить про певну структуру цього виду природньої активності тварин. Аналогічний зв’язок був з’ясований О.Г. Кенуненом, В.Л. Козловським між компонентами локомоторної активності також і у щурів. Обчислювання коєфіцієнта кореляції між стійками та локомоціями вносить в широко відому методику “Відкритого поля” нову інформацію про цілісність структури рухової поведінки лабораторних тварин.

Що є “Відкрите поле” в загальних рисах, та що воно дійсно вимірює?

В сутності тест складається з вимірів поведінки тварин, яких розміщують в незнайомий відкритий простір, втеча з якого неможлива, так як його оточують прозорі стіни. Прояв цієї поведінки залежить від дії на тварину різних тест-факторів, таких як:

А) стимуляція (збудження), як результат здивування - переляку при перебуванні в звичайних умовах середовища;

Б) збудження тварин при переміщенні їх у “Відкрите поле”;

В) знаходження в оточуючому середовищі експеримента, який складається з “Відкритого поля” та його оточення;

Г) увесь попередній досвід при тест - ситуаціях.

В результаті цей останній фактор значить, що серед інших параметрів, в тесті вимірюється “звикання" та ” навчання” в реакції на тест ”Відкритого поля”. Кожний фактор відображає певний диференційований ефект у тварини з врахуванням різного генетичного та досвідного фону кожної тварини. Будь-який поведінковий експеримент показує відображення реакцій тварин на зовнішні фактори. Значимість кожного окремо виявленого типу поведінки буде похідним від взаємодії цих факторів.

Апаратура, її розміри, форма, колір, підрозділ на висоту стін, щільність підлоги, запах, характер розташування “стартового міста”, присутність або відсутність та природа додаткових стимулів - все це може варіювати. Також, саме умови оточуючого середовища - характер, інтенсивність та розташування джерел світла, звука та запахів, а також обозрівання та позиція дослідника - носить варіюючий характер.

Важкість стандартизації ускладнюється обмеженістю літературних повідомлень, які б наводили деталі корисних технологічних повідомлень варіантів в достатньому об’ємі. Щодо фізичної характеристики апаратури, то найбільш часто зустрічається форма “Відкритого поля” - кругла, рідко квадратна та прямокутна. Виникає питання, при яких умовах “Відкрите поле” перестає бути “Відкритим полем”? Остаточний варіант прямокутної форми звичайно визначається як “прямий" та поведінка, виміряна на ній може бути аналогічною поведінці, виміряній у “Відкритому полі” іншої форми. (e. g. W. Poley & I. P. Royce 1970, P. F. Zimbardo & K. C. Montgomery 1957).

Недостатньо вивчено вплив форми “Відкритого поля” на поведінку. Більш важливим є його розміри, вони змінюються при внутрішньовидових дослідженнях, причому в результаті зміни розміра поля суттєво змінюються деякі аспекти поведінки: рухомість є більш податливою впливу змін в апаратурі та оточуючому середовищі ніж дефекація. В той час, як дефекація у щурів більш незалежна від розмірів арени (Broadhurst P. L. 1957, 1958, 1950), то їх рухомість збільшується зі збільшенням площи поля (Broadhurst P. L. 1957, K. C. Montgomery 1951). Великий розмір поля створює непропорційно велике збільшення рухомості при умовах слабкого освітлення (Blizard D. A. 1971). На поведінку тварин може впливати не лише поле саме по собі, але і оточуючі об’єкти. Рівень освітленості як фактор оточуючого середовища був вивчений Candland D. K & Nagy Z. M. (1969), які встановили, що яскраве освітлення викликає зменшення рухової активності. Valle E. P. (1970), з’ясував, що амбуляція та рерінг зменшуються при яскравому освітленні. Вивчена кількісна кореляція рівня освітлення з іншими незалежними факторами: так, Hivesey P. Z. & Egger G.I. (1970) з’ясували, що амбуляція при освітленні 9,3 1х була менша чим при освітленні 0,005 1х, у щурів віком 18-24 днів.

Роботи H.I. Eysenck & Broadhurst P. L. 1964; Ivinskis A. (1965) присвячені оточуючому шуму. Але в багатьох випадках це охоплює тільки фоновий шум в лабораторії. Іноді додавався шум приблизно 80 ДБ. Дія шуму звичайно пригнічувала локомоцію (e. g. D. Bindra & Spinner N. 1958).

Hivesey P. Z. & Egger G.I. (1970) з’ясували, що “білий шум" 90 ДБ підвищує і амбуляцію і дефекацію. Дійсно, будь-який раптовий голосовий шум може значно пригнічити локомоцію та навіть викликати довготривалу зупинку рухомості у різних видів тварин (M. A. Hover 1970; Cummins R. A., Walsh R. N; Burtz-Olsen O. E.). Кількість залежних параметрів для оцінки поведінки у “Відкритому полі” постійно зростала протягом часу, починаючи з робіт Холла та Кальвіна (Calvin & Hall 1934; Hall & Ballechey 1932), та досягла 30:

І - Поведінка

А) (Рухи) Переміщення тіла (всього або більшої частини)

1. Тип рухів

відстань, які долають за одиницю часу

час амбуляції

частота підводжень на задні кінцівки

намагання уникати (стрибки)

латентний період

час без рухів

2. локомоція

“відвідування" певних відділів поля (центр або перефіричні кути)

Б) (Рухи) Переміщення частин тіла

маніпуляція об’єктами

принюхування

драпання

риття

оральний автоматизм

вмивання

вокалізація

візуальне обслідування

ІІ - Вегетативна нервова система

дефікація

урінація

ЧСС

ЧД

ІІІ - Надниркова активність

аскорбінова кислота наднирок

плазменні кортикостероїди

IV - Електроенцефалографія

гіпокамальний тета-ритм

електроміограмма

В основному це поведінкові ознаки, фізіологічні параметри, більшість з яких - варіанти рухової активності (амбуляція), завдяки легкості кількісних вимірів і явної надійності та вірогідності для інтерпретації. Вимірювання амбуляції звичайно робиться шляхом просторових підрахунків або вимірюванням пропорцій часу, який був використаний на мабуляцію. Виміри проводяться згідно:

1) характеристики їх чергових прагнень (цілі);

2) локальність;

3) латентність.

Амбуляція, яка була спрямована на втечу виміряна Ehrlich A. & Burns N. (1958). Місцезнаходження на периферії та в кутах (Morisson B.I. & Tratcher K. 1969), місцезнаходження біля стін (Vall F. D. 1970) - були використані як показники праці. Активність також може бути вивчена за її відсутності, за допомогою 2-х основних параметрів - латенція та фрізінг (“застивання, заморожування”). Латентний період вимірюється часом від початку експеримента до прояву певного типу поведінки. Звичайно, в якості латентного періода використовують час за який тварина залишає стартовий майданчик (Ivinskis A. 1968; W. Poley & I. P. Royce 1970). Теоретично може бути використана латентність будь - якого залежного параметра, але дослідники дають перевагу амбуляції.

Іншим обчислювальним параметром у “Відкритому полі” є відсутність активності - фрізінг. Він широко використовується як на індикатор стану стреса. Певно, це і є поведінкова реакція, яка на філогенетичній сходинці проявляється як сприйняття загрози (специфічна для кожного виду тварин). Факторами фрізінгу виступають раптові зміни, переміщення оточення (середові дислокації), фізичне обмеження рухомості та присутність хижаків. У “Відкритому полі” фрізінг - відповідь на подразники, які наведені вище і специфічні для кожного виду, іноді проявляються більше 1 години. Фрізінг може супроводжуватися тахіпноє та серцевою аритмією (M. A. Hofer, 1970). Другим варіантом довготривалої нерухомості виступає сон та уявний сон, який був досліджений Fox’ом & Spencer’ом І. М (1969). Тварини, у яких відмічали довготривалу нерухомість у “Відкритому полі”, швидко зупиняли рухи, посилювалася дефікація та урінація, вони навіть тремтіли при перенесенних в стартовий бокс. Уявний сон також відмічав Cummins R. A. у щурів, у яких виявлялося тремтіння, яке може бути результатом тахіпноє в стані нерухомості. M. A. Hofer (1970), Zynn R. (1966), відмічали уявний сон, як результат перезбудження, частота сну збільшувалась зі збільшенням часу досліду та часом між дослідами. Це скоріше звикання, яке вказує на те, що звикання до реакції збудження може супроводжуватися швидким станом дрімоти та сну. В цей період дрімоти може легко виникнути нереалізована орієнтовна реакція. Суб’єктивно, можливо диференціювати залякування від зовнішньої загрози та від псевдо-сплячки за характерними ознаками, такими як: широко відкриті очі, м’язова ригідність (скованість) проти постійного розвитку замкнутих очей та розслабленої пози, що супроводжують псевдосплячку. Ці дві форми поведінки наводять приклад реакції переляку та викликаної реакції збудження. Тестом для цих гіпотез може бути реакція реєстрації ЕЕГ тому, що орієнтовна реакція супроводжується гіпокамальним Q - ритмом, тоді як реакція переляку супроводжується десинхронізацією в гіпокампі. Отже, нерухомість у “Відкритому полі” може бути індикатором високої напруги (стресу).

Слідуючим критерієм активності є підводження - рерінг (Ivinskis A., 1968). В комплексі з амбуляцією він відображає стійкі індивідуальні ознаки “неспецифічний рівень збудженості”, який корелює з короткохвильовою активністю гіпокампу та з іншими поведінковими ознаками, також із варіантами інших поведінкових реакцій, в залежності від індивідуальних відмін в соматичних функціях, таких як, швидкість росту, температура тіла, тепловіддача, перевага певних видів їжі, ендокринні функції (Hat L. & Collova-Hemon 1968; Martinek Z. &Hat L. 1969). Сидіння виявляється при умовах, які зв’язані з низьким рівнем активності та негативно корелює з амбуляцією та рерінгом (Prescott R. 1970). Параметри, які не відносяться до рухів всього тіла, досліджені неповністю. Сюди відносяться: драпання, скрежет зубами, ЕМГ, серцеві ритми, ЕЕГ, які використовувалися для дослідження поведінки. Скрежет зубами було використано Hudhes’ом (1969) як можливий індикатор турботи (збентеженість), на тій основі, що воно може символізувати “поведінку заточення зубів з метою захисту”. Дихання та ЕМГ були використані Hofer’ом (1970) в дослідженні довготривалої амбуляції. Чищення шерсті (грумінг) і умивання, характеризують один і той же вид поведінки та визначають низьку вірогідність (Ivinskis A. 1968) та негативний зв’язок з показниками високоактивних станів (Prescott R. 1970).

Можливих параметрів вегетативної нервової системи багато, але на практиці вони звичайно лімітуються легко вимірювальними екскреторними та серцевими функціями. Характерним проявом пасивно-оборонної поведінки у щурів при переміщенні їх у нове незнайоме середовище, є вегетативна реакція у вигляді дефекації та урінації, а також зміненні рівня рухової активності. До форм пасивно - оборонної поведінки у тесті “Відкрите поле” наведені найменування: реакція дефікації і реакція урінації, що визначаються як “емоційність”, а рухову активність - як “амбуляцію”. Відображення пасивно-оборонної поведінки щурів через їх емоційність дослідив Hall (1934). У 1942 році Холл і Клайн порівняли 2-і лінії щурів за агресивністю. Вони з’ясували, що неемоційні щури були більш агресивні ніж емоційні. В зв’язку з їх дослідами можливо провести деяку аналогію між емоційністю і пасивно-оборонною поведінкою, як між неемоційністю та активно-оборонною поведінкою. Подальший розвиток методика “Відкритого поля” отримала у працях Broadhurstа (1957), який застосував не лише яскраве світло, але і гучний звук. Він виявив, що коефіцієнт надійності цього тесту дорівнював 0,82. таким чином, Broadhurst і Holl провели вдалий експеримент та вивели 2 лінії щурів: емоційну, за їх термінологією “реактивну” (MR) та неемоційну, або “нереактивну” (MNR). Ці дві лінії щурів вірогідно відрізняються за багатьма морфологічними та функціональними ознаками (Broadhurst & Eysenck, 1964), а також було відзначено, що дефікація і рухова активність (амбуляція) мають полігенну природу успадкування (Broadhurst P. L. 1959) [14].

Як прояв вегетативної реакції дефікація залишається домінуючим індексом емоційності, значення якої було підтверджено факторним аналізом (Whimdey & Denenberg, 1967). Крім дефікації враховується урінація за частотою прояву, присутністю або відсутністю, кількості або якості елімітуючої суміші з дефікацією (Tobach, 1966).