Биологи Санкт‑Петербургского государственного университета изучили особенности поведения модельных крыс с синдромом дефицита внимания и гиперактивности. Результаты исследования показали, что такие крысы сталкиваются с проблемами при выполнении сложных поведенческих задач.

Неврологические нарушения, такие как синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ), болезнь Паркинсона, синдром Туретта, шизофрения и маниакальные состояния, часто возникают при биполярном расстройстве. Эти патологии могут быть следствием нарушений в работе дофаминовой передачи. Дофамин — нейромедиатор, который играет в мозге ключевую роль в таких процессах, как двигательная активность, обучение и память.

Результаты исследований, поддержанных грантом Российского научного фонда, опубликованы в двух статьях научного журнала Biomedicines в 2024 год.

Ученые Санкт‑Петербургского университета исследовали линию нокаутных крыс DAT‑KO, у которых с рождения отсутствует (то есть «нокаутирован») ген, определяющий наличие в организме белка‑транспортера обратного захвата дофамина — DAT. У таких животных нейромедиатор дофамин, выделяясь в мозге при определенных условиях, действует аномально длительно. Это приводит к повышенной активности у крыс: они не могут долго оставаться неподвижными, у них нарушены процессы внимания, снижена обучаемость.

«Мы исследовали, какие особенности проявляют крысы линии DAT‑KO, у которых отсутствует транспортер дофамина. Оказалось, что гиперактивные нокаутные крысы склонны к стереотипным моделям поведения, что мешает им адекватно обучаться и выполнять сложные поведенческие задачи», — поделилась руководитель гранта РНФ, ведущий научный сотрудник лаборатории нейробиологии и молекулярной фармакологии Института трансляционной медицины СПбГУ Анна Вольнова

«Например, "нокауты" хуже ориентируются в пространстве, поэтому менее успешно, чем крысы без генетического дефекта, могут находить пищу в специально разработанных лабиринтах», — рассказала Анна Вольнова.

Кроме того, биологи Университета исследовали, как особенности поведения крыс DAT‑KO отражаются на электрической активности мозга этих животных. Обработка информации в мозге — распределенный процесс, при котором происходит синхронизация активности нейронов в различных областях мозга. В своей работе ученые СПбГУ оценили синхронизацию нейронной активности, зарегистрированной от коры мозга и стриатума (полосатого тела) крыс при осуществлении четырех различных типов поведения. Выяснилось, что для нокаутных крыс характерна аномальная десинхронизация ритмов, зарегистрированных в различных частях мозга, особенно во время исследовательского поведения.

В работе использовалась инфраструктура Научного парка СПбГУ — ресурсные центры «Виварий» и «Развитие молекулярных и клеточных технологий», а также Центр клеточных технологий Института цитологии РАН. Работа проводилась большим коллективом ученых, в сотрудничестве с Первым Санкт‑Петербургским государственным медицинским университетом имени акад. И. П. Павлова.

Исследования выполнены при поддержке гранта РНФ № 21‑75‑20069 «Изучение нейробиологических основ фармакологической коррекции синдрома дефицита внимания и гиперактивности на животных моделях».

Такая десинхронизация может быть ключевым фактором, лежащим в основе проблем с гиперактивностью у крыс DAT‑KO. Как предполагают ученые СПбГУ, гипердофаминергия у нокаутированных крыс снижает эффективность обработки информации структурами мозга, из‑за чего им сложнее решать сложные поведенческие задачи, например быстро и эффективно ориентироваться в лабиринтах.

Подобные исследования на так называемых модельных животных необходимы для выявления механизмов дофамин‑зависимых патологий, а также для разработки фармакологических подходов к их лечению. В своих исследованиях биологи Санкт‑Петербургского университета используют именно крыс, поскольку они демонстрируют более сложные формы поведения, чем, например, мыши, и больше подходят для моделирования психоневрологических расстройств. Исследуя модельных крыс DAT‑KO, ученые надеются не только получить новые знания о механизмах развития дофамин‑зависимых патологий, но и подобрать методы их фармакологической коррекции в будущем.