Глава 1. Обзор литературы

1.1. Изменения поведения как проявление старения мозга

1.1.1. Изменения поведения в онтогенезе

Изменения поведения человека и животных в онтогенезе – полифункциональный, непрерывный процесс, обусловленный генетическими и средовыми факторами. Изменения мозга происходят на протяжении всей жизни: как в ходе возрастного созревания организма, так и в ходе его старения. Уже в период эмбриогенеза, с началом процесса морфогенеза мозга, происходит интенсивная подготовка к последующим, постнатальным этапам формирования поведения.

Многочисленными исследованиями показано, что структурные и функциональные изменения мозга в ходе онтогенеза человека и животных [Aristakesian E.A., 2009; Dubrovskaya N.M., Zhuravin I.A., 2010; van Grunsven W. et al., 2009] напрямую связаны с изменениями их моторного поведения [Wallace K. et al., 2010; Sadeghi S.G. et al., 2010], ориентировочно-исследовательской деятельности [Zubareva O.E., Klimenko V.M., 2009; Martin S. et al., 2010], эмоционального фона [Da Cunha I.C. et al., 2005; Tsolakidou A. et al., 2010], а также внимания, памяти, обучения [Gallo M., 2007; Miranda M.I., 2007; Van Dongen A.M., 2009; Leirer V.M. et al., 2010]. Общие закономерности их онтогенеза имеют определенное значение для видовой этапности развития поведения, однако обозначить четкие границы его изменения не представляется возможным в силу влияния на них внутренних и внешних факторов.

Выяснение механизмов становления функций мозга и поведения в онтогенезе и их изменений при старении интересовало исследователей всегда. Однако в условиях прогрессирующего в настоящее время увеличения продолжительности жизни и связанного с ним роста количества людей, страдающих возрастными нейродегенеративными заболеваниями, обеспечение активного и качественного старения населения приобрело особую актуальность. Идентичность когнитивных, нейробиологических и нейрохимических возрастных изменений мозга человека и животных делает возможным использование биологических моделей для изучения его механизмов и поиска способов коррекции.

Изменениям поведения человека и животных в ранний постнатальный период происходят наиболее интенсивно. Исследованию этого возрастного периода посвящено значительное количество работ [см. для обзора Keverne E.B., 2004; Hayashi F. et al., 2008; Matsumoto M. et al., 2009; Kikusui T., Mori Y., 2009; George E.D. et al., 2010; Sturman D.A. et al., 2010]. В настоящем обзоре основное внимание будет уделено анализу литературы, посвященной изменениям поведения в процессе физиологического старения и при развитии ассоциированных с ним нейродегенеративных заболеваний.

С возрастом характер поведения человека и животных существенно изменяется: снижается моторно-исследовательская активность [Barreto G. et al., 2010], изменяется эмоциональность – растет уровень тревожности, которая из ситуативной, способствующей приспособлению к изменяющимся условиям среды и, носящей адаптивный характер, может переходить в патологическую и нередко встречающуюся в старшем возрасте депрессию [Shoji H., Mizoguchi K., 2010; Egashira N. et al., 2010; Moretti M. et al., 2011]. С возрастом постепенно снижаются когнитивные функции мозга, что проявляется ухудшениями внимания и памяти, а также обучения [Glisky E.L., 2007; Takeda Т., 2009]. Для изучения механизмов изменения поведения с помощью моделей животных, традиционно используются классические поведенческие тесты, имитирующие поведенческие ситуации человека в среде [Barreto G. et al., 2010; Shoji H., Mizoguchi K., 2010].

На экспериментальной модели невропатии (SNI-spared nerve injury) у крыс в возрасте 3, 10 и 22 мес. и их сравнении с интактными животными того же возраста, было показано, что с возрастом снижалась двигательная активность в тесте «открытое поле» интактных крыс и, особенно, модели SNI. С возрастом увеличивался уровень тревожности в приподнятом крестообразном лабиринте, депрессивное состояние в тесте принудительного плавания, снижалась способность к обучению и пространственной памяти в водном тесте Морриса крыс опытной и контрольной группы. Авторы отмечают, что у крыс с хроническим ощущением боли среднего возраста наблюдалась большая подверженность к депрессии и когнитивным ухудшениям, чем у молодых и старых крыс той же группы [Leite-Almeida H. et al., 2009]. В другой работе исследование поведения 3-х и 26-месячных крыс показало, что у старых крыс двигательная и исследовательская активность в тесте открытое поле и способность к пространственной памяти и обучению в лабиринте Морриса была снижена по сравнению с молодыми животными. Возрастное снижение когнитивных функций мозга авторы связывают и со снижением активности на платформе в тесте Морриса, служащей для ориентировочного запоминания в лабиринте [Schulz D. et al., 2007].

Изменения поведения человека и животных в онтогенезе зависят не только от возраста, но и от пола, генотипа, а также внешней среды. M.Altun и сооавторами [2007] проведено масштабное исследование самок и самцов крыс линии Sprague–Dawley, Lewis и Wistar в возрасте 3-30 мес. в 17 возрастных точках на поведение, продолжительность жизни и общее состояние организма. Показано, что с возрастом двигательная и поисково-исследовательская активность животных снижалась, а нарушение координации и баланса отмечалось только у старых крыс. Поведение, продолжительность жизни и общее состояние крыс зависели от пола и генотипа, и были различны. Обогащение обстановки (enriched environment) внутри домашней клетки животных не влияло на поведение, но увеличивало среднюю продолжительность жизни крыс. Показано, что тревожность ускоренно стареющих мышей SAMP8, модели ранних нейродегенеративных изменений мозга, с возрастом увеличивается, но более быстрыми темпами по сравнению с контрольными мышами SAMR1. Кроме того, уровень и темп роста тревожности животных зависел от пола [Chen GH et al., 2005]. Исследования поведения трансгенных мышей линии 129S2/Sv, BALB/C, C3H/He, C57BL/6J, CBA/Ca и DBA/2 показали, что поисково-исследовательская активность, тревожность и способность к обучению были различны для каждой линии [Brooks S.P. et al., 2005]. Следует отметить, что поведение животных одних и тех же генетических линий, взятых из разных питомников, может отличаться [Blizard D.A. et al., 2005], поэтому авторы рекомендуют в исследованиях для полной картины анализа использовать несколько линий.