Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова, 2021, T. 71, № 5, стр. 710-719

Хронические социальные стрессы изоляции и скученности у крыс по-разному влияют на научение инструментальному поведению и состояние гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной системы

В. В. Гаврилов 1, М. В. Онуфриев 2, Ю. В. Моисеева 2, Ю. И. Александров 1, Н. В. Гуляева 2*

1 ФГБУН Институт психологии РАН (Лаборатория психофизиологии им. В.Б. Швыркова)
Москва, Россия

2 ФГБУН Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН (Лаборатория функциональной биохимии нервной системы)
Москва, Россия

* E-mail: nata_gul@ihna.ru

Поступила в редакцию 23.11.2020
После доработки 20.04.2021
Принята к публикации 26.04.2021

Аннотация

Социальный стресс – широко распространенная проблема в современном мире; он разнообразен и определяется спецификой условий существования как у людей, так и у животных. Активно и эффективно моделируемыми на взрослых грызунах хроническими состояниями являются стресс изоляции и стресс скученности. Задачей настоящей работы было исследование влияния этих типов социального стресса у крыс на скорость научения совершать одно и то же инструментальное пищедобывательное поведение в одиночку и кооперируя с конспецификом. В крови животных определяли уровни кортикостерона и АКТГ для оценки состояния стресс-реализующей гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной системы (ГГАКС), а также нейротрофинов и провоспалительных цитокинов. Изоляционный стресс в отличие от скученности вызывал снижение эффективности научения – формирования нового опыта, как в индивидуальном, так и в кооперативном поведении. При этом усиления функционирования ГГАКС у стрессированных животных в обеих группах обнаружено не было. Более того, у животных в условиях скученности достоверно снижался уровень кортикостерона и возрастал уровень провоспалительного цитокина ИЛ-1бета. Полученные результаты позволяют предположить, что механизмы действия хронического стресса изоляции и скученности различны как на уровне стресс-реализующих систем организма, так и на уровне их влияния на интегративную функцию мозга.

Ключевые слова: обучение, инструментальное поведение, социальный стресс, изоляция, скученность, гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальная система, кортизол, цитокины

Список литературы

  1. Александров Ю.И., Сварник О.Е., Знаменская И.И., Колбенева М.Г., Арутюнова К.Р., Крылов А.К., Булава А.И. Стресс, болезнь и научение как условия регрессии. Вопросы психологии. 2017. № 4. С. 87–101.

  2. Гаврилов В.В., Арутюнова К. Р. Формирование индивидуального опыта в модели кооперативного поведения у крыс. Эволюционная и сравнительная психология в России: традиции и перспективы. М.: Изд-во Институт психологии РАН, 2013. с. 106–112.

  3. Шабанов П.Д., Лебедев А.A. Зоосоциальное поведение крыс. Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2007. 5 (31): 2–77.

  4. Anacker A.M., Ryabinin A.E. Biological contribution to social influences on alcohol drinking: evidence from animal models. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2010.7 (2): 473–493.

  5. Armario A., Castelhanos J.M., Balasch J. Effect of crowding on emotional reactivity in male rats. Neuroendocrinology, 1984. 39: 330–333.

  6. Botelho S., Estanislau C., Morato S. Effects of under- and overcrowding on exploratory behavior in the elevated plus-maze. Behavioural Processes, 2007. V. 74. P. 357–362. https://doi.org/10.1016/j.beproc.2006.12.006

  7. Bugajski J. Social stress adapts signaling pathways involved in stimulation of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis. J. Physiol. Pharmacol., 1999. 50 (3): 367–379.

  8. Bugajski J., Gadek-Michalska A., Bugajski A.J. Effect of constitutive- and inducible-cyclooxygenase in the carbachol-induced pituitary-adrenocortical response during social stress. J Physiol Pharmacol. 2002 Sep. 53 (3): 453–462.

  9. Dronjak S., Gavrilović L. Activity of pituitary–adrenal axis in rats chronically exposed to different stressors, Acta Vet. 55 (2005): 121–129.

  10. Ferrari P.F., Palanza P., Parmagiani S., Rodgers R.J. Interindividual variability in Swiss male mice: relationship between social factors, aggression, and anxiety. Physiol. Behav., 1998. 5: 821–827.

  11. Gądek-Michalska A., Tadeusz J., Bugajski A., Bugajski J. Chronic Isolation Stress Affects Subsequent Crowding Stress-Induced Brain Nitric Oxide Synthase (NOS) Isoforms and Hypothalamic-Pituitary-Adrenal (HPA) Axis Responses Neurotoxicity Research, 2019. 36: 523–539.

  12. Gądek-Michalska A., Bugajski A., Tadeusz J., Rachwalska P., Bugajski J. Chronic social isolation in adaptation of HPA axis to heterotypic stress. Pharmacol Rep. 2017 Dec. 69 (6): 1213–1223.

  13. Gądek-Michalska A., Tadeusz J., Rachwalska P., Spyrka J., Bugajski J. Effect ofprior stress on interleukin-1β and HPA axis responses to acute stress. Pharmacol Rep. 2011. 63 (6): 1393–1403.

  14. Goeckner D.J., Greenough W.T., Mead W.R. Deficits in learning tasks following chronic overcrowding in rats. J. Personality and Social Psychol., 1973. 28 (2): 256–261.

  15. Gulyaeva N.V. Molecular Mechanisms of Neuroplasticity: An Expanding Universe.Biochemistry (Moscow). 2017. 82 (3): 237–242. https://doi.org/10.1134/S0006297917030014

  16. Gulyaeva N.V. Functional Neurochemistry of the Ventral and Dorsal Hippocampus: Stress, Depression, Dementia and Remote Hippocampal Damage. Neurochem Res. 2019a; 44 (6):1306–1322. https://doi.org/10.1007/s11064-018-2662-0

  17. Gulyaeva N.V. Biochemical Mechanisms and Translational Relevance of Hippocampal Vulnerability to Distant Focal Brain Injury: The Price of Stress Response. Biochemistry (Mosc). 2019b. 84 (11): 1306–1328.

  18. Hilakiv L.A., Ota M., Lister R.G. Effect of isolation on brain monoamines and the behavior of mice in tests osf exploration, locomotion, anxiety and behavior ‘despair’. Pharmacol. Biochem. Behav., 1989. 33: 371–374.

  19. Johnson J.D., Campisi J., Sharkey C., Kennedy S.L., Nickerson M., Greenwood B., Fleshner M. Catecholamines mediate stress-induced increases in peripheral and centralinflammatory cytokines. Neuroscience 2005. 135: 1295–1307.

  20. Łopuch S., Popik P. Cooperative Behavior of Laboratory Rats (Rattus norvegicus) in an Instrumental Task. Journal of Comparative Psychology, 2011. 125 (2). P. 250–253.

  21. Lupien S.J., McEwen B.S., Gunnar M.R., Heim C. Effects of stress throughout the lifespan on the brain, behaviour and cognition. Nature Rev. Neurosci., 2009. 10: 434–445. https://doi.org/10.1038/nrn2639

  22. McCusker R.H., Kelley K.W. Immune-neural connections: how the immune system’s response to infectious agents influences behavior. J Exp Biol 2013. 216: 84–98.

  23. Miachon S., Rochet T., Mathian B., Barbagli B., Claustrat B. Long-term isolation ofWistar rats alters brain monoamine turnover, blood corticosterone, and ACTH.Brain Res Bull. 1993. 32 (6): 611–614.

  24. Morrison B.J., Thatcher K. Overpopulation effect on social reduction of emotionality in the albino rat. J. Comp. Physiol. Psychol., 1969. 69, 658–662.

  25. Pellow S., Chopin P., File S.E., Briley M. Validation of open: closed arm entries in an elevated plus-maze as a measure of anxiety in the rat. J. Neurosci. Meth., 1985. 14: 149–167.

  26. Quan N., Banks W.A. Brain-immune communication pathways. Brain Behav Immun. 2007. 21: 727–735.

  27. Ruis M.A., te Brake J.H., Buwalda B., De Boer S.F., Meerlo P., Korte S.M., Blokhuis H.J., Koolhaas J.M. Housing familiar male wildtype rats together reduces the long-term adverse behavioural and physiological effects of social defeat. Psychoneuroendocrinology, 1999. 24: 285–300.

  28. Sánchez M.M., Aguado F., Sánchez-Toscano F., Saphier D. Neuroendocrine and immunocytochemical demonstrations of decreased hypothalamo-pituitary-adrenal axis responsiveness to restraint stress after long-term social isolation. Endocrinology. 1998 Feb. 139 (2): 579–587.

  29. Sandi C., Haller J. Stress and the social brain: behavioural effects and neurobiological mechanisms. Nature Reviews Neuroscience, 2015, 16 (5): 290–304. https://doi.org/10.1038/nrn3918

  30. Schuster R. Cooperative coordination as a social behavior. Human Nature, 2002. 13: 47–83.

  31. Serra M., Pisu M.G., Floris I., Biggio G. Social isolation-induced changes in the hypothalamic-pituitary-adrenal axis in the rat. Stress. 2005. 8 (4): 259–264.

  32. Uarquin D.G., Meyer J.S., Cardenas F.P., Rojas M.J. Effect of Overcrowding on Hair Corticosterone Concentrations in Juvenile Male Wistar Rats. J Am Assoc Lab Anim Sci. 2016 Nov. 55 (6): 749–755.

  33. Weiss I.C., Pryce C.R., Jongen-Relo A.L., Nanz-Bahr N.I., Feldon J. Effect of social isolation on stress-related behavioural and neuroendocrine state in the rat. Behav. Brain Res., 2004. 152: 279–295.

Дополнительные материалы отсутствуют.