ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ЦВЕТОВОГО КОДИРОВАНИЯ ДЛЯ АНАЛИЗА ЭФФЕКТОВ ГАЛОПЕРИДОЛА НА ПОВЕДЕНИЕ ЖИВОТНЫХ В ТЕСТЕ “ОТКРЫТОЕ ПОЛЕ”
PDF

Ключевые слова

цветовое кодирование
поведенческие тесты
открытое поле
галоперидол
антипсихотики

Как цитировать

Макаров, М. С., Сысоев, Ю. И., Гузенко, М. К., Приходько, В. А., Коркотян, Э., & Оковитый, С. В. (2023). ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ЦВЕТОВОГО КОДИРОВАНИЯ ДЛЯ АНАЛИЗА ЭФФЕКТОВ ГАЛОПЕРИДОЛА НА ПОВЕДЕНИЕ ЖИВОТНЫХ В ТЕСТЕ “ОТКРЫТОЕ ПОЛЕ”. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, 109(2), 214–228. https://doi.org/10.31857/S0869813923020085

Аннотация

Разработка новых подходов к анализу данных поведенческих тестов имеет важное значение как для фундаментальных исследований, так и для оценки эффектов фармакологических агентов в экспериментальной нейрофармакологии. Одной из фармакологических групп, представляющей большой интерес для изучения, являются антипсихотические средства, применяемые для лечения различных психических заболеваний (например, расстройств шизофренического спектра). Несмотря на то, что данные препараты оказывают выраженное влияние на поведение животных в простых поведенческих тестах, их эффект часто трудно отличить от действия других препаратов, угнетающих центральную нервную систему, например, седативных средств. В настоящей работе предложен метод анализа структуры поведенческих паттернов у крыс с использованием приема цветового кодирования видеоряда на примере эффектов типичного нейролептика галоперидола в тесте «Открытое поле». Эксперименты были выполнены на белых беспородных крысах-самцах массой 250 - 300 г. С помощью языка программирования Python в среде Google Colab 3-минутные видеозаписи поведения крыс в тесте «Открытое поле» обрабатывали с применением библиотеки OpenCV. Цветовое кодирование позволило маркировать разными цветами и совмещать в одном кадре настоящее (t = 0), ближайшее будущее (t = 0.33 с) и несколько более отдаленное будущее положение животного в пространстве (t = 1.66 с). При использовании предлагаемого метода было обнаружено специфическое влияние галоперидола на паттерн поведения крыс, не выявляемое с использованием традиционных подходов к анализу поведения животных в данном тесте. Примененный метод цветового кодирования с использованием трех временных точек показал эффективность для анализа и обработки данных, оказавшись сопоставимым с ранее описанными в литературе подходами с применением как традиционных, так и компьютеризированных методов визуализации.

https://doi.org/10.31857/S0869813923020085
PDF

Литература

Harris L, Wayland P, Umrania Y, Krishnamurthy D, Rahmoune H, Bahn S (2013) Schizophrenia: metabolic aspects of aetiology, diagnosis and future treatment strategies. Psychoneuroendocrinology 38(6): 752–766. https://doi.org/10.1016/j.psyneuen.2012.09.009

Калитин КЮ, Спасов АА, Муха ОЮ, Придворов ГВ, Липатов ВА (2021) Фармакологические мишени и механизм действия антипсихотических средств в рамках нейрохимической теории патогенеза шизофрении. Рос физиол журн им ИМ Сеченова 107(8): 927–954. [Kalitin KY, Spasov AA, Mukha OU, Pridvorov GV, Lipatov VA (2021) Pharmacological Targets and the Mechanism of Action of Antipsychotic Agents in the Framework of the Neurochemical Theory of the Pathogenesis of Schizophrenia. Russ J Physiol 107(8): 927–954. (In Russ)]. https://doi.org/10.31857/S0869813921080070

Vaiman EE, Shnayder NA, Khasanova AK, Strelnik AI., Gayduk AJ, Al-Zamil M, Sapronova MR, Zhukova NG, Smirnova DA, Nasyrova RF (2022) Pathophysiological Mechanisms of Antipsychotic-Induced Parkinsonism. Biomedicines 10(8): 2010. https://doi.org/10.1007/s40120-018-0105-0

Дроздов АЛ, Демченко ЕМ, Эйяд А, Неруш ОП (2011) Влияние психотропных лекарственных средств на спонтанную поведенческую активность белых крыс. Вiсник Днiпропетр унiвер. Бiологiя. Медицина 2(1): 47–53. [Drozdov AL, Demchenko EM, Ejjyad A, Nerush OP (2011) Influence of psychotropic drugs on spontaneous behavioral activity of albino rats. Visn Dnipropetr Univ Ser Biol Med 2(1): 47–53. (In Russ)]. https://doi.org/10.15421/021108

Białoń M, Wąsik A (2022) Advantages and Limitations of Animal Schizophrenia Models. Int J Mol Sci 23(11): 5968. https://doi.org/10.3390/ijms23115968

Tecott LH, Nestler EJ (2004) Neurobehavioral assessment in the information age. Nat Neurosci 7(5): 462–466. https://doi.org/10.1038/nn1225

Дробижев МЮ, Овчинников АА (2012) Зачем нужна современная классификация антипсихотиков? Рос мед журн 20(29): 1449–1457. [Drobizhev MYu, Ovchinnikov AA (2012) Why a contemporary classification of antipsychotics is needed? Rus Med J 20(29): 1449–1457. (In Russ)].

Irving CB, Adams CE, Lawrie S (2013) Haloperidol versus placebo for schizophrenia. Cochrane Database Syst Rev (11): CD003082. https://doi.org/ 10.1002/14651858.CD003082.pub3

Prut L, Belzung C (2003) The open field as a paradigm to measure the effects of drugs on anxiety-like behaviors: a review. Eur J Pharmacol 463(1-3): 3–33. https://doi.org/10.1016/S0014-2999(03)01272-X

Sysoev YI, Shits DD, Puchik MM, Prikhodko VA, Idiyatullin RD, Kotelnikova AA, Okovityi SV (2022) Use of Naïve Bayes Classifier to Assess the Effects of Antipsychotic Agents on Brain Electrical Activity Parameters in Rats. J Evol Biochem Phys 58: 1130–1141. https://doi.org/10.1134/S0022093022040160

Carola V, D'Olimpio F, Brunamonti E, Mangia F, Renzi P (2002) Evaluation of the elevated plus-maze and open-field tests for the assessment of anxiety-related behaviour in inbred mice. Behav Brain Res 134(1-2): 49–57. https://doi.org/10.1016/s0166-4328(01)00452-1

Wahlsten D (2011) Mouse behavioral testing. How to use mice in behavioral neuroscience. Acad Press. Cambridge (MA).

Zhai S, Shen W, Graves SM, Surmeier DJ (2019) Dopaminergic modulation of striatal function and Parkinson's disease. J Neural Transm (Vienna) 126(4): 411–422. https://doi.org/10.1007/s00702-019-01997-y

Звездочкина НВ, Муранова ЛН, Андрианов ВВ, Архипова СС, Гайнутдинов ХЛ, Голубев АИ, Плещинский ИН (2004) Локомоторные реакции и возбудимость нейронов в условиях блокады дофамина галоперидолом у беспозвоночных и позвоночных животных. Рос физиол журн им ИМ Сеченова 90(11): 1381–1392. [Zvezdochkina NV, Muranova LN, Andrianov VV, Arkhipova SS, Gaĭnutdinov KhL, Golubev AI, Pleshchinskiĭ IN (2004) Locomotor reactions and excitability of neurons during the blockade of dopamine by haloperidol in vertebrate and invertebrate animals. Russ J Physiol 90(11): 1381–1392. (In Russ)].

Strange PG (2008) Antipsychotic drug action: antagonism, inverse agonism or partial agonism. Trends Pharmacol Sci 29(6): 314–321. https://doi.org/10.1016/j.tips.2008.03.009

Alves JA, Boerner BC, Laplagne DA (2016) Flexible Coupling of Respiration and Vocalizations with Locomotion and Head Movements in the Freely Behaving Rat. Neural Plast 2016:4065073. https://doi.org/10.1155/2016/4065073

Bouët V, Borel L, Harlay F, Gahéry Y, Lacour M (2004) Kinematics of treadmill locomotion in rats conceived, born, and reared in a hypergravity field (2 g). Adaptation to 1 g. Behav Brain Res 150(1–2): 207–216. https://doi.org/10.1016/S0166-4328(03)00258-4

Шишелова АЮ, Алиев РР, Раевский ВВ (2015) Ранний сенсорный опыт определяет разнообразие исследовательского поведения в зрелом возрасте. Экспер психол 8(1): 73–84. [Shishelova AY, Aliev RR, Raevsky VV (2015) Early sensory experience determines variety of exploratory behavior in adult age. Exp Psychol (Russia) 8(1): 73–84. (In Russ)].

de Souza Caetano KA, de Oliveira AR, Brandão ML (2013) Dopamine D2 receptors modulate the expression of contextual conditioned fear: role of the ventral tegmental area and the basolateral amygdala. Behav Pharmacol 24(4): 264–274. https://doi.org/10.1097/FBP.0b013e32836356c4

Amtage J, Schmidt WJ (2003) Context-dependent catalepsy intensification is due to classical conditioning and sensitization. Behav Pharmacol 14(7): 563–567. https://doi.org/10.1097/00008877-200311000-00009