Российские нейробиологи выяснили, что стресс, пережитый мышами в первые недели жизни, сказывается не только на них самих, но и на их потомстве. Полученные данные помогут понять, как именно негативный опыт в ранний период жизни влияет на мозг млекопитающих. Результаты работы опубликованы в Genes, Brain and Behavior. Исследование выполнено при поддержке РНФ.
«Результаты исследования подтверждают, что разлучение с матерью в первые две недели жизни неблагоприятно влияет на развитие мышей. У них выявляют ухудшение памяти и обучаемости, меняется материнское поведение, – говорит Наталья Бондарь, один из авторов работы, старший научный сотрудник лаборатории регуляции экспрессии генов Института цитологии и генетики СО РАН. – Наиболее интересный результат – это поведенческие изменения у второго поколения мышей, связанные с их полом. Пока неясно, какие механизмы ведут к формированию измененного типа поведения у потомства. Важно исследовать связанные с ранним стрессом изменения как на поведенческом, так и на молекулярном уровне, поскольку это позволит найти способы снизить его негативный эффект».
Разлучение с матерью – распространенная модель раннего стресса для экспериментальных животных. Известно, что мыши и крысы, которых в первые недели жизни надолго разлучали с матерью, демонстрируют более тревожное поведение и сниженные способности к обучению по сравнению с сородичами. Особенно чувствительны к раннему стрессу самки грызунов. Хотя поведенческие последствия такого негативного опыта изучены хорошо, еще недостаточно известно, с какими молекулярными и структурными изменениями в мозге они связаны.
Нейробиологи из Института цитологии и генетики СО РАН предположили, что ухудшение памяти и обучаемости из-за раннего стресса связано с нарушением развития гиппокампа. Этот отдел мозга участвует в формировании памяти, а также играет важную роль в ответе на стресс и в регуляции уровня тревожности. В одной из структур гиппокампа, зубчатой извилине, у животных даже во взрослом возрасте продолжается образование новых нейронов. Нарушения в работе или снижение пластичности гиппокампа, включая зубчатую извилину, выражаются во многих поведенческих и когнитивных патологиях.
Для проверки своей гипотезы ученые выбрали самок мышей, у которых последствия раннего стресса проявлялись наиболее выраженно. Работа включала в себя несколько последовательных экспериментов. На первом этапе исследователи вырастили три группы мышей. Мышат из первой группы в первые две недели жизни ежедневно разлучали с матерью на три часа, из второй группы – на пятнадцать минут. Третья группа была контрольной, животных в ней не подвергали никаким стрессам. Затем все три группы прошли тесты на обучаемость и память. Нескольких животных из каждой группы использовали для изучения тканей мозга, а именно образование нейронов в зубчатой извилине и плотности нейронов в других областях гиппокампа. Остальные мыши были использованы в третьем эксперименте. Каждая из них обзавелась потомством, и ученые отслеживали, как матери с разным опытом стресса обращаются со своими детенышами. Выросшие мыши из второго поколения также прошли поведенческие тесты: на тревожность и социальное поведение.
Как показали поведенческие тесты, способность к обучению у мышей из экспериментальных и контрольной групп не отличалась. Например, в водном тесте Морриса все мыши одинаково успешно научились находить спрятанную платформу и спасаться на ней. У животных из первой группы, которых в первые дни жизни надолго разлучали с матерью, оказалась хуже пространственная память. После суточного перерыва в обучении они успевали забыть, в какой части бассейна находится платформа. Кроме того, эти мыши проявляли менее выраженное исследовательское поведение при столкновении с новым объектом.
Изучив ткани мозга мышей разных групп, исследователи обнаружили, что у животных в первой группе в среднем на 12% меньше нейронов в одной из областей гиппокампа, чем у остальных животных. При этом по объему гиппокампа мыши трех групп не отличались. Разные степени стрессового воздействия не нарушили и процесс образования нейронов в зубчатой извилине: у мышей из первой группы нашли такое же количество молодых клеток в этой области, как и у остальных.
Заметную разницу между группами ученые нашли в уровне материнской заботы по отношению к их собственным детенышам. Частоту вылизываний и других контактов между матерью и мышатами отслеживали с помощью видеокамер. Мыши, пережившие в своем раннем детстве более сильное стрессовое воздействие, демонстрировали меньшую частоту вылизываний собственных детенышей. Продолжение эксперимента с выросшими мышатами показало, что поведение матери повлияло на них: потомство мышей из первой группы оказалось несколько более тревожным, чем контрольные животные. Так, они быстрее покидали центр поля в тесте с открытым пространством, стремясь спрятаться у стенок. Потомство мышей, которых в первые недели жизни разлучали с матерью ненадолго, не проявляло таких изменений. Но самым неожиданным оказалось воздействие раннего материнского опыта на социальное поведение второго поколения. Изменения наблюдались только у самцов, рожденных и выращенных мышами из первой группы: они демонстрировали улучшение социального поведения.