Эксперименты по выявлению особенностей непроизвольного внимания у крыс DAT-KO и животных дикого типа (WT) показали, что величина преимпульсного ингибирования (PPI) достоверно ниже у крыс DAT-KO. Эти наблюдения свидетельствуют о сниженном уровне внимания, характерном для DAT-KO крыс – модели СДВГ. Результаты оценки эффективности решения DAT-KO крысами пространственных задач в лабиринте Хебба – Вильямса на этапе предварительного обучения подтвердили гиперактивность DAT-KO крыс. Они пробегали достоверно большее расстояние и с большей скоростью, чем крысы дикого типа, время достижения целевого отсека было достоверно больше по сравнению с WT крысами. Сравнение траекторий движения животных при исследовании лабиринта в поисках пищевого подкрепления подтвердило наличие стереотипии в поведении DAT-KO крыс: крысы дикого типа выбирают оптимальный путь к целевому отсеку, тогда как DAT-KO крысы совершают множество возвратов на старт. Было отмечено, что у DAT-KO крыс время и количество посещений зон ошибок достоверно больше, чем у крыс WT: они проводили большую часть времени в зонах ошибок и чаще посещали эти зоны по сравнению с WT крысами.
Был проведен анализ ряда норадренергических препаратов (гуанфацин, йохимбин и атомоксетин при внутрибрюшинном введении) в качестве корректоров нарушений поведения DAT-KO крыс. Впервые показана эффективность гуанфацина, постсинаптического агониста альфа-2А рецепторов, для коррекции нарушений поведения крыс DAT-KO в лабиринте при решении задачи на пространственную ориентацию: его введение достоверно снижает симптомы гиперактивности, характерные для DAT-KO крыс как модели синдрома СДВГ, улучшает дефицит пространственной памяти, способствует улучшению внимания, снижая количество ошибочных реакций при достижении цели. Введение DAT-KO крысам антагониста альфа-2А рецепторов йохимбина напротив, было неэффективно, усугубляя СДВГ-подобное поведение этих животных. Атомоксетин, блокатор обратного захвата норадреналина, приводил к увеличению количества ошибочных реакций при обследовании лабиринта, в то же время снижая количество стереотипичных реакций.
Нами были получены новые данные о влиянии введения гуанфацина, йохимбина и атомоксетина на величину преимпульсного торможения у DAT-KO крыс. Введение йохимбина не приводило к значимым изменениям данного параметра, тогда как гуанфацин и атомоксетин достоверно увеличивали величину преимпульсного торможения у DAT-KO крыс, что говорит об улучшении непроизвольного внимания. Мы предполагаем, что использование гуанфацина для уменьшения симптомов СДВГ может оптимизировать поведение DAT-KO крыс, улучшая внимание и решение пространственных задач при ориентации в лабиринте.
Наряду с поведенческими изменениями, вызываемыми введением норадренергических препаратов, были проанализированы возможные электрофизиологические маркеры нарушений внимания и обучения. Была проведена регистрация электрокортикограммы и локальных потенциалов в трех структурах мозга крыс обеих групп (дорсальный стриатум, первичная моторная и префронтальная зоны коры мозга).
Было обнаружено, что при введении норадренергических препаратов снижение мощности дельта-ритма в ПФК коррелирует с улучшением пространственного обучения и внимания у DAT-KO крыс (эффект наблюдаются при введении гуанфацина), тогда как изменения мощности в диапазоне тета-ритма ассоциированы с различными изменениями. Увеличение мощности тета-ритма коррелирует с ухудшением поведенческих показателей DAT-KO крыс при введении YOH и WT крыс при введении гуанфацина, тогда как снижение мощности в диапазоне тета-ритма коррелирует с улучшением некоторых поведенческих показателей DAT-KO. В то же время, увеличение мощности тета-осцилляций в ПФК DAT-KO при введении гуанфацина не связано с ухудшением в поведении. Таким образом, снижение мощности в диапазонах дельта- и тета-ритмов чаще всего ассоциированы с улучшениями показателей внимания и пространственного обучения, однако эффект может быть различным у WT и DAT-KO животных. Возможно, сочетанное применение GF и АТХ выявит новые возможности данных фармакологических агентов для снижения гиперактивности и персеверации у нокаутных животных и выявления более однозначных электрофизиологических маркеров СДВГ.
Для понимания механизмов взаимодействия дофаминергической и норадренергической систем мозга впервые было проведено исследование состояния гиподофаминергии, вызываемого у DAT-KO крыс инъекцией блокатора синтеза дофамина альфа-метил-пара-тирозина (alphaMT). В этом случае блок выработки тирозингидроксилазы и, следовательно, синтеза нового дофамина, в сочетании с отсутствием транспортера обратного захвата дофамина у DAT-KO крыс, приводит развитию острой гиподофаминергии с практически «нулевым» уровнем дофамина и развитием каталептического состояния. В то же время, животные дикого типа не показывают значительных изменений в поведении.
Обнаружено, что несмотря на критическое влияние на двигательную активность DAT-KO крыс, инъекции alphaMT не оказали значимого воздействия на механизмы непроизвольного внимания, задействованные при осуществлении стартл-рефлекса и преимпульсного торможения. Анализ электрической активности мозговых структур показал, что введение alphaMT оказывает различные эффекты на животных DAT-KO и крыс дикого типа: у WT крыс в стриатуме и префронтальной коре наблюдается достоверное увеличение мощности тета-ритма, у нокаутных животных обнаружен обратный эффект в виде снижения мощности тета-ритма. Таким образом, значительная потеря дофамина, сопровождаемая изменениями в поведении, коррелирует со снижением мощности в диапазоне тета-ритма, который ассоциирован с исследовательским поведением и рабочей памятью.
Дополнительно к запланированным в первый год выполнения проекта работам, было проведено пилотное исследование влияния системного введения гуанфацина в дозе 0.25 мг/кг на уровень внеклеточного содержания дофамина у DAT-KO и WT крыс, с использованием метода микродиализа. Эксперименты подтвердили экстремально высокий уровень внеклеточного дофамина у DAT-KO крыс по сравнению с крысами WT, показанный в предыдущих работах. После введения гуанфацина в дозе 0.25 мг/кг было обнаружено статистически достоверное снижение уровня внеклеточного дофамина как у WT крыс, так и у нокаутных животных. Этот факт подтверждает эффективность использования гуанфацина для коррекции состояния гипердофаминергии.
Таким образом, благодаря исследованиям на крысах, нокаутных по транспортеру дофамина, было положено начало пониманию роли норадренергической системы мозга в коррекции нарушений работы дофаминергической системы у крыс DAT-KO.