ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 2012, том 62, № 3, с. 372-382
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПАТОЛОГИЯ ^^^^^^^^ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
УДК 612.82
РОЛЬ ГАМКа- и гамкб-рецепторов
В ПРОЦЕССАХ ФОРМИРОВАНИЯ ВЫЗВАННЫХ ПОТЕНЦИАЛОВ
в колонках соматосенсорной коры крыс
© 2012 г. А. Е. Матухно, А. Г. Сухов, В. В. Синицына
Отдел организации нейронных сетей Научно-исследовательского института нейрокибернетики им. А.Б. Когана Южного федерального университета, Ростов-на-Дону, e-mail: mae_work@mail.ru Поступила в редакцию 20.08.2011 г. Принята в печать 10.10.2011 г.
С помощью локальной микроаппликации ГАМК, пикротоксина и CGP 52432 показана различная роль ГАМКа- и ГАМКБ-рецепторов в нейрогенезе первичных и вторичных компонентов вызванных потенциалов колонок соматосенсорной коры крысы при активации афферентных входов механостимуляцией соответствующих вибрисс. Авторы пришли к выводу о том, что процессы формирования ритмичных разрядов последействия вызванных потенциалов обусловлены локальными пейсмекерными механизмами, опосредованными эндогенными свойствами нейронов в составе нейронных сетей.
Ключевые слова: ГАМКа- и ГАМКБ-рецепторы, вызванные потенциалы колонок соматосенсорной коры крыс.
The Role of GABAA and GABAB Receptors in Formation of Evoked Potentials in the Barrel Cortex of Rats
A. E. Matukhno, A. G. Sukhov, V. V. Sinitsyna
Department of the Organization of Neural Networks, Kogan Research Institute of Neurocybernetics, Rostov-on-Don,
e-mail: mae_work@mail.ru
By means of local microapplication of GABA, picrotoxin and CGP 52432, different roles of GABAA and GABAB receptors in the geneses of primary and secondary components of evoked potentials in the somatosensory barrel cortex of rats were shown. The authors conclude that the aftereffect rhythmical components of the evoked potentials are caused by the local pacemaker mechanisms based on endogene properties of barrel neurons.
Keywords: GABAA and GABAB receptors, evoked potentials in somatosensory barrel cortex of rats.
Нейрогенез компонентов вызванных потенциалов (ВП) остается одной из широко обсуждаемых проблем современной нейрофизиологии. ВП мозга состоят из первичного коротколатентного ответа (ПО), обусловленного афферентным возбуждением, и вторичных компонентов (ВК), которые, по мнению многих авторов, имеют эндогенное происхождение. Среди эндогенных факторов формирования вторичных компонентов ВП рассматривают различные неспецифические (таламо -кортикальные, ретикуло-корковые)
влияния [1, 2, 5, 8], ассоциативные (корково-корковые) связи [11], а также локальные пей-смекерные потенциалы, обусловленные активностью так называемых Л-каналов (кати-онных каналов, активирующихся на фазе гиперполяризации) [7].
С целью проверки указанных гипотез исследована роль ГАМКа- и ГАМКБ-рецепто-ров в генезе первичных (ПК) и вторичных компонентов ВП, поскольку ГАМКергиче-ским влияниям отводится одна из ведущих
ролей в образовании ритмических явлений в неокортексе [15, 16, 23].
МЕТОДИКА
Эксперименты выполнены на 10 белых нелинейных крысах обоего пола массой 200— 250 г. Экспериментальная работа с животными соответствовала правилам, утвержденным директором НИИ нейрокибернетики им. А.Б. Когана ЮФУ в соответствии с рекомендациями Ученого совета института и заключением Комиссии биомедицинской этики РАН с учетом международных регламентаций экспериментов на животных.
Эксперименты выполнены в области со-матосенсорной коры крыс, являющейся отличной модельной системой для нейрофизиологических исследований. Основные черты морфофункциональной колончатой организации соматосенсорной коры описаны во многих работах [6, 14, 19, 21].
Трепанацию черепа осуществляли под эфирным наркозом. Кожные разрезы обезболивали локально 2%-ным раствором новокаина. Трепанационные отверстия вырезали в соответствии с данными морфофизиологиче-ских исследований [6] с координатами центра — 2.0 мм каудально от брегмы, 5.5 мм ла-терально от сагиттального шва. Регистрацию фокальной вызванной активности проводили (что очень важно) в условиях отсутствия наркоза на частично обездвиженных миоре-лаксантом (тубокурарин, 2 мг/кг) животных. Электрокортикограмму (ЭКоГ) отводили стеклянными микроэлектродами, заполненными 2.5 М раствором №С1 с сопротивлением 1—3 МОм и диаметром кончика 2—3 мкм. Вызванные потенциалы отдельных колонок в зоне проекции вибрисс регистрировали в верхних и нижних слоях коры (300—500 и 1300—1600 мкм от поверхности мозга соответственно).
Идентификацию колонок осуществляли по амплитудным и временным параметрам ПО, регистрируемых при отклонении соответствующих вибрисс. Для тактильной стимуляции использовался пьезокерамический механостимулятор, разработанный в ОКБ "Пьезоприбор" РГУ.
Отведение ЭКоГ осуществляли монопо-лярно. Регистрацию ВП производили через аналого-цифровой преобразователь L-Card 761 с дискретизацией 1 кГц.
Микроаппликацию ГАМК (200 мкМ раствор), антагонистов рецепторов ГАМКА (37 мкМ раствор пикротоксина) и ГАМКб (21 мкМ раствор CGP 52432) осуществляли через специальный микроэлектрод под небольшим гидравлическим давлением на расстоянии до 100 мкм от регистрирующих микроэлектродов. Объем вводимых веществ составлял «1 мкл, время микроаппликации занимало «30 с.
Для усреднения ВП, расчета статистических параметров их компонентов — среднее значение амплитуды пика (А), среднее значение латентности пика (ЛП) и стандартное отклонение (СО), — а также для выявления достоверных различий при сопоставлении данных использовали стандартные пакеты программ Statistica 5.0 и Microsoft Office Excel 2007. Среднюю амплитуду ВП измеряли относительно изолинии ЭКоГ, которую определяли как среднее значение амплитуд фоновой активности перед предъявлением стимула.
Учитывая существенные изменения компонентного состава регистрируемых ВП на фоне введения препаратов (каждой из групп животных вводили только один из видов препаратов), анализировали прежде всего различия, связанные с наличием/отсутствием соответствующих групп компонентов (первичных, вторичных) и их состав. В случаях, когда отдельные компоненты ВП претерпевали не качественные, а количественные изменения, для доказательства достоверных различий или идентичности их характеристик (А и ЛП) использовали критерий согласия Колмогорова—Смирнова (уровень статистической значимости 5%).
результаты исследований
Вызванные потенциалы в верхних и нижних слоях колонки соматосенсорной коры белых крыс в ответ на стимуляцию соответствующей вибриссы регистрировали в условиях до и после локальной микроаппликации ГАМК. Результаты одного из проведенных экспериментов приведены на рис. 1, где отображены на фоне отдельных реализаций усредненные ВП. По своей форме (компонентному составу) ВП, регистрируемые до микроаппликации ГАМК в верхних и нижних слоях, существенно различаются. Этот факт закономерен и связан с высокой степенью послойной дифференциации колончатой структуры коры [6, 19]. В ВП, регистрируе-
1 мВ
А
1 мВ
Б
В
Г
1 мВ
1 мВ
1000 мс
Рис. 1. Вызванные потенциалы, регистрируемые в колонке С4 соматосенсорной коры при механо-стимуляции соответствующей вибриссы. А — верхние слои до микроаппликации ГАМК (200 мкМ); Б — верхние слои после микроаппликации ГАМК; В — нижние слои той же колонки до микроаппликации ГАМК; Г — нижние слои после микроаппликации ГАМК. Темная линия — усредненный ВП, серые — наложение одиночных ВП, вертикальная темная линия (слева) — калибровка амплитуды. Объяснение в тексте.
Fig. 1. The evoked potentials of barrel С4 for rat's somatosensory cortex received at stimulation of corresponding whisker. A — top layers before microapplication of GABA (200 mkM); Б — top layers after microapplication of GABA; В — bottom layers of the same barrel before microapplication of GABA; Г — bottom layers after microapplication of GABA. Dark line — averaged EP, gray — single realizations. Explanation see in the text.
Статистические параметры компонентов колонок соматосенсорной коры крысы Statistic parameters of components of barrels for rat's evoked potentials somatosensory cortex
Условия Верхние слои Нижние слои
компонент А ± СО, мВ ЛП ± СО, мс компонент А ± СО, мВ ЛП ± СО, мс
До ГАМК Н23 0.12 ± 0.14 23.0 ± 2.91 Н12 0.42 ± 0.21 12.0 ± 1.55
П38 0.13 ± 0.09 38.0 ± 9.01 П20 0.02 ± 0.13 20.03 ± 2.04
Н206 0.22 ± 0.25 206.01± 32.07 Н31 0.12 ± 0.12 31.01 ± 4.96
П330 0.09 ± 0.12 330.0 ± 49.41 П103 1.02 ± 0.19 103.01 ± 18.72
П330 - - РРП ± 0.22 ± 27.3
После ГАМК Н61 0.04 ± 0.06 61.02 ± 8.96 Н58 0.07 ± 0.08 58.0 ± 7.46
До пикротоксина Н10 1.07 ± 0.27 10.0 ± 1.21 Н10 0.1 ± 0.11 10.0 ± 1.92
То же - - П20 0.02 ± 0.09 20.01 ± 4.58
» - - Н35 0.08 ± 0.09 35.0 ± 5.56
» - - П79 0.13 ± 0.11 79.0 ± 19.56
» - - Н210 0.01 ± 0.12 210.0 ± 45.28
После пикротоксина Н11 1.16 ± 0.39 11.0 ± 4.38 Н10 0.05 ± 0.09 10.02 ± 3.31
П66 0.39 ± 0.46 66.0 ± 12.95 П28 0.06 ± 0.09 28.0 ± 7.66
Н93 0.62 ± 0.75 93.0 ± 21.89 Н41 0.01 ± 0.09 41.0 ± 22.17
П196 0.18 ± 0.36 196.0 ± 47.41 П75 0.14 ± 0.29 75.0 ± 33.71
Н322 0.79 ± 0.37 322.0 ± 54.56 Н146 0.16 ± 0.18 146.0 ± 44.43
П483 0.37 ± 0.3 483.0 ± 73.57 П308 0.01 ± 0.15 308.0 ± 68.22
Н532 0.32 ± 0.48 532.0 ± 58.79 Н417 0.11 ± 0.09 417.0 ± 86.84
До CGP 52432 Н15 1.63 ± 0.05 15.0 ± 0.08 Н9 1.65 ± 0.04 9.02 ± 2.96
П24 0.09 ± 0.17 24.0 ± 1.76 П24 0.16 ± 0.63 24.0 ± 3.07
Н61 1.06 ± 0.33 61.0 ± 11.05 Н39 0.46 ± 0.61 39.0 ± 7.84
П230 0.63 ± 0.21 230.0 ± 14.75 П144 1.23 ± 0.19 144.0 ± 20.78
РРП ± 0.24 ± 20.19 РРП ± 0.46 ± 23.46
После CGP 52432 Н12 0.63 ± 0.17 12.0 ± 0.85 П12 0.45 ± 0.23 12.0 ± 0.69
П23 0.24 ± 0.15 23.0 ± 8.25 Н46 0.29 ± 0.19 46.0 ± 11.36
НВ746 0.08 ± 0.12 746.0 ± 200.75 П125 0.15 ± 0.24 125.0 ± 19.96
то же - - Н167 0.02 ± 0.17 167.0 ± 28.2
» - - П230 0.14 ± 0.23 230.0 ± 30.18
» - - Н316 0.002 ± 0.2 316.0 ± 24.18
» - - П413 0.09 ± 0.19 413.0 ± 50.55
» - - НВ766 0.13 ± 0.18 766.0 ± 132.5
Примечание. А — среднее значение амплитуды пика, ЛП — среднее значение латентности пика, СО — стандартное отклонение, Н — негативность, П — позитивность, РРП — ритмичный разряд
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.