Условнорефлекторная деятельность

Как уже отмечалось, с помощью метода условных рефлексов доказана чрезвычайно высокая чувствительность рыб к химическим раздражителям. Например, рыбы способны воспринимать фенол концентрацией 0,01 мг/л, а некоторые особи — 0,0005 мг/л [585]. Летальные концентрации фенола для разных видов рыб составляют от 10 до 20 мг/л [163], следовательно, метод условных рефлексов чувствительнее метода рыбной пробы в десятки и сотни раз. Теоретический анализ влияния токсических веществ на рыб, а также результаты экспериментального изучения механизма действия фенолов позволили нам высказать идею использования метода условных рефлексов в ихтиотоксикологии для выявления токсического эффекта малых концентраций ядов, поступающих в рыбохозяйствепные водоемы, и установления их ПДК. Экспериментальную проверку этой идеи осуществлял Б. А. Флеров. На первом этапе этих исследований мы ограничились относительно простыми показателями нарушения условнорефлекторной деятельности рыб (увеличение латентного периода проявления рефлексов, снижение числа положительных условных рефлексов или их полное выпадение, растор-маживание дифференцировки, изменение скорости угасания условных рефлексов).

В опытах на модели фенолыюго отравления золотистых карасей показано [358], что патологические сдвиги в условнорефлекторной деятельности подопытных рыб (растормаживание дифференцировки, частичное выпадение положительных рефлексов, изменение латентного периода рефлекса) наступает уже при концентрации фенола 1 мг/л, которая в 20-25 раз ниже минимальной летальной концентрации, вызывающей гибель рыб пря длительной экспозиции [163]. Иными словами, нарушение условнорефлекторной деятельности подопытных рыб наступает задолго до появления выраженных симптомов отравления рыб и при концентрациях, значительно более низких, чем это имеет место при остром и подостром отравлении.

Этот основной вывод, вытекающий из результатов предварительных опытов на карасях, был впоследствии многократно подтвержден при изучении условнорефлекторной деятельности различных видов рыб, подвергнутых влиянию фенола и многих других токсикантов.

Отметим прежде всего обстоятельное исследование, выполненное В. Е. Матей [211, 212, 216] на модели фенолыюй интоксикации гуппи. Ею установлено, что низкие концентрации фенола (3,12 мг/л) оказывают временный стимулирующий эффект на высшую нервную деятельность рыб, хотя в ряде случаев при этом отмечается некоторое ослабление реакций и увеличение их латентного периода. Увеличение концентрации фенола всего лишь вдвое (6,25 мг/л) приводит к значительному угнетению условнорефлекторной деятельности, а'полное ее подавление наступает при его концентрации 12,5 мг/л. На 2-е сутки после помещении рыб в раствор фенола этой концентрации отмечено резкое увеличение латентного периода положительных рефлексов (двигательно-пищевые), падение процента проявления условных реакций и их силы, почти полное растормаживание дифференцировочных рефлексов. После 30-суточпой экспозиции в растворе фенола наступал полный срыв высшей нервной деятельности подопытных гуппи. Для сравнения отметим, что гибель гуппи в растворе фенола более высокой концентрации (25 мг/л) наступает лишь на 34-е сутки [360], а глубокие нарушения высшей нервной деятельности при концентрации фенола (12,5 мг/л) ня 2-е сутки. Новые подтверждения высокой разрешающей способности условнорефлекторной методики получены при исследовании нефтяного [112а] и фосфорного [138] отравлений рыб. Исследованиями Р. Ю. Касимова и его сотрудников показано [112а], что сублетальные концентрации нефти вызывают глубокие нарушения пищевых и оборонительных рефлексов у молоди осетровых рыб. При 18-0-часовом контакте рыб с нефтью в широком диапазоне концентраций (от 1 до 50 мг/л) происходит почти полное угнетение пищевых условных рефлексов у молоди севрюги и русского осетра. Начало восстановления стереотипа условнорефлекторных реакций отмечено только на 3-й сутки после переноса рыб в чистую воду. Иные по содержанию нарушения высшей нервной деятельности отмечены при фосфорном отравлении рыб [138]. Под влиянием низких концентраций элементарного фосфора повышается возбудимость центральной нервной системы, нарушаются силовые взаимоотношения на стадии уравнительной фазы, вследствие чего выраженность условнорефлекторной реакции и ее латентный период оказываются одинаковыми как на сильные, так и иа слабые условные раздражители. Отмечено также замедление скорости угасания рефлексов на свет и звук, а также резкое сокращение времени растормаживания дифференцировки (с 75 до 4,5 с). Автор особенно подчеркивает то обстоятельство, что методом условных рефлексов токсическое действие фосфора выявляется уже на 2-е сутки, т. е. задолго до наступления таких признаков отравления, как пучеглазие (на 10-15-е сутки), вздутие тела, ерошение чешуи (на 20-25-е сутки) и гибель рыб (на 30-40-е сутки).

Уже эти первые экспериментальные, данные полностью подтвердили высказанное нами предположение [158, 161, 163] о том, что форма и степень нарушения условнорефлекторной деятельности (поведения) рыб под влиянием минимальных концентраций различных веществ может служить тонким и высокочувствительным показателем токсического действия этих веществ и что сам метод условных рефлексов должен занять достойное место среди других методов определения ПДК различных групп ядов с выраженным центральным действием. Исходя из этого мы предложили [161, 163, 169, 173] метод условных рефлексов в качестве стандартного метода ихтиотоксикологических исследований. Наряду с уже указанными показателями нарушения условнорефлекторной деятельности [163] под влиянием токсических веществ для повышения разрешающих способностей этого метода следует использовать более сложные формы нарушения аналитико-синтетической деятельности: динамический стереотип, двусторонняя переделка сигнального значения положительных и дифференцировочных условных раздражителей, условный тормоз, следовые рефлексы [163, 173]. Особый интерес в этом плане должны представить опыты по выявлению влияния малых концентраций ядов на процесс формирования и упрочения динамического стереотипа [163].

К сожалению, предложенное нами использование метода условных рефлексов в качестве стандартного метода ихтиотоксикологических исследований встретило ничем не аргументированное негативное отношение со стороны некоторых гидробиологов [332, 353]. Не имея личного опыта работы в области высшей нервной деятельности рыб, они, естественно, не смогли привести ни одного факта, который хотя бы косвенно свидетельствовал о бесперспективности этого метода в ихтиотоксикологии. Напротив, работы последнего десятилетия принесли новые доказательства чрезвычайно больших возможностей метода условных рефлексов в ихтиотоксикологии. Приведем результаты некоторых из них.

В опытах на золотых рыбках продемонстрирована возможность использования метода условных рефлексов для выявления токсического эффекта низких концентраций солей мышьяка, селена, свинца и ртути. Токсический эффект ртути, например, проявлялся при концентрации 0,003 мг/л [839] и выражался в угнетении условных рефлексов с преимущественным поражением тормозных процессов.

Широкое использование метода условных рефлексов в ихтиотоксикологических исследованиях началось за рубежом в 70-х годах. Большая часть работ выполнена с различными пестицидами, в первую очередь с ДДТ.

В исходных опытах Д. Андерсена с М. Пстерсоном [425] и X. Принсом [426], проведенных на ручьевой форели, подвергнутой сублетальному воздействию ДДТ, установлено влияние этого пестицида на формирование и сохранение простых условных рефлексов. 24-часовая экспозиция рыб в сублетальном растворе ДДТ препятствовала формированию оборонительной реакции (движение хвостовым плавником в ответ на раздражение электрическим током) на условный раздражитель (свет электрической лампочки) в течение ближайших 7 сут.

В другой серии опытов, выполненной по этой же схеме, у 10 из 16 подопытных рыб выдержанных в течение 1 сут в сублетальной концентрации ДДТ, вообще не удалось выработать условные рефлексы даже после 100 сочетаний, а у 6 других рыб они образовывались лишь после 76 сочетаний (от 60 до 100). У 14 из 16 контрольных особей условный рефлекс вырабатывался в среднем за 49 сочетаний. Только в одной серии опытов не было выявлено угнетающего действия ДДТ на высшую нервную деятельность рыб, поскольку не удалось обнаружить различий в скорости образования условных рефлексов у подопытных и контрольных рыб. Более того, скармливание радужной форели таблеток, содержащих 0,03 мг/л ДДТ, приводило к увеличению скорости образования условных рефлексов в течение ближайших 3 сут [704]. Аналогичные данные получены и в опытах на молоди атлантического лосося (Salmo salar), находившейся в течение 24 ч в растворе ДДТ концентрацией 0,07 мг/л. Выработка оборонительных условных рефлексов ма удар электрического тока у подопытных рыб проходила достоверно лучше, чем у контрольных [587]. Правда, стимулирующий эффект оказался краткосрочным, поскольку уже на следующие сутки отмечено полное угнетение условной реакции у большинства подопытных рыб.

Результаты этих двух последних работ, выполненных с ДДТ, подтвердили установленный ранее факт стимулирующего влияния фенола на высшую нервную деятельность гуппи [216]. Но этот краткосрочный эффект обнаруживается лишь при определенных концентрациях токсикантов, и его следует воспринимать как фазу токсического действия того или иного вещества. В случае увеличения времени контакта рыб с ядом или концентрации токсиканта неизбежно выявляется его повреждающее действие на условнорефлекторную деятельность рыб, причем задолго до проявления клинических признаков отравления.