Использование животных для исследования мозга и поведения

Одним из препятствий на пути к пониманию связи между мозговой деятельностью и поведением являются этические нормы в отношении экспериментов на человеке и животных. Большинство стран самостоятельно решают, какие методы приемлемы в экспериментах на человеке и других видах позвоночных и беспозвоночных. В целом эксперименты на человеке допускают применение меньшего числа методов, чем эксперименты на наиболее близких родственниках человека среди приматов.

Таким образом, как и при разработке любых других терапевтических методов, при разработке и тестировании способов лечения неврологических и психических заболеваний человека новые способы сначала тестируют на различных лабораторных животных и лишь затем приступают к тестированию на человеке.

Несмотря на очевидные различия между мозгом обладающего способностью к речи человека и мозгом других животных, общий план строения человеческого мозга совпадает с общим планом строения мозга всех млекопитающих, а функции основных нейронных сетей млекопитающих, по-видимому, распространяются и на человека. По этой причине нейробиологи используют разные виды животных для моделирования заболеваний мозга человека и исследования функционирования нормального мозга.

Использование животных моделей для разработки способов лечения заболеваний мозга и поведенческих расстройств ставит перед учеными два вопроса. Первый вопрос состоит в том, действительно ли неврологические заболевания проявляются у животных так же, как у человека. Второй вопрос касается этических аспектов использования животных для исследований. Ниже мы рассмотрим каждый из этих вопросов в отдельности.

а) Преимущества моделей заболеваний на животных. Некоторые заболевания (например инсульт) можно легко смоделировать у лабораторных животных, вызвав нарушение кровоснабжения определенной области мозга и таким образом обеспечив повреждение мозга и соответствующие изменения поведения. Значительно сложнее определить, можно ли вызвать у лабораторных животных такие же поведенческие расстройства, как у человека. Давайте рассмотрим синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) — расстройство развития, основными поведенческими симптомами которого являются импульсивность, гиперактивность и/или невнимательность.

Наиболее распространенной проблемой детей с СДВГ является плохая школьная успеваемость. Лабораторные животные, такие как крысы и мыши, не ходят в школу. Как же мы можем смоделировать СДВГ у грызунов?

СДВГ признан трудноизлечимым заболеванием — с этим связан повышенный интерес к моделям заболевания на животных. Один из способов продвинуться в исследованиях — использовать в своих интересах нормальную вариативность результатов крыс в различных тестах на рабочую память и когнитивную деятельность, то есть тестах, требующих концентрации внимания. Идея состоит в том, что мы можем рассматривать СДВГ у человека или крысы как одну из крайностей в спектре поведения, являющемся частью нормального распределения в общей популяции.

Многие исследования показали, что введение крысам агониста дофаминовых рецепторов метилфенидата (Ritaline), обычно применяемого для лечения детей с СДВГ, улучшает результаты крыс, плохо справляющихся с требующими концентрации внимания тестами.

Одна из линий крыс, Kyoto SHR, особенно хорошо себя зарекомендовала в качестве модели СДВГ на животных. Таких крыс широко используют в лабораторных исследованиях. У крыс этой линии присутствуют аномалии дофаминергической иннервации префронтальной коры, которые связаны с такими поведенческими нарушениями, как гиперактивность. Считается, что аномалии дофаминергической системы являются одной из причин СДВГ у детей, Метилфенидат позволяет скорректировать поведенческие нарушения как у детей с СДВГ, так и у крыс SHR.

б) Благополучие животных и научные эксперименты. Использование животных в научных исследованиях имеет долгую историю, однако этические стандарты в отношении экспериментов на животных и соответствующие законы появились лишь в прошлом веке. Когда научное сообщество установило этические стандарты в отношении исследований человека, оно также разработало нормативы, регулирующие эксперименты на животных. Правительства большинства развитых стран регулируют использование животных для исследований.

Большинство штатов, регионов и провинций разных стран разрабатывают дополнения к законодательству. Организующие исследования университеты устанавливают свои собственные правила в отношении экспериментов на животных — то же можно сказать о различных научных сообществах и журналах.

Ниже перечислены принципы, используемые в Канаде при разработке экспериментальных и учебных протоколов, предполагающих использование животных:

1. Использование животных в исследованиях, обучении и тестировании допустимо только в том случае, если оно способствует пониманию экологических и фундаментальных биологических принципов или развитию знаний, которые, предположительно, принесут пользу людям, животным или окружающей среде.

2. Оптимальные стандарты поддержания здоровья и содержания животных обеспечивают повышение достоверности и воспроизводимости результатов экспериментов.

3. Допустимость использования животных в научных целях зависит прежде всего от доверия общества к механизмам и процессам, обуславливающим научную необходимость, гуманность и оправданность использования животных.

4. Использование животных допустимо только в том случае, если проведение исследования без использования животных невозможно. Исследователи, которые проводят эксперименты на животных, обязаны использовать гуманные методы и сократить число участвующих в экспериментах животных до минимума, необходимого для получения достоверных данных.

Положения, регулирующие использование и содержание лабораторных животных, содержатся в Законе о благополучии животных США, изменения в который Конгресс вносил в 1966, 1970, 1976 и 1985 г. В других странах законодательство аналогично законодательству США, а в некоторых европейских странах этические нормы намного более строгие. Действие Закона о благополучии животных США распространяется на крыс, мышей, кошек, собак, приматов и птиц и не распространяется на сельскохозяйственных животных, не используемых в научных целях.

Министерство сельского хозяйства США (USDA) контролирует исполнение закона через инспекторов отдела по уходу за животными Службы инспекции здоровья животных и растений (Animal and Plant Health Inspection Service).

Кроме того, Управление по контролю исследований человека (Office of Human Research Protections) Национальных институтов здоровья (NIH) контролирует исполнение Закона о научных исследованиях в сфере здравоохранения (Health Research Extension Act), принятого в 1986 г. Закон регулирует все виды использования животных, поддерживаемые Службой общественного здоровья США (U.S. Public Health Service), и распространяется на всех позвоночных животных, используемых для исследований, обучения или тестирования.

Закон гласит, что организация обязана подтвердить соответствие планируемого мероприятия с участием животных всем нормам и требованиям «Руководства по содержанию и использованию лабораторных животных» (National Research Council, 2011). Один из способов, позволяющих подтвердить соответствие требованиям указанного выше «Руководства», предполагает получение аккредитации «Международной ассоциации по аттестации и аккредитации содержания лабораторных животных» (Association for Assessment and Accreditation of Laboratory Animal Care International) — частной некоммерческой организации, которая пропагандирует гуманное обращение с животными.

Все аккредитованные университеты США и Канады, которые получают финансовую поддержку от государства, обязаны обеспечить надлежащее содержание всех позвоночных животных. Разработаны руководства и специальные протоколы, регламентирующие использование позвоночных животных для исследований, обучения и тестирования, в том числе рыб, амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих. Все ученые, использующие животных в университетах США или Канады, представляют протокол в комитет университета по содержанию и использованию лабораторных животных, в который входят исследователи, ветеринары, люди, обладающие определенным научным опытом, и неспециалисты из университетов и различных сообществ.

Компании, использующие животных в исследовательских целях, не обязаны следовать этой процедуре. Однако в случае невыполнения требований законодательства в отношении экспериментов на животных они не смогут опубликовать результаты своих исследований, поскольку научные журналы требуют соответствия исследований законодательству в отношении обращения с животными. Кроме того, если не был соблюден описанный выше протокол, открытия, сделанные с использованием животных, не будут признаны государственными органами, которые дают разрешение на клинические испытания препаратов на человеке.

По этой причине компании используют стандарты Надлежащей лабораторной практики (Good Laboratory Practice, GLP) такие же жесткие, как стандарты государственных учреждений.

Исследователи обязаны рассмотреть альтернативу процедуре, которая может привести к продолжительной боли и страданиям животных. В основном внимание общества сосредоточено на поиске альтернативы использованию животных для тестирования — причиной этого является осведомленность о тестировании некоторых фармакологических субстанций, в особенности токсичных соединений. В США тестирование таких субстанций контролирует Национальный институт по изучению санитарного состояния окружающей среды (National Institute of Environmental Health Sciences).

Несмотря на регулирующее использование животных законодательство, существует ряд разногласий по поводу использования животных в научных исследованиях. Кто-то одобряет любое использование животных, а кто-то категорически не одобряет использование животных в каких-либо исследованиях. Большинство придерживается золотой середины. Предметом дискуссии остаются философские, правовые, моральные, культурные и биологические аспекты использования животных.

Указанные аспекты важны для всех ученых, которые ставят эксперименты на животных, чтобы исследовать функции тела и мозга, а также поведение человека и животных. Они важны для медицины и ветеринарии, а также для людей и животных с заболеваниями или повреждениями нервной системы. Они важны и для противников использования животных в качестве рабочей силы или пищи. И наконец, они важны для студентов, которые читают об экспериментах на животных в статьях на сайте, то есть для вас.

в) Вопросы для самоконтроля и закрепления изученного. Прежде чем продолжить, проверьте себя.
1. Лабораторные животные могут быть использованы для моделирования некоторых заболеваний, например инсульта; они меньше подходят для моделирования большинства _____ заболеваний, таких как СДВГ, ввиду сложности воссоздания специфических условий развития этих заболеваний у человека.
2. Положения, регулирующие содержание и использование лабораторных животных в США, изложены в _____ .
3. Обоснуйте целесообразность проведения научных исследований на животных.

г) Ответы на вопросы для самоконтроля:
1. Поведенческих.
2. Законе о благополучии животных США.
3. Эксперименты на животных позволяют ученым лучше изучить функции организма, мозг и поведение, а также разработать лекарственные препараты и способы лечения заболеваний человека и других животных.

- Читать далее "Резюме по методам изучения строения и функции мозга"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 23.8.2023