Эффекты формирования мозга в ювенильный период на поведение во взрослом состоянии: исследование на ручных и агрессивных крысах и лисицах

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 19-74-10041

НазваниеЭффекты формирования мозга в ювенильный период на поведение во взрослом состоянии: исследование на ручных и агрессивных крысах и лисицах

Руководитель Гербек Юрий Эмильевич, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук" , Новосибирская обл

Конкурс №41 - Конкурс 2019 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-105 - Эволюционная биология

Ключевые слова Нейрогенез, доместикация животных, социальное поведение, обучение, память,толерантность, агрессия,экспрессия генов, метилирование ДНК

Код ГРНТИ34.23.33

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Данная информация может быть опубликована на сайте Фонда в информационно-коммуникационной сети «Интернет» на русском языке Проект направлен на исследование формирования мозга в период раннего постнатального развития и его связь с поведением во взрослом состоянии. Изменение поведения во многих случаях стоит в авангарде эволюции, также как другой её фундаментальный механизм – изменение ранних этапов онтогенеза, который может происходить как из-за внутренних, так и из-за внешних влияний. Связаны ли эти ключевые механизмы эволюции – вот важный фундаментальный вопрос данного проекта. Одной из иллюстраций их возможной связи является антропогенез, который, как считают многие современные исследователи, прошёл через этап «самодоместикации», т.е. естественного отбора на снижение агрессии и повышение коммуникативности. Одним из механизмов этого отбора является неотения (ювенилизация) – появление во взрослом состоянии черт, свойственных более ранним этапам онтогенеза. Подобные же изменения характерны для многих доместицированных животных, что делает их возможной моделью антропогенеза и изучения агрессии и коммуникативного поведения у человека. Важно, что эти черты поведения у домашних животных, также как и у человека, могут относиться не только к представителям собственного вида, но и переносится на другой вид (у человека – на животных, а у животных – на человека). Исходная идея, определившая задачи проекта, сводится к тому, что важнейшим этапом развития поведения является ранний постнатальный период (включая адолесцентый). Поэтому поиски нейробиологических механизмов доместикации должны вестись не только путём сравнении взрослых особей доместицированных животных и их диких сородичей, но, главным образом, путём изучения более ранних периодов онтогенеза. Одним из ключевых этапов развития коммуникативного и агрессивного поведения считается адолесцентный период, а одним из важных механизмов – изменение уровня нейрогенеза в гиппокампе. Именно в этот период нейрогенез может коренным образом менять социальное поведения животного, которое будет устойчиво во взрослом состоянии. Тестирование этой идеи путём сравнения уровня генетической экспрессии у современных домашних животных, подвергавшихся в течение нескольких тысячелетий многовекторному селекционному давлению, и у их предковых форм, живущих в настоящее время, малоинформативно. В проекте будут использованы параллельные уникальные экспериментальные модели доместикации, созданные в ИЦиГ СО РАН на серебристо-чёрной лисице (Vulpes vulpes) и серой крысе (Rattus norvegicus) длительным систематическим отбором по их реагированию на человека – на элиминацию агрессивно-трусливых реакций дикости, а лисиц даже на положительное и дружелюбное реагирование на человека. Таким отбором создана единственная в мире популяция одомашненных лисиц. Подобные же изменения в поведении наблюдают на другом виде, серой крысе, представители которого были отловлены в дикой природе. Актуальность и значимость исследований наших уникальных селекционных моделей состоит в том, что дает возможность провести сравнительный анализ животных модельных популяций с животными исходных популяций, живущими в тот же период и в тех же условиях, чего не было сделано ни в одном исследовании. Для исследования формирования мозга в период раннего постнатального развития и его связи с поведением во взрослом состоянии у лисиц и крыс разных поведенческих групп будет использовано несколько подходов. В исследованиях доместикации животных впервые будет предпринято сопоставление объёмов структур мозга, плотности нейронов и уровня нейрогенеза в гиппокампе, а также его молекулярно-генетических механизмов у животных в адолесцентый период развития и во взрослом состоянии. Для этого будут применены методы МРТ и иммуногистохимического анализа, будет проанализирована экспрессия генов, связанных с нейрогенезом, в гиппокампе и окружающих его оболочках, исследовано метилирование ДНК и проанализированы различия в количестве белков, кодируемых дифференциально экспрессирующимися генами. Кроме того, будет исследовано, коммуникативное поведение, пространственные обучение и память у доместицируемых и агрессивных животных. Будет проведено воздействие на нейрогенез в гиппокампе в адолесцентный период с помощью введения витамина А и его метаболита, ретиноевой кислоты, а также проанализированы изменения поведения у взрослых животных, что поможет выявить влияние ювенильного нейрогенеза на формирование поведения у доместицируемых и агрессивных животных. Таким образом, совокупность ожидаемых результатов позволит нам определить не только различия в развитии мозга доместицируемых и агрессивных лисиц и крыс, но и механизмы этих различий, приблизит нас к пониманию ключевых нейробиологических механизмов не только в условиях доместикации, но также во многих эволюционных ситуациях, включая эволюцию человека.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Мейстер Л.В., Александрович Ю.В., Маковка Ю.В., Ключерева А.А., Гербек Ю. Селекция крыс и лисиц по поведению приводит к изменениям количества мРНК генов, связанных с системой ретиноевой кислоты Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology, №7, Т. 56, C. 642 (год публикации - 2020)
10.31857/S0044452920070955

2. Гербек Ю.Э. Cистема ретиноевой кислоты как возможный фактор экспериментальной доместикации животных Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology, №7, Т. 56, C. 562 (год публикации - 2020)
10.31857/S0044452920070451

3. Кожемякина Р.В., Шихевич С.Г., Гулевич Р.Г., Гербек Ю.Э. Влияние диеты, обогащенной витамином А, на поведение взрослых серых крыс, селекционируемых на ручное и агрессивное поведение Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology, №7, Т.56, С. 612 (год публикации - 2020)
10.31857/S0044452920070694

4. Гулевич Р.Г, Шихевич С.Г., Коношенко М.Ю., Кожемякина Р.В. Межсамцовые взаимодействия на нейтральной территории и последующая динамика уровня кортикостерона и тестостерона в крови у ручных и агрессивных серых крыс (Rattus norvegicus) Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology, №2, V. 57, 260–269 (год публикации - 2021)
10.1134/S0022093021020083

5. Александрович Ю.В., Антонов Е.В., Шихевич С.Г., Мейстер Л.В., Маковка Ю.В., Шепелева Д.В., Харламова А.В., Гербек Ю.Э. The pattern of gene expression in dorsal and ventral hippocampus and the relationship between the stress response and adult neurogenesis in tame and aggressive foxes General and Comparative Endocrinology (год публикации - 2021)

6. Чадаева И., Пономаренко П., Кожемякина Р., Суслов В., Богомолов А., Климова Н., Шихевич С., Савинкова Л., Ощепков Д., Колчанов Н. А., Маркель А., Пономаренко М. Domestication Explains Two-Thirds of Differential-Gene-Expression Variance between Domestic and Wild Animals; The Remaining One-Third Reflects Intraspecific and Interspecific Variation Animals, V. 11, No. 9, article number: 2667 (год публикации - 2021)
10.3390/ani11092667

7. Трут Л.Н., Харламова А.В., Гербек Ю.Э. Belyaev's and PEI's Foxes: A Far Cry Trends in Ecology and Evolution, V. 35, N. 8, P. 649-651 (год публикации - 2021)
10.1016/j.tree.2020.03.010

8. Гербек Ю.Э., Малявко А.А., Шепелева Д.В. Oxytocin effects on the behavior in historical and experimental domesticated animals Siberian Medical Review, №2, p.110 (год публикации - 2022)
10.20333/25000136-2022-2-110

9. Ощепков Д., Чадаева И., Кожемякина Р., Золотарева К., Хандаев Б., Шарыпова Е., Пономаренок П., Богомолов А., Климова Н.В., Шихевич С., Редина О., Колосова Н.Г., Назаренко М., Колчанов Н., Маркель А., Пономаренко М. Stress Reactivity, Susceptibility to Hypertension, and Differential Expression of Genes in Hypertensive Compared to Normotensive Patients Int. J. Mol. Sci., V. 23 N. 5 P. 2835 (год публикации - 2022)
10.3390/ijms23052835

Публикации