ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………………...….3

ГЛАВА 1 ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ПОВЕДЕНИЯ ЖИВОТНЫХ…………………………………………………….……………………………….4

ГЛАВА 2 ВИДЕОТРЕКИНГ……………………………………..…………………………….16

ГЛАВА 3 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПОЛЕВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ………………………...19

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………………………21

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………………………………………….22

ВВЕДЕНИЕ

Этология как наука сформировалась в 20-том веке. Она изучает поведение животных. Самым первым и одновременно самым простым способом наблюдать поведенческие явления является обыкновенное визуальное наблюдение, которым и пользовались основоположники данной науки. Очень много материала было получено при использовании этого долго главенствующего метода исследований, было разработано  большое количество методик для него (составление этограмм, метод временных срезов, метод «стимул-реакция», метод регистрации отдельных поведенческих явлений и др). Но несмотря на такое многообразие методик, ограниченность возможностей отдельного человека и во многих случаях субъективность его взглядов не позволяют получать необходимых для достоверных выводов объёма и качества материала наблюдений. Сложно одновременно наблюдать за большим числом животных, сложно наблюдать за животными ведущими скрытный или ночной образ жизни. Очень важно накапливать как можно больше материала о вымирающих и редких видах.

В наше время важное значение изучение поведения животных приобретает потому,  что на них испытывают разнообразные лекарственные средства (особенно важное значение имеют крысы и мыши). Именно поэтому очень важно точно отслеживать все изменения в их поведении.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Многообразие решаемых вопросов (изучение редких животных, скрытных и ведущих ночной образ жизни, а также необходимость чётко определять малейшие изменения поведения и функций у лабораторных животных) не позволяет ограничиваться одним лишь методом визуального наблюдения. Как уже говорилось, он имеет существенные недостатки и ограничения. Эти ограничения и недостатки частично или полностью снимаются при использовании специального оборудования и программ, призванных облегчить и улучшить человеческий труд (облегчить сбор и увеличить объёмы и качество собираемого материала).

Достижения науки и техники не стоят на месте. И если раньше учёные располагали в качестве оборудования для наблюдения за животными только обыкновенными диктофоном и видеокамерой, то сегодня ситуация уже совсем другая. На данный момент современные лаборатории мира оснащены высокопрофессиональным оборудованием, опирающимся на цифровые технологии. Это обеспечивает автоматическую фиксацию множества физиологических и поведенческих параметров, возможность сопоставления их, поиска корреляций и т. п. (Амикишиева, 2009). Сейчас возможны исследования при помощи спутниковых систем и спутниковых радиоошейников (Сальман, Рожнов 2010).Всё это создало принципиально новые возможности для поведенческих исследований.

В данном реферате будут рассмотрены некоторые существующие на сегодняшний день современные программы и оборудование, используемые для наблюдения за животными и анализа их поведенческого репертуара в лабораторных и полевых условиях.

ГЛАВА 1 ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ПОВЕДЕНИЯ ЖИВОТНЫХ

В настоящее время исследователи располагают большим разнообразием лабораторного оборудования для изучения тех или иных аспектов поведения животных в создаваемых испытателем условиях и необходимым для анализа полученного материала программным обеспечением. К сожалению, как и оборудование для множества других исследований, это оборудование имеет достаточно большую стоимость ( в том числе и программы для анализа поведения), из-за чего не все исследователи могут его себе позволить. Для решения этого вопроса некоторыми людьми были предприняты попытки создания более дешёвых аналогов, которые отличаются менее удобным интерфейсом и т. д., но с их помощью также можно получать достоверные результаты в экспериментах и исследованиях.

В подавляющем большинстве случаев лабораторные установки предназначены для крыс и мышей, но используются иногда и другие животные. Ряд зарубежных исследователей специализируются на производстве оборудования и программного обеспечения для поведенческого фенотипирования, среди них такие как «Columbus Instruments», «Noldus, San Diego Instrument», «Mouse Specifics Inc.», «Med Associates» и др (Амикишиева, 2009). Поведенческое фенотипирование – это процедура комплексной оценки поведенческих характеристик лабораторных животных – разработана в целях стандартизации сбора и интерпретации поведенческих данных для выявления нарушений функционирования центральной нервной системы у нокаутных и трансгенных генотипов начиная с элементарных моторно-двигательных реакций и заканчивая особенностями эмоционально-психической сферы.

Методы и оборудование используемые для наблюдения за животными различаются в зависимости от целей исследования:

1.Оборудование и методы для оценки индивидуальной (моторной) активности.

Для исследователя представляют большой интерес разнообразные нарушения двигательной активности лабораторных животных. Такие нарушения встречаются например у линий мышей, которые моделируют болезни Паркинсона (то есть у них конечности периодически непроизвольно подрагивают), Хантингтона (это нейродегенеративное заболевание), атаксии, латерального склероза, дистонии и т. д..

Разработка первых методов и соответствующего оборудования для экспериментального изучения поведения животных началась ещё в 1930-х годах. Американский исследователель Холл разработал установку «Открытое поле» (Open Field test ) для оценки общей (локомоторной) и исследовательской активности (Hall, 1934). Установка представляла арену поделённую на равные квадраты. Изучаемое животное помещали в центре арены, затем регистрировали число пересечённых квадратов. То есть рассчитывали пройденное этим животным за определённый промежуток времени расстояние.

В наше время эта установка усовершенствована и также активно используется, в том числе для изучения таких вещей, как тревожность, память и для начального скрининга фармакологических препаратов.

Современная установка отличается тем, что она снабжена фотоэлементами, которые позволяют учёным автоматически регистрировать исследовательскую и базовую активность лабораторного животного, груминг (то есть поведение, которое направлено на прихорашивание – это облизывание, почесывание и пр.), вертикальную активность животного, снижение его активности в процессе освоения новой территории, какие либо редкие или стереотипные движения (то есть выступает индикатором нарушений в центральной нервной системе), подсчитывать пропорцию нахождения животного либо в центре, либо на периферии арены (что является показателем тревожности), демонстрировать траекторию движения и т. д.. Полученные в ходе регистрации активности животного данные записываются в цифровом формате, который совместим с программами Microsoft( M. Word и M. Exel).

В совокупности можно сказать что современная установка "Открытое поле" предназначена для изучения поведения грызунов в новых (то есть стрессогенных) условиях и она позволяет оценить такие показатели как: выраженность и динамику отдельных поведенческих элементов у лабораторного животного; уровень эмоционально-поведенческой реактивности животного ("седацию-ажитацию"); стратегию исследовательского/оборонительного поведения; привыкание (habituation); запоминание каких-либо обстановочных стимулов (например, в парадигме "object recognition"); симптомы неврологического дефицита; локомоторную стереотипию.

Согласно руководству по доклиническому изучению новых фармакологических веществ оценка поведения крыс и мышей в открытом поле входит в перечень исследований по изучению нейролептической, антидепрессантной и транквилизирующей (анксиолитической) активности фармакологических веществ.

В каждой категории исследований применяют различные модификации установки: "Открытое поле" может быть маленьким или большим, круглым или квадратным, с крышкой и без нее. Наличие или отсутствие отверстий в полу установки, а также освещенность поля также зависят от задач конкретного эксперимента.

Многократные посадки животного в установку (согласно методу Platel и соавт., 1984 г) помогают в исследовании ноотропной активности у изучаемых соединений (базовые тесты).

Далее в вопросе оценки индивидуальной (моторной) активности следует назвать систему Home cage activity. Эта система используется в целях исследования поведения животных в домашней клетке. Она дополняет данные наблюдений, полученные в тестах, которые фокусируются на каких-то конкретных поведенческих ответах. В домашних клетках у животных этологический репертуар получается более комплексный. Он не зависит от оперативного вмешательства человека и позволяет исследователю проследить поведение с учётом взаимодействий между конкурирующими мотивациями и в течение сразу нескольких циркадных циклов.

Современное оборудование для данной системы снабжено фотоэлементами, а также видеокамерой. Они позволяют снимать и автоматически регистрировать активность животного, трекинг (то есть траекторию движения), среднюю скорость передвижения отдельного животного, время нахождения в пластиковом укрытии, а также процент времени неподвижности животного, время приёма им пищи и воды и многое другое. Такая система способна снимать данные одновременно с 24-48 клеток.

Для подсчёта числа вращений животного за определённый промежуток (интервал) времени используется специальный прибор Rotometr (Ротометр). Этот прибор необходим для оценки данного параметра после хирургических вмешательств на спинном мозге и головном мозге, а также при исследованиях паркинсонизма в моделях на животных.

Для оценки чувства равновесия животного и способности этого животного балансировать на вращающемся барабане, ещё в 1960-х годах был разработан прибор Rotarod (Ротарод). Его работа заключается в следующем. Когда увеличивается скорость вращения барабана, то это провоцирует более быстрое падение с установки. Регистрируются либо максимальная скорость, когда лабораторное животное ещё удерживается на ротароде в течение заданного времени (примерно 30 секунд), либо регистрируется время падения с ротарода при разных скоростях вращения барабана.

Этот тест используется в исследованиях трансгенных животных, а также при изучении возрастных изменений (потому что с возрастом выполнение данного теста существенно нарушается).

Для оценки равновесия используется так называемый тест «прогулка по приподнятой перекладине» Raise-beam walking. Он используется в тестах на обучение, или в тестах на возрастные изменения. Животное учиться лазить по перекладине разной конфигурации и разной толщины, чтобы достигнуть закрытой (безопасной для животного) платформы. При этом регистрируются время ходьбы, соскальзывания лап и падения животного. При нарушенном равновесии исследуемое животное цепко держится за перекладину, боясь падения, что резко удлиняет латентный период перехода.

Установка Beam-walking (Сужающаяся дорожка) предназначена для оценки моторного дефицита главным образом задних конечностей и в меньшей степени передних. Тест широко используется при моделировании различных патологических состояний мозга, связанных с повреждением моторной коры у исследуемого животного (фокальная ишемия, компрессионная ишемия, ишемия/гипоксия мозга новорожденных крысят).

Анализ походки по следам (отпечаткам лап) Gait analysis system используется, в частности, при исследованиях на животных с хирургическими вмешательствами на спинном мозге, а также при скрининге фармакологических препаратов. Данная установка представляет из себя коридор, по которому лабораторное животное предварительно обучают проходить. Результаты этого теста сравнивают до и после хирургического вмешательства, на фоне медикаментозной терапии.

Современные установки отличаются тем, что с их помощью возможно автоматически регистрировать время и скорость прохождения коридора, помимо этого ещё и продолжительность касания частей тела животного пола (отдельно каждой ногой, хвостом, брюхом и носом). В анализе данных с этой установки оценивается степень координации животного. То есть, например, в случае если у животного нормальная (не нарушенная) локомоция, центр следа задней лапы падает на центр предшествующего следа передней лапы. А при нарушениях походки исследуемого животного постановка задней лапы становится весьма вариабельной и дистанция между следами передней и задней лап увеличивается тем больше, чем больше нарушения.

Установка для оценки тремора животных называется Tremor monitor. Она используется при фенотипировании трансгенных животных, анализе нарушений центральной нервной системы, каких-либо возрастных изменений, в фармакологических исследованиях. Данная установка отличает тремор от стереотипных движений. Современная установка снабжена программным обеспечением и представляет результаты анализа в графическом и цифровом форматах, совместимых с ПК.

Прибор для оценки мышечной силы сжатия передних или задних лап называется Grip strength system. Он градуально замеряет усилия, которые надо приложить для того чтобы животное разжало лапы. При этом производится автоматическая цифровая запись результатов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Наиболее важное значение в современной науке имеет изучение именно лабораторных животных, таких как крысы и мыши. Использование современных методологических и инструментальных возможностей приводит человека к тому, что становится возможным полноценно изучить поведенческий репертуар лабораторных грызунов. В результате этого людям представляется уникальная возможность моделирования на лабораторных животных многих аспектов поведения человека в норме, при стрессовых воздействиях, при врождённых и приобретённых расстройствах центральной нервной системы и т. д.. Именно по этим причинам на сегодняшний день разработано множество экспериментальных установок (для точной диагностики даже малейших отклонений в поведении животных) и программ для анализа получаемого с экспериментальных установок материала. Но в настоящее время также существует необходимость в наблюдении за животными в полевых условиях. Это наблюдение осуществляется с помощью спутниковых систем навигации и связанных с ними ошейников с радиопередатчиками и большого разнообразия видов охотничьих камер.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК


Амикишиева фенотипирование: современные методы и оборудование // Вавиловский журнал генетики и селекции – Новосибирск: Институт цитологии и генетики СО РАН, 2009. - № 3. -  С. 529-542. Иванов с основами зоопсихологии. – М.: Лань, 2007. – 623 с. , Ильченко рекомендации по этологическим наблюдениям за млекопитающими в неволе. – М.: Московский зоопарк, 1998. – 152 с. Резникова подходы к изучению языкового поведения животных. – М.: Московский зоопарк, 2008. – С. 293-337. , Рожнов спутниковой системы Argos для наблюдения за животными на территории России // “Земля из космоса - наиболее эффективные решения” [2010]. URL: http://sevin-expedition. ru/scienceinfo/stats/stats_16.html (дата обращения: 29.04.2013). Austin Graham E., Thomas Chris J., Houston David C., Thompson Des B. A. Predicting the spatial distribution of buzzard Buteo buteo nesting areas using a Geographical information System and remote sensing //  J. Appl. Ecol., 1996. - № 6. - P. 1541-1550. Korpimaki E., Koivunen V., Hakkarainen H. Do radio-collars increase the predation risk of small rodents? // Ethol. Ecol. and Evol., 1996. - № 4. - P. 377-386. Lefebvre Lynn W., Ackerman Bruce B. Aerial survey as a technique for estimating trends in manatee population size - problems and prospects // Inf. and Technol. Rept, 1995. - № 1. - P. 63-74. Open Science // URL:  http://www. openscience. ru/index. php (дата обращения 28.04.2013). Parker N., Pascoe A., Moller H., Maloney R Inaccuracy of a radio-tracking system for small mammals: The effect of electromagnetic interference // J. Zool., 1996. - № 2. - P. 401-406. Slavador М., P.-А. Alejandro, Gallina Sonia, Sanchez-Mantilla Rosa Elena Diferenciacion de pautas de comportamiento del venado con ayuda de radiotransmisores con sensor de movimiento // Acta zool. Mex., 1996. - № 67. - P. 67-80. Tyack Peter How a seal hears the world: First recordings from the seal's point of view // Oceanus, 1996. - № 1. - P. 32. Zhang Xianfeng, Wang Ding, Yang Jian, Wei Zhuo, Wang Kexiong, Bernd Wursig Радиослежение бесперой морской свиньи Neophocaena phocaenoides в р. Янцзы // Shengtai xuebao, 1996. - № 5. - P. 490-496.