BIOACOUSTIC PRECONDITIONING OF SEVERE PSYCHOGENIC TRAUMA

Abstract


Rat vital stress causes severe behavioral disorders and changes in the lipid spectrum of blood serum. The pur pose of this study is to develop a method of preconditioning to reduce post-stress disorders. The essence of this method consists in listening by an animal to an electrocorticogram of a congener recorded during the experience of vital stress and converted into sounds of the musical range. Sessions of bioacoustic exposure significantly reduce gross behavioral disorders and prevent changes in the lipid spectrum with subsequent vital stress.

Full Text

Введение. Посттравматическое стрессо вое расстройство (ПТСР) - это тревожная патология, отсроченная затя жная реакция на переживание чрезмерных по силе эмоционально травмирующих обстоятельств, ассоциирующихся с угрозой жизни. В экспериментах на животных показано, что стресс, вызванный переживанием обстоятельств гибели партнера от действий хищника, приводит к длительно сохраня ющимся нарушения м поведения и из-менени м спектра липидов плазмы крови по атерогенному типу, что рассматриваетс как модель ПТСР [1, 2]. В условиях индуцированной ПТСР было выявлено, что биоакустическое воздействие нормализует поведенческие про влени и спектр липидов в крови и печени крыс [3, 4]. Следовательно, звукова стимул -ция я вляется значимой и влияет на поведение и обменные процессы у стрессированных животных. Цель исследования: анализ влияния биоакустических воздействий, предваря ющих витальный стресс, на поведенческие про влени и спектр липидов плазмы крови у крыс. Материалы и методы исследования. Исследования проведены на крысах-самках породы Вистар (n=45): крысы, подвергнутые витальному стрессу, св занному с угрозой жизни, крысы после сеансов биоакустического воздействия (S-музыка) и крысы, которые после сеансов S-музыки переживали витальный стресс. Контролем служили интактные животные (n=10). Витальный стресс моделировали помещением животных в террариум с питоном, где крысы наблюдали гибель одной из особей. S-музыка представляла собой запись электрокортикограммы (ЭКоГ) крысы через 2 часа после витального стресса от правой затылочной области, когда в ЭКоГ наблюдались наиболее выраженные изменения. Регистрацию и преобразование ЭКоГ в звуки музыкального диапазона проводили с помощью компьютерного комплекса «Синхро-С» («СинКор», Россия). Преобразование ЭКоГ в акустический образ осуществлялось на основе операции согласования значений периодов колебаний ЭКоГ со множеством звуковых аудиофрагментов в цифровом формате, где каждому периоду колебания в диапазоне от 1 до 30 Гц соответствовал звуковой фрагмент с определенной частотой основного тона. Этот аудиофрагмент записывалс в виде файла на компьютер [5]. Интактным крысам давали прослушивать эту запись в течение 2 0 мин ежедневно (курс 5 дней). Через 10 дней после курса прекондиционирования (сеансы S-музыки) крыс подвергали витальному стрессу. За 2 недели до и через 3-4 дня после стрессорных воздействий крыс тестировали в «Открытом поле». О ценивали эмоциональное поведение - акты «груминг», «вертикальная стойка»; двигательное поведение - акты «локомоция », «сидит», «движение на месте», «фри-зинг»; исследовательское поведение - акты «норка», «стойка с упором», «о бнюхивание» и суммарное количество актов. За сутки до забора крови у крыс забирали корм. Анализ липидного спектра в сыворотке крови проводился до и после воздействий. Холестерин (ХС), триглицериды (ТГ) и холестерин липопротеидов высокой плотности (ХС ЛПВП) определяли ферментативным методом, использу наборы фирмы Randox (Англия). При анализе поведения и уровня липидов использовали непараметрический тест Манна-Уитни с уровнем надежности p<0,05. Животных содержали в соответствии с правилами, прин тыми Европейской конвенцией по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных целей (European Communities Council Directives of 24 November, 1986, 86/609/ EEC). Результаты. Общее количество поведенческих актов в тесте «Открытое поле» у контрольных крыс составл ло 198+20, а у крыс после витального стресса - 130+27, т.е. было достоверно ниже контроля (р<0,01). После биоакустических сеансов обща активность у крыс была выше контрольных показателей и составл ла в среднем 232+13 актов за 3-минутный период регистрации (р<0,05). У этих же крыс, подвергнутых в дальнейшем витальному стрессу, общее количество актов достоверно не отличалось от контрол (175+21 актов). Витальный стресс приводил к изменению структуры поведени (рис. 1). Уменьшалась дол исследовательского и активного двигательного поведени , увеличилась дол актов, характеризующих пассивное поведение. Сеансы S-музыки привели к увеличению актов, характеризующих эмоциональное поведение - прежде всего это акты «груминг», и снижению локомоторной активности. У этих крыс последующий витальный стресс в меньшей степени влиял на структуру поведения , чем у животных, переживающих стресс впервые. Рис. 1. Структура поведения в тесте «Открытое поле» у контрольных и экспериментальных крыс. S - витальный стресс; S-музыка - акустическое воздействие; белый сектор - эмоциональное поведение, серый - активное двигательное, черный - пассивное двигательное, заштрихованный - исследовательское поведение. Количество и длительность актов животных в тесте «Открытое поле» представлены в табл. 1 и 2. Таблица 1 Количество актов поведения в тесте «Открытое поле» у контрольных и экспериментальных крыс Группа Исследова тельское поведение Двигательное поведение Эмоцио нальное поведение активное пассивное Контроль 84+4 76+5 8+1 12+6 S-музыка 85+7 36+21* 23+4* 26+8 Стресс 55+9** 66+17 40+6** 18+3 S-музыка + стресс 78+9 60+9 17+9 20+5 Уровень значимости по сравнению с контролем: * р<0,05; ** р<0,01. Таблица 2 Общая длительность актов поведения в тесте «Открытое поле» у контрольных и экспериментальных крыс Группа Исследова тельское поведение, с Двигательное поведение, с Эмоциональное поведение , с активное пассивное Контроль 75,6±8,4 85,8±5,1 9,1±1,5 15,4±2,6 S-музыка 82,2 ±2,2 72,5±9,8* 13,6±2,2* 20,2±2,2** Стресс 80,9±2,4 54,7±9,6** 15,9±3,4** 21,1±1,9** S-музыка + стресс 80,3±5,2 58,8±16,0* 11,6±1,7 22,8 ±4,6* Уровень значимости по сравнению с контролем: * р<0,05; ** р<0,01. □ контроль ■ S □ S-муз ■ S-My3+S а Количество актов исследовательского поведения было снижено по сравнению с контролем только после витального стресса (табл. 1). После сеансов звукового воздействия и при последующем витальном стрессе исследовательское поведение по сравнению с контрольными показател ми достоверно не изменено. У крыс в модели витального стресса выя влено уменьшение времени, которое крысы затрачивали на активные двигательные акты и увеличено врем пассивного двигательного поведени (табл. 2). При этом количество актов, характеризующих локомоторную активность, достоверно не отличалось от контроля (см. табл. 1). Показатели пассивного двигательного поведения у экспериментальных крыс были также выше контроля при прослушивании S-музыки, но в меньшей степени (р<0,05), чем при витальном стрессе. Общий холестерин по сравнению с контролем увеличивалс у крыс только после витального стресса. Сеансы S-музыки приводили к увеличению триглицеридов в плазме крови, и их высокий уровень сохран лс после последующего витального стресса (рис. 2, а). Для крыс, переживших витальный стресс, характерно снижение ХС-ЛПВП, что отражалось в увеличении коэффициента атерогенности (рис. 2, б). Сеансы S-музыки не вызывали увеличения коэффициента атерогенности. Данный показатель после последующего витального стресса был выше контрол , но более чем в два раза ниже, чем у крыс, которые пережили только витальный стресс (см. рис. 2, б). б Рис. 2. Липидный спектр плазмы крови у крыс в моделях экспериментального стресса (а) и коэффициент атерогенности (б). S - витальный стресс, S-муз - акустическое воздействие; Кат=(ХСобщ _ ХСлпвп)/ХСлпвп; уровень значимости по сравнению с контролем: * р<0,05; ** р<0,01; *** р<0,001. Заключение. Функциональная пластичность механизма отрицательных эмоций при стресс-зависимых формах поведения является фундаментальным свойством центральной нервной системы, лежащим в основе нейрофизиологических процессов, обеспечивающих индивидуальную адаптацию [6, 7]. У здоровых крыс любое биоакустическое воздействие измен ет двигательное и эмоциональное поведение [3]. Музыкальное или музыкоподобное воздействие, организуемое в строгом соответствии с динамическими характеристиками мозга, способно индуцировать в мозге нейропластические перестройки [8]. Особенно выраженные эффекты отмечаются при увеличении музыкальности воздействий за счет придани им свойства ритмичности [9]. В нашем исследовании ж ивотные прослушивали преобразованную в звуки музыкального диапазона электрокортикограмму пережившего витальный стресс сородича. Преобразование ЭКоГ осуществл лось на основе операции согласования колебаний ЭКоГ, где каждому периоду колебания соответствовал звуковой фрагмент с определенной частотой основного тона. Запись ЭКоГ проводили через два часа после витального стресса. В этот период выявлялись наиболее выраженные нарушения в биоэлектрической активности мозга: увеличение индекса дельта-ритма в обеих затылочных и в правой лобной областях, а также нарушение межструктурных связей между затылочными и лобными област ми мозга [10, 11]. Акустическое воздействие может вызывать у животных «звуковое возбуждение», ко торое через р д подкорковых образований достигает коркового конца слухового анализатора, в котором звуковое раздражение создает патологический очаг возбуж-дени . Однако, как отмечаетс , при систематическом воздействии звуком аудиогенная судорожная чувствительность снижается [12]. По всей видимости, в нашем исследовании умеренна стрессор-ная нагрузка активирует стресс-лимитирующие системы и подготавливает ж ивотных к переживанию последующего витального стресса. Дл повышени устойчивости особей к воздействию стресса, св -занного с угрозой жизни, целесообразно использовать предварительные сеансы стресс-музыки, как способ прекондиционировани .

About the authors

T V Avaliani

FSBSI «Institute of Experimental Medicine»

A V Bykova

FSBSI «Institute of Experimental Medicine»

N N Klyueva

FSBSI «Institute of Experimental Medicine»

N K Apraksina

FSBSI «Institute of Experimental Medicine»

S G Tsikunov

FSBSI «Institute of Experimental Medicine»

References

  1. Цикунов С.Г., Клюева Н.Н., Кусов А.Г., Виноградова Т.В., Клименко В.М., Денисенко А.Д. Изменение липидного спектра сыворотки крови и печени крыс, вызванные тяжелой психогенной травмой // Бюлл. экспер. биол. и мед. 2006. Т. 141, № 5. С. 575-578. [Tsikunov S. G., Klyueva N. N., Kusov A.G., Vinogradova T.V., Klimenko V.M., Denisenko A.D. The change in the lipid spectrum of blood serum and liver of rats caused by severe psychogenic trauma. Bull. exper. biologist. and medicine, 2006, Vol. 141, No 5, pp. 575-578].
  2. Цикунов С.Г., Пшеничная А.Г., Клюева Н.Н. Виноградова А.Д., Денисенко А.Д. Витальный стресс вызывает длительные расстройства поведения и обмена липидов у самок крыс // Обзоры по клин. фармакол. и лекарств. терапии. 2016. Т. 14, № 4. С. 32-41. [Tsikunov S.G., Pshenichnaya A.G., Klyueva N.N., Vinogradova T.V., Denisenko A.D. Vital stress causes long-lasting disturbances of behavior and lipid metabolism in female rats. Reviews on clinical pharmacology and drug therapy, 2016, Vol. 14, No 4, pp. 32-41].
  3. Авалиани Т.В., Константинов К.В., Быкова А.В., Апраксина Н.К., Цикунов С.Г. Коррекция функционального состояния самок крыс методом ЭЭГ-зависимого акустического воздействия в модели витального стресса // Нейрокомпьютеры. 2014. № 7. С. 5-11. [Avaliani T.V., Konstantinov K.V., Bykova A.V., Apraksina N.K., Tsikunov S.G. Correction of the functional state of female rats by the method of EEG-dependent acoustic impact in the model of the vital stress. Neurocomputers, 2014, No 7, pp. 5-11].
  4. Клюева Н.Н., Апраксина Н.К., Авалиани Т.В., Парфенова Н.С., Никулечева Н.Г. Поведение и липидные показатели у крыс самок при биоакустической коррекции // Биомед. радиоэлектроника. 2015. № 4. С. 42-44. [Klyueva N.N., Apraksina N.K., Avaliani T.V., Parfenova N.S., Nikulicheva N.D. Behavior and lipid parameters in female rats with bioacoustic correction, Biomed. radio electronics, 2015, No 4, pp. 42-44].
  5. Константинов К.В. Способ нормализации психофизиологического состояния. Патент № 2410025 от 17.02.2009 [Konstantinov K.V. Method of normalization of psychophysiological state. Patent № 2410025 from 17.02.2009].
  6. Маслова Л.Н., Булыгина В.В., Амстиславская Т.Г. Длительная социальная изоляция и социальная нестабильность в подростковом возрасте у крыс: непосредственные и отдаленные физиологические и поведенческие эффекты // Журнал высшей нервной деятельности. 2009. Т. 59. № 5. С. 598-609. [Maslova L.N., Bulygina V.V., Amstislavskaya T.G. Chronic social isolation and social unstability in pubertate period in rats: direct and delayed physiological and behavioral effects. Zhurnal vysshei nervnoi deyatelnosti, 2009, Vol. 59, No 5, рр. 598-609].
  7. Amiri S, Haj-Mirzaian A, Rahimi-Balaei M, Razmi A, Kordjazy N. Cooccurrence of anxiety and depressive-like behaviors following adolescent social isolation in male mice; possible role of nitrergicsystem // Physiol Behav. 2015. Vol. 145. Р. 38-44.
  8. Koob G.F. Dynamics of neuronal circuits in addiction: reward, antireward and emotional memory // Pharmacopsychiatry. 2009. Vol. 42, Suppl. 1. Р. 32-41.
  9. Федотчев А.И., Бондарь А.Т., Бахчина А.В., Парин С.Б., Полевая С.А., Радченко Г.С. Эффекты музыкально-акустических воздействий, управляемых ЭЭГ осцилляторами субъекта // Росс. физиолог. журн. им. И.М. Сеченова. 2015. Т. 101, № 8. С. 970-977. [Fedotchev A.I., Bondar A.T., Bajcina A.V., Parin S.B., Polevaya S.A., Radchenko G.S. Effects of musical-acoustic influences, managed EEG oscillators of the subject. Ross. physiologist. Journ. Sechenov's name, 2015, Vol. 101, No 8, рp. 970-977].
  10. Апраксина Н.К., Авалиани Т.В., Цикунов С.Г. Динамика ЭКоГ-показателей самок крыс во время и после витального стресса // Обзоры по клинической фармак. и лекарств. терапии. 2018. Т. 16. Спецвыпуск 1. С. 14-15 [Apraksina N.K., Avaliani T.V., Tsikunov S.G. Dynamics of ECoG-indices of female rats during and after vital stress. Clinical pharmacist reviews. and medicine. therapies, 2018, Vol. 16, special issue 1, pp. 14-15].
  11. Авалиани Т.В., Апраксина Н.К., Константинов К.В., Цикунов С.Г. Пространственно-временная организация биоэлектрической активности мозга у потомства от крыс, переживших витальный стресс // Росс. физиол. журнал им. И.М. Сеченова. 2016. Т. 102, № 12. С. 1433-1443 [Avaliani T.V., Apraksina N.K., Konstantinov K.V., Tsikunov S.G. Spatio-temporal organization of brain bioelectrical activity in offspring from rats that survived vital stress. Ross. physiologist. Journ. I.M. Sechenov's name, 2016, Vol. 102, No 12, pp. 1433-1443].
  12. Батуев А.С., Брагина Т.А., Александров А.С., Рябинская Е.А. Аудиогенная эпилепсия: морфофункциональный анализ // Журналвысшей нервной деятельности. 1997. Т. 47, вып. 2. С. 431-438. [Batuev A.S., Bragina T.A., Alexandrov A.S., Ryabinskaya E.A. Audiogenic epilepsy: morphofunctional analysis. Zhurnal vysshei nervnoi deyatelnosti, 1997, Vol. 47, issue 2, pp. 431-438].

Statistics

Views

Abstract - 138

PDF (Russian) - 12

Cited-By


PlumX

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2018 Avaliani T.V., Bykova A.V., Klyueva N.N., Apraksina N.K., Tsikunov S.G.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies