ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 2014, том 64, № 3, с. 347-353
= МЕТОДИКА
УДК 612.76
ХРОНИЧЕСКАЯ РЕГИСТРАЦИЯ ДВИЖЕНИЙ ЛОПАТКИ У ЧЕТВЕРОНОГОГО ЖИВОТНОГО (СОБАКИ)
© 2014 г. О. Г. Павлова, Е. В. Бирюкова, И. А. Никитина
Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Москва,
e-mail: pavlovao@mail.ru Поступила в редакцию 02.12.2013 г. Принята в печать 03.03.2014 г.
Для хронической регистрации движений лопатки у собаки с помощью электромагнитной системы trakSTAR представлен простой и атравматичный способ крепления датчика. Накожное крепление датчика на время опыта осуществлялось с помощью капроновой нити, пропущенной через дельтовидную мышцу на середине лопатки. Стабильные записи смещений лопатки на протяжении 2.5 мес. получены в опытах на четырех собаках с выученной координацией движений головы и передней лапы.
Ключевые слова: движения лопатки, хроническая регистрация, координация движений головы и лапы, собака.
Chronic Recording of Scapular Movements in Quadruped Animal (Dog)
O. G. Pavlova, E. V. Biryukova, I. A. Nikitina
Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology, Russian Academy of Sciences, Moscow,
e-mail: pavlovao@mail.ru
The simple and relatively non-traumatic method of attaching the sensor to the scapular for chronic recording the scapula movements with magnetic tracking device is presented. During experiment the sensor fixed to the skin with the nylon thread passing through the m. deltoideus in the middle part of the scapula. This method provided stable recording of the scapular movements, shown in four dogs with previously learned coordination of head and forelimb movements.
Keywords: scapular movements, chronic recording, head-limb movement coordination, dogs. DOI: 10.7868/S0044467714030125
Ранее в опытах на собаках было показано, что положение головы может играть критическую роль в организации произвольных движений передней лапы [Ioffe, 1973; Pavlova, Al-exandrov, 1991]. В процессе инструментального обучения собаки "с места" совершают тонический подъем лапы со сгибанием в плечевом и локтевом суставах в том случае, если в это время голова находится в поднятом положении. Однако они не способны выполнить это движение, удерживая голову в опущенном состоянии. Подъем лапы в позе с опущенной головой происходит всегда с опережающим подъемом головы, а опускание головы вызывает разгибание поднятой лапы.
Так проявляется естественная координация движений головы и лапы. Переделка естественной координации на противоположную, — подъем лапы в позе с опущенной головой — достигалась только в результате специальной тренировки и сопровождалась существенным изменением мышечного паттерна сгибания плеча [Павлова и др., 2007]. Выученный подъем лапы, выполняемый в позе с опущенной головой, происходил при участии заметно большего числа мышц, чем подъем лапы с поднятой головой. Основываясь на том, что мышцы, участвующие в движениях головы, имеют тесную связь с плечевым поясом [Richmond et al., 1992; Thompson
347
7*
et al., 1994], эти данные можно объяснить тем, что при подъеме головы, который сопровождается напряжением шейных мышц, лопатка приводится в положение, оптимальное для подъема лапы. При опускании головы и расслаблении шейных мышц, это положение изменяется и вызывает нарушение сгибания в плечевом суставе.
Проверка указанных предположений требует анализа взаимосвязи движений головы, лопатки и лапы. Ранее с помощью более простых методов регистрации была показана достоверная связь между вертикальными смещениями головы и лапы в естественной координации [Pavlova, Alexandrov, 1991]. Использование электромагнитной системы регистрации движений в инструментальной реакции, включающей сложную подготовительную позную перестройку, позволит объективно оценить основные направления смещений в трехмерном пространстве головы, лапы и лопатки и их связи между собой. Основная сложность такой регистрации связана с креплением датчика к лопатке. Лопатка собаки [Miller, 1964] представляет собой плоскую треугольную кость, прилежащую к заднебоковой поверхности грудной клетки. Основание костного треугольника направлено к позвоночнику, вершина же с округлой вогнутой суставной площадкой, — к головке плечевой кости. У хищных, к которым относится собака, из-за неразвитой ключицы лопатка не имеет суставной связи с грудиной, удерживается на теле только с помощью мышц и отличается большой подвижностью. Использованные ранее на кошках рентгенологический [Runci-man, Richmond, 1997] и флюороскопический [Vidal et al., 1986] методы регистрации не пригодны для хронических опытов. У людей наиболее часто используется накожное крепление датчиков электромагнитных систем [Amasay, Karduna, 2009; Ludewig, Cook, 2000 и др.]. Датчики укрепляются к пальпаторно определяемым через кожу костным отросткам лопатки. Такой способ фиксации позволяет достаточно точно оценить статическое положение лопатки, но для измерения величины движений требуется вводить поправочные коэффициенты [Karduna et al., 2001]. Еще сложнее использовать этот метод у четвероногих животных (кошек, собак), лопатка которых обладает значительно более высокой подвижностью, чем у человека. Накожное крепление датчиков системы Optotrak применялось на кошках для оценки статического
положения лопатки при различных статических положениях головы [ВагЪепт, МасГег-80п, 1998]. Наилучшие результаты в оценке как положения, так и движения лопатки были получены на людях (добровольцах), у которых датчик жестко крепился на винтах, имплантированных через кожу непосредственно в кость лопатки [КаМипа е! а1., 2001; Ludewig е! а1., 2002]. Однако эта методика не может быть использована в хронических условиях у животных, лопатка которых сильно смещается при изменении положения тела. Накожное крепление винтов будет у них не только ограничивать движения лопатки, но и явится травмирующим фактором. Цель настоящей работы состояла в разработке мало травматичного и вместе с тем надежного способа фиксации датчика на лопатке, который не ограничивал бы движения животного в его естественной жизни и позволял проводить стабильную регистрацию движений на протяжении нескольких опытов.
МЕТОДИКА Объект исследования
Работа выполнена на четырех взрослых собаках (СДж, СРд, СНк, СРс) весом 16-25 кг. Опыты были проведены с соблюдением принципов гуманности, изложенных в директивах Европейского сообщества (86/6091ЕС) и одобренных комитетом по медицинской этике.
Хирургическая операция
Всем животным для накожной фиксации датчика к лопатке в мягкие ткани лопатки за неделю до опытов вживляли капроновую нить. Перед операцией собаку помещали на экспериментальный станок, где она была предварительно обучена спокойно стоять, сохраняя симметричную позу с опорой на четыре лапы и с поднятой головой. Над всей поверхностью правой лопатки и вокруг нее шерсть тщательно выстригали, после чего на гладкой поверхности кожи отчетливо просматривался выступающий гребень лопатки. С помощью фломастера на коже отмечали две точки, обозначающие места входа и выхода фиксирующей нити. Точки находились на линии, перпендикулярной гребню и проходящей через его середину, и располагались кзади от него на 1 и 2 см.
Вживление нити проводили под общим наркозом (золетил 0.1-0.2 мл/кг и рометар
А Б В
Рис. 1. Вживленная в мышцу лопатки нить, с помощью которой накожно фиксировали датчик для регистрации движений лопатки во время выполнения выученной двигательной координации головы и передней лапы у собаки. А — точки вживления нити в дельтовидную мышцу; Б — инструментальная реакция: удерживание поднятой лапы во время еды с опущенной головой; В — смещения головы (сверху) и лапы (снизу) в вертикальной плоскости, зарегистрированные ранее с помощью тензодатчика и потенциометра, соответственно. Отклонения кривых вниз — опускания, вверх - подъемы; калибровочные метки: по вертикали — 10 см, по горизонтали — 1 с. Наложения сделаны относительно начала подъема лапы.
Fig. 1. The thread passed through the scapular muscle, which was used for fixation of the sensor for recording the scapular movements during performing the learned head-forelimb movement coordination in dogs. А — the points of insertion of the thread in the deltoid muscle; Б — food-related operant reaction: holding of the lifted limb during eating with the head bent down; В — vertical displacements of the head (upper) and forelimb (lower) recorded earlier with tensometer probe and potentiometer, correspondingly. Downward deviation of the curves show lowering, upward — elevation. The curves aligned with respect to the onset of limb lifting. Calibration: vertical bars — 10 сш, horizontal bar — 1 s.
0.1 мл/кг массы тела) в стерильных условиях. Спящее животное укладывали на операционный стол. В этой позе у него подвижная лопатка сильно смещалась назад (по сравнению с позой стоя). В новом положении лопатки пальпацией определяли положение гребня. Над серединой гребня делали небольшой (около 3 см) кожный разрез. Края кожи раздвигали над m. deltoideus и с помощью круглой (хирургической) иглы, углубляя ее на 0.7—0.8 см, проводили капроновую нить длиной 25 см (рис.1, А). Координаты входа и выхода нити относительно гребня на мышце соответствовали указанным выше координатам на коже. Концы нити выравнивали и выводи-
Рис. 2. Крепление датчиков на теле собаки. А — выведенные на кожу концы нити для крепления датчика на лопатке; Б — положение датчика на пряжке; В — собака с датчиками, закрепленными на голове, спине, лопатке и лапе.
Fig. 2. Fixation of the sensors on the body of the dog. A — the ends of the thread led out on the skin for attachment the sensor to the scapula; Б — the position of the sensor in the buckle; В — the dog with the sensors fixed to the head, back, scapula and forelimb.
ли на кожу через намеченные точки. Нить не подтягивали, большая ее часть оставалась под кожей. К каждому концу нити привязывали ограничительные мягкие пластиковые кольца диаметром 4—5 мм. Затем кожный разрез зашивали, собаке вводили антибиотики и обезболивающие. На оперированную лапу надевали защитный эластичный
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.