Обогащенная среда по-разному изменила мозг самцов и самок крыс

Известно, что среда (и социальная среда в частности) сильно меняет состояние психики человека и животных, как и их мозг. В этом отношении стандартные условия содержания лабораторных крыс и мышей — популярного объекта исследований физиологов и биохимиков — едва ли способствуют их эмоциональному здоровью и не слишком хорошо воспроизводят естественную среду и нормальные взаимодействия грызунов.

Действительно, чаще всего мыши и крысы ютятся в крошечных клетках, живут слишком скученно и не видят в своей жизни ничего, кроме подстилки, поилки и корма.

Чтобы воспроизвести более здоровые условия для животных, в 1960-х годах американский психолог Марк Розенцвейг разработал концепцию так называемой обогащенной среды (enriched environment). Она предусматривает большее пространство, свободу взаимодействия с другими особями, разнообразные динамичные игрушки, обеспечивающие зрительные, тактильные и другие стимулы. Все это благоприятствует более естественному психофизиологическому состоянию животных и позволяет изучать их эмоциональные реакции.

Российские исследователи из Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта решили выяснить, как жизнь в обогащенной среде меняет поведение крыс и как она модифицирует мозг на клеточном и молекулярном уровне. При этом они увидели важные отличия между самцами и самками.

В работе использовали свыше 80 животных месячного возраста обоих полов, которых поделили на две примерно равные группы — опытную и контрольную. Крысы группы контроля жили в стандартных, «скучных» двухместных клетках, тогда как другие животные попали в гораздо более интересные условия проживания.

Их обогащенная среда представляла собой просторные трехъярусные клетки, населенные шестью-девятью животными одного пола. Они располагали колесами для бега, лестницами для карабканья и всяческими игрушками. Причем все эти «аттракционы» каждые три дня меняли на новые.

Спустя два месяца такой жизни крыс подвергали стандартным тестам, оценивающим их когнитивные возможности. Так, лабиринт Барнс — способ оценить пространственную память — показал, что пожившие в обогащенной среде самцы по сравнению с группой контроля вдвое лучше ориентируются в пространстве. У самок отмечены почти такие же улучшения.

В головном мозге пространственной памятью заведует гиппокамп, который также управляет эмоциями и когнитивными способностями. Более того, это один из центров нейрогенеза — образования новых нервных клеток, которые, вопреки поговорке, способны восстанавливаться. Нейрогенез важен в том числе для изучения нового и формирования памяти.

Авторы исследования выяснили, как изменился мозг крыс после жизни в обогащенной среде. Оказалось, что у самок, но не самцов, число незрелых стволовых клеток увеличилось впятеро, а также возросла концентрация 12 мРНК — маркеров нейрогенеза. У самцов это затронуло всего четыре такие мРНК.

«Мы предполагаем, что различия между самцами и самками объясняются действием половых гормонов. Возможно, мы рассматривали гиппокамп животных в момент, когда у самок только начали формироваться новые нервные клетки из стволовых, а показатели пространственной памяти самцов улучшило то, что у них такие клетки уже созрели и приобрели „специализацию”. Однако половые различия в реакциях мозга помогают нам увидеть, какие клетки и молекулы в нервной системе связаны с определенными поведенческими реакциями. В будущем это позволит найти молекулярные мишени для лекарств, которые помогут восстанавливать нейропластичность людям, пережившим тяжелое стрессовое воздействие или повреждение мозга, такое как инсульт», — пояснила одна из авторов кандидат биологических наук Оксана Тучина, которая заведует лабораторией синтетической биологии БФУ.

Подробнее с результатами исследования можно ознакомиться в журнале Biomedicines.