ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 2007, том 57, № 1, с. 103-114
= МЕТОДИКА
УДК 612.821.6+612.822.6
ПАССИВНЫМ И АКТИВНЫМ КОНТРОЛЬ состояния В ДЛИТЕЛЬНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАХ: ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
© 2007 г. Н. Б. Панкова1, А. В. Латанов2
Государственное учреждение научно-исследовательский институт общей патологии
и патофизиологии РАМН, Москва, 2Кафедра высшей нервной деятельности Московского государственного университета
им. М.ВЛомоносова, e-mail: npankova@pochta.ru, avlatanov@mail.ru Поступила в редакцию 20.03.2006 г. Принята в печать 09.11.2006 г.
В электрофизиологических экспериментах показано, что после операции вживления внутри-мозговых электродов в дофаминергических структурах мозга в течение 4 недель происходит снижение относительной спектральной мощности электрической активности в дельта1- и дельта2-диапазонах и одновременное возрастание относительной спектральной мощности в альфа-, бета1- и бета2-диапазонах. В структуре сна у оперированных животных отмечено отсроченное (к 4-5 неделям после операции) усиление выраженности сна и представленности в нем REM-сна. Многократные (ежедневно в течение 2 недель) внутрибрюшинные инъекции физиологического раствора на 2-3-й послеоперационных неделях меняют динамику изменения электрофизиологических показателей. При отсутствии усиления выраженности сна наблюдается рост общей и средней длительности периодов REM-сна, а также изменение динамических показателей относительной спектральной мощности электрической активности в дофаминергических структурах мозга в дельта1-, альфа- и бета2- диапазонах.
Ключевые слова: контрольные группы, физиологический раствор, электрическая активность мозга, REM-сон, крысы.
Groups of Passive and Active Control State in Longitudinal Experiments:
An Electrophysiological Study
N. B. Pankova, A. V. Latanov
Institute of General Pathology and Pathophysiology, Russian Academy of Medical Sciences, Department of Neurobiology, Lomonosov State University, Moscow, e-mail: npankova@pochta.ru,avlatanov@mail.ru.
Long-term electrophysiological experiments were carried out with rats with chronically implanted electrodes into dopaminergic brain structures. Within 4 weeks after surgery, the relative spectral power of electrical activity in the deltal and delta2 frequency bands decreased, while the relative spectral power in the alpha, betal and beta2 bands increased. A delayed (to the 4-5th week after surgery) increase in the total amount of sleep and REM sleep percent was observed in the sleep architecture of these animals. Multiple (during 2 weeks daily) intraperitoneal saline injections altered the dynamic of electrophysiological indices on the 2nd-3rd postsurgery weeks. The total sleep amount being not increased, the total and mean REM sleep durations increased, and the dynamic of the relative spectral power of electrical activity in the dopaminergic brain structures in the delta1, alpha and beta2 bands was found to be changed.
Key words: control groups, saline, brain electrical activity, REM-sleep, rats.
О влиянии на поведенческие и электрофизиологические показатели подопытных животных введения физиологического раствора
известно давно. Наличие физиологического эффекта такого "контрольного" воздействия предсказуемо, легко выявляется простыми
статистическими методами и достаточно логично интерпретируется. Однократные внут-рибрюшинные инъекции физиологического раствора (ФР) меняют биохимические показатели крови и лимбических структур головного мозга [25, 26], состояние иммунной системы [7, 25], спектральные характеристики электрической активности (ЭА) головного мозга [8] и, естественно, отражаются на поведении, в первую очередь повышая уровень тревожности [15, 28]. Многократные инъекции ФР по своему воздействию приравниваются к хроническому стрессу - настолько существенны вегетативные проявления [21, 26], изменения в поведении животных [3], в их мотивационном [23] и эмоциональном [15] статусах. Известно даже, что внутрибрюшинные инъекции ФР беременным самкам меняют поведение их потомства в стрессирующих условиях во взрослом состоянии [30]. Еще более выраженные изменения в поведении животных и ЭА различных структур их мозга описаны после внутримозгового введения ФР, даже в сверхмалых дозах [6, 18]. Однако по нашему опыту длительные (6-7 недель) наблюдения за ЭА головного мозга крыс, подвергшихся многократным внутри-брюшинным инъекциям ФР, так называемый активный контроль, не выявляют существенных спектральных перестроек ЭА их мозга и перестроек структуры дневного сна [4]. Этот факт вызывает методический вопрос: какова временная динамика изменения этих показателей в послеоперационный период, если животных дополнительно не стрессировать внутри-брюшинными инъекциями?
Задачей настоящего исследования было оценить спектральные показатели ЭА структур головного мозга и структуру дневного сна, включая REM-сон, у животных группы "пассивного контроля", которые на протяжении 6-7 недель эксперимента из всего возможного набора воздействий (естественно, помимо первоначального оперативного вмешательства) подвергались только хэндлингу во время еженедельного взвешивания и надевания электродов для регистрации ЭА, найти возможные изменения и сравнить динамику этих изменений с показателями животных группы "активного контроля", получавших многократные внутрибрюшинные инъекции ФР.
МЕТОДИКА
Работа выполнена на крысах самцах Ви-стар (п = 8 в группе животных "пассивный кон-
троль" и n = 21 в группе "активный контроль") с исходной массой тела 380-430 г. Все процедуры и опыты на животных проводили в соответствии с "Правилами лабораторной практики в Российской Федерации", утвержденными приказом Министерства здравоохранения РФ № 267 от 19.06.2003 г.
Константановые электроды диаметром 0.3 мм вживляли в дорзальный отдел левого каудато-путаменального комплекса (КПК), правую фронтальную область неокортекса (ФК), левое прилежащее ядро (ПрЯ), правый дорзальный гиппокамп (Г) и левый миндалевидный комплекс (М) - в терминальные поля дофа-минергических (ДАергических) систем мозга и структуры лимбической системы. Индифферентный электрод вживляли в глубокие структуры рострального отдела мозга. Операцию по вживлению внутримозговых электродов и электродов для регистрации миограммы шейных мышц (с целью верификации состояния REM-сна) проводили под хлоралгидратным наркозом (400 мг/кг, 80 мг/мл). После операции животных содержали в индивидуальных клетках, с естественной сменой светового цикла, на стандартном пищевом рационе с неограниченным доступом к воде и пище. Электрофизиологические эксперименты начинали через неделю после операции, первое тестирование считали "фоном". Первую внутрибрюшинную инъекцию ФР (1 мл/кг) делали после "фоновой" регистрации ЭА, затем инъекции проводили ежедневно в течение 13 дней. Контроль массы тела проводили еженедельно перед электрофизиологическими экспериментами.
Регистрацию сна и ЭА в состоянии спокойного бодрствования осуществляли на электроэнцефалографе "EEG 4314F" ("Nihon Kohden", Япония). Тестирование дневного сна проводили еженедельно на протяжении 6 недель после операции по вживлению электродов в течение 4 ч в середине дня. При оценке полиграфической записи ЭА мозга крыс с параллельной записью миограммы, согласно методике Дж. Фогеля [31], каждой минуте присваивали статус "сон" или "бодрствование" в соответствии с преобладанием характерного паттерна ЭА и поведением животного. При таком подходе периоды сна внутри бодрствования или периоды бодрствования внутри сна длительностью менее 30 с игнорировали. Анализировали следующие показатели: латентный период засыпания, число периодов сна (и бодрствования), общую и среднюю длительность периодов сна и бодрствования, долю в процентах сна и бодр-
ствования за время опыта за вычетом латентного периода засыпания, число периодов REM-сна, общую и среднюю длительность периодов REM-сна, долю в процентах REM-сна от общей длительности сна, средний латентный период REM-сна. В конце регистрации в течение 5 мин на магнитную ленту регистратора "MR-30" ("TEAC", Япония) записывали ЭА структур мозга в состоянии спокойного бодрствования. Плотность спектральной мощности ЭА оценивали в стандартных частотных диапазонах: дельта1 (1-2 Гц), дельта2 (3-4 Гц), тета1 (56 Гц), тета2 (7-8 Гц), альфа (9-13 Гц), бета1 (1420 Гц) и бета2 (21-32 Гц). В качестве индивидуального показателя для каждого животного использовали усредненные значения по 10 реализациям ЭА длительностью по 4 с.
Статистическую обработку данных осуществляли с помощью факторного дисперсионного анализа для повторных измерений (repeated measures ANOVA) с последующим сравнением средних по критерию Тьюки (пакет статистических программ Statistica 6.0).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Динамические наблюдения за структурой сна животных группы "пассивный контроль" выявили ее перестройки (рис. 1, левые графики): постепенное укорочение за время экспериментов латентного периода засыпания, снижение доли бодрствования и соответствующее возрастание доли сна. Через 4 недели после операции снижение средней длительности периодов бодрствования и возрастание средней длительности периодов сна достигло уровня статистической значимости. Число периодов бодрствования (и сна) за 4 ч наблюдения было максимальным через 3 недели после операции по вживлению электродов. Число периодов REM-сна (рис. 2, левые графики) на протяжении всего периода наблюдений значимо не менялось, однако начиная с 4-й недели, отмечен рост суммарной и средней длительности периодов REM-сна, а к 5-й неделе возросла латент-ность его появления.
Анализ изменений спектральных показателей ЭА разных структур мозга выявил ее сложную динамику. Показано, что в КПК (рис. 3, А) максимальные по сравнению с фоновой записью изменения спектральных показателей отмечены через 2-4 недели после операции по вживлению электродов - снижение относительной спектральной мощности ЭА в низкочастотных диапазонах (дельта1, дельта2,
тета1) и возрастание относительной спектральной мощности ЭА в средних и высокочастотных диапазонах (альфа, бета1 и бе
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.