научная статья по теме ИЗМЕНЕНИЯ В РЕАКЦИИ НЕЙРОНОВ ЗРИТЕЛЬНОЙ ОБЛАСТИ КОРЫ ГОЛОВНОГО МОЗГА КРОЛИКА НА ВСПЫШКУ СВЕТА ПОД ВЛИЯНИЕМ НИЗКОИНТЕНСИВНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НЕИОНИЗИРУЮЩЕЙ ПРИРОДЫ Биология

Текст научной статьи на тему «ИЗМЕНЕНИЯ В РЕАКЦИИ НЕЙРОНОВ ЗРИТЕЛЬНОЙ ОБЛАСТИ КОРЫ ГОЛОВНОГО МОЗГА КРОЛИКА НА ВСПЫШКУ СВЕТА ПОД ВЛИЯНИЕМ НИЗКОИНТЕНСИВНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НЕИОНИЗИРУЮЩЕЙ ПРИРОДЫ»

РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2011, том 51, № 4, с. 471-475

= НЕИОНИЗИРУЮЩИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ =

УДК 616-001.14:612.82:599.325.1

ИЗМЕНЕНИЯ В РЕАКЦИИ НЕЙРОНОВ ЗРИТЕЛЬНОЙ ОБЛАСТИ КОРЫ ГОЛОВНОГО МОЗГА КРОЛИКА НА ВСПЫШКУ СВЕТА ПОД ВЛИЯНИЕМ НИЗКОИНТЕНСИВНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НЕИОНИЗИРУЮЩЕЙ ПРИРОДЫ

© 2011 г. С. Н. Лукьянова, В. А. Алексеева*

Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна ФМБА России, Москва

В экспериментах на 27 кроликах изучали влияние различных физических факторов (ПМП: 460 Э; СВЧ ЭМП: 6 ГГц, непрерывный режим, 200 мкВт/см2; звук: щелчки 50 Гц, 6 дБ выше порога проявления ЭЭГ — отклика) на ответы нейронов зрительной области коры головного мозга кролика на вспышки света (1 Гц, 1 мс, 0.62 Дж). Характер изменений зависел от показателей в фоне и в ответе на изолированное действие света. Торможение наблюдали при достоверно более высокой исходной частоте импульсации, чем активацию. Влияние факторов магнитной природы было сходно с действием звука (неадекватного раздражителя для данной области). Реакции тормозного характера отмечали чаще (результат достоверный по группе нейронов), и они усиливались при сочетанном действии раздражителей (ПМП и СВЧ ЭМП; ПМП и звук). Основной характер изменений сводился к снижению частоты импульсации первой фазы активации и к увеличению латентных периодов первой и второй активных фаз. Остальные показатели реакции на вспышки света практически не изменялись.

Кролик, нейроны, реакция, вспышки света, ПМП, СВЧ ЭМП, звук, сочетанное действие.

Ранее в наших работах [1—3] были описаны достоверные изменения в экстраклеточной импульсной активности нейронов зрительной области коры головного мозга кролика на постоянное магнитное поле (ПМП), электромагнитное поле СВЧ диапазона (СВЧ ЭМП) и звук. Характер реакций мог быть различным по качеству и количеству, что определялось исходным фоном. Они осуществлялись с латентными периодами, значительно большими, чем на вспышку света (с, а не мс), чаще и интенсивнее проявлялись после выключения фактора и заключались, главным образом, в уменьшении частоты импульсации. По данным литературы, такая характеристика ответа нейрона свойственна раздражителям слабым (скорее, подпороговым) по своей биологической значимости [4, 5]. Известно, что реакции на такие воздействия могут лучше (четче) проявляться на фоне дополнительной нагрузки [5, 6].

К исследованиям подобного рода относится и настоящая работа. Ее актуальность связана с необходимостью развития представлений о реакции центральной нервной системы (ЦНС) на низкоинтенсивные факторы неионизирующей природы, которые в реальной жизни чаще присутству-

* Адресат для корреспонденции: 123182 Москва, ул. Живописная, 46, ФМБЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА России; тел.: (499) 190-95-71; e-mail: 73912@mail.ru.

ют одновременно, оказывая на организм сочетанное действие.

Приведенная в данной статье совокупность экспериментальных материалов описывается впервые.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА

На 27 кроликах породы Шиншилла (самцы, 2.5—3.0 кг) изучали влияние различных физических факторов: ПМП (460 Э), СВЧ ЭМП (6 ГГц, непрерывный режим, ППЭ — 200 мкВт/см2), звук (щелчки 50 Гц, на 6 дБ выше порога проявления ЭЭГ отклика) — изолированно и в различных сочетаниях на вызванные ответы нейронов зрительной области коры головного мозга на вспышки света (1 Гц, 1 мс, 0.62 Дж).

Эксперименты проводили в камере для электрофизиологических исследований, приспособленной для проведения работ с ЭМП, что ранее нами было неоднократно описано [1—3]. Источником ПМП служил промышленный электромагнит, питаемый постоянным током от аккумуляторной батареи. СВЧ ЭМП, создавалось отечественным генератором Г3-21. Облучению подвергали, главным образом, голову кролика, фиксированного на деревянном станке. Свет и звук предъявляли с помощью соответствующих

Таблица 1. Показатели реакции на вспышку света в условиях его изолированного действия и на фоне различных физических факторов

Показатель реакции на вспышку света Вспышка света (изолированное действие) (n = 92) Вспышки света на фоне действия различных факторов

звук (n = 54) ПМП (n = 73) ПМП + звук (n = 58) СВЧ ЭМП (n = 67) ПМП + СВЧ ЭМП (n = 61)

Частота импульсации 1-й фазы активации, Гц 7.1 ± 0.34 7.0 ± 0.31 6.2 ± 0.23 5.9 ± 0.45 5.8 ± 0.24* 5.0 ± 0.4*

Латентный период 1-й фазы активации, мс 23.4 ± 2.5 27.1 ± 3.27 31 ± 4.3 30 ± 3.2 36 ± 2.42* 40 ± 2.92*'

Латентный период 2-й фазы активации, мс 148.0 ± 2.31 150 ± 2.48 165 ± 3.2* 173 ± 4.3* 181 ± 3.11* 201 ± 4.83*'

Примечание. В таблице приведены средние значения показателей по группе нейронов в серии. *, *р < 0.05 по критерию Стью-дента относительно действия света, изолированно и в сочетании с другими физическими факторами соответственно; п — число нейронов (воздействий).

стимуляторов фирмы NIHON KOHDEN (Япония). Экстраклеточную импульсную активность нейронов записывали традиционным способом, используя микроманипулятор конструкции А. Мелеховой и В. Дьяконова [7] с шагом винта: 1 оборот — 500 мк. Микроэлектродом служил стеклянный капилляр (диаметр кончика 1—3 мк), заполненный 2.5 моль/л раствором KCL, с сопротивлением 5—20 МОм. Индифферентный электрод крепили на ухе кролика. Необходимым условием проведения данного эксперимента было отсутствие металла в зоне облучения ЭМП. На этом основании микроманипулятор был изготовлен из органического стекла, отводящими проводами служили хлорвиниловые трубки, заполненные физиологическим раствором на основе агар-агара.

В случайном порядке у одного и того же нейрона (после фона — 1 мин) записывали реакции на вспышки света (экспозиция 20 с) изолированно или в условиях действия (1 мин) вышеуказанных факторов. В экспериментах с ПМП и СВЧ ЭМП вспышки предъявляли после 30 с изолированного действия полей, учитывая ранее полученные данные о латентных периодах соответствующих реакций головного мозга [1—3]. В результате был получен экспериментальный материал о реакциях нейронов зрительной области коры головного мозга кролика на вспышки света (всп. св.); звук + всп. св.; ПМП + всп. св.; ЭМП + всп. св.;

ПМП и звук + всп. св.; ЭМП и ПМП + всп. св. -по 50 и более записей (нейронов) на каждый из вариантов воздействий (табл. 1).

Обработку данных проводили традиционным способом отдельно по каждой записи (воздействию, нейрону), сопоставляя фон и изменения на вспышки света (изолированно и в условиях действия вышеуказанных физических факторов), а также по группе нейронов. В реакции на вспышку света оценивали латентные периоды и частоту импульсации первой и второй фаз активации, а также длительность тормозной паузы между ними. Соответствующий статистический анализ (используя компьютерный пакет статистических программ) включал параметрические (критерий Стьюдента) и непараметрические (х2) методы.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Реакция нейронов зрительной области коры головного мозга кролика на вспышку света целиком соответствовала классическому представлению. В подавляющем большинстве случаев (68.5% из 92 нейронов) отмечали первую и вторую фазы активации с тормозной паузой между ними. У ряда нейронов (26.1%) первая фаза активации отсутствовала, и реакция начиналась с тормозной паузы. Число нейронов, реагирующих первоначально возбуждением, в 2.6 раза превосходило число нервных клеток, реакция которых на

Таблица 2. Характеристика изменений первой фазы активации в реакции на вспышку света под влиянием различных физических факторов

Характер изменения % нейронов с достоверными изменениями в реакции на вспышку света под влиянием физических факторов

ПМП (п = 73) звук (п = 54) ПМП + звук (п = 58) СВЧ ЭМП (п = 67) ПМП + СВЧ ЭМП (п = 61)

Снижение частоты импульсации 6.8 5.6 13.8 13.4 24.6**

Повышение частоты импульсации 5.5 5.6 10.3 8.9 3.3

Уменьшение латентного периода 6.8. 3.7 5.2 4 3.3

Увеличение латентного периода 9.6 1.8 5.2 10.4* 14.7*

Снижение частоты + увеличение латентного периода 10.9 3.7 15.5 16.4* 34.4**

Повышение частоты + уменьшение латентного периода 5.5 — 5.2 8.9 4.9

Общий % реагирующих нейронов 45.1 20.4 55.2 65.7 85.2

* р < 0.05 относительно % случаев изменения противоположного характера; *р < 0.05 относительно % изменений на другие воздействия.

вспышку света начиналась с тормозной паузы. Латентный период первой фазы активации располагался в интервале 20-30 мс (среднее значение — 23.4 ± 2.5 мс). Основные показатели этой реакции приведены в табл. 1.

В отличие от четкой и коротколатентной реакции на свет, нейроны зрительной области отвечали на звук, ПМП и ЭМП приведенных выше параметров нечеткими изменениями частоты им-пульсации. Эти реакции детально были описаны нами ранее [1—3]. Следует отметить, что (при данных параметрах и экспозиции) только применение методов математической статистики при индивидуальном анализе могло выявить значимое усиление либо уменьшение частоты импульса-ции, что определялось исходным фоном и реализовалось с латентными периодами, измеряемыми секундами. Подобную характеристику реакций нейронов на низкоинтенсивные факторы магнитной природы и стимулы, неадекватные для зрительной области, описали и другие авторы [5, 8]. По группе нейронов эти изменения чаще были недостоверны и правильнее говорить о возможной тенденции, которая сводилась к усилению процессов торможения в ЦНС. Однако в условиях дополнительной функциональной нагрузки их влияние проявилось более определенно (табл. 1). Достоверные изменения имели место не только при индивидуальной оценке, но и по группе записанных нейронов (50—70). В последнем случае

значимой (р < 0.05) была реакция в виде торможения. Она заключалась в снижении частоты им-пульсации первой фазы активации и в увеличении латентных периодов первой и второй активных фаз в ответе на вспышку света.

Общее количество нейронов, изменяющих свою активность под влиянием ЭМП — 38.9% из 67 записанных клеток. Из них изменения тормозного типа (уменьшение частоты импульсации и (или) увеличение латентных периодов первой и второй фаз активации) наблюдали у 27% нейронов, тогда как реакцию противоположного характера (увеличение частоты импульсации и сокращение латентных пер

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.

Показать целиком