СПОСОБ ОДНОВРЕМЕННОЙ РЕГИСТРАЦИИ КОЛИЧЕСТВЕННЫХ И ВРЕМЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОТРЕБЛЕНИЯ ПИЩИ В ДИНАМИКЕ ПИЩЕДОБЫВАТЕЛЬНОГО ПОВЕДЕНИЯ КРОЛИКОВ
METHOD FOR SIMULTANEOUS REGISTRATION OF QUANTITATIVE AND TIME PARAMETRES OF FOOD CONSUMPTION IN DYNAMICS OF FOOD-PRODUCING BEHAVIOUR OF RABBITS

Изобретение относится к медицине, а именно к физиологии.
Одним из показателей уровня мотивации голода у животных является общее количество съеденной пищи за опыт, которое зависит от продолжительности периода пищевой депривации. На завершающем этапе пищедобывательного поведения, во время непосредственного взаимодействия голодных животных с пищей, происходит снижение уровня пищевого мотивационного возбуждения. Для оценки динамических изменений уровня мотивации голода в процессе удовлетворения животными пищевой потребности необходимо определять не только количественные, но и временные показатели потребления пищи на протяжении каждого последовательного пищедобывательного цикла результативного пищевого поведения: от начала акта еды до прекращения приема животными легко доступной и предпочитаемой пищи. В связи с этим особую актуальность приобретает проблема одновременной регистрации количественных и временных показателей потребления твердой пищи в динамике пищедобывательного поведения кроликов.
В качестве аналога авторы предлагают фотоэлектрический способ регистрации временных показателей пищевого поведения в процессе выработки инструментального пищедобывательного поведения у кроликов (Бобровников Л.В. Молекулярно-биологические и физиологические основы нейро-синергизма. М. РАЕН, 2005. 242 с.). Сущность метода сводится к определению интервала времени, в течение которого кролик опускает морду в кормушку и съедает находящуюся в ней порцию пищи (3-5 г моркови), что обусловливает прерывание светового потока между светодиодом АЛ-103 и фотодиодом ФД-3А, расположенными по разные стороны кормушки, резкое снижение освещенности фотодиода и, как следствие, изменение протекающего через него тока.
Недостатком аналога является то, что в течение пищедобывательного цикла невозможно определить длительность фаз захвата и пережевывания пищи.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ регистрации количественных и временных показателей питьевого поведения у крыс, подвергнутых водной депривации (Stellar E., Hill J.H. The rat's rate of drinking as a function of water deprivation. J. Соmр. Physiol. Psychol, 1952. Vol.45, №1. P.96-102).
3
Предварительно крысы в течение месяца обучаются слизывать воду с поверхности трубки. Перед экспериментом животное подвергается питьевой депривации. Преобразование количества выпитой крысой воды в электрические сигналы осуществляется с помощью электронного измерителя питьевого поведения (electronic drinkometer), к входу которого подключается два провода. Один из них присоединяется к металлической решетке пола экспериментальной клетки, а другой помещается в воду, находящуюся в градуированной бюретке. Противоположный конец бюретки соединяется с трубкой (диаметром 3,6-3,9 мм), предназначенной для питья, на поверхности которой образуется капля воды объемом 0,004 - 0,005 см. Вне акта питья электрическая цепь электронного дринкометра остается разомкнутой. Замыкание электрической цепи дринкометра происходит каждый раз, когда крыса слизывает воду с поверхности трубки. При этом возникает электрический ток силой 0,0003 мА, который вызывает смещение напряжения на управляющей сетке электронной лампы. В результате срабатывает реле, замыкающее цепь через электромагниты сигнального маркера, и происходит подъем кривой на регистрирующем устройстве. Скорость развертки составляет 0,5 мм или 2 мм в секунду.
Существенными недостатками прототипа являются:
- протекание электрического тока через крысу в момент слизывания языком с поверхности трубки капли воды,
- отсутствие возможности изучать питьевое поведение животных во время естественного лакания воды,
- невозможность использования этого способа для регистрации количественных и временных показателей пищедобывательного поведения животных при еде твердой пищи.
Целью настоящего изобретения является разработка способа одновременной регистрации количественных и временных показателей потребления пищи в динамике пищедобывательного поведения кроликов.
Этот способ включает в себя создание состояния голода у животного, свободный доступ кролика во время опыта к предпочитаемой пище, которая размещается в кормушке, установленной на чаше электронных весов, которые включены в программно-аппаратный комплекс, регистрируются динамические изменения массы пищи в кормушке, которые преобразуются в электрические сигналы, и миоэлектрическая активность мышц, участвующих в пищедобывательном поведении.
Предлагаемый метод не требует предварительного обучения кроликов специальным навыкам пищедобывательного поведения. Перед опытом животное подвергается пищевой депривации.
Преобразование количества съеденной пищи на протяжении каждого последовательного пищедобывательного цикла результативного пищевого поведения кроликов в электрические сигналы осуществляется с помощью электронных весов GF-600 (Japan) с аналоговым (не цифровым!) выходом GX-06 (Japan), включенных в состав программно-аппаратного комплекса МР 100 (USA).
Для защиты пластмассового корпуса весов на них одевается плексигласовый кожух размерами 33×24×9,5 см, в котором имеются два отверстия. Одно из них (размерами 5х5 см) расположено на передней стенке кожуха и предназначено для свободного доступа к панели управления весов. Другое отверстие находится на верхней стенке кожуха, имеет форму круга (диаметром 9 см), в которое помещается пластмассовая кормушка (весом 8,9 г) диаметром 8,8 см и высотой 2,5 см. Дно кормушки располагается на чаше весов. Такие конструктивные особенности обеспечивают беспрепятственное движение кормушки вместе с чашей весов в вертикальном направлении и препятствуют боковым смещениям кормушки во время захвата кроликом пищи. В качестве пищевого раздражителя, помещаемого в кормушку, используется гранулированный корм ПК-92-390 общей массой 80 г. Вес каждой гранулы составляет в среднем около 0,3 г.
Электронные весы через аналоговый выход присоединяются к одному из измерительных каналов программно-аппаратного комплекса МР 100. Регистрация аналогового электрического сигнала с выхода электронных весов, линейно зависящего от массы пищи, расположенной на чаше весов, его последующая обработка и визуализация на мониторе осуществляется с помощью программы AcqKnowledge (USA). Точность измерения массы корма электронными весами GF-600 в комплексе с МР100 составляет ±0,04 г. Основными техническими характеристиками весов модели GF-600 с аналоговым выходом являются следующие: верхний предел измерения массы - 600 г, диапазон изменения выходного сигнала - 0..1 В. Диапазон выходных напряжений весов GF-600 соответствует диапазону входных напряжений программно-аппаратного комплекса МР 100.
После стандартной процедуры запуска программы AcqKnowledge производят калибровку канала, предназначенного для регистрации количественных и временных показателей потребления животными пищи. С этой целью на чашу весов помещают пустую кормушку и на панели управления весов с помощью кнопки «re-zero» устанавливают начальное значение массы (в г), принимаемое за нуль. Затем открывают в программе AcqKnowledge окно калибровки канала, нажимают кнопку «Call» и в окне «Scale value» выставляют нуль. После заполнения кормушки кормом массой 80 г нажимают кнопку «Саll», а в окне «Scale value» второй строки выставляют 80. Выбирают единицы измерения (граммы). Закрывают окно настройки каналов и запускают процесс регистрации. При этом на экране монитора появляется изоэлектрическая линия, соответствующая массе корма 80 г. Смещение изоэлектрической линии вниз на 1 мВ соответствует потреблению 0,6 г корма. Устранение высокочастотных электрических помех достигается с помощью программной установки низкочастотного фильтра с частотой среза 0,3-0,5 Гц в канале измерения массы.
Во время опытов кролики, предварительно подвергнутые суточному (двух- или трехсуточному) голоданию, получают свободный доступ к гранулированному корму, расположенному в кормушке на чаше электронных весов, и осуществляют прием пищи до наступления насыщения.
В процессе приема животными корма чаша весов быстро опускается, что регистрируется на экране монитора в виде коротких электрических импульсов позитивной направленности (фаза захвата пищи). После этого чаша весов поднимается, а изоэлектрическая линия смещается вниз на величину потребленного животными корма и устанавливается на новом уровне до следующего захвата пищи (фаза пережевывания пищи). Регистрацию осуществляют при скорости развертки 0,3 мм/с.
Предлагаемый нами способ регистрации потребления пищи с использованием программы AcqKnowledge совместим с регистрацией электрической активности мышц пищеварительного тракта. Непрерывную регистрацию электрической активности жевательных мышц и мышц шейного отдела пищевода у кроликов во время приема пищи производят с помощью хронически имплантированных электродов (Способ имплантации электромиографических электродов в исчерченные мышцы в эксперименте №2231308 от 13.01.03. Москва, Роспатент. Кромин А.А., Страхов М.А., Елисеев А.В.; Электромиографический биполярный серебряный шариковый электрод. №52562 от 24.10.05. Москва, Роспатент. Кромин А.А., Игнатова Ю.П., Зенина О.Ю.; Способ фиксации Радиотехнического разъема на кроликах в хроническом эксперименте. №2302208 от 16.11.05. Москва, Роспатент. Кромин А.А., Зенина О.Ю., Игнатова Ю.П.).
Электрические сигналы от электродов поступают через коммутационное устройство (Коммутационное устройство для регистрации миоэлектрической активности пищеварительного тракта у животных в хроническом эксперименте. №70774 от 26.06.07. Москва, Роспатент. Кромин А.А., Игнатова Ю.П., Зенина О.Ю., Сергеева Е.П.) на входы усилителей биопотенциалов EMG 100C, а после усиления - на микропроцессор МР 100, который переводит их в цифровую форму с последующим выводом на монитор через визуальный интерфейс программы AcqKnowledge.
Такой способ одновременной регистрации количественных и временных показателей потребления пищи в динамике пищедобывательного поведения кроликов позволяет:
- определять временные параметры последовательных пищедобывательных циклов (периоды, длительность фаз захвата и пережевывания пищи) и количественные показатели потребления пищи в каждом пищедобывательном цикле результативного пищевого поведения,
- рассчитать скоростные показатели пищедобывательной деятельности (количество потребленной пищи за единицу времени) в процессе удовлетворения животными пищевой потребности (снижения уровня мотивации голода),
- синхронно с записью пищедобывательной деятельности кроликов производить регистрацию импульсной активности жевательных мышц, участвующих в захвате и пережевывании пищи, и мышц шейного отдела пищевода, принимающих участие в акте глотания,
- проводить параллельный анализ ритмов потребления, пережевывания и проглатывания пищи,
- производить оценку динамических изменений потребления кроликами пищи, а следовательно, и уровня мотивации голода, в условиях электростимуляции и разрушения пищевых гипоталамических центров (центров голода латерального гипоталамуса и насыщения вентромедиального гипоталамуса).