Вплив
підвищеного і зниженого рівня моноамінів на функціональну організацію
колонок C1 кори мозку пацюки h2>
В.Н. Ласкавий p>
НДІ
нейрокібернетику ім. А. Б. Когана, РГУ, Росія p>
Підвищення
внутрімозкового змісту нейромодулятора серотоніну після електричної
стимуляції ядер шва, а також зниження вмісту біогенних моноамінів після
внутрішньочеревно введення резерпіну викликали різноспрямовану пластифікації
синаптичних зв'язків у вхідних, вихідних та асоціативних нейронних ансамблях
бочонковой колонки С1 кори мозку щура і модулювати рівень її порушення за
рахунок зміни кількості фоновоактівних нейронів, а також частоти і структури
їх імпульсних розрядів. Показано залежність характеру зрушень частоти,
структури імпульсних розрядів, щільності кросскорреляціонной взаємозв'язку
сусідніх нейронів від попереднього рівня збудження колонки. Новизна роботи
полягає в модульному аспекті розгляду моноаминергических механізмів
синаптической пластичності кіркових нейронів в контексті діючого в
межах фокальній бочонковой колонки гіпотетичного авторітмічного
скануючого механізму формування тимчасової зв'язку. p>
Механізми
регулювання рівня збудження кіркових нейронів і модуляції ефективності їх
зв'язків опосередковані поряд з холінергічних нейромедиаторными системами також
і впливами з боку нейромодуляторних структур стовбура мозку, які синтезують
моноамінів: серотонін (СТ), норадреналін і дофамін/2,4,5,6,12,23 /. СТ, який
транспортується до кори мозку з ядер шва, розглядається в якості
нейромодулятора, що забезпечує механізми позитивного підкріплення
за допомогою стабільного підвищення при навчанні рівня збудження і
кросскорреляціонного взаємодії кіркових нейронів/4,16,18 /. Методами
електронної мікроскопії показано, що термінали проектуються до неокортекс
висхідних СТ-ергіческіх пучків не утворюють типових синаптичних контактів на
мембрані нейронів. Вони у вигляді варикозних розширень на великому протязі
вистилають подвійним шаром щільно заповнене перікаріонамі, дендрита і гліей
міжнейронні простір, і забезпечують безпосередній контакт
транспортується моноамінів з синапсами специфічних і неспецифічних
афферентов/14,15 /. Порушення СТ-ядер викликає швидке насичення пресінапсов,
які не мають власної постсинаптичні компліментарною частини. p>
синапси такий
хімічної природи і конструкції більше не зустрічаються ні серед
корково-коркових, ні серед закінчень інших проекційних систем мозку. Це
свідчить про їх особливу роль у забезпеченні мозкових функцій. Висловлено
припущення, що моноаминергических системи специфічно і адресно модулюють
ефективність синапсів первинних специфічних, неспецифічних і асоціативних
афферентов. Тим самим вони забезпечують необхідний рівень пластичності
міжнейронні взаємодій при формуванні тимчасових зв'язків та помітних слідів
/ 4,16,18 /. Модулюючий впливу висхідній моноаминергических системи
опосередковані через регуляцію рівня збудження кіркових нейронів за рахунок
активації вторинних посередників - циклічних нуклеотидів/17 /, що
забезпечує стабілізацію пластифікований в ході навчання міжнейронні
зв'язків. p>
Плідною для
розвитку ідеї про модулювання синаптичної ефективності з боку
моноаминергических структур виявилися математична і нейрофізіологічна
моделі Жадина М.Н./4,5 /, що описують динаміку активності кіркових нейронів при
тривалій дії позитивного і негативного підкріплення на нейрони
кори мозку. В основу моделі покладена гіпотеза/4,16,18 /, згідно з якою СТ-і
норадреналінергіческая системи є кінцевими ланками, відповідно,
позитивного і негативного підкріплення, що викликає стійкі зміни
ефективності корково-кіркових синапсів. У моделі при тривалій дії
моноамінів, що забезпечує позитивне підкріплення, будь-які перевищують
середній рівень зміни рівня активності нейронів доводяться до своїх крайніх
проявів - гранично високому і гранично низьким. Баланс збудження і
гальмування при такого роду позитивному підкріплення характеризується крайньої
нестійкістю: під впливом кожної досить потужною афферентной посилки в
системі відбуваються швидкі переходи від одного рівня порушення на іншій. У
присутності моноамінів, що забезпечує негативне підкріплення, все
відбувається з точністю до навпаки: і сильно, і слабко збуджуються нейрони в
Згідно із запропонованою схемою переходять на стійкий до різного роду
аферентні посилок проміжний рівень збудження. p>
Відповідно
з нейрофізіологічними даними поведінка кіркових нейронів у присутності СТ і
норадреналіну узгоджується із запропонованою математичною моделлю/2,3,5,7 /. У
роботі/12/тривала аплікація СТ і норадреналіну викликала більш складні по
характером зміни структури фонової імпульсної активності нейронів зорової
і сенсомоторної областей кори мозку у кроликів, ніж просте збудження і
гальмування у відповідь на аплікацію нейромедіаторів ацетилхоліну і ГАМК. Були
також продемонстровані різні типи реакцій кіркових нейронів на один і той
ж нейромодуляторний моноаминергических стимул: кінцевий результат при цьому
виявив залежність, як і передбачено моделлю, від початкового рівня
збудження коркового нейрона. Тим самим підтверджено уявлення про те, що
нейромодулятора на відміну від нейромедіаторів, дія яких локально і
короткочасно, не викликають простого збуджувального або гальмівного ефектів, а
впливають на поточну діяльність нейрона, змінюючи її протягом тривалого
часу в тому чи іншому напрямку/1,20,21 /. p>
Короткий огляд
найбільш значущих робіт, присвячених дослідженню механізмів модулювання
синаптичної ефективності в реальних нейронних мережах та їх моделях,
свідчить про важливу роль моноаминергических систем мозку в нейрохіміческіе
забезпечення його асоціативних функцій. Разом з тим багато аспектів ролі і
механізмів участі моноаминергических систем в условнорефлекторном
діяльності, а також у процесах самоорганізації елементарних нейронних
ансамблів/8/залишаються не ясними, або вимагають уточнення. У даній роботі
досліджені нейронні кореляти тимчасової зв'язку при зниженому після
внутрішньочеревно введення резерпіну і підвищеному після електричної стимуляції
ядер шва рівні збудження фокальній колонки представництва умовного
стимулу (УС) в С1 кори мозку щурів. p>
Методика h2>
Досліди виконані
на білих безпородних щурах обох статей вагою 120-200 г, оперованих під
ефірним наркозом, знерухомлених тубокурарину (1,5 мг/кг в/м) і переведених на
штучне дихання. Трахеотомія не проводилася: повітря в легені нагнітався
через ніздрі. Використана місцева анестезія (0,5% р-н новокаїну) операційного
поля. Голова пацюки фіксувалася за допомогою голчастих головодержателей. Череп
трепаніровался над постеромедіальной Субзони діжок (ПМСБ) корковою області
С1 за координатами: 2-3 мм Каудальні брегми і 5-6 мм латеральніше сагітального
шва. Фонову імпульсну активність нейронів і фокальні ВП реєстрували
одиночними скляними мікроелектродами (електроліт - 2,5 М розчин NaCl) з
опором не нижче 5 мОм, а в ряді випадків склеєними по три-п'ять
вольфрамовим у скляній ізоляції мікроелектродами (0,5-1 мОм, відстань
між кінчиками - 70-100 мкм), які занурювалися в кору перпендикулярно її
поверхні за допомогою похилого маніпулятора, оснащеного кроковим двигуном.
Реєстрацію здійснювали при смузі 2-2000 Гц на вхідних фільтрах
електроенцефалограф 4ЕЕГ-03. Імпульсна активність після попереднього
формування на 4-канальному амплітудно аналізаторі АА-4 записувалася на
14-канальний магнітограф EАМ-500 (ЧССР, м. Прага) та вводилася до персонального
комп'ютер IBM-PC/AT-386 для поточної і наступної обробки. p>
Як
адекватного стимулу використано згинання центральною в РП Вібриси з
утриманням її в відхиленому положенні протягом 0,1-1,0 с. Щоб уникнути
неконтрольованих зсувів, далекі від носа Вібриси, що досягають у довжину 30-50
мм, білатерально скорочувалася до 5-10 мм. Механічний датчик представляв
собою щуп, приклеєний на вільному кінці п'єзокерамічні пластини,
виготовленої в ОКБ "Пьезопрібор" РГУ, на яку подавалося
напругу від 60 до 1 В з виходу ЕСЛ-2, що задає амплітуду відхилення на кінці
щупа від 90 до 1,5 мкм. Метрологічна перевірка показала лінійну залежність
напруги і амплітуди згинання п'єзокерамічні пластини у використовуваному
діапазоні, тому в досвіді амплітуда відхилення щупа оцінювалася за напругою
на виході ЕСЛ-2. p>
Контролем
попадання електродів в ПМСБ служили фокальні ВП, що виникають у відповідь на легке
постукування по контралатеральной Вібриси вручну, а потім за допомогою
тактильного датчика, запускається від ЕСЛ-2. Ідентифікація бочонкових колонок
під кожним з мікроелектродів проводилася в такий спосіб. Порівнювали
спостерігаються на моніторі фокальні ВП по їх латентним періодів (ЛП), крутизну і
амплітуді у відповідь на послідовне згинання вібрис та встановлювали
відповідність між кірковим бочонком і центральною в РП Вібриси. Для
уточнення ідентифікації центру РП проводилася стимуляція найближчих до центру
вібрис із ступінчастим зменшенням амплітуди їх відхилення. Серія стимулів
певної амплітуди пред'являлося ритмічно з частотою 0,5 Гц. За 10-20
реалізаціям будувалися точкові або стовпчикові перістімульние гістограми (ПСГ)
з біном 1-2 мс за період 100-500 мс. Звуження РП до однієї Вібриси у разі її
центрального положення мало місце при більш низьких амплітудах її відхилення --
пороговий тест/9 /. p>
Визначали
питомий кількість фоновоактівних нейронів, по якому порівнювали вихідний
рівень збудження бочонковой колонки з рівнем, встановлюються після
стимуляції ядер шва і в післядії резерпіну. Нейрони з фонової активністю
досліджені в паралельних проходка, які здійснювалися через всю товщину
кори при межелектродном відстані в склейці - 100 мкм. Треки розташовувалися у
фронтальних (AP - 2,0 і AP - 3,0) і саггитальний (L - 5,0 і L - 6,0)
площинах. На кожному з треків контролювали 60 точок з інтервалом по глибині
30 мкм. Через 2-3 годин після введення резерпіну (в/б 2,5 мг/кг), коли в
Згідно з численними літературними джерелами спостерігається найбільш
значне зниження у мозку рівня СТ, і через 10 і 20 хв після
електричної стимуляції ядер шва (частота 1 Гц, тривалість серії стимулів 20
с, імпульси тривалістю 0,1-1,0 мс, напруга на виході стимулятора 15 В) в
тих самих треках проводилася повторна реєстрація фонових імпульсних розрядів. У
ряді випадків була впевненість, що той же нейрон спостерігали до і після введення
препарату. У кожному досвіді досліджувалася також безпосередня динаміка
імпульсної активності найбільш численної групи нейронів, що реєструються з
допомогою мікроелектродной склеювання одночасно. p>
Координати ядер
шва визначали по атласу/19 /. Стимулюючі електроди занурювалися за допомогою
мікроманіпулятори ММ-1 і під контролем бінокулярного мікроскопа МБС-2 по
координатами: АР - 6,6; L - 0,4; H - 4,5, з контролем занурення по індикатору
глибини ГИ-100. Тверда мозкова оболонка попередньо видалялася.
Стимулюючі монополярний полумікроелектроди представляли собою вольфрамові в
скляної ізоляції електролітичні заточені дроту діаметром 50 мкм з
опором 0,5 мОм. Верифікацію треків стимулюючих електродів в ядрах шва
здійснювали морфологічно на парафінових і заморожених за допомогою сухого льоду
зрізах. Вироблення умовного мігательного рефлексу (УР) здійснювалася за схемою
класичного обумовлення. Загальна тривалість УС та безумовного стимулу (БС)
дорівнювала 1 с, інтервал між ними - 2 с, а поєднання УС і БС подавалися з
частотою 0,1 Гц. По кожному десятку стимулів будувалися ПСГ з квантом 2 мс за
епоху аналізу 100 мс або 200 мс у фоні і 900 мс або 800 мс, відповідно,
після пред'явлення УС. Реакції у відповідь на обдування рогівки при виробленні
мігательного УР, як правило, не реєструвалися. Рівень вироблення УР
обмежували пред'явленням 50-60 підкріплень. p>
Частоту фонової
імпульсації та характер взаємозв'язку сусідніх кіркових нейронів методом
перехресних інтервальних гістограм (ПИГ) досліджували до і в різні терміни
після електричної стимуляції ядер шва. Частота імпульсації нейронів
вимірювалася за допомогою частотомір Ч3-36 за 5-секундні інтервали часу. p>
Запуск
стимуляції, амплітудна дискримінація, формування і запис імпульсної
активності, а також оцифровка, побудова та роздруківка ПСГ, гістограм
межімпульсних інтервалів (ГМИ) і ПИГ здійснювалися програмними засобами.
Статистична обробка ПСГ полягала в обчисленні за допомогою програми
"Statgraf" середньої частоти імпульсації, стандартної помилки середньої та
достовірності відмінності середніх за критерієм Стьюдента: між фонової і викликаної
активністю - для встановлення ефективності кожного із стимулів; між
реакціями по ходу вироблення мігательного УР - для виявлення условнорефлекторном
пластичності. Піки на гістограмі вважали значущими, якщо вони задовольняли
критерію 2-сигма по відношенню до середнього значення кількості спайки в біне.
Достовірність відмінностей між вибірковими розподілами оцінювали за критерієм
Фішера. P>
Результати
дослідження h2>
Вплив
електричної стимуляції ядер шва. p>
За допомогою
методу покрокового визначення щільності активних у фоні нейронів у стрімких
проходка через кору мозку досліджені в трьох гострих дослідах 15 мікроелектродних
треків, які проходили, як показала порогова ідентифікація, в межах
бочонкових колонок представництва вібрис рядів В, С і D. p>
У першому досвіді
у контролі спостерігалося 39, у другому досвіді - 37 і в третьому - 35 фонових
нейронів, що склало у контролі в середньому на один трек близько 7 нейронів.
Більш щільно активні в фоні нейрони розташовувалися на глибині 600-1500 мкм --
78% від загальної кількості зареєстрованих в контролі нейронів перебували на
цьому рівні. Сумарно за трьома дослідів у контролі було зареєстровано на рівнях:
2-3 шарів - 13 нейронів, 4 шару -23 нейрона, 5 шару - 52 нейрона, 6 шару - 23
нейрона. У початковому стані на треках зустрічалося від 2 до 13 фоновоактівних
нейронів. Як правило, треки з високою щільністю нейронів були розділені
одним-двома щодо "порожніми" треками, що належали
однойменної бочонковой колонці. У межах однойменної колонки за одну проходку
контролювали імпульсну активність на 2-3 сусідніх треках. У дев'яти треках з
високою щільністю елементів (від 7 до 13) зареєстровано 90 фонових нейронів
(82%), а в шести "порожніх" (від 2 до 5 нейронів) - 21 нейрон (18 %). p>
Електрична
стимуляція ядер шва приводила до виникнення у частини мовчазних нейронів
спонтанних розрядів протягом 1-2 хв, а в ряді випадків до 20 хв і більше.
Після електричної стимуляції на тих же треках в першому досвіді зареєстрована
активність 43, у другому досвіді - 40 і в третьому - 38 нейронів, що склало в
середньому близько 8 нейронів на трек. З них зареєстровано на рівнях: 2-3 шарів
- 25 нейронів, 4 шару - 24 нейрона, 5 шару - 49 нейронів, 6 шару - 23 нейрона.
У 9 треках з високою щільністю елементів при цьому зареєстровано - 87
нейронів (72%), а в "порожніх" треках - 34 нейрона (28%). З даних
пошарового і потрекового аналізу випливає, що електрична стимуляція ядер шва
найбільш значно збільшує кількість фоновоактівних нейронів у
бочонкових колонках на рівні 2-3 шарів - в 2 рази, і в "порожніх"
треках - в 1,6 рази. p>
Аналіз динаміки
частоти фонової імпульсної активності нейронів кіркових в контролі і після
активації шва, результати якого подано в таблиці, виявив пошарове
нерівномірність у зростанні рівня збудження колонок. Найбільшою мірою
частота фонової імпульсації збільшувалася у вихідних нейронів 5 - 6 шарів (P
<0,001), тоді як у асоціативних нейронів 2-3 шарів підвищення частоти
було достовірним при більш низькому рівні значимості (P <0,05). У нейронів
афферентной рівня зниження середньої частоти фонового розряду було
недостовірним. p>
Таблиця p>
Зміна
частоти фонової імпульсної активності нейронів різних рівнів бочонковой
колонки С1 кори мозку щурів при електричній стимуляції ядер шва і під впливом
резерпіну. p>
Рівні p>
Кількість p>
нейронів p>
Частота p>
(імп/с) p>
Кількість нейронів p>
Частота p>
(імп/с) p>
колонки p>
До стимуляції (контроль) p>
Після стимуляції p>
(досвід) p>
2-3 шари p>
16 p>
13,7 0,9 p>
16 p>
17,6 0,5 *
4 шар p>
25 p>
9,7 0,7 p>
20 p>
9,1 0,6 p>
5-6 шари p>
38 p>
12,4 0,8 p>
25 p>
20,9 0,7 ** p>
N = 79 p>
N = 61 p>
До введення резерпіну (контроль) p>
Після введення резерпіну p>
(досвід) p>
2-4 шари p>
33 p>
11,4 1,2 p>
28 p>
8,4 0,7 *
5-6 шари p>
48 p>
9,5 0,9 p>
36 p>
7,4 0,5 *
Сумарно p>
81 p>
9,4 0,8 p>
64 p>
7,2 0,4 *
Примітка: * --
відмінності досвід-контроль достовірні при P <0,05, p>
** - відмінності
досвід-контроль достовірні при P <0,001. p>
Про перебудовах
структури фонового імпульсного розряду кіркових нейронів при активації ядер шва
свідчать дані аналізу ГМИ. На рис. 1 представлені як типових
прикладів ГМИ імпульсації трьох нейронів, відповідно, з верхнього --
асоціативного, середнього - аферентних і нижнього - еферентної рівнів
бочонковой колонки С3 у контролі, а також через одну, дві і три хвилини після
електричної стимуляції ядер шва. p>
У асоціативних
нейронів на рівні 2-3 шарів (рис.1, А) перебудови структури фонових імпульсних
розрядів були, як правило, динамічними, протікали хвилеподібно з поверненням до
контрольному аритмічний патерни. Так, у нейронів 2-3 шарів (N = 10) середній
межімпульсний інтервал дорівнював у контролі 15,9 ± 3,0 мс, через хвилину після
стимуляції ядер шва зростав до 21,7 ± 4,1 мс (P <0,05), через дві хвилини
повертався до контрольного рівня - 16,4 ± 2,7 мс, а через три хвилини знову
достовірно (P <0,05) збільшувався до 27,6 ± 3,2 мс. p>
p>
Рис.1.
Перебудова структури фонової імпульсної активності нейронів різних рівнів
бочонковой колонки С1 кори мозку щурів при електричній стимуляції ядер шва. p>
Гістограми
межімпульсних інтервалів: А - для нейрона асоціативних шарів; Б - для нейрона
афферентной шару; В - для нейрона еферентної шару; 1 - до стимуляції ядер
шва; 2 - через одну хвилину; 3 - через дві хвилини; 4 - через три хвилини після
стимуляції. По вертикалі - кількість інтервалів, по горизонталі - їх
тривалість в мс. Суцільна горизонтальна лінія - середня кількість
інтервалів; штрихова - рівень 2s. p>
У вхідних
фоновоактівних нейронів 4 шару (рис.1, Б) вихідні пачкова і групувати
імпульсні розряди ставали одинично-аритмічний. Середній межімпульсний
інтервал у вхідних нейронів (N = 10) в контролі дорівнював 26,7 ± 5.2 мс. Через
одну хвилину після стимуляції ядер шва він достовірно (Р <0,05) скорочувався до
16,4 ± 3,4 мс, через дві хвилини утримувався на тому ж рівні - 16,4 ± 5,0 мс, а
через три хвилини був дорівнює в середньому 23,0 ± 4,1 мс, що за t-критерієм
недостовірно (Р <0,05) відрізняється від контролю. Оцінка достовірності відмінності
вибіркових розподілів межімпульсних інтервалів для вхідних нейронів по
критерієм Фішера показала достовірну (P <0,05) трансформацію структури їх
фонового імпульсного розряду через одну хвилину після стимуляції ядер шва (F = 2,36
при Fst = 1,39), повернення до контрольного патерни через дві хвилини
(F = 1,07 при Fst = 1,39) і повторну рандомізації розрядів до третьої
хвилині (F = 1,58 при Fst = 1,39). p>
У вихідних
нейронів шару 5 (рис.1, В) спостерігалася прямо протилежна тенденція: їх
вихідний одиничний аритмічний розряд після електричної стимуляції ядер шва
перемежовуються спочатку пачками (через один і дві хвилини), а на третій хвилині --
групами фонових імпульсів. Середній межімпульсний інтервал у вихідних нейронів
(N = 12) в контролі дорівнював 18,3 ± 3,6 мс, через одну хвилину після стимуляції
ядер шва - 20,2 ± 4,8 мс, через дві хвилини - 19,7 ± 4,7 мс, через три хвилини --
23,5 ± 6,0 мс, що за t-критерієм у всіх трьох випадках недостовірно відрізняється
від контролю (P <0,05). Оцінка достовірності різниці вибіркових розподілів
межімпульсних інтервалів для вихідних нейронів за критерієм Фішера показала
односпрямований, протягом трьох спостережуваних хвилин, достовірну (P <0,05)
трансформацію структури одиничного аритмічний їх розряду в пачкова і
груповий (F = 1,70; 1,65; 2,66, відповідно, після першої, другої і третьої
хвилини при Fst = 1,39). Такого роду перебудови структури фонових
розрядів в досліджених вибірках вхідних та вихідних нейронів були стабільними
протягом десятків хвилин. p>
У вибірці
попарно зареєстрованих нейронів (N = 28) оцінювалися впливу активації ядер
шва на характер міжнейронні взаємодій з використанням методу побудови
ПИГ. Значимі піки на ПИГ розглядали як прояв статистично виявленої
функціонального зв'язку між нейронами, що здійснюється з певною затримкою
і в певному напрямку. p>
p>
Рис.2.
Перебудови міжнейронні взаємодій нейронів на різних рівнях бочонковой
колонки С1 кори мозку щурів при електричній стимуляції ядер шва. p>
Постімпульсние
гістограми зв'язку для прямих і зворотних впливів парних нейронів шару 3 і парних
нейронів шару 5: p>
1 - до
стимуляції ядер шва; 2 - через десять хвилин; 3 - через двадцять хвилин після
стимуляції. По вертикалі - кількість імпульсів; по горизонталі - час у мс.
Суцільна горизонтальна лінія - середня кількість імпульсів; штрихова --
рівень 2s. p>
Для верхніх
шарів показано (рис. 2) поява на ПИГ після електричної стимуляції
додаткових дліннолатентних значущих піків і зменшення піків з нульовою
латентністю. У нижніх шарах при цьому спостерігалося ослаблення як прямих, так і
зворотних міжнейронні моно-і полісінаптіческіх впливів і поява
односторонніх впливів з нульовою і високою латентністю. p>
Знижений під
впливом резерпіну внутрішньомозковий зміст СТ. p>
Аналіз середньої
поточну частоту фонової імпульсної активності нейронів бочонковой колонки С1 до
і після введення резерпіну, результати якого подано в таблиці,
показав, що на піку дії резерпіну сумарно по колонці, і на кожному з її
рівнів має місце достовірне (Р <0,05) зниження частоти імпульсації. При
це характерний для контролю більш високий частотний рівень нейронів
поверхневих шарів у порівнянні з глибокими шарами на тлі резерпіну
вирівнювався. Слід зазначити, що близько 18% нейронів, вихідна частота
імпульсації яких не перевищувала середніх значень за вибіркою (Р <0,05), були
резистентними до резерпін. У 10% нейронів, які зареєстровані
переважно в еферентних шарах, частота импульсации в післядії
резерпіну достовірно (Р <0,05) підвищувалася. Їх вихідна частота перевищувала
середнє значення по всій вибірці (Р <0,01). p>
На рис. 3
представлені ГМИ фонової імпульсної активності трьох нейронів, що належать
бочонковой колонці С3. Нейрон на (А) мав до введення резерпіну три виразних
максимуму в ГМИ, що свідчить про наявність у структурі його початкового розряду
пачок і груп, переміжних аритмічний наступні одиничні розряди. Через 2,5 год
після введення резерпіну частота импульсации p>
даного нейрона
зменшилася, а структура рандомізованих - зникли пачкова та групові
розряди. Середній межімпульсний інтервал у знижують частоту нейронів (N = 10) у
контролі дорівнював 19,8 ± 4,4 мс, а через 2-3 години після введення резерпіну --
24,5 ± 2,6 мс, що за t-критерієм недостовірно відрізняється від контролю
(P <0,05). p>
У нейрона на
(Б) через 2 години після введення резерпіну ГМИ стала островершінной з двома
достовірними максимумами в діапазоні найменших інтервалів, що відображає
поява в структурі безперервного аритмічний розряду коротких пачок і різної
тривалості груп імпульсів. Така динаміка структури фонового розряду була
характерна для нейронів, які збільшували під впливом резерпіну частоту
імпульсної активності. Середній межімпульсний інтервал у підвищують частоту
нейронів (N = 10) в контролі дорівнював 22,4 ± 6,6 мс, а через 2-3 години після
введення резерпіну - 19,6 ± 3,9 мс, що за t-критерієм недостовірно відрізняється
від контролю (P <0,05). p>
p>
Рис.3.
Перебудова структури фонової імпульсної активності нейронів трьох різних
рівнів бочонковой колонки С1 кори мозку щурів при дії резерпіну p>
Гістограми
межімпульсних інтервалів: А - при зменшенні частоти імпульсації; Б - при
збільшення частоти; В - при стабільній частоті; 1 - у контролі; 2 - в
післядії резерпіну. По вертикалі - кількість інтервалів, по горизонталі --
їх тривалість в мс. Суцільна горизонтальна лінія - середня кількість
інтервалів; штрихова - рівень 2s. p>
На (В) представлений
нейрон, у якого протягом 3 годин після введення резерпіну частота фонового
розряду істотно не змінювалися, а його структура змінювалася недостатньо
виразно. Резистентні до резерпін нейрони переважно залягали на рівні
4-го шару колонки, тобто вони в більшості своїй були вхідними для первинної
специфічної афферентаціі. Середній межімпульсний інтервал у резистентних до
резерпін нейронів (N = 10) в контролі дорівнював 15,4 ± 5,0 мс, а через 2-3 години
після введення резерпіну - 20,2 ± 6,0 мс, що за t-критерієм недостовірно
відрізняється від контролю (P <0,05). p>
Оцінка
достовірності відмінності вибіркових розподілів межімпульсних інтервалів у
представлених трьох типів нейронів за критерієм Фішера показала достовірну
(P <0,05) трансформацію під впливом резерпіну структури їх фонового
імпульсного розряду (F = 1,76; 2,88; 1,46, відповідно, для А, Б і В при Fst = 1,45).
p>
За допомогою
методу покрокового визначення щільності активних у фоні нейронів у стрімких
проходка через кору мозку досліджені в трьох гострих дослідах 9 мікроелектродних
треків, які проходили, як показала порогова ідентифікація, в межах
бочонкових колонок представництва середніх вібрис рядів В і С. У першу
досвіді в контролі спостерігалося 29, у другому досвіді - 27 і в третьому - 25 фонових
нейронів, що склало у контролі в середньому на один трек 9 нейронів. Більше
щільно активні в фоні нейрони розташовувалися на глибині 500-1500 мкм - 70% від
загальної кількості. Сумарно за трьома дослідів у контролі було зареєстровано на
рівні: 2-3 шарів - 18 нейронів, 4 шару -26 нейронів, 5 шару - 23 нейрона, 6
шару - 14 нейронів. У початковому стані на треках зустрічалося від 4 до 18
фоновоактівних нейронів. Як і в серії дослідів з електричною стимуляцією ядер
шва, треки з високою щільністю нейронів були розділені щодо
порожніми "треками. У шести треках з високою щільністю елементів (7 - 18)
зареєстровано 67 фонових нейронів (83%), а в трьох щодо
"порожніх" треках (4 - 5 нейронів) - 14 нейронів (17 %). p>
Просторово
регулярний профіль розподілу фоновоактівних нейронів у ПМСБ CI кори мозку
щурів зберігався і на тлі резерпіну. Через 2-3 години після введення резерпіну в
тих самих треках в першому досвіді зареєстрована активність 21 нейрона, у другому
досвіді - 22 нейронів і в третьому - 21 нейрона, що склало в середньому близько 7
нейронів на трек. З них зареєстровано на рівні: 2-3 шарів - 10 нейронів, 4
шару - 23 нейрона, 5 шару - 21 нейрон, 6 шару - 10 нейронів. У шести треках з
високою щільністю елементів при цьому зареєстровано - 52 нейрона (81%), а в
трьох "порожніх" треках - 12 нейронів (19%). З даних пошарового
аналізу випливає, що резерпін найбільш істотно зменшує кількість
фоновоактівних нейронів у бочонкових колонках на рівні 2-3 шарів (на 44%) і 6
шару (на 29%). Щільні і відносно "пусті" треки в післядії
резерпіну містили, відповідно, на 27% і на 25% менше активних у фоні
нейронів. p>
Структура
фазіческіх збудливий реакцій на відхилення центральною в РП Вібриси на
тлі резерпіну характеризувалася у 63% нейронів вибірки меншої в порівнянні з
контролем частотою і більшою тривалістю первинного та вторинного збудження,
а також розділяє їх гальмівний паузи. Поряд з цим у багатьох нейронів з
високим рівнем фонової імпульсної активності (57%) частота викликаної
імпульсної активності після введення резерпіну достовірно (P <0,05)
збільшувалася, а середня тривалість фаз первинного та вторинного збудження і
розділяє їх гальмівний паузи скорочувалася. p>
На рис. 4
графіками представлені розподілу значень гальмівної паузи в фазіческіх
збудливий реакціях одного з нейронів (колонка С3, на рівні шару 5) за
частоті їх реалізації при повторному ізольованих та поєднаних з
підкріпленням відхилення центральною в РП Вібриси. Показано, що в контролі до
введення резерпіну (А) при ізольованому пред'явленні УС не виявляється
виразною залежності між тривалістю гальмівної паузи і частотою її
реалізованості в серії повторюваних стимулів. Однак при виробленні мігательного
УР у розподілі з'являється максимум у діапазоні (140-180) мс, в якому
знаходиться близько 40% всіх значень. Розподіл значень гальмівної паузи в
реакціях цього ж нейрона на ізольоване пред'явлення УС в післядії
резерпіну (Б) апроксіміруется також похилою прямою лінією, але зростаючої в
напрямку мінімальних значень досліджуваного параметра. p>
p>
Рис. 4.
Розподіл значень гальмівної паузи в фазованих збудливий реакціях
на УС нейронів фокальній бочонковой колонки С1 кори мозку пацюки. p>
А - при
виробленні мігательного УР у контролі; В - у післядії резерпіну. Суцільна
лінія - при ізольованій тактильним стимуляції; пунктирна - при підкріплювана
пред'явленні УС. По вертикалі - кількість значень тривалості гальмівної
паузи в%; по горизонталі - тривалість гальмівної паузи в мс. p>
При виробленні
мігательного УР на тлі резерпіну у розподілі значень гальмівної паузи,
більше згладжений в порівнянні з контрольним максимум, виникає в іншому
діапазоні - (100-130) мс. У цього нейрона під впливом резерпіну розмах
варіювання значень гальмівної паузи ставав більш вузьким - (40-220) мс по
порівняно з контролем (60-300) мс. Середня тривалість гальмівної паузи по всій
вибірці в контролі на ізольоване пред'явлення УС дорівнювала (147,7 ± 0,7) мс,
а на підкріплювані обдування рогівки була вищою (P <0,001) - (182,7 ± 0,4)
мс. Середня тривалість гальмівної паузи в післядії резерпіну при
ізольованою стимуляції була вищою (P <0,05) у порівнянні з контролем --
(169,7 ± 1,1) мс, а при підкріплювана обдування рогівки - не відрізнялася ні від
контрольного значення, ні від значення при непідкріплені УС і дорівнювала (175,7 ±
1,0) мс. P>
Обговорення
результатів h2>
Унікальні
гістологічні особливості ПМСБ представництва вібрис в С1 кори мозку
багатьох гризунів та інших ссавців викликають підвищений інтерес до
функціональним властивостям проекційних модулів даній області. Щодо
проста їх ідентифікованої на порядок підвищує точність всіх аспектів
нейрофізіологічної аналізу. У попередніх наших роботах/10,11,22/вивчалися
локальні механізми замикання тимчасової зв'язку у фокусі коркового представництва
умовного стимулу, який був обмежений окремої бочонковой колонкою в С1
мозку щурів. Була показана структура міжнейронні, вертикальних і
горизонтальних, внутріколонкових і межколонкових взаємодій в динаміці
вироблення мігательного УР, визначені залежності швидкості і характеру
динаміки, а також ступеня зміцнення тимчасової зв'язку від різноманітних форм
пластичності паттернів імпульсної активності нейронів, що мають різну топологію
в бочонковой колонці. p>
На підставі
даних про динаміку та взаємної обумовленості окремих компонентів фазіческіх
нейронних реакцій фокусу коркового представництва УС на різних етапах
навчання була сформульована гіпотеза про механізм авторітмічного скануючого
асоціювання фокальній колонки з іншими колонками, що мають відношення до
обробці параметрів сполучуваних при навчанні стимулів/10,11,22 /.
Условнорефлекторном перебудова структури міжнейронні зв'язків у межах
фокальній корковою колонки, згідно з таким припущенням, полягає в
обмеження її авторітмічних скануючих взаємодій в розподіленої
системі зацікавлених структур. Це призводить до підвищення ймовірності
конвергенції та інтеграції синфазних хвиль збудження і, у підсумку, до зміцнення
тимчасової зв'язку. Для обгрунтування подібного уявлення про локальні механізми
замикання тимчасової зв'язку доцільно було розглянути реалізовуваність
зазначених форм пластичності в нейронних мережах фокальній колонки в різних за
ефективності умовах її функціонування, яка варіює зі зміною загальної
рівня збудження кори мозку. p>
У даному
дослідженні показано, що активація ядер шва, наслідком якої є
підвищення в мозку змісту нейромодулятора СТ, а також зниження концентрації
СТ (поряд зі зниженням вмісту інших біогенних моноамінів) в післядії
резерпіну викликали різноспрямовану пластифікації синаптичних зв'язків у
вхідних, вихідних та асоціативних нейронних ансамблях бочонковой колонки С1
кори мозку пацюки. Модуляція рівня збудження колонки здійснюється за рахунок
зміни кількості фоновоактівних нейронів, частоти і структури їх імпульсних
розрядів. p>
Розподіл
нейронів з фонової імпульсною активністю по рівнях функціональної колонки в
ПМСБ, по представлених тут результатами, відповідає в загальних рисах
гістологічної картині розподілу клітинних тіл, згідно з якою
найбільша їх щільність спостерігається в шарі 4 і верхній половині шару 5.
Просторово-регулярний профіль чергування в тангенціальному плані треків з
високою щільністю фоновоактівних нейронів з відносно "порожніми"
треками, а також факт належності сусідніх треків до однієї і тієї ж
функціональної колонці, свідчить про те, що перші належать стінок
"діжки", а другий - його порожнини, нечисленні нейрони якої,
мабуть, контактують з моноаминергических пресінапсамі і в більшій мірі
знаходяться під їхнім впливом. p>
Виявлено
послойная нерівномірність у зміні рівня збудження бочонковой колонки.
Показано значуще підвищення при активації ядер шва год