Effect of long-term geomagnetic field weakening on aggressiveness of rats and opioidergic neurons activation | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Biologiya - Tomsk State University Journal of Biology. 2013. № 1 (21). DOI: 10.17223/19988591/21/11

Effect of long-term geomagnetic field weakening on aggressiveness of rats and opioidergic neurons activation

Geomagnetic field (GMF) is one of the most important environmental factors, but its effects are poorly understood. In the present study a model of long-term GMF weakening was created by compensation of the Earth's magnetic field to zero with Helmholtz coils. The experimental group of Wistar rats was placed in hypomagnetic conditions for 21 days, the control group was in the next room. The daily video recording of the experiment was carried out, and then it was used to evaluate the number of violent behavior acts. After the experiment a double immunostaining of frozen brain sections was performed. We used the antibodies to c-fos proteins, the immediately early genes products, as a marker of neuronal activation, and the antibodies to opioid receptors. We found a significant increase in aggressiveness in experimental animals compared to the control group within 2-3 weeks of GMF deprivation. The double immunostaining of c-fos andopioid receptors showed a decrease in the number of opioidergic cells after GMF weakening. This decrease was significant in the thalamus and the periaqueductal grey matter. Also we revealed the reduced activity of opioidergic neurons that express c-fos neurons under hypogeomagnetic conditions. Significant differences between the experimental and the control group according to the level of active opioi-dergic neurons were found in the thalamus, the periaqueductal grey matter, the frontal cortex and the superior colliculus. No significant differences in general neuronal activation were detected. A decrease in activation of opioidergic neurons may have resulted in increased pain sensitivity of rats and caused an increase in detected aggressive animal behavior.

Download file

Counter downloads: 311

Keywords

pain, rats, opioid receptors, c-fos, nociception, immediate-early genes, immunochemistry, aggressive behaviour, magnetic field, крысы, μ-опиоидные рецепторы, ноцицептивная система, иммуногистохимия, белки раннего ответа c-fos, агрессивное поведение, гипогеомагнитная среда

Authors

Name	Organization	E-mail
Khodanovich Marina Yu.	Tomsk State University	khodanovich@mail.tsu.ru
Gul Elizaveta V.	Tomsk State University	elizaveta-gul@yandex.ru
Zelenskaja Anna E.	Tomsk State University	nostoc@bk.ru
Pan Edgar S.	Tomsk State University	Ghostedge@mail.ru
Krivova Natalia A.	Tomsk State University	nakri@res.tsu.ru

Всего: 5

References

Neymec P., Altmann J., Marhold S. et al. Neuroanatomy of Magnetoreception: The Superior Colliculus Involved in Magnetic Orientation in a Mammal // Science. 2001. Vol. 294. P. 366-368.

Neymec P., Burda H., Oelschlager H.H.A. Towards the neural basis of magnetoreception: a neuroanatomical approach. Naturwissenschaften. 2005. Vol. 92. P. 151-157.

Замощина Т.А., Кривова Н.А., Ходанович М.Ю. и др. Влияние моделируемых гипо-магнитных условий дальнего космического полета на ритмическую организацию поведенческой активности крыс // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2012. Т. 46, № 1. С. 17-23.

Костюк А.С., Темурьянц Н.А. Динамика болевой чувствительности моллюсков Helix Albescens в условиях продолжительного электромагнитного экранирования // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского. Сер. Биология, химия. 2009. Т. 22 (61), № 3. С. 75-82.

Prato F.S. et al. Daily repeated magnetic field shielding induces analgesia in CD-1 mice // Bioelectromagnetics. 2005. Vol. 26. P. 109-117.

Одинак М.М., Живолупов С.А., Самарцев И.Н. Болевые синдромы в неврологической практике // Журнал неврологии и психиатрии. 2009. Вып. 109, № 9. С. 80-89.

Halasz J., Toth M., Kallo I., Liposits Z., Haller J. The activation of prefrontal cortical neurons in aggression - A double labeling study // Behavioural Brain Research. 2006. Vol. 175. P. 166-175.

Del Seppia C., Mezzasalma L., Messerotti M. et al. Simulation of the geomagnetic field experienced by the International Space Station in its revolution around the Earth: Effects on psychophysiological responses to affective picture viewing // Neuroscience Letters. 2006. 400. P. 197-202.

Del Seppia C., Luschi P., Ghione S. et al. Exposure to a hypogeomagnetic field or to oscillating magnetic fields similarly reduce stress-induced analgesia in C57 male mice // Life Sciences. 2000. Vol. 66, № 14. P. 1299-1306.

Eriksson J., Villa A. E.P. Event-related potentials in an auditory oddball situation in the rat // Biosystems. 2005. Vol. 79, is. 1-3. P. 207-212.

Choleris E., Del Seppia C., Thomas A.W. et al. Shielding, but not zeroing of the ambient magnetic field reduces stress-induced analgesia in mice // Proceedings of the Royal Society of London. 2002. Vol. 269. P. 193-201.

Del Seppia C., Ghione S., Luschi P. et al. Pain perception and electromagnetic fields // Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 2007. Vol. 31. P. 619-642.

Сварник О.Е., Анохин К.В., АлександровЮ.И. Распределение поведенчески специализированных нейронов и экспрессия транскрипционного фактора c-Fos в коре головного мозга крыс при научении // Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. 2001. T. 51, № 6. C. 758-761.

Буреш Я., Бурешова О., Хьюстон Дж. Методики и основные эксперименты по изучению мозга и поведения. М. : Высш. шк., 1991. 399 с.

Van ElzakkerM., Fevurly R.D., Breindel T., SpencerR.L. Environmental novelty is associated with a selective increase in Fos expression in the output elements of the hippocampal formation and the perirhinal cortex // Learning and Memory. 2008. Vol. 12, № 15. P. 899-908.

Dragunow M., Faull R. The use of c-fos as a metabolic marker in neuronal pathway tracing // Journal of Neuroscience Methods. 1989. Vol. 29, № 3. Р. 261-265.

Губский Ю.П., Беленичев И.Ф., Павлов С.В. и др. Роль гена раннего реагирования c-fos в норме и нейродеструктивной патологии. Возможности фармакокоррекции ней-ропептидными лекарственными средствами // Новости медицины и фармации. 2008. Т. 244, № 9. С. 16-19.

Кривова Н.А., Труханов К.А., Замощина Т.А. и др. Повышение агрессивности крыс при экспозиции в условиях гипогеомагнитного поля // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2008. Т. 42, № 6/1. С. 30-32.

Саримов Р.М., Бинги В.Н., Миляев В.А. Метод исследования влияния «магнитного вакуума» на цветовую память человека // Радиационная биология. Радиоэкология. 2005. Т. 45, № 4. С. 451-456.

Xiao Y., Wang Q., Xu M-L., Jiang J-C., Li B. Chicks incubated in hypomagnetic field need more exogenous noradrenaline for memory consolidation // Advances in Space Research. 2009. № 44. P. 226-232.

Zhang X., Li J.-F., Wu Q.-J., LiB., Jiang J.-C. Effects of hypomagnetic field on noradrenergic activities in the brainstem of golden hamster // Bioelectromagnetics. 2007. № 28. P. 155-158.

Del Seppia C., Mezzasalma L., Choleris E. et al. Effects of magnetic field exposure on open field behaviour and nociceptive responses in mice // Behavioural Brain Research. 2003. Vol. 144. P. 1-9.

Бинги В.Н., Саримов Р.М., Миляев В.А. Влияние компенсации геомагнитного поля на когнитивные процессы человека // Биофизика. 2008. Т. 53, № 5. С. 856-866.

Burger T., Lucova M., Moritz R.E. et al. Changing and shielded magnetic fields suppress c- Fos expression in the navigation circuit: input from the magnetosensory system contributes to the internal representation of space in a subterranean rodent // Journal of Royal Society Interface. 2010. Vol. 7. P. 1275-1292.

Бинги В.Н., Миляев В.А., Саримов Р.М., Заруцкий А.А. Влияние «нулевого» магнитного и электростатического полей на психофизиологическое состояние человека // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2006. № 8. С. 48-58.

Nemec P., Altmann J., Marhold S. et al. Neuroanatomy of мagnetoreception: the superior colliculus involved in magnetic orientation in a mammal // Science. 2001. Vol. 294. P. 366368.

Del Seppia C., Luschi P., Ghione S. et al. Exposure to a hypogeomagnetic field or to oscil lating magnetic fields similarly reduce stress-induced analgesia in C57 male mice // Life Sciences. 2000. Vol. 66, № 14. P. 1299-1306.

Del Seppia C., Ghione S., Luschi P. et al. Pain perception and electromagnetic fields // Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 2007. Vol. 31. P. 619-642.

Kakuda T. Inhibiting effects of theanine on caffeine stimulation evaluated by EEG in the rat // Biosci. Biotecnol. Biochem. 2000. № 64. P. 287-293.

Походзей Л.В. Гипомагнитные условия как неблагоприятный фактор производствен ной среды. М. : Медицина труда, 2004.

Гривенная Н.В. Анализ методов и методик коррекции влияния космического и сол нечного электромагнитных полей на биологические объекты // Вестник СевКавГТУ Сер. Естеств. науки. 2003. № 1(6). С. 163-168.

Маров М.Я. Планеты Солнечной системы. М. : Наука, 1986. 320 с.

Любимов В.В., Рагульская М.В. Электромагнитные поля, их биотропность и нормы экологической безопасности // Успехи современной радиоэлектроники. 2004. № 3. C. 49-60.