Развитие раннего поведения позвоночных

Содержание

Курс нацелен на освещение закономерностей становления поведения и развития нервной системы в различных группах позвоночных. Именно в становлении раннего поведения выявляются структурно-функциональные основы участия нервной и сенсорных систем в обеспечении определенных форм поведения. В онтогенезе это оборонительное и пищедобывательное поведение. Подчеркивается роль развития терморегуляции у эндотермных животных в развитии поведения. Форма итоговой отчётности — экзамен.

 

Основные темы занятий

 

Тема 1. Введение. Задачи курса

Введение. Задачи курса. Немного предистории. Определение понятия «поведение». Лоренц и Тинберген. Необходимое условие существования живых организмов, и тем более позвоночных – получение информации об окружающей среде. Преформизм и эпигенез. Овисты и анималькулисты. Цитология, наследственность. Эпигенетические концепции развития. Предотерминированный эпигенез. Вероятностный эпигенез. Биогенетический закон (Геккель – Мюллер – Северцев). Онтогенез анамний и амниот. Периодизация онтогенеза. Этапы и стадии онтогенеза. Типы онтогенеза эндотермных животных. Роль сенсорных систем в организации раннего поведения.

 

Тема 2. Немного истории

История изучения раннего поведения позвоночных. Когхилл – развитие поведения и созревания нервной системы амбистомы. Аксолотль. Причины выбора объекта изучения. Изучение развития двигательной активности личинки амбистомы. Стадии развития плавательного движения личинки. Нервное обеспечение – клетки Рохон-Бэрда, моторные нейроны. Развитие интернейронов обеспечивает плавательные движения. Теория обобщенной активности, “Mass action”. Ростро-каудальный и проксимо-дистальный градиенты развития. Маутнеровские клетки – центральная регуляция двигательной активности у анамний, первичные мотонейроны. Общий вывод Когхилла. Распространение теории обобщенной активности на всех позвоночных.

 

Тема 3. Проверка теории Когхилла

Развитие раннего поведения у рыб (те же закономерности, что и у амфибий), птиц (эмбрион курицы) — Куо, млекопитающих (кошка, крыса, морская свинка, человек) — Уиндл. Эпигенетический взгляд на поведение. Уиндл – первичные локальные реакции у млекопитающих. Стимулирующее влияние на развитие непосредственного окружения среды. Стадии развития эмбриона курицы. Роль «хлопанья» клювом. Движения эмбриона человека. Критические периоды развития эмбриона и последствия применения талидомида. Возрастные периоды онтогенетического развития человека.

 

Тема 4. На пути к системогенезу

Ошибка Когхилла. Концепция системогенеза П.К. Анохина. Теория Функциональных систем, ее узловые механизмы и обратная афферентация. Акцептор результата действия. Н.А. Бернштейн, сенсорная коррекция движений. Функциональная система. Взаимоотношение центра и периферии. История вопроса. Работы с анастамозами. Определяющая роль экологических условий при рождении. Ранний онтогенез и раннее поведение сумчатых. Импринтинг обонятельных стимулов в эмбриогенезе млекопитающих.

 

Тема 5. Теория системогенеза

Принципы системогенеза. Понятие гетерохронии. Мейнерт, Северцов, Анохин. Гастранг. Гетерохрония созревания. Гетерохрония развития слуха. Хватательный рефлек новорожденного (Робинсон), приматов и других млекопитающих. Гетерохронное развитие спинного мозга, мышц и их иннервации при формировании хватательного рефлекса. Нарушение проксимо-дистального градиента развития. Развитие миелинизации нервных стволов и комплекса Гольджи как показатели созревания моторных нейронов и их аксонов. Функциональная система сосания. Опережающее развитие круговой мышцы рта. Другие приспособления к сосанию. Нормохрония Аршавского. Развитие спинного мозга у цыплят (рострокаудальный градиент нарушается) и грачей (рострокаудальный градиент сохранен). Внутрисистемная гетерохрония и межсистемная гетерохрония. Фрагментация органа.

 

Тема 6. Теория системогенеза продолжение

Консолидация функций. Функциональная система прыжка морской свинки. Ретикулоспинальный путь. Структурные компоненты интеграции, обеспечивающие первое движение плода человека — контралатеральную флексию шеи. Стадии развития головного мозга (С3 – флексия шеи, С8 – флексия пальцев, С5- движения плечевого пояса). Принцип минимального обеспечения функции — распространяется и на функциональную систему, и на отдельные нейроны и рецепторные клетки. Развитие нейронов спинального ганглия человека с возрастом. Развитие слуховых волосковых клеток и слуховых нейронов продолговатого мозга птиц. Особенности созревания дендритов и аксонов, помогающие устанавливать контакты с афферентными нейронами и мишенями. Принцип смены афферентаций. Химическая и механическая чувствительность при сосании. Смена афферентации у грачей и у дуплогнездников в раннем онтогенезе. Опережающее развитие – структурная и функциональная готовность предваряет смену среды обитания. Задержка в темпах развития уже функционирующей сенсорной системы при смене ведущей афферентации. Задержка в развитии слуха при прозревании.

 

Тема 7. Развитие нервной системы

Начальные стадии развития нервной системы. Голо- и меробластическое дробление. Развитие эмбриона рыб и амфибий. Развитие эмбриона птиц. Индукция образования нервной пластинки. Гензеновский узелок и организатор Шпемана. Процессы, приводящие к дифференциации нейробластов. Основные факторы процесса детерминации. Опыты Шпемана и Мангольд (тритоны). ВМР, ногин и бругие белки, участвующие в процессе дифференцировки нервной системы. Пролиферация нейробластов. Представительства нервной системы в бластомерах. Образование нервной трубки. Радиальная и тангенциальная миграция в нервной трубке. Развитие головного мозга. Hox гены. Время образования нейронов. Миграция нервных клеток. Роль глии в процессе миграции нейронов. Образование коры больших полушарий млекопитающих.

 

Тема 8. Развитие нервной системы — продолжение

Нервный гребень и его производные. Индуктивные факторы образования разных типов клеток. Основные закономерности нейроонтогенеза. Рост аксонов. Смена типов межнейронных контактов. Пронейральные гены. Процесс миграции нейробластов. Периодизация развития нейрона. Рост аксонов. Конусы роста. Филоподии и ламелиподии. Цитоскелетные элементы конусов роста. Адгезия и химическое управление ростом аксонов. Фактор роста нерва. Образование синапсов Элиминация, концентрация и увеличение синапсов в процессе онтогенеза. Глия. Восстановление аксонов после повреждения на периферии.

 

Тема 9. Порядок созревания сенсорных систем у анамний.

Порядок созревания сенсорных систем у рыб (осетровые, данио рериа). Оборонительное, затем обонятельное поведение. Цито- и морфогенез органа обоняния у осетровых. Функциональное развитие обонятельной системы у данио рериа. Аксоны-пионеры. Развитие боковой линии. Маутнеровские клетки и рефлекс убегания. Развитие глаз. Последовательность развития нейронов сетчатки. Гетерохрония созревания сетчатки рыб, обусловленная условиями обитания личинок (онтогенетической ниши). Раннее поведение рыб. Оборонительное поведение. Пищевое поведение.

 

Тема 10. Раннее поведение амфибий

Порядок созревания сенсорных систем у амфибий. Оборонительное и затем пищевое поведение. Ранее поведение амфибий и его сенсорное обеспечение. Включение сенсорных систем в формирование оборонительного, затем пищевого поведения. Обоняние, зрительная и тактильная афферентации. Ведущие афферентации у головастиков и после метаморфоза. Потеря слуха в конце метаморфоза. Восстановление слуха после метаморфоза и продолжение его развития. Потеря боковой линии у наземных бесхвостых амфибий. Обучение во время становления поведения.

 

Тема 11. Раннее поведение эндотермных животных. Акустичеки направляемое поведение.

Сорные куры. Типы онтогенеза птиц. Типы онтогенеза млекопитающих. Порядок созревания и включения сенсорных систем птиц и млекопитающих в поведение. Сенсорное обеспечение поведения котят. Развитие слуха у котят. Развитие слуха у птиц. Развитие сенсорного эпителия улитки птиц. Три этапа развития слуховой чувствительности у птиц и млекопитающих. Влияние акустической стимуляции на развитие слуховой чувствительности. Опыты Готтлиба – влияние собственной вокализации и вокализации сиблингов на развитие слуха. Пищевое поведение птенцов сов. Реакция приближения в ответ на акустический стимул. Низкочастотные составляющие в пищевых сигналах родителей, выучивание сигнала родителя.

 

Тема 12. Развитие зрения у эндотермных животных
Нейрогенез сетчатки. Этапы развития зрения. Области острого зрения. Гетерохрония развития сетчатки у охотников и зерноядных. Этапы сенсорного обеспечения раннего поведения (мухоловка-пеструшка). Зрительно управляемое поведение. Формирование слуховой и зрительной ориентации при пищевом поведении. Формирование колонок доминантности в коре.

 

Тема 13. Этапы развития слуха и зрения в онтогенезе птиц и млекопитающих.

Три этапа развития слуховой чувствительности и два этапа развития зрения (светочувствительность  и предметное зрение). Роль видоспецифической стимуляции на развитие слуха, поведение и развитие всего организма. Чувствительность к озвучиванию – понижение порогов во время этапа быстрого понижения порогов. Этапы сенсорного обеспечения раннего поведения (мухоловка-пеструшка). Развитие сенсорно управляемого видоспецифического поведения. Зависимость продолжительности критических периодов от типа онтогенеза. Латентные периоды реакции в ответ на акустический и зрительный стимулы при пищевом поведении.

 

Тема 14. Роль становления эффективной терморегуляции в поведении
Последовательность развития сенсорных систем у птиц и млекопитающих как следствие требования их рецепторных отделов к энергообеспечению и температуре. Влияние среды. Врожденное и приобретенное.
Критические периоды слухового и зрительного импринтинга. Пищевое и оборонительное поведение. Чайки под прессом каннибализма. Критические периоды слухового и зрительного импринтинга. Становление терморегуляции. Момент установления эффективной терморегуляции и классический «детский» импринтинг. Пищевое и оборонительное поведение. Формирование слуховой и зрительной ориентации при пищевом поведении у сов. Размеры мозга выводковых и птенцовых птиц. Сон и вегетативные функции. Развитие обоняния.

 

Литература

 

Основная

Промптов А.Н. 2009. Очерки по проблеме биологической адаптации поведения воробьиных птиц. М.: Изд. Книжный дом «Либроком». 313 с.

Нейроонтогенез. 1985. Ред. К.В. Шулейкина, С.Н. Хаютин. М.: Наука. 270 с.

Хаютин С.Н., Дмитриева Л.П. 1991. Организация раннего видоспецифического поведения. М.: Наука.

 

Дополнительная

З.В. Любимова, К.В. Маринова, А.А. Никитина. 2004. Возрастная физиология. Часть I. М.: Владос.301 с.

Хаютин С.Н., Дмитриева Л.П. 1981. Организация естественного поведения птенцов

Объекты биологии развития. Ред. Т.А. Детлаф. М.: Наука. 579 с.

Мантейфель Ю.Б. Зрительная система и поведение бесхвостых амфибий.- М.: Наука, 1977.

Марголис С.Э., Мантейфель Ю.Б. Сенсорные системы и поведение хвостатых амфибий. М., «Наука», 1978, 164 с.

Gottlieb G. 1992. Individual development and evolution. The Genesis of Novel Behavior.

Gottlieb G. 2007. Synthesizing Nature-nurture. Prenatal Roots of Instinctive Behavior.

Oxford Handbook of Developmental Behavioral Neuroscience. 2010. Eds. Blumberg M.s., Freeman J. H., Robirson S.R. Oxford Univ. Press. 769 p.

Developmental neurobiology. Ed. 4. 2005. Eds. Rao M.S., Jacobson M. N-Y. Plenum Publishers. 424 p.

 

Составитель – доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Татьяна Борисовна Голубева