zurniimtpeМедицина труда и промышленная экологияRussian Journal of Occupational Health and Industrial Ecology1026-94282618-8945FSBSI “Izmerov Research Institute of Occupational Health”10.31089/1026-9428-2026-66-4-244-252bhwphfzurniimtpe-4170Research ArticleЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯEXPERIMENTAL RESEARCHВлияние жидкостного дыхания на условно-рефлекторную деятельность у мелких лабораторных животных в гипербарииThe effect of liquid breathing on respondent conditioning activity in small animals in hyperbariahttps://orcid.org/0000-0002-3627-7031БонитенкоЕвгений ЮрьевичBonitenkoEvgeny Yu.

Гл. науч. сотр. лаб. токсикологии ФГБНУ «НИИ МТ», д-р мед. наук

e-mail: post@irioh.ru

Chief Researcher at the Laboratory of Toxicology (Izmerov Research Institute of Occupational Health), Dr. of Sci. (Med.)

e-mail: post@irioh.ru

post@irioh.ruhttps://orcid.org/0009-0003-0598-8695КотскийМихаил АндреевичKotskiyMikhail A.

Вед. науч. сотр. составной части проекта Фонда перспективных исследований, ФГБНУ «НИИ МТ»

e-mail: 79031227522@yandex.ru

Leader Researcher for the component part of the Foundation for Advanced Studies project (Izmerov Research Institute of Occupational Health)

79031227522@yandex.ruТоньшинАнтон АлександровичTonshinAnton A.

Зав. лаб. токсикологии, ФГБНУ «НИИ МТ», канд. биол. наук.

Head of the Toxicology Laboratory, (Izmerov Research Institute of Occupational Health), Cand. of Sci. (Biol.)

https://orcid.org/0000-0002-0146-3862МакаровАртур ФеликсовичMakarovArthur F.

Ст. науч. сотр. лаб. токсикологии ФГБНУ «НИИ МТ», канд. мед. наук

Senior Researcher at the Laboratory of Toxicology (Izmerov Research Institute of Occupational Health), Cand. of Sci. (Med.)

КовтунАнатолий ЛеонидовичBalaAnatoly L.

Руководитель Центра биомедицинских технологий Фонда перспективных исследований, канд. мед. наук, д-р биол. наук, профессор

Project Manager of the Center for Biomedical Technologies (Foundation for Advanced Studies), Cand. of Sci. (Med.).

БалаАнатолий МихайловичKovtunAnatoly L.

Руководитель проекта центра биомедицинских технологий Фонда перспективных исследований, канд. мед. наук

Head of the Center for Biomedical Technologies (Foundation for Advanced Studies), Cand. of Sci. (Med.), Dr. of Sci. (Biol.), Professor

https://orcid.org/0009-0001-4342-9451МуравскаяМаргарита ПавловнаMuravskayaMargarita P.

Науч. сотр. составной части проекта Фонда перспективных исследований, ФГБНУ «НИИ МТ»

Researcher for the component part of the Foundation for Advanced Studies project, Izmerov Research Institute of Occupational Health

https://orcid.org/0009-0005-1083-8813ТкачукЮлия ВалерьевнаTkachukYulia V.

Науч. сотр. составной части проекта Фонда перспективных исследований, ФГБНУ «НИИ МТ»

Researcher for the component part of the Foundation for Advanced Studies project, Izmerov Research Institute of Occupational Health

https://orcid.org/0009-0008-7362-0493БондаренкоАнатолий ВикторовичBondarenkoAnatoly V.

Науч. сотр. составной части проекта Фонда перспективных исследований, ФГБНУ «НИИ МТ»

Researcher for the component part of the Foundation for Advanced Studies project, Izmerov Research Institute of Occupational Health

ФГБНУ «Научно-исследовательский институт медицины труда имени академика Н.Ф. Измерова»РоссияIzmerov Research Institute of Occupational HealthRussian FederationФонд перспективных исследованийРоссияFoundation for Advanced StudiesRussian Federation202602062026664244252Copyright © Бонитенко Е.Ю., Котский М.А., Тоньшин А.А., Макаров А.Ф., Ковтун А.Л., Бала А.М., Муравская М.П., Ткачук Ю.В., Бондаренко А.В., 20262026Бонитенко Е.Ю., Котский М.А., Тоньшин А.А., Макаров А.Ф., Ковтун А.Л., Бала А.М., Муравская М.П., Ткачук Ю.В., Бондаренко А.В.Bonitenko E.Y., Kotskiy M.A., Tonshin A.A., Makarov A.F., Bala A.L., Kovtun A.L., Muravskaya M.P., Tkachuk Y.V., Bondarenko A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.journal-irioh.ru/jour/article/view/4170Введение

Введение. Без специальных профилактических мер последствия гипербарического воздействия на организм теплокровных животных и человека, а также последующего перехода к нормальным условиям могут быть смертельно опасными вследствие возникновения специфических заболеваний (декомпрессионная болезнь), токсического действия кислорода, азота и гелия, а также травм, например баротравмы лёгких и других воздухоносных полостей организма. Использование специальных жидкостей для дыхания, обеспечивает принципиально другой подход в освоении гидрокосмоса, лишённый этиопатагенетических предпосылок для развития указанных состояний. Однако для выполнения задач в гипербарических условиях необходимо, чтобы технология позволяла осуществлять сознательную деятельность. Установлено, что при жидкостном дыхании в условиях нормобарии условно-рефлекторная деятельность у мелких лабораторных животных сохраняется, однако данные о её сохранности в условиях гипербарии отсутствуют.

Цель исследования — оценить сохранность условно-рефлекторной деятельности у мелких лабораторных животных при самостоятельном жидкостном дыхании в иммерсии в дыхательной жидкости в условиях гипербарии.

Материалы и методы

Материалы и методы. Исследование выполнено на самцах сирийских хомяков возрастом 4 месяца, массой 120–140 г. Для исследования использовали лабиринт, позволяющий изучать условно-рефлекторную деятельность у мелких лабораторных животных в жидкостной среде. Лабиринт помещали в гипербарический стенд, использующий жидкость в качестве рабочей среды для достижения необходимого давления.

Исследование выполнено в два этапа. На первом этапе у животных вырабатывали условный рефлекс активного избегания утопления. Животное помещали на нижнем уровне, после чего лабиринт начинали погружать в аквариум, заполненный водой со скоростью, при которой только голова животного находилась над уровнем воды. Угроза утопления побуждала животное к поиску прохода на выше расположенный уровень. Тренировки проводили 3 раза в день в течение 10 дней в условиях атмосферного давления.

На втором этапе изучали влияние жидкостного дыхания на состояние условно-рефлекторной деятельности животных в условиях нормо- (группа I) и гипербарии (группа II). В случае гипербарического воздействия аквариум, заполненный оксигенированным перфторгексаном, помещали в гипербарический стенд. Лабиринт с фиксированным на нижнем уровне животным полностью погружали в аквариум. Закрывали байонетный затвор стенда и проводили компрессию до заданного давления, после чего животное снимали с фиксации. Наблюдение за животным осуществлялось с помощью видеокамеры. С момента снятия с фиксации начинался отсчёт времени прохождения лабиринта. Оценку состояния условно-рефлекторной деятельности осуществляли по времени прохождения лабиринта или по уровню, на котором находилось животное на момент извлечения из стенда.

Результаты

Результаты. При атмосферном давлении 100% животных прошли лабиринт, при этом среднее время прохождения составило 45±12 сек. При избыточном давлении 1,2 МПа 60% животных полностью прошли лабиринт за 76±25 сек., в то время как оставшиеся 40% прошли от 3 до 5 уровней. Также обращало на себя внимание что в процессе жидкостного дыхания у животных всех групп наблюдалось существенное снижение ректальной температуры. Разница температур до и после исследования в I и II группах составляла 6,0 и 8,1°C газов-разбавителей. Снижение температуры тела непосредственно зависела от продолжительности иммерсии животных в дыхательной жидкости, которая для I и II групп составила 155±17 и 246±29 сек. соответственно.

Выводы

Выводы. При самостоятельном жидкостном дыхании в иммерсии в дыхательной жидкости в гипербарии наблюдается снижение показателей условно-рефлекторной деятельности, которое может быть вызвано как непосредственным влиянием избыточного давления окружающей среды, так и другими факторами, в том числе и развивающейся гипотермией.

Этика

Этика. Исследования с участием лабораторных животных проходили с соблюдением следующих нормативных актов: Хельсинкской декларации 2000 г. «О гуманном отношении к животным», Приказа Минздравсоцразвития России № 199н от 01.04.2016 г. «Об утверждении правил лабораторной практики». Протокол исследования был одобрен этическим комитетом ФГБНУ «НИИ МТ» Протокол № 8 от 23 октября 2016 года.

Участие авторов

Участие авторов:Бонитенко Е.Ю. — концепция и дизайн исследования, написание текста;Котский М.А. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка данных, написание текста;Тоньшин А.А. — концепция и дизайн исследования, написание текста;Макаров А.Ф. — сбор и обработка данных, редактирование;Ковтун А.Л. — редактирование;Бала А.М. — редактирование;Муравская М.П. — сбор и обработка данных;Ткачук Ю.В. — сбор и обработка данных;Бондаренко А.В. — сбор и обработка данных.

Финансирование

Финансирование. Работа была выполнена при финансовой поддержке Фонда перспективных исследований.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Дата поступления

Дата поступления: 10.04.2026 / Дата принятия к печати: 27.04.2026 / Дата публикации: 02.06.2026

Introduction

Introduction. Without special preventive measures, the consequences of hyperbaric exposure to the body of warm-blooded animals and humans, as well as the subsequent transition to normal conditions, can be deadly due to the occurrence of specific diseases (decompression sickness), the toxic effects of oxygen, nitrogen and helium., as well as injuries, for example, barotrauma of the lungs and other air-bearing cavities of the body. The use of special liquids for breathing provides a fundamentally different approach to the exploration of hydrospace, devoid of etiopathogenetic prerequisites for the development of these conditions. However, in order to perform tasks in hyperbaric conditions, it is necessary that the technology allows for conscious activity. It has been established that with liquid breathing (LB) under normobaria conditions, conditioned reflex activity (CRA) in small laboratory animals is preserved, but there is no data on its safety in conditions of hyperbaria.

The study aims to assess the preservation of respondent conditioning activity in small laboratory animals with independent LB in immersion in the respiratory fluid (RF) under conditions of hyperbaria.

Materials and methods

Materials and methods. The authors have conducted a study on male Syrian hamsters 4 months old, 120–140 g weight. For the study, a labyrinth was used, which allows to study CRA in small laboratory animals in a liquid environment.

The labyrinth was placed in a hyperbaric setup with liquid medium to get required external pressure. The study had 2 stages. Animals were trained a conditioned response to drowning avoiding while air breathing at the 1st stage. The animal was placed on the lower level, then the labyrinth was immersed in the tank filled with water. The speed of immersion was to provide the animal's head above the water level. The risk of drowning made the animal to search for a passway to the higher level. The researchers have trained 3 times a day for 10 days under atmospheric pressure conditions. At the 2nd stage, the authors studied the effect of liquid respiration on the state of conditioned reflex activity of animals in normal (group 1) and hyperbaria (group 2) conditions. In the case of hyperbaric exposure, an aquarium filled with oxygenated perfluorohexane enriched with oxygen was placed in a hyperbaric stand.

The labyrinth with a fixed at the lower-level animal was totally immersed in aquarium. The specialists closed the bayonet shutter of the stand and performed compression to a preset pressure, after which the animal was removed from fixation. Animal was observed with video translation. The time counting of the labyrinth passage began since fixation had been released. CRA status was valued by the mean finishing time or by the labyrinth level at which animal had stopped.

Results

Results. At atmospheric pressure, 100% of the animals completed the labyrinth, while the average passage time was 45±12 s. The labyrinth trial with 1,2 MPa gauge pressure value was successfully completed by the 60% of animals, mean trial time was 76±25 s, the least 40% of animals had stopped from 3rd to at 5th level. It was also noteworthy that in the process of LB in animals of all groups there was a significant decrease in rectal temperature. The temperature difference before and after the study in groups I and II was 6.0 and 8.1°C. The decrease in body temperature directly depended on the duration of immersion of animals in the RF, which for groups I and II was 155±17 and 246±29 s, respectively.

Conclusion

Conclusion. With independent liquid breathing in immersion in the respiratory fluid in hyperbaria, there is a decrease in CRA, which can be caused both by the direct influence of excessive environmental pressure and by other factors, including developing hypothermia.

Ethics

Ethics. The study was conducted in accordance with the Ethical principles of the Declaration of Helsinki. The Clinical Study Protocol was reviewed at a meeting by the local Ethics Committee of Izmerov Research Institute of Occupational Health (Protocol No. 8 of November 23, 2016).

Contributions

Contributions:Bonitenko E.Yu. — study concept and design, writing;Kotskiy M.A. — study concept and design, data collection and processing, writing;Tonshin A.A. — study concept and design, writing;Makarov A.F. — data collection and processing, editing;Kovtun A.L. — editing;Bala A.M. — editing;Muravskaya M.P. — data collection and processing;Tkachuk Yu.V. — data collection and processing;Bondarenko A.V. — data collection and processing.

Funding

Funding. The study was funded by The Advanced Research Foundation, Moscow, Russian Federation.

Conflict of interest

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

Received

Received: 10.04.2026 / Accepted: 27.04.2026 / Published: 02.06.2026

жидкостное дыханиеусловно-рефлекторная деятельностьфизиология поведенияпринудительное плаваниегипербарияliquid breathingrespondent conditioning activitybehavioral responsesforced swimminghyperbariaReferencesМайлс С. Подводная медицина. М.: Медицина; 1971.Miles S. Underwater medicine. M.: Meditsina; 1971 (in Russian).Ewalenko M. La plongée sous-marine: aspects pratiques [Scuba diving: practical aspects]. Rev Med Brux. 2002; 23(4): A218–A222.Ewalenko M. La plongée sous-marine: aspects pratiques [Scuba diving: practical aspects]. Rev Med Brux. 2002; 23(4): A218–A222.Бер П. О влиянии повышенного барометрического давления на животный и растительный организмы: из трудов французского академика П. Бера «La pression barométrique». Пер. с фр.; под ред. В.П. Аннина. Петроград: Водолазная школа; 1916.Ber P. The effects of increased barometric pressure on animal and plant organisms «La pression barométrique». per. s fr.; pod red. V.P. Annina. Petrograd: Vodolaznaya shkola; 1916 (in Russian).Правила водолазной службы Военно-Морского Флота ПВС ВМФ-2002. В 3 частях. М.: Военное издательство; 2004. https://clck.ru/3TmsGdThe rules of the Navy Diving Service-2002. V 3. M.: Voyennoye izdatel′stvo; 2004 (in Russian).Смолин В.В. и др. Водолазные спуски до 60 метров и их медицинское обеспечение. М.: Фирма «Слово»; 2003.Smolin V. V., Sokolov G. M., Pavlov B. N. Diving Operations to 60 Metres: Medical Support and Safety. M.: Firma «Slovo»; 2003. https://clck.ru/3TmsGd (in Russian).Об утверждении перечня профессиональных заболеваний: приказ Минздрава России от 21.03.2025 № 141н. https://clck.ru/3TmsP8On the Approval of the Official List of Occupationally Related Diseases: prikaz Minzdrava Rossii ot 21.03.2025 № 141n. https://clck.ru/3TmsP8 (in Russian).Смолин В.В., Соколов Г.М., Павлов Б.Н., Демчишин М.Д. Глубоководные водолазные спуски и их медицинское обеспечение. Т. 2. М.: Фирма «Слово»; 2003.Smolin V.V., Sokolov G.M., Pavlov B.N., Demchishin M.D. Health and Safety Support for Deep Diving Operations. T. 2. M.: Firma «Slovo»; 2003 (in Russian).Об утверждении Правил по охране труда при проведении водолазных работ: приказ Министерства труда и социальной защиты Российской Федерации от 17 декабря 2020 г. № 922н. https://clck.ru/3TmsRgOn the Approval of the Regulations on Occupational Safety and Health for Diving Operations: prikaz Ministerstva truda i sotsial′noy zashchity Rossiyskoy Federatsii ot 17 dekabrya 2020 g. № 922n. https://clck.ru/3TmsRg (in Russian).Рыжилов Д.В., Мотасов Г.П., Алексеенко Д.А. Освоение метода насыщенных погружений в морских условиях: медико-физиологические исследования. Военно-медицинский журнал. 2024; 345(3): 71–77. https://elibrary.ru/fxxlmgRyzhilov D.V., Motasov G.P., Alekseyenko D.A. Acquisition of Saturation Diving Methodologies in Offshore Conditions: Biomedical and Physiological Investigations. Voyenno-meditsinskiy zhurnal. 2024; 345(3): 71–77. https://elibrary.ru/fxxlmg (in Russian).Kylstra J.A., Tissing M.O., Van der Maen A. Of mice as fish. Trans. Am. Soc. Artif. Intern. Organs. 1962; 8: 378–83. https://doi.org/10.1097/00002480-196204000-00077Kylstra J.A., Tissing M.O., Van der Maen A. Of mice as fish. Trans. Am. Soc. Artif. Intern. Organs. 1962; 8: 378–83. https://doi.org/10.1097/00002480-196204000-00077Clark L., Gollan F. Survival of mammals breathing organic liquids equilibrated with oxygen at atmospheric pressure. Science. 1966; 152: 1755–6. https://doi.org/10.1126/science.152.3730.1755Clark L., Gollan F. Survival of mammals breathing organic liquids equilibrated with oxygen at atmospheric pressure. Science. 1966; 152: 1755–6. https://doi.org/10.1126/science.152.3730.1755Lundgren C.E.G., Ornhagen H.S. Hydrostatic pressure tolerance in liquid breathing mice. Aerospace Medicine. 1972; 43(8): 831–5.Lundgren C.E.G., Ornhagen H.S. Hydrostatic pressure tolerance in liquid breathing mice. Aerospace Medicine. 1972; 43(8): 831–5.Kylstra J.A., Nantz R., Crowe J. et al. Hydraulic compression of mice to 166 atmospheres. Science. 1967; 158(3802): 793–4. https://elibrary.ru/ideicjKylstra J.A., Nantz R., Crowe J. et al. Hydraulic compression of mice to 166 atmospheres. Science. 1967; 158(3802): 793–4. https://elibrary.ru/ideicjHarris D.J., Coggin R.R., Roby J. et al. Liquid ventilation in dogs: an apparatus for normobaric and hyperbaric studies. Journal of Applied Physiology: Respiratory, Environmental and Exercise Physiology. 1983; 54(4): 1141–8. https://clck.ru/3TmsqvHarris D.J., Coggin R.R., Roby J. et al. Liquid ventilation in dogs: an apparatus for normobaric and hyperbaric studies. Journal of Applied Physiology: Respiratory, Environmental and Exercise Physiology. 1983; 54(4): 1141–8. https://clck.ru/3TmsqvСмолин В.В. и др. Декомпрессионная болезнь. Калининград: Страж Балтики; 2010. https://elibrary.ru/qlzwwdSmolin V.V., Sokolov G.M., Pavlov B.N. Decompression sickness. Kaliningrad: Strazh Baltiki; 2010. https://elibrary.ru/qlzwwd (in Russian).Котский М.А., Бонитенко Е.Ю., Макаров А.Ф., Каниболоцкий А.А., Кочоян А.Л., Литвинов Н.А. О возможности использования жидкостного дыхания для профилактики развития декомпрессионных нарушений. Медицина труда и промышленная экология. 2022; 62(2): 91–100. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2022-62-2-91-100 https://elibrary.ru/ofruhxKotskiy M.A., Bonitenko E.Yu., Makarov A.F., Kanibolotskiy A.A., Kochoyan A.L., Litvinov N.A. About possibility of using liquid respiration to prevent the development of decompression disorders. Meditsina truda i promyshlennaya ekologiya. 2022; 62(2): 91–100. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2022-62-2-91-100 https://elibrary.ru/ofruhx (in Russian).Тоньшин А.А., Бонитенко Е.Ю., Котский М.А., Макаров А.Ф., Бала А.М., Ковалева А.С., Родченкова П.В., Лапшинова Б.О., Блинцова Н.В. Оценка состояния условно-рефлекторной деятельности в процессе жидкостного дыхания. Медицина труда и промышленная экология. 2021; 61(10): 636–646. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2021-61-10-636-646 https://elibrary.ru/bbklztTon′shin A.A., Bonitenko E.Yu., Kotskiy M.A., Makarov A.F., Bala A.M., Kovaleva A.S., Rodchenkova P.V., Lapshinova B.O., Blintsova N.V. Assessment of respondent conditioning activity status while liquid breathing. Meditsina truda i promyshlennaya ekologiya. 2021; 61(10): 636–646. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2021-61-10-636-646 https://elibrary.ru/bbklzt (in Russian).Немец В.В., Николаев А.И., Пшенов А.Б., Соболев В.Е., Виноградова Е.П. Новая модификация аппарата «Челночная камера». Лабораторные животные для научных исследований. 2018; 1. https://doi.org/10.29296/2618723X-2018-01-09Nemets V.V., Nikolayev A.I. et al. A New Modification of the Shuttle Box Device. Laboratornyye zhivotnyye dlya nauchnykh issledovaniy. 2018; 1(1): 92–9. https://doi.org/10.29296/2618723X-2018-01-09 (in Russian).Виноградов П.Б. К сравнительной характеристике некоторых модификаций метода изучения условнорефлекторной деятельности белых крыс. Гигиена и санитария. 1969; 11. https://clck.ru/3TmtucVinogradov P.B. Comparative Analysis of Modified Methods for Studying Conditioned Responses in White Laboratory Rats. Gigiena i sanitariya. 1969; 11. https://clck.ru/3Tmtuc (in Russian).Шандала M.Г., Руднев М.И., Навакатикян М.А. Поведенческие реакции в экспериментальных гигиенических исследованиях. Гигиена и санитария. 1980; 6. https://clck.ru/3TmtwkShandala M.G., Rudnev M.I., Navakatikyan M.A. Behavioral Reactions in Experimental Hygiene Studies. Gigiena i sanitariya. 1980; 6. https://clck.ru/3Tmtwk (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.