Изучение динамики физической активности организма в условиях светового десинхроноза

Актуальность

Человек постоянно живёт в условиях нарушения нормального режима дня. Смена часовых поясов при поездках, периоды акклиматизации, условия пребывания в космосе, периоды вынужденного сна при угрожающих жизни состояниях, а также сам восстановительный период после болезни являются естественными причинами нарушения биоритмов организма. Нарушение биоритмов само по себе не приводит к конкретной болезни. В ответ организм вырабатывает комплекс адаптационных механизмов на клеточном, тканевом и органном уровне, что проявляется в виде отдельных реакций систем органов, которые можно регистрировать и анализировать. При хроническом нарушении биоритмов происходит срыв адаптационных реакций, наступает истощение организма.

Цель

На примере декоративных крыс породы Стандарт сравнить активность животных до и после воздействия искусственного нарушения нормального режима сна и бодрствования.

Задачи

1. Проанализировать научную литературу по проблеме световой и темновой депривации животных.

2. Подготовить и выполнить эксперименты «Открытое поле», «Плавание до полного утомления».

3. Создать условия для моделирования темновой и световой депривации крыс.

4. Сравнить действие магнитного поля на отдельные компоненты в структуре двигательной активности крыс.

Оснащение и оборудование, использованное в работе

• Тест «Открытое поле»

• Светильники 300Лк

• Круглые магниты 41мТл

• Цифровой датчик магнитного поля Relab

• Большие пластиковые контейнеры

Описание

Для работы автор использовал декоративных крыс породы Стандарт с массой тела 300±10 грамм.

В исследовании проверялась гипотеза о том, что световой десинхроноз увеличивает физическую утомляемость крыс и снижает их двигательную активность. Были созданы условия круглосуточной световой и темновой депривации в течение 30 дней с одинаковым рационом питания (готовый комплексный корм) и свободным доступом к воде. В клетках содержалось по 2-3 животного одного пола. Над клетками сбоку размещались осветительные приборы. Освещённость на уровне расположения животных составила 300Лк. Активность животных проверялась до и после депривации по двум стандартным методикам. Для теста «Открытое поле» было подготовлено и расчерчено поле со сменным дном, исключавшим влияние запаховых меток. В течение 3 минут регистрировали единичные поведенческие акты (стойки, груминг, замирание, пересечение квадратов) и в процентном отношении определяли структуру двигательной активности. В тесте «Плавание до полного утомления» животные свободно плавали (не касаясь дна) в пластиковой ёмкости с водой при температуре t +20±2 °C. Автором регистрировалось время полной остановки активного плавания животного с замиранием в течение 1 минуты. Были проведены исследования влияния переменного магнитного поля низкой частоты (41мТл) на структуру регистрируемых отдельных поведенческих актов в тесте «Открытое поле». Круглые магниты (диаметр 10 см и толщина 5 мм) разной полярности прикреплялись в два ряда с наружной стороны дна прозрачного пластикового контейнера без полок для лежания, закрывая поверхность дна полностью. Крысы предварительно пересаживались в контейнер для снижения реакции стресса на последующих этапах. В течение 30 минут животное находилось в пластиковом контейнере с приоткрытой крышкой, оно могло свободно перемещаться, вставать на задние лапы. Животное располагалось в непосредственной близости от поверхности магнитов. По окончании времени экспозиции магнитного поля проводился тест «Открытое поле».

Результаты

1. Результаты теста «Открытое поле» показали, что круглосуточное освещение (вариант опыта «Свет») не влияет на вертикальную активность животных по сравнению с контролем. Число актов груминга несколько больше, чем в контроле. Это ожидаемый результат, поскольку фактор освещения в тесте и варианте опыта практически совпадают. В сравнении с контролем заметно снизилась горизонтальная активность (кинестетическая) животных, т. е. способность к мышечной работе, и одновременно заметно возросло число актов замирания (тревожность). Вариант опыта с круглосуточной темнотой ещё больше, чем вариант «Свет», и намного заметнее в сравнении с контролем, снижал горизонтальную двигательную активность животных. Этот результат ожидаем, т. к. у животных резко изменились условия освещения. Сравнения с другими компонентами активности в варианте опыта «Темнота» показали, что возросло число замираний (тревожность) и число регистрируемых актов груминга. Число стоек также можно считать сопоставимым с контролем.

2. В воде с температурой +20 °C у крыс в обоих вариантах опыта и в контроле достигалось состояние умеренной гипотермии тела. В ходе световой и темновой депривации произошло рассогласование биологических ритмов организма (десинхроноз). В результате скорость развития комплекса физиологических адаптационных процессов снижалась, что приводило к более быстрому угнетению процессов дыхания, сердечных сокращений по сравнению с контролем. Видимыми признаками угнетения являлись прекращение активных движений и замирание животного в воде в течение 1 минуты. Это позволило полностью исключить гибель животных в исследовании.

3. Переменное магнитное поле низкой частоты избирательно действует на отдельные компоненты двигательной активности. Это позволяет рассматривать его как фактор коррекции десинхронозов.

Выводы

1. Нарушение режима сна и бодрствования одинаково негативно влияют как на эмоциональный, так и на двигательный компонент активности. Влияние на познавательную (аудиовизуально обусловленную) двигательную активность требует дополнительного изучения характера грумминга и его продолжительности во времени.

2. Темновая депривация (круглосуточное освещение) в 3 раза увеличивает скорость наступления физического утомления в тесте «Плавание до полного утомления».

3. Переменное магнитное поле низкой частоты увеличивает двигательный компонент активности крыс как по сравнению с контролем, так и во всех вариантах световой депривации. Это объясняется тем, что магнитное поле в целом положительно влияет на реологические свойства крови. Усиление кровотока физиотерапевтическими способами используется в спортивной и восстановительной медицине при комплексном лечении травм.

Перспективы использования результатов работы

Магнитное поле низкой частоты можно рекомендовать как один из способов для восстановления подростков после светового десинхроноза.

Мнение автора
«Мне очень понравилось представлять свою работу на конференции, отвечать на вопросы жюри. В ходе выполнения исследования я заинтересовалась профессией физиолога»