ИЗМЕНЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ДЕНДРИТНЫХ ШИПИКОВ В МОТОРНОЙ КОРЕ МЫШЕЙ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ И УГАШЕНИИ ОБСТАНОВОЧНОГО УСЛОВНО-РЕФЛЕКТОРНОГО СТРАХА

prenatal developments. Toluene increases of aggression, 
induces 

depressive effect on CNS and increase anxiety in prenatal hypoxed (E13) 
rats [1,2]. Considering that depressive effect on CNS and decrease 
cognitive functions of animals toluene causes at influence of high 
levels (500 ppm and above) [4] it is possible to assume that the 
prenatal hypoxed animals have heightened sensitivity to toluene, 
showing similar changes in concentration 150 ppm. 

References.

1.
Vokina V.A., Sosedova L.M., Katamanova E.V., Rukavishnikov V.S., 

Zhurba O.M. Toxicological Review, 2013, №4(121), S. 47-51.
2.
Vokina V.A., Sosedova L.M., Rukavishnikov V.S., Jakimova N.L., 

Lizarev A.V. Med. Tr. Prom. Ekol., 2014, №4, S. 30-34.
3.
Aiken C.E., Ozanne S. E. Hum. Reprod. Update, 2014, Vol.20(1), P: 

63–75.
4.
Bushnell P. J., Oshiro W.M., Samsam T.E., Benignus V. A., Krantz 

Q. T., Kenyon E.M. Toxicol. Sci. 2007. Vol. 99(1), P. 181-189.
5.
Lau C., Rogers J.M., Desai M., Ross M.G. Obstet. Gynecol., 2011, 

Vol. 117(4), P: 978-1063.
DOI:10.12737/12314

ИЗМЕНЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ДЕНДРИТНЫХ ШИПИКОВ В МОТОРНОЙ КОРЕ МЫШЕЙ 

ПРИ ФОРМИРОВАНИИ И УГАШЕНИИ ОБСТАНОВОЧНОГО УСЛОВНО
РЕФЛЕКТОРНОГО СТРАХА

Волынщиков З.Н.*, Ефимова О.И.*, Анохин К.В.*,**

*НИЦ «Курчатовский институт», **ФГБНУ «НИИНФ им. П.К. Анохина Москва», 

Россия;

efimova_oi@nrcki.ru

Ключевые слова:
дендритные шипики; моторная кора; обстановочный 

условно-рефлекторный страх; мыши
Динамика 
дендритных 
шипиков, 
актин-содержащих 
выростов 
мембран 

дендритов, способных образовывать синаптические соединения, тесно 
связана 
с 
клеточными 
механизмами 
формирования 
и 
поддержания 

долговременной памяти [4,5]. Для выявления нервных клеток, вовлеченных 
в долговременные пластичные перестройки при обучении широко используют 
в качестве маркеров экспрессию немедленных ранних генов (напр., c-fos, 
zif-268 и arc/arg 3.1). Однако, до сих пор остается малоизученной 
динамика дендритных шипиков тех нейронов, в которых при обучении 
активировались молекулярные маркеры пластичности. В единичных работах 
было показано, что в c-fos и arc-положительных нейронах после обучения 
в поле CA1 гиппокампа снижалась плотность дендритных шипиков [1,2]. 
Вместе с тем, наиболее длительные изменения дендритных шипиков при 
обучении были обнаружены в коре головного мозга [4,5], где наблюдаются 
также и вызванная обучением экспрессия немедленных ранних генов и 
долговременные изменения электрофизиологической активности нейронов 
[3].Целью настоящей работы было исследование изменения плотности 
дендритных шипиков на пирамидных нейронах V слоя моторной коры мозга 

мышей трансгенной линии Thy1-EGFP, экспрессирующих транскрипционный 
фактор c-Fos после выработки и угашения обстановочного условнорефлекторного страха.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
В эксперименте использовали мышей-самцов трансгенной линии Thy-1-EGFP в 
возрасте 3-4 месяца, массой 20-30 гр. Эксперименты проводили в 
соответствии с требованиями приказа № 267 МЗ РФ от 19.06.2013 г., а 
также 
требованиями 
Локального 
этического 
комитета 
по 
вопросам 

биомедицинских исследований (НИЦ «Курчатовский институт»).
Мышей группы «обучение»
помещали в экспериментальную камеру, которую 

они обследовали в течение 3 мин, затем получали 3 электрокожных 
раздражения (ЭКР) с интервалом в 1 мин, длительностью 2 сек, силой 0.7 
mA, а после этого еще 1 мин запоминали обстановку. Мышей группы 
«угашение»,
заранее обученных обстановочному условно-рефлектoрному 

страху, помещали в обстановку обучения на 10 мин без предъявления ЭКР. 
Мыши группы «активный контроль» в течение 10 мин обследовали камеру без 
предъявления ЭКР. Мышей группы «пассивный контроль» брали из домашней 
клетки и сразу извлекали мозг. Десять животных из каждой группы 
тестировали через 24 ч  на наличие долговременной памяти. Для 
иммуногистохимического 
анализа 
брали 
3-5 
животных 
из 
каждой 

экспериментальной 
группы. 
Через 
2 
ч 
после 
воздействия 
мышей 

анестезировали смесью золетила и ксилазина, проводили транскардиальной 
перфузию и извлекали мозг. На вибратоме Leica VT1200S готовили 
парасагиттальные 
срезы 
толщиной 
100 
мкм 
и 
проводили 

иммуногистохимическую реакцию на плавающих срезах по стандартной 
методике с использованием первичных антител goat anti-c-Fos (sc-52G, 
Santa Cruz) и вторичных антител donkey anti-goat Alexa Fluor 568 
(Molecular probes). Срезы оцифровывали на конфокальном микроскопе 
FluoView10i (Olympus) с водным объективом UPLSAPO60х/NA1,2. Подсчет 
плотности шипиков (числа шипиков на микрометр дендрита по его длинной 
оси) проводили по экспрессии Thy-EGFP полуавтоматическим методом в 
программе Neurolucida (MBF Bioscience). Статистический анализ делали в 
программе GraphPad Prizm 6 с использованием непараметрического теста 
Манна-Уитни. Различия считали достоверными при p < 0.05. 
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
В тесте через 24 ч у мышей из группы «обучение» время замирания (в 
процентах) было достоверно выше по сравнению с группой «активного 
контроля»:
80,31±4,41 vs 2,09±0,66, соответственно, p<0,0001, n=10. 

Количество 
c-Fos-положительных 
клеток 
на 
структуру 
достоверно 

увеличилось во всех экспериментальных группах по сравнению с группой 
«пассивного 
контроля» 
52,51±32,54, 
n=5: 
«активный 
контроль» 

644,60±210,2, p=0,0159, n=4, «обучение» 470,20±80,51, p=0,0159, n=4, 
«угашение»  557,40±231,1, p=0,0317, n=4. В c-Fos-положительных нейронах 
группы «обучение» плотность дендритных шипиков оказалась достоверно 
выше по сравнению с c-Fos-отрицательными нейронами этой же группы: 
0,46±0,01, n=3, 9 клеток vs  0,40±0,02, n=3, 11 клеток, соответственно, 
p=0,0479. Достоверных различий в плотности шипиков между c-Fosпозитивными и c-Fos-отрицательными нейронами в группе «угашение» не 
наблюдалось: 0,34±0,02, n=3, 9 клеток vs
0,31±0,02, n=3, 9 клеток, 

соответственно, р=0,2766. Таким образом, в моторной коре выявлено 
специфическое увеличение плотности шипиков в пирамидных нейронах, 

экспрессировавших маркер нейрональной пластичности c-Fos после обучения 
обстановочному условно-рефлекторному страху.
ЛИТЕРАТУРА
1. Kitanishi T, Ikegaya Y, Matsuki N. // Eur. J. Neurosci. 2009. V. 30. 
I. 4. P. 560-6. 
2. Sanders J, Cowansage K, Baumgärtel K, Mayford M. // J. Neurosci. 
2012. V. 32. I. 36. P. 12570-8.
3. 
Svarnik 
O.E., 
Alexandrov 
Y.I., 
Gavrilov 
V.V., 
et 
al. 
// 

Neuroscience. 2005. V. 136. P. 33-42.
4. Xu T., Yu X., Perlik A.J., et al. // Nature. 2009. V. 462. I. 7275. 
P. 915-9.
5. Yang G., Pan F., Gan W.B. // Nature. 2009. V. 462. I. 7275. P. 9204.

DENDRITIC SPINE DENSITY CHANGES IN THE MOUSE MOTOR CORTEX 

AFTER LEARNING AND EXTINCTION OF CONTEXTUAL FEAR

Volynshykov Z.N.*, Efimova O.I.*, Anokhin K.V.*,**

*National Research Center «Kurchatov Institute»; **P.K. Anokhin 

Research Institute of Normal Physiology, Moscow, Russia 

efimova_oi@nrcki.ru

Key Words:
dendritic spines; motor cortex; contextual fear 

conditioning; mice

Dynamics of dendritic spines, which make synaptic contacts, is 

associated with basic mechanism of long-term memory formation and
maintenance [4,5]. Expression of immediate early genes (e.g. c-fos, 
zif-268 and arc/arg 3.1) is widely used to identify cellular substrates 
of neuronal long-term plasticity. However, the dynamics of dendritic 
spines in the neurons with experience-induced expression of immediate 
early genes remains poorly studied. A few works have recently 
demonstrated, that in c-fos and arc-positive neurons in CA1 field of 
hippocampus dendritic spine density decreased after training [1,2]. At 
the same time, more prolonged changes in dendritic spines were found in 
cerebral neocortex [4,5], where learning-induced increase in immediate 
early 
gene 
expression 
and 
long-term 
modifications 
of 
neuronal 

electrophysiological activity were also demonstrated [3].

The aim of the present study was to investigate changes in the 

dendritic spine densities of pyramidal neurons of transgenic Thy1-EGFP 
mice, expressing transcriptional factor c-Fos in the layer V of the 
motor cortex after consolidation and extinction of contextual fear 
memory.

MATERIALS AND METHODS
Thy-1-EGFP 3-4 month old male mice weighting 20-30 g and 

maintained under a 12:12 light/dark cycle with ad libitum food and 
water were used for the experiments. All experimental procedures were 
performed in accordance with the rules of the Ministry of Health of the 
Russian Federation (19.06.2013) and the Local Ethics Committee for 
Biomedical Research (NRC «Kurchatov Institute»). Animals were randomly 

assigned to the following experimental groups: «passive control», 
«active control», «fear conditioning (FC)» and «extinction». «FC» group 
was placed for 6 min into experimental camera, where they freely 
explored a new environment for 3 min, then 3 foot shocks (1 mA, 2 s) 
were delivered with 1 min interval followed by 1 min rest period. Mice 
from the «extinction» group, received fear conditioning training and 
subsequently were placed for 10 min into experimental camera without 
shock. «Active control» group mice were placed for 10 min into 
experimental camera, where they freely explored a new environment 
without foot shock. Mice from the «passive control» group were taken 
for perfusion from their home cages. Ten mice from each group were 
tested 
for 
long-term 
memory 
72 
h 
after 
training. 
For 

immunohistochemical 
analysis 
3-5 
animals 
from 
each 
group 
were 

anesthetized with Zoletil and Xylazine mixture 2 h after training and 
perfused transcardially with 4% paraformaldehyde in phosphate buffered 
saline (PBS; pH 7.4). Their brains were removed  and parasagittal 100 
μm sections were cut on Leica VT1200S vibratome. Immunohistochemical 
analysis was performed on floating sections according to standard 
protocols using primary goat anti-c-Fos antibodies (sc-52G, Santa Cruz) 
and secondary donkey anti-goat Alexa Fluor 568 antibodies (Molecular 
probes). Immunolabeled sections were imaged on confocal microscope 
Olympus 
FV10i 
with 
UPLSAPO60х/NA1,2 
water 
immersion 
objective 

Semiautomatic count of spine density (spine number per micrometer along 
the dendrite longitudinal axis) according to Thy1-EGFP expression was 
performed 
with 
Neurolucida 
11.02.1 
(MBF 
Bioscience) 
software. 

Statistical 
analysis 
was 
done 
with 
GraphPad 
Prizm 
6 
by 
the 

nonparametric Mann-Whitney test. The differences were considered 
significant at p < 0.05. 

RESULTS
There was a significant increase in the time of freezing (in % of 

the total time) in the «FC» group 24 h after fear conditioning in 
comparison with the «active control» group: 80,31±4,41 vs 2,09±0,66, 
correspondingly, p<0,0001, n=10. Number of c-Fos-positive cells 
significantly increased in all the experimental groups compared to the 
«passive control» group («passive control» 52,51±32,54, n=5, «active 
control» 644,60±210,2, p=0,0159, n=4, «FC» 470,20±80,51, p=0,0159, n=4, 
«extinction» 557,40±231,1, p=0,0317, n=4). In the «FC» group c-Fospositive neurons had significantly higher dendritic spine densities in 
comparison with the c-Fos-negative neurons: 0,46±0,01, n=3, 9 cells vs  
0,40±0,02, n=3, 11 cells, correspondingly, p=0,0479. There was no 
significant difference between c-Fos-positive c-Fos-negative neurons in 
the «extinction» group:  0,34±0,02, n=3, 9 cells vs 0,31±0,02, n=3, 9 
cells, correspondingly, р=0,2766. 

Thus, our data show specific spine density increase in the 

pyramidal neurons expressing c-Fos in the mouse motor cortex after 
contextual fear conditioning. 

REFERENCES
1. Kitanishi T, Ikegaya Y, Matsuki N. // Eur. J. Neurosci. 2009. 

V. 30. I. 4. P. 560-6. 

2. Sanders J, Cowansage K, Baumgärtel K, Mayford M. // J. 

Neurosci. 2012. V. 32. I. 36. P. 12570-8.

3. Svarnik O.E., Alexandrov Y.I., Gavrilov V.V., et al. // 

Neuroscience. 2005. V. 136. P. 33-42.

4. Xu T., Yu X., Perlik A.J., et al. // Nature. 2009. V. 462. I. 

7275. P. 915-9.
5. Yang G., Pan F., Gan W.B. // Nature. 2009. V.462. I. 7275. P. 920-4.
DOI:10.12737/12315

ИЗМЕНЕНИЕ АКТИВНОСТИ Na+,K+-АТФазы В РАЗЛИЧНЫХ ОБЛАСТЯХ МОЗГА 

17-ДНЕВНЫХ КРЫС, ПОДВЕРГНУТЫХ ВЛИЯНИЮ ГИПОКСИИ

В РАЗЛИЧНЫЕ ПЕРИОДЫ ПРЕНАТАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ

Л.Б. Гадирова

Институт физиологии им. А.И.Караева Национальной Академии Наук 

Азербайджана, Баку
leylakb@yahoo.com

У 17-дневных крыс, перенесших гипоксию в период органогенеза и плодный 
период, обнаружено снижение активности Na+,K+-АТФазы в различных 
корковых и подкорковых структурах мозга. При этом более выраженное 
изменение активности обнаружено у животных подвергнутых гипоксии в 
период органогенеза. 
Ключевые слова: пренатальная гипоксия, Na+, K+-АТФаза, мозг
После воздействия гипоксии на различных стадиях пренатального развития 
у животных выявляются нарушения когнитивных функций и поведения, 
которые 
связывают 
с 
нарушением 
формирования 
нейронных 
сетей, 

синаптической пластичности и изменением морфо-функциональной структуры 
развивающегося мозга. В мозге взрослых крыс, перенесших гипоксию в 
период органогенеза, отмечаются значительные изменения содержания 
нейромедиаторов,  недоразвитие всех слоев коры, сокращение глиальных 
клеток и замедление дифференцировки нейронов. Во всех слоях коры 
наблюдается апоптоз и перицеллюлярный отек. В структурах лимбической 
системы изменяется плотность распределения нервных клеток. При этом 
степень выраженности нарушений, выявляемых  в постнатальном онтогенезе, 
ассоциируется 
также 
с 
процессами 
пролиферации, 
миграции 
и 

дифференциации нейробластов в периоды воздействия гипоксии (1,2). 
Показано, что длительная гипоксия изменяет плотность различных субтипов 
потенциал-зависимых Na+
каналов в развивающейся коре головного мозга 

крыс (4). 
Целью данной работы было исследовать влияние пренатальной гипоксии в 
период органогенеза и плодный период на активность Na+, K+-АТФ-азы в 
различных областях мозга 17-дневных крыс.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Опыты проводили на крысах линии Вистар. Беременные крысы подвергались 
гипоксии (5% О2 и 95% N2) в течение 30 минут в барокамере проточного 
типа объемом 0,012 м3. Животных опытной группы получали от самок,
перенесших гипоксию на 9-15 и 16-21 дни беременности, соответствующих 
периоду органогенеза и плодному периоду. В экспериментах использовались 
17-дневные крысы-самцы, полученные от контрольных и гипоксированных 
самок в количестве 40 особей. После декапитирования животных, мозг