Prostorová navigace, kognitivní kontrola, flexibilita chování a jejich vztah k neurodegeneraci

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Prostorová navigace, kognitivní kontrola, flexibilita chování a jejich vztah k neurodegeneraci"

Přemysl Kašpar
před 7 lety
Počet zobrazení:

1 Prostorová navigace, kognitivní kontrola, flexibilita chování a jejich vztah k neurodegeneraci Aleš Stuchlík Karel Valeš Štěpán n Kubík Fyziologický ústav AV ČR Oddělen lení neurofyziologie paměti

Tématická charakterizace oddělen lení Prvotním m cílem c výzkumu na oddělen lení je učenu ení a paměť u zvířat a lidí. Zaměření na prostorovou orientaci a paměť vzniklo v 80. letech pod vedením m Dr.

2 Tématická charakterizace oddělen lení Prvotním m cílem c výzkumu na oddělen lení je učenu ení a paměť u zvířat a lidí. Zaměření na prostorovou orientaci a paměť vzniklo v 80. letech pod vedením m Dr. Jana Bureše V posledních letech se oddělen lení soustředilo na prostorovou orientaci v dynamických prostřed edích (např.. rotujících ch arénách či i s pohybujícími se objekty) a propojení chování s translačními přístupy p (směrem ke klinické aplikaci, studiu neurodegenerativních onemocnění apod.) Dnešní laboratoř je širší mladá skupina zaměř ěřená na studium paměti a chování obecně (také např. úzkosti či i stresu), jejich genetického, nervového a neurochemického ho substrátu tu a související animáln lní modely nemocí CNS Aplikace výzkumu prostorové paměti do vývoje citlivých diagnostických testů pro počínaj nající kognitivní poruchy a pro hledání neuroprotektivních a prokognitivních léčiv

Spatial navigation and learning Prostorová navigace vysoce komplexní forma učenu ení,, vyžaduje výpočetn etní procesy vyšší ššího řádu Slouží jako model lidské deklarativní paměti Alzheimerova nemoc,

3 Spatial navigation and learning Prostorová navigace vysoce komplexní forma učenu ení,, vyžaduje výpočetn etní procesy vyšší ššího řádu Slouží jako model lidské deklarativní paměti Alzheimerova nemoc, neurodegenerace Závisí na hipokampu a strukturách středn edního spánkov nkového laloku Sestává z vícev cečetných etných procesů: Rozpoznání polohy, reprezentace Kognitivní koordinace, flexibilita Pracovní paměť ěť,, měnící m se informace Morrisovo vodní bludiště,, aktivní vyhýbání se místu (kolotočov ové bludiště), vyhýbání se nepříteli Testy vhodné pro detekci deficitů v neurodegenerativních modelech The Hippocampus Book, Lazslo Seress

Citlivé prostorové testy Morrisovo vodní bludiště Morrisovo vodní bludiště vynalezeno skotským badatelem Richardem G. M. Morrisem na počátku 80. let 20. století (Morris, Learn.&Motiv.

4 Citlivé prostorové testy Morrisovo vodní bludiště Morrisovo vodní bludiště vynalezeno skotským badatelem Richardem G. M. Morrisem na počátku 80. let 20. století (Morris, Learn.&Motiv., 1981) Vyžaduje přesnou prostorovou reprezentaci Závisí na hipokampu Zlatý standard v testech animálních modelů neurodegenerace Laboratoř s ním má rozsáhlé zkušenosti (Koistinaho et al., PNAS, 2001; Syková et al., PNAS, 2005; Kubik a Fenton, J. Neurosci., 2005; Stuchlik et al., Neurosci. Lett. 2004; Vales et al., Neurosci Res., 2006)

5 Citlivé prostorové testy Kolotočov ové bludiště A.A. Fenton Lokomoce a prostorové vyhýbání provázan zané, částečně lze oddělit V aréně existují dva souřadnicov adnicové rámce, stabilní rámec místnostim a rámec arénky nky,, tyto rámce r jsou odděleny konstantní rotací aparátu. Již starší práce (Fenton et al., PNAS,, 1998) ukázala, že e potkan vnímá a zpracovává oba rámce r současn asně. Novější práce (Wesierska et al., J.Neurosci., 2005, J. Neurosci) ukázala že management těchto rámců odpovídá kognitivní koordinaci. Práce (Kubik a Fenton, J.Neurosci., 2005) pak ukázala fakt, že kognitivní koordinace je specifickou funkcí hipokampu, která je od jeho funkce reprezentační (klíčov ové např.. v MWM) odděliteln litelná na úrovni chování. Citlivost k neurokognitivnímu narušen ení v animáln lních modelech

6 Citlivé prostorové testy Vyhýbání se nepříteli Potkani jsou trénováni vyhýbat se robotovi pomalu a náhodně popojíždějícímu po povrchu arénky Inaktivace hipokampu pomocí TTX narušila vyhýbání pohyblivému ale nikoli stabilnímu robotovi (Telenský et al., PNAS, 2011) I navigace k viditelnému cíli c vyžaduje hipokampus, pokud se tento cíl c pohybuje (rozší šíření teorie kognitivní mapy) Automatické vyhodnocování měnící se zkušenosti (angl. automated updating of attended experience) Závislost na hipokampu ( (Morris a Frey, Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci., ) Vhodný test u stanovení deficitů při experimentáln lní neurodegeneraci?

7 Cholinergní screeningový model kognitivního narušen ení Kolotočov ové bludiště Srovnali jsme potkaní kmeny Long-Evans a Wistar v citlivosti na skopolamin Potkani z chovů Fyziologického ústavu AV ČR, v.v.i. Využili jsme dávky d 1.5mg/kg a 3mg/kg, (spíš íše e vyšší šší) Kmen Wistar vykazoval poškozen kození navigace v kolotočov ovém m bludišti, kmen Long-Evans nikoliv Vyšší citlivost potkanů Wistar v této t to úloze Pro testování potenciáln lních léčiv l v kolotočov ovém m bludišti je jednoznačnou nou volbou kmen Wistar

Cholinergní screeningový model kognitivního narušen ení Morrisovo vodní bludiště Opět t srovnání kmenů Long-Evans a Wistar V Morrisově vodním m bludišti jsou oba kmeny stejně citlivé Vyšší citlivost

8 Cholinergní screeningový model kognitivního narušen ení Morrisovo vodní bludiště Opět t srovnání kmenů Long-Evans a Wistar V Morrisově vodním m bludišti jsou oba kmeny stejně citlivé Vyšší citlivost úlohy? Cholinergní blokáda ovlivňuje spíš íše počáte teční osvojení úlohy než její vybavení Využit ití: Ověř ěřování prokognitivního účinku farmak Srovnání se situací u lidských dobrovolníků (FN Motol, 2: LF UK) Porovnání s kognitivním m narušen ením m v jiných farmakologických modelech, např. Samaritan.

Exprese časných genů Zavedení metodiky zobrazování časných genů (IEG; Arc, Homer1a) ) a její integrace do problematiky oddělen lení IEG signalizují neuronáln lní aktivitu Využit ití ve studiu

9 Exprese časných genů Zavedení metodiky zobrazování časných genů (IEG; Arc, Homer1a) ) a její integrace do problematiky oddělen lení IEG signalizují neuronáln lní aktivitu Využit ití ve studiu kognitivní koordinace, zpracování měnící se informace, obrovské možnosti ve studiu mechanismů kognitivního narušen ení u neurodegenerace Naše e pokusy ukázaly, že e dávka d NMDA antagonisty MK-801 (0.15mg/kg), která narušuje uje kognitivní koordinaci na kolotoči, narušuje uje téžt separaci populací CA1 neuronů exprimujících ch časné geny (IEGs( IEGs) ) po exploraci různých r prostřed edí,, zatímco nižší dávka MK-801 (0.10mg/kg) neovlivnila ani chování ani expresi časných genů.

10 Plány na budoucí rok Zavedení modelu Samaritan a testování poškozen kození specifických navigačních funkcí v tomto modelu ve výše e zmíněných ných sofistikovaných behavioráln lní testech, umožň žňujících ch jejich oddělen lení Samaritan chronická intracerebráln lní aplikace beta-amyloidu amyloidu, heptahydrátu tu síranu železnatého a L-buthioninL buthionin-(sr) (SR)-sulfoxiniminu potkanům m kmene Long-Evans Studium mechanismů těchto poškozen kození (zobrazování časných genů,, histologie, biochemie) Ověř ěření terapeutického účinku farmak v tomto modelu a také v další ších modelech neurodegenerace a demencí (léze hipokampu, skopolamin atd.) Biochemické studium modelu a stanovení markerů neurodegenerace (Dr. Řípová, Krištof tofíková,, Vrajová) Výhledově: McGill transgenní model Alzheimerovy nemoci (JSW Technologies obtíže e s množen ením m zvířat) Spolupráce Psychiatrické centrum Praha, Odd. vývojové epileptologie a Odd. buněč ěčně neurofyziologie FgÚ AV ČR, 2.LF UK, 3. LF UK a další

11 Poděkov kování Prokopova I, Bahnik S, Doulames V, Vales K, Petrasek T, Svoboda J, Stuchlik A. Synergistic effects of dopamine D2-like receptor antagonist sulpiride and beta-blocker propranolol on learning in the Carousel maze, a dry-land spatial navigation task. Pharmacol Biochem Behav. 2012;102(1): IF = (2010) Levcik D, Nekovarova T, Stuchlik A, Klement D. Rats use hippocampus to recognize positions of objects located in an inaccessible space. Hippocampus doi: /hipo , in press IF = (2011) Svoboda J, Telensky P, Blahna K, Bures J, Stuchlik A. Comparison of male and female rats in avoidance of a moving object: more thigmotaxis, hypolocomotion and fear-like reactions in females. Physiol Res. 2012, in press IF = (2011) Entlerova M, Bahnik S, Lobellova V, Zemanova A, Vales K, Stuchlik A. Between-strain comparison of Long- Evans and Wistar rats in sensitivity to central cholinergic blockade with higher doses of scopolamine: differential effects in active place avoidance task and the Morris water maze, Physiology and Behavior, under review

Podobné dokumenty

Metodika studia chování a paměti u zvířat

Metodika studia chování a paměti u zvířat Vybrané metodické přístupy ke studiu různých typů chování, učení a paměťových fenoménů, především u laboratorních hlodavců Metodika studia chování a paměti u zvířat