I.P. Pavlov Journal of Higher Nervous ActivityI.P. Pavlov Journal of Higher Nervous ActivityЖурнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова0044-46773034-5316The Russian Academy of Sciences65209310.31857/S0044467724030085ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ПОВЕДЕНИЯ ЖИВОТНЫХ: ВОСПРИЯТИЕ ВНЕШНИХ СТИМУЛОВ, ДВИГАТЕЛЬНАЯ АКТИВНОСТЬ, ОБУЧЕНИЕ И ПАМЯТЬФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ПОВЕДЕНИЯ ЖИВОТНЫХ: ВОСПРИЯТИЕ ВНЕШНИХ СТИМУЛОВ, ДВИГАТЕЛЬНАЯ АКТИВНОСТЬ, ОБУЧЕНИЕ И ПАМЯТЬResearch ArticleThe effect of overcrowding on anxiety and conditioned fear in ratsВлияние содержания крыс в условиях повышенной скученности на тревожность и условно-рефлекторный страхPavlovaI. V.ПавловаИ. В.
Russian Federation
pavlovfml@mail.ruBroshevitskayaN. D.БрошевицкаяН. Д.
Russian Federation
pavlovfml@mail.ruInstitute of Higher Nervous Activity and NeurophysiologyФедеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАНInstitute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology, RASФедеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН2410202474335336802022025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://innoscience.ru/0044-4677/article/view/652093

The effect of prolonged housing (from the 30th to the 150th postnatal day) in increased crowding (15–17 rats in a standard cage measuring 31 × 52 × 20 sm, 106–120 sm2 per rat) on anxiety behavior, as well as the acquisition and extinction of the conditioned fear in adult animals was studied. In half of the rats in early ontogenesis, activation of the immune system was induced by the administration of bacterial lipopolysaccharide on the 3rd and 5th postnatal days at a dose of 50 mcg/kg (LPS group). The other half of the rats were injected with saline solution (SAL group). Starting from the 90th day, the rats were tested in an open field, an elevated plus maze, and conditioned fear to sound was developed. Both males and females participated in the experiments. Testing revealed that the level of anxiety didn’t increase, but the locomotor activity decreased and displacement activity (grooming) increased in both males and females under the influence of crowding. During fear conditioning, all males kept in crowded conditions had a shorter freezing time compared to the control. However, only in males of the LPS group, the memory of the signal was disturbed under the influence of crowding, the differentiation of the context and the signal suffered, the extinction of the freezing reaction passed faster. Thus, males compared to females were more susceptible to the negative impact of crowding. Experienced early proinflammatory stress in the LPS group aggravated the effect of crowding.

Исследовали влияние длительного содержания (с 30-го по 150-й постнатальный день) в условиях повышенной скученности (15–17 крыс в стандартной клетке размером 31 × 52 × 20 см, 106–120 см2 на крысу) на тревожное поведение, а также выработку и угашение классического условного оборонительного рефлекса у взрослых животных. У половины крыс в раннем онтогенезе вызывали активацию иммунной системы с помощью введения бактериального липополисахарида на 3-й и 5-й постнатальный день в дозе 50 мкг/кг (группа ЛПС), другой половине животных вводили физиологический раствор (группа ФИЗ). Начиная с 90-го дня крыс тестировали в “открытом поле”, приподнятом крестообразном лабиринте, вырабатывали условно-рефлекторное замирание на звук. В экспериментах участвовали как самцы, так и самки. Тестирование не выявило признаков увеличения уровня тревожности под влиянием скученности, но обнаружило снижение двигательной активности и увеличение замещающей активности (груминга) как у самцов, так и самок. При выработке условно-рефлекторного страха на звук у всех самцов, содержавшихся в скученных условиях, по сравнению с контролем время замирания было меньше. Однако только у самцов группы ЛПС под влиянием скученности нарушалась память о сигнале, страдала дифференцировка контекста и сигнала, быстрее проходило угашение рефлекса. Таким образом, при выработке условно-рефлекторного страха самцы по сравнению с самками были более подвержены негативному влиянию скученности. Пережитый ранний провоспалительный стресс у крыс усугублял влияние скученности.

overcrowdinganxietyconditioned fearfreezinglipopolysaccharideповышенная скученностьтревожностьусловно-рефлекторный страхзамираниелипополисахаридБрошевицкая Н.Д., Павлова И.В., Зайченко М.И., Груздева В.А., Григорьян Г.А. Влияние раннего провоспалительного стресса на тревожное и депрессивно-подобное поведение крыс разного возраста. Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2020. 106 (6): 823–842.Брошевицкая Н.Д., Павлова И.В., Зайченко М.И. Ранний провоспалительный стресс влияет на социальное поведение взрослых крыс: эффекты пола и базового уровня интерлейкина 1–бета в крови. Нейрохимия. 2022. 39 (3): 279–287.Гаврилов В.В., Онуфриев М.В., Моисеева Ю.В., Александров Ю.И., Гуляева Н.В. Хронические социальные стрессы изоляции и скученности у крыс по-разному влияют на научение инструментальному поведению и состояние гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной системы. Журн.высш.нервн.деят. им. И.П. Павлова. 2021. 71 (5): 710–719.Григорьян Г.А. Половые различия в поведении и биохимических маркерах у животных в ответ на нейровоспалительный стресс. Успехи физиол. наук. 2020. 51 (1): 18–32.Калуев А.В. Стресс, тревожность и поведение (актуальные проблемы моделирования тревожного поведения у животных). 1998. Киев: Энигма, 96 с.Князева С.И., Логинова Н.А., Лосева Е.В. Уровень тревожности и изменение массы тела при скученности у крыс. Бюлл. экспер. Биол и мед. 2012. 154 (7): 7–10.Лосева Е.В., Логинова Н.А., Мезенцева М.В., Клодт П.М., Кудрин В.С. Иммунологические показатели крови и уровни моноаминов в мозге крыс, содержащихся в условиях хронической скученности. Бюлл. экспер. биол. и мед. 2013. 155 (4): 464–467.Лосева Е.В., Саркисова К.Ю., Логинова Н.А., Кудрин В.С. Депрессивное поведение и содержание моноаминов в структурах мозга у крыс при хронической скученности. . 2015. 159 3): 304–307.Лосева Е.В. Психосоциальный стресс перенаселенности (скученности): негативные последствия для организма человека и грызунов. Интегративная физиология. 2021. 2 (1): 33–40.Павлова И.В., Брошевицкая Н.Д. Влияние обогащенной среды и социальной изоляции на условнорефлекторный страх у крыс, перенесших ранний провоспалительный стресс. Журн. эвол. биохимии и физиологии. 2021а. 57 (4): 329–341.Павлова И.В., Брошевицкая Н.Д., Зайченко М.И., Григорьян Г.А. Влияние социальной изоляции и обогащенной среды на тревожно-депрессивное поведение крыс в норме и после раннего провоспалительного стресса. Журнал высш. нервн. деят. им. И.П.Павлова. 2021б. 71 (5): 690–709.Ширенова С.Д., Крупина Н.А., Хлебникова Н.Н. Динамика болевой чувствительности у самцов и самок крыс в условиях длительной социальной изоляции. Росс. журн. боли. 2019. 17 (4): 27–34.Ширенова С.Д., Хлебникова Н.Н., Крупина Н.А. Изменения социальности и предпочтения социальной новизны у самок крыс в условиях пролонгированной социальной изоляции. Журн. высш. нервн. деят. им. И. П.Павлова. 2022. 72 (4): 520–542.Alexander C., Rietschel E.T. Bacterial lipopolysaccharides and innate immunity. J. Endotoxin. Res. 2001. 7 (3): 167–202.Bodnar R.J., Kelly D.D., Steiner S.S., Glusman M. Stress-produced analgesia and morphine-produced analgesia: lack of cross-tolerance. Pharmacol Biochem Behav. 1978. 8 (6): 661–666.Botelho S., Estanislau C., Morato S. Effects of under and overcrowding on exploratory behavior in the elevated plus-maze. Behavioural Processes. 2007. 74: 357–362.Brown K. J., Grunberg N.E. Effects of housing on male and female rats: Crowding stresses male but calm females. Physiology and Behavior. 1995. 58 (6): 1085–1089.Bubna-Littitz H., Hofecker G., Kment A, Niedermüller H. Gerontological pilot study on learning ability and memory in the stressed rat. Aktuelle Gerontol. 1981. 11 (1): 28–31.Butler R.K., Finn D.P. Stress-induced analgesia. Prog. Neurobiol. 2009. 88: 184–202.Daniels W. M. U., Pietersen C.Y., Carstens M.E., Daya S., Stein D. Overcrowding induces anxiety and causes loss of serotonin 5HT-1a receptors in rats. Metabolic Brain Disease. 2000. 15 (4): 287–295.Delaroque C., Chervy M., Gewirtz A.T, .Chassaing B. Social overcrowding impacts gut microbiota, promoting stress, inflammation, and dysglycemia. Gut Microbes. 2021. 13 (1):2000275.Diaz-Burke Y., Gonzalez-Sandoval C.E., Valencia-Alfonso C.E., Huerta M., Trujillo X., Diaz L. et al. Progesterone regulates corticosterone elevation and alterations in spatial memory and exploratory behavior induced by stress in Wistar rats. Univ. Psychol. 2010. 9: 627–640.Doran S.J., Ritzel R.M., Glaser E.P., Henry R.J., Faden A.I., Loane D.J. Sex differences in acute neuroinflammation after experimental traumatic brain injury are mediated by infiltrating myeloid cells. J. Neurotrauma. 2019. 36 (7): 1040–1053.Goeckner D.J., Greenough W.T., Mead W.R. Deficits in learning tasks following chronic overcrowding in rats. J. Personality and Social Psychol., 1973. 28 (2): 256–261.Goeckner D.J., Greenougn W.T., Maier S.F. Escape learning deficit after overcrowded rearing in rats: Test of helplessness hypothesis. Bulletin of the Psychonomic Society. 1974. 3: 54–56.Green M.R., McCotmick C.M. Effects of social instability stress in adolescence on long-term, not short-term, spatial memory performance. Behav. Brain Res. 2013. 256: 165–171.Krupina N.A., Shirenova S.D., Khlebnikova N.N. Prolonged social isolation, started early in life, impairs cognitive abilities in rats depending on sex. Brain sciences. 2020. 10: 799.Lin E.J., Sun M., Choi E..Y, .Magee D., Stets C.W., During M.J. Social overcrowding as a chronic stress model that increases adiposity in mice. Psychoneuroendocrinology. 2015. 51: 318–330.Matsumoto K., Fujiwara H., Araki R., Yabe T. Postweaning social isolation of mice: a putative animal model of developmental disorders. J. Pharmacol. Sci. 2019. 141: 111–118.Miczek K.A., Thompson M.L., Shuster L. Opioid-like analgesia in defeated mice. Science. 1982. 215: 1520–1522.Moiseeva Yu.V., Khonicheva N.M., Ajrapetyanz M.G., Onufriev M.V., Lazareva N.A., Stepanichev M.Yu., Gulyaeva N.V. Increased anxiety level induced by social crowding stress in rats is not related to changes in the nitrergic system of the brain. Neurochemical Journal. 2009. 3 (1): 57–63.Najjar F., Ahmad M., Lagace D., Leenen F.H.H. Sex differences in depression-like behavior and neuroinflammation in rats post-MI: role of estrogens. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2018. 315 (5): H1159–H1173.do Nascimento E.B., Dierschnabel A.L., de Macêdo Medeiros A.M., Suchecki D., Silva R.H., Ribeiro A.M. Memory impairment induced by different types of prolonged stress is dependent on the phase of the estrous cycle in female rats. Horm. Behav. 2019. 115: 104563Nagaraja H.S., Jeganathan P.S. Influence of different types of stress on selected cardiovascular parameters in rats. Indian J. Physiol. Pharmacol. 1999. 43 (3): 296–304.Okada R., Marsumoto K., Tsushima R., Fujiwara H., Tsuneyama K. Social isolation stress-induced fear memory deficit is mediated by down-regulated neurosignaling system and Egr-1 expression in the brain. Neurochem. Res. 2014. 39: 875–882.Smitha K.K., Mukkadan J.K. Effect of different forms of acute stress in the generation of reactive oxygen species in albino Wistar rats. Indian J. Physiol. Pharmacol. 2014. 58 (3): 229–232.Spruijt B.M., van Hooff J.A., Gispen W.H. Ethology and neurobiology of grooming behavior. Physiol Rev. 1992. 72 (3):825–52.Tramullas M., Tramullas M., Dinan T.G., Cryan J.F. Chronic psychosocial stress induces visceral hyperalgesia in mice. Stress. 2012. 15 (3): 281–292.Uarquin D.G., Meyer J.S., Cardenas F.P., Rojas M.J. Effect of overcrowding on hair corticosterone concentrations in juvenile male Wistar rats. Journal of the American Association for Laboratory Animal Science. 2016. 55 (6): 749–755.Villa A., Vegeto E., Poletti A., Maggi A. Estrogens, neuroinflammation, and neurodegeneration. Endocr. Rev. 2016. 37 (4): 372–402.Villapol S., Faivre V., Joshi P., Moretti R., Besson V.C., Charriaut-Marlangue C. Early Sex Differences in the Immune-Inflammatory Responses to Neonatal Ischemic Stroke. Int. J. Mol. Sci. 2019. 20 (15). pii: E3809.Walker A.K., Nakamura T., Byrne R.J., Sundresan Naicker, Tynan R.J., Hunter M., Hodgson D.M. Neonatal lipopolysaccharide and adult stress exposure predisposes rats to anxiety-like behaviour and blunted corticosterone responses: implications for the double-hit hypothesis. Psychoneuroendocrinology. 2009. 34: 1515–1525.