Необычный характер электрической активности головного мозга монгольского хомячка (Allocricetulus curtatus) при гетеротермии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Впервые зарегистрирована электроэнцефалограмма (ЭЭГ), температура мозга и брюшной полости, а также двигательная активность у 18 взрослых самцов факультативного гибернатора – монгольского хомячка – в ходе зимней спячки в контролируемых лабораторных условиях в зимний период. При комнатной температуре наблюдались четкие синхронные циркадианные ритмы двигательной активности и температуры тела. У большинства животных постепенное понижение внешней температуры (от 24°C до 4°С) приводило к значительному повышению двигательной активности, сочетавшемуся с увеличением размаха циркадианных колебаний температуры тела. Шесть хомячков демонстрировали бауты торпора и гибернацию с радикальными изменениями ЭЭГ вплоть до достижения изоэлектрической линии, а также исчезновения колебаний температуры мозга. Обнаружено, что монгольские хомячки могут на фоне обычных периодов сна легко входить и выходить как в состояние торпора, так и довольно глубокую гибернацию со снижением температуры тела вплоть до 10ºC.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. М. Ковальзон

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: kovalzon@sevin.ru
Россия, Москва

А. Д. Комарова

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук

Email: kovalzon@sevin.ru
Россия, Москва

М. Ю. Смагина

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук

Email: kovalzon@sevin.ru
Россия, Москва

Н. Ю. Феоктистова

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук

Email: kovalzon@sevin.ru
Россия, Москва

А. В. Суров

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук

Email: kovalzon@sevin.ru

член-корреспондент РАН

Москва

Список литературы

  1. Калабухов Н.И. Спячка млекопитающих. М.: Наука, 1985.
  2. Ushakova M.V., Kropotkina M.V., Feoktistova N.Y., et al. // Rus. J. Ecol. 2012. V. 43. № 1. P. 62–66.
  3. Shylo A.V. // Neurophysiology. 2015. V. 47. №. 1. P. 84–91.
  4. Deboer T., Tobler I. // Neurosci. Lett. 1994. V. 166. № 1. P. 35–38.
  5. Deboer T., Tobler I. // Neuroreport. 2000. V. 11. № 4. P. 881–885.
  6. Palchykova S., Deboer T., Tobler I. // J. Sleep Res. 2002. V. 11. №. 4. P. 313–319.
  7. Vyazovskiy V.V., Palchykova S., Achermann P., et al. // Cerebr. Cort. 2017. V. 27. № 2. P. 950–961.
  8. Heller H.C., Ruby N.F. // Annu. Rev. Physiol. 2004. V. 66. P. 275–289.
  9. Mohr S.M., Bagriantsev S.N., Gracheva E.O. // Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 2020. V.36. P.13.1–13.24.
  10. Feoktistova N.Yu., Naidenko S.V., Surov A.V., et al. // Rus. J. Ecol. 2013. V. 44. No. 1. P. 56–59.
  11. Kovalzon V.M., Averina O.A., Minkov V.A., et al. // J. Evol. Biochem. Physiol. 2020. V. 56. № 5. P. 451–458.
  12. Kovalzon V.M., Komarova A.D., Erofeeva M.N., et al. // Eur. Phys. J. Spec. Top. 2024. V. 233. P.659–670.
  13. Harding E.C., Franks N.P., Wisden W. // Front. Neurosci. 2019. V. 13. Paper 336.
  14. Украинцева Ю.В., Соловьева А.К. // Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2023. Т. 123. №5 (вып. 2). С. 21–27.
  15. Heller C. // Sleep. 2014. V. 37. №7. P. 1157–1158.
  16. Ambler M., Hitrec T., Pickering A. Turn it off and on again: characteristics and control of torpor // Wellcome Open Research. 2022. V. 6. Article 313. doi: 10.12688/wellcomeopenres.17379.2
  17. Rothhaas R., Chung S. // Front. Neurosci. 2021. V. 15. Article 664781.
  18. Hrvatin, S., Sun, S., Wilcox, O. F., et al. // Nature. 2020. V. 583. P. 115–121.
  19. Huang Y.G., Flaherty S.J., Pothecary C.A., et al. // Sleep. 2021. V. 44. №9. Article zsab093.
  20. Shi Z., Qin M., Huang L., et al. // Biol. Rev. 2021. V. 96. No. 2. P. 642–672.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Усредненный 10-суточный фрагмент двухмесячной записи температуры тела (верхняя кривая, левая ордината, °С) и двигательной активности (нижняя кривая, правая ордината, δG) у двух хомячков, не перешедших в гипотермическое состояния при снижении температуры в камере от 24°C (на данном фрагменте – от 13°С) до 4°С. Соответственно, светлый период сокращался от 12 ч (на данном фрагменте – от 5 ч) до 2 ч в сутки. По оси абсцисс – время суток в ч. Пунктиром отмечена линия тренда; r=0.62 – коэффициент корреляции между двумя кривыми (p < 0.05).

Скачать (117KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Типичная холодовая спячка у самца монгольского хомячка в лаборатории в течение двух мес. в зимний период. Вверху – температура тела (°C, левая ордината), внизу – двигательная активность (δG, правая ордината). Температуру в экспериментальной камере понижали от 24°C (13.01, начало опыта) до 4°C (4.02) и сохраняли на этом уровне до конца опыта. Световой период также сокращали от 12 ч (13.01) до 2 ч (4.02). Рамкой с затемнением выделен фрагмент, представленный в деталях на рис. 5.

Скачать (175KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Радикальные изменения ЭЭГ при погружении в спячку при температуре в камере 4⁰C. Представлены 20-сек эпохи нативной записи. На белом фоне, вверху – ЭЭГ (Channel 2), внизу – двигательная активность (Accelerometer). На черном фоне – спектральные характеристики ЭЭГ. Столбик справа – результат обработки (стадирования) ЭЭГ по 20-сек эпохам. А, через 1 ч 15 мин от начала баута. Температура тела – 30.6⁰C. B, через 12 ч 30 мин от начала баута. Нижняя точка баута, температура тела – 11.2⁰C.

Скачать (174KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Динамика ЭЭГ, температуры мозга и двигательной активности при температуре в камере 22⁰C и температуре мозга 36.2⁰C. Нативная запись. A, 1-мин эпизод медленного сна (SW). На белом фоне, сверху вниз: температура мозга (Channel 1, отклонение вниз означает подъем температуры, и наоборот), ЭЭГ (Channel 2), двигательная активность (Accelerometer). Калибровка температуры – 0.01⁰C. Верхний график на черном фоне – спектральная характеристика ЭЭГ. Столбик справа – результат обработки (стадирования) ЭЭГ по 20-сек эпохам. B, 5-мин эпизод медленного сна (S), переходящего в быстрый (R) и завершающегося коротким пробуждением (W). Верхняя кривая – температура мозга (Channel 1, отклонение вниз означает подъем температуры, и наоборот). Калибровка температуры – 0.25⁰C. Средняя кривая – ЭЭГ (Channel 2), нижняя – двигательная активность (Accelerometer). Столбик справа – результат обработки (стадирования) ЭЭГ по 20-сек эпохам.

Скачать (221KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Репрезентативный баут спячки. A, температура тела (верхняя кривая, °C, левая ордината) и двигательная активность (нижняя кривая, δG, правая ордината). Абсцисса – время суток. B, скомпрессированный результат обработки ЭЭГ: Q – неподвижное состояние, отличное от сна и бодрствования; W – бодрствование; S – медленный (медленноволновый) сон; R – быстрый (парадоксальный, REM) сон. C, почасовая представленность бодрствования (Wake), медленного сна (SWS) и быстрого (REM) сна во время двух межбаутных периодов. D – суммарный процент трех состояний за весь межбаутный период. Затемненная часть – темный период в камере.

Скачать (195KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025