научная статья по теме СВЕРХМЕДЛЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ ПОТЕНЦИАЛОВ ЦЕНТРАЛЬНЫХ ПРЕДСТАВИТЕЛЬСТВ ВКУСОВОЙ СИСТЕМЫ ГОЛОВНОГО МОЗГА КРЫС ПРИ ДЕЙСТВИИ РАЗЛИЧНЫХ ВКУСОВЫХ СТИМУЛОВ Биология

Текст научной статьи на тему «СВЕРХМЕДЛЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ ПОТЕНЦИАЛОВ ЦЕНТРАЛЬНЫХ ПРЕДСТАВИТЕЛЬСТВ ВКУСОВОЙ СИСТЕМЫ ГОЛОВНОГО МОЗГА КРЫС ПРИ ДЕЙСТВИИ РАЗЛИЧНЫХ ВКУСОВЫХ СТИМУЛОВ»

СЕНСОРНЫЕ СИСТЕМЫ, 2008, том 22, № 2, с. 162-174

ХЕМОРЕЦЕПЦИЯ

УДК 612.82:612.014.423-092.9:612.87

СВЕРХМЕДЛЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ ПОТЕНЦИАЛОВ ЦЕНТРАЛЬНЫХ ПРЕДСТАВИТЕЛЬСТВ ВКУСОВОЙ СИСТЕМЫ ГОЛОВНОГО МОЗГА КРЫС ПРИ ДЕЙСТВИИ РАЗЛИЧНЫХ ВКУСОВЫХ СТИМУЛОВ

© 2008 г. И. В. Филиппов, А. А. Кребс, К. С. Пугачев

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославская государственная медицинская академия" Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию (ГОУ ВПО ЯГМА Росздрава),

150000, г. Ярославль, ул. Революционная, д. 5 E-mail: filippov@yma.ac.ru Поступила в редакцию 11.10.2007 г.

Цель настоящей работы - исследование и анализ возможных перестроек сверхмедленных колебаний потенциалов (СМКП) с частотами менее 0.5 Гц в вентральном постеромедиальном ядре тала-муса (ВПМЯТ) и вкусовой коре (ВК) головного мозга легкоанестезированных уретаном крыс в ответ на действие различных по своим вкусовым свойствам растворов (нейтрального, сладкого, соленого, кислого и горького) в хроническом эксперименте. Опыты проведены на пяти взрослых крысах альбиносах (n = 35 экспериментов). Установлено, что во всех условиях наблюдений как в ВПМЯТ, так и в ВК присутствовали СМКП различных частотных диапазонов: секундные волны с частотами 0.1-0.45 Гц, многосекундные волны с частотами 0.0167-0.04 Гц, а также нерегулярные минутные СМКП с частотами менее 0.004 Гц. Достоверные стимул-специфические перестройки в ответ на действие каждого из вкусовых стимулов обнаружены в ВПМЯТ и ВК преимущественно в диапазоне секундных волн СМКП, хотя в некоторых случаях специфические для некоторых стимулов перестройки возникали и в диапазоне многосекундных потенциалов. При этом обнаружены низкие значение коэффициента линейной корреляции в паре ВПМЯТ-ВК для секундных ритмов СМКП, тогда как для многосекундных и минутных волн выявлены средние по степени выраженности корреляционные взаимосвязи в указанных структурах. Полученные данные указывают на участие перестроек преимущественно секундных СМКП (следовательно, и сверхмедленной управляющей системы головного мозга) в механизмах переработки и анализа вкусовой информации, поступающей в высшие подкорковые и корковые представительства вкусовой сенсорной системы.

Ключевые слова: сверхмедленные колебания потенциалов, биоэлектрическая активность головного мозга, вентральное постеромедиальное ядро таламуса, вкусовая кора, вкусовая сенсорная система.

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время твердо установлен тот факт, что перестройки ритмических форм биоэлектрической активности структур головного мозга являются одним из ведущих нейрофизиологических механизмов анализа и переработки поступающей сенсорной информации при действии адекватных сенсорных стимулов (Гусельников, Изнак, 1983). Однако подобные динамические перестройки в подкорковых и соответствующих корковых представительствах чаще всего изучаются в диапазоне быстрых форм активности, например, импульсной активности нейронов, быстрых компонентов вызванных потенциалов или быстрых ритмов ЭЭГ, частотный диапазон которых составляет от десятков до сотен Гц (Гусельников, Изнак, 1983). Вместе с тем внимание исследователей как к сверхбыстрым высокочастотным (в диапазоне 100 Гц и более), так и к

сверхмедленным низкочастотным компонентам (в диапазоне менее 0.5 Гц) ответных реакций головного мозга значительно ниже. Тем не менее важным представляется исследование всего спектра ответных реакций: не только быстрых механизмов анализа мозгом сенсорной информации, но и наименее изученных форм биоэлектрической активности ЦНС, которые зачастую остаются практически неизвестными. В рамках этого направления на протяжении последних лет в нашей лаборатории проводятся исследования сверхмедленных компонентов ответных реакций различных структур головного мозга при действии разных сенсорных стимулов. В частности, в ранее опубликованных работах был проведен анализ перестроек сверхмедленных колебаний потенциалов (СМКП) в слуховой (медиальное коленчатое тело, первичная слуховая кора) и в зрительной (латеральное коленчатое тело, первичная зрительная кора) представительствах указанных сен-

сорных систем головного мозга при действии слуховых и зрительных стимулов соответственно (Филиппов и др., 2006а, б; Филиппов, 2007а, б). В результате было установлено участие динамических перестроек СМКП в механизмах анализа мозгом слуховой и зрительной информации. Это проявлялось достоверными перестройками преимущественно секундных волн СМКП (с частотами 0.1-0.5 Гц, период от 10 до 2 с), тогда как многосекундные СМКП (0.0167-0.1 Гц, период 6010 с), а также минутные волны (с частотами менее 0.0167 Гц, период 1 мин и более) в большинстве случаев не претерпевали достоверных изменений. Нами было выдвинуто предположение об участии сверхмедленной управляющей системы в механизмах переработки мозгом поступающей сенсорной импульсации, что соответствует основным положениям теории о ключевой роли СМКП в механизмах регуляции быстрых форм биоэлектрической активности ЦНС (Аладжалова, 1962; 1979; Илюхина, 1977; 1986; 2004).

Однако возникает вопрос о том, являются ли подобные механизмы перестроек динамики СМКП глобальными для различных сенсорных систем. Иными словами следует ли говорить о вовлеченности перестроек динамики СМКП в механизмы переработки сенсорной информации различных модальностей, или наблюдавшиеся нами перестройки есть лишь частные феномены, возникающие исключительно в слуховой и зрительной системах мозга. С одной стороны, на основании наших исследований, было логичным предположить, что обнаруженные нами перестройки обладают свойствами универсальности, а с другой -непосредственных доказательств подобной трактовки (или описания сходных явлений) в других сенсорных системах мы не обнаружили ни в отечественной, ни в зарубежной литературе. Для ответа на этот вопрос важным было исследование активности сверхмедленного диапазона в соответствующих центральных представительствах другой сенсорной системы в дополнение к уже исследованным слуховой и зрительной. Все это послужило стимулом для проведения настоящей работы, в которой в качестве основных объектов для исследований были избраны подкорковые (вентральное постеромедиальное ядро таламуса, ВПМЯТ) и корковые (вкусовая кора, ВК) представительства вкусовой сенсорной системы головного мозга при действии адекватных вкусовых стимулов. Известно, что ВПМЯТ посылает сеть проекционных волокон в ВК, а некоторые нейроны ВК проецируются в ВПМЯТ и эти структуры образуют единую взаимосвязанную систему переработки и анализа вкусовых раздражителей (Yamamoto et al., 1980; Kosar et al., 1986 a,6; Cechet-to, Saper, 1987; Yamamoto et al., 1998; Nakashima et al., 2000). Существует достаточно много публикаций, посвященных анализу нейронной активно-

сти ВПМЯТ и ВК при действии различных вкусовых стимулов (УашашоШ, 1984; УашашоШ et а1., 1984; 1985а; 19856; 1989; 1998; РгксИаМ et а1., 1989;

et а1., 1992; УеГ^еп et а1., 2003 и др.). Тем не менее отсутствуют публикации по исследованию крайне медленных феноменов (с частотами менее 0.5 Гц) в каких-либо структурах центральных отделов вкусовой системы и на любых функциональных уровнях ее организации. Интересно, что принципиальная возможность подобных исследований и даже их значение, как для фундаментальной нейрофизиологии, так и для клинической медицины ранее уже обосновывались в ряде работ (Keide1, 1980). Все это и послужило дополнительным стимулом при проведении данной работы.

Таким образом, цель работы - изучение и анализ сверхмедленной биоэлектрической активности и возможных перестроек СМКП в ВПМЯТ и ВК головного мозга легкоанестезированных крыс при действии различных веществ, обладающих разными вкусовыми свойствами, в хроническом эксперименте.

В соответствии с целью работы, ее задачами стали:

- проведение анализа СМКП в ВПМЯТ при действии различных вкусовых стимулов;

- проведение исследований СМКП в ВК в тех же условиях наблюдений;

- сравнительный анализ возможных перестроек СМКП в ВПМЯТ и ВК, а также корреляционный анализ различных диапазонов СМКП в этих структурах при действии различных вкусовых стимулов.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Экспериментальная часть работы выполнена на пяти взрослых самцах крыс-альбиносов (п = 35 повторных экспериментов). Все опыты проведены согласно основным положениям Европейской конвенции об обращении с животными при проведении биомедицинских исследований (директива совета Европейского Союза от 24.11.1986 г., 86/609/ЕЕС).

Подробное обоснование и описание тех экспериментальных и методических подходов, которые мы используем, приводилось нами ранее в уже опубликованных статьях (БШрроу, 2003; 2005; БШрроу et а1., 2002; 2004; 2007; Филиппов и др., 2006а, б; Филиппов, 2007а, б; Филиппов и др., 2007).

Здесь мы приведем основные положения методики, важные для понимания экспериментальной части работы, а также те модификации, которые отличают экспериментальную часть данного исследования от ранее проведенных наших работ.

Эксперимент состоял из двух основных частей. На первом этапе под нембуталовым наркозом (40 мг/кг, внутрибрюшинно) с использованием стереотаксической методики животным имплантировали парные золотые долгосрочные электроды (98%-ное золото, фторопластовая изоляция, площадь активной поверхности 0.2 мм2) в левое ВПМЯТ и ипсилатеральную левому ВПМЯТ область ВК в соответствии со стереотаксически-ми координатами этих структур, согласно атласу головного мозга крыс (Swanson, 1998). После завершения нейрохирургического вмешательства животным проводили инъекцию антибактериального вещества пролонгированного действия (сульфален в дозировке 0.2 мл 1%-ного раствора внутримышечно), а затем крыс помещали в стандартные условия вивария (вода и пища были доступны животным ad lib).

На втором этапе (не ранее чем по прошествии 14 дней) приступали к ежедневной биполярной регистрации СМКП исследованных структур головного мозга. Указанное время было необходимо для завершения репаративных постоперационных процессов в ткани головного мозга (Maxwell et al., 1990), чтобы избежать их влияний на

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