ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 2013, том 63, № 3, с. 357-364
ФИЗИОЛОГИЯ ПОВЕДЕНИЯ; ^^^^^^^^^^^^ ОБУЧЕНИЕ И ПАМЯТЬ
УДК 612.822.3
ВЛИЯНИЯ ПЕПТИДА ДЕЛЬТА-СНА НА АКТИВНОСТЬ НЕЙРОНОВ ДОРЗАЛЬНОГО ГИППОКАМПА КРЫС С РАЗЛИЧНОЙ ПОВЕДЕНЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ В УСЛОВИЯХ СТИМУЛЯЦИИ ПОЛОЖИТЕЛЬНОЙ И ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ЭМОЦИОГЕННЫХ СТРУКТУР МОЗГА
© 2013 г. О. С. Григорчук
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский институт нормальной физиологии им. П.К. Анохина" Российской академии медицинских наук, Москва,
e-mail: prosto_tak05@mail.ru Поступила в редакцию 20.05.2012 г.
Принята в печать 19.10.2012 г.
Работа отражает исследование центральных механизмов формирования положительных и отрицательных эмоциональных состояний у крыс с различной поведенческой активностью при микроионофоретическом подведении пептида, вызывающего дельта-сон, к отдельным нейронам дорзального гиппокампа. У 20 крыс Вистар при стимуляции положительной (латеральный гипоталамус) и отрицательной (вентромедиальный гипоталамус) эмоциогенных структур головного мозга было зарегистрировано 107 нейронов дорзального гиппокампа (57 нейронов у активных и 50 — у пассивных животных). У активных крыс количество нейронов дорзального гиппокампа, которые достоверно изменили частоту импульсной активности, оказалось меньше, чем у пассивных крыс, как при стимуляции латерального гипоталамуса, так и при стимуляции вентромедиального гипоталамуса. Предварительное подведение пептида, вызывающего дельта-сон, при стимуляции латерального гипоталамуса приводило к снижению числа нейронов дорзального гиппокампа, изменивших частоту импульсации, как у активных, так и у пассивных животных. Однако в условиях стимуляции вентромедиального гипоталамуса пептид, вызывающий дельта-сон, оказывал разнонаправленное действие на число нейронов дорзального гиппокампа у крыс с различными параметрами поведения: увеличение числа "отвечающих" нервных клеток у активных животных, но снижение — у пассивных особей.
Ключевые слова: латеральный гипоталамус, вентромедиальный гипоталамус, нейроны гиппокампа, пептид, вызывающий дельта-сон.
ЕГГе^э of the Delta-Sleep Inducing Peptide on Neuronal Activity in the Dorsal Hippocampus of Rats with Different Behavior in the Open Field after Stimulation of the Positive and Negative Emotiogenic Structures of the Brain
O. S. Grigorchuk
P.K. Anokhin Institute of Normal Physiology, Russian Academy of Medical Sciences, Moscow,
e-mail: prosto_tak05@mail.ru
We studied the cerebral mechanisms of positive and negative emotions in rats with different behavior in open field, reflecting stress resistance and neuronal effects of delta-sleep-inducing peptide (DSIP). In 20 male Wistar rats 107 neurons of dorsal hippocampus (57 neurons in active in open field — prognosti-cally resistant to emotional stress and 50 inpassive — prognostically predisposed rats) were registered after positive (lateral hypothalamus — LH) and negative (ventromedial hypothalamus — VMH) emotional centers electric stimulation. Hippocampal neurons in active rats were less sensitive to stimulation of LH and VMH compared with passive ones. DSIP microiontophoretic application before LH stimulation decreases neuronal responses in both active and passive animals. DSIP increases dorsal hippocampus neurons sensitivity to VMH stimulation in active rats and decreases in passive ones.
Keywords: lateral hypothalamus, ventromedial hypothalamus, hippocampal neurons, DSIP. DOI: 10.7868/S0044467713030040
Эмоции — форма отражательной психической деятельности [4], возникающая при участии специализированных (эмоциогенных) структур мозга. Так, электрическое раздражение определенных нервных центров, расположенных в гипоталамической области головного мозга, сопровождается не только возникновением мотиваций, но и соответствующим поведением, ведущим к их удовлетворению [3, 18, 19, 22]. В экспериментах на животных показано, что локальное электрическое раздражение вентромедиального гипоталамуса (ВМГ) вызывает комплекс поведенческих реакций, характерных для отрицательных эмоциональных состояний, — как агрессивно-оборонительного, так и пассивно-оборонительного типа [5]. Локальное электрическое раздражение латерального гипоталамуса (ЛГ) через вживленные электроды приводит к появлению пищедобыватель-ного поведения. При усилении интенсивности раздражения возникает пищевое и питьевое поведение [10]. При дальнейшем усилении ритмического или постоянного тока при стимуляции ЛГ возникает реакция самораздражения [18].
Гиппокамп является ключевой эмоциоген-ной структурой, связанной с выявлением сигналов маловероятных событий с низкой вероятностью удовлетворения потребности [6, 18]. Достоверно известно, что данная структура имеет известные анатомо-физио-логические связи с другими структурами мозга [28], в частности с гипоталамическими центрами [6]. Особенности характеристик импульсной активности нейронов дорзаль-ного гиппокампа у животных с различными
характеристиками поведения, при стимуляции положительной (ЛГ) и отрицательной (ВМГ) эмоциогенных зон остаются неизвестными. С практической точки зрения актуальным является возможность управления эмоциональным возбуждением с помощью ней-ропептидов [17] (например, пептида, вызывающего дельта-сон (ПВДС) [11—13, 19, 20, 22, 23-27, 30].
Поэтому мы изучили влияния этого пептида на импульсную активность нейронов гиппокампа в условиях стимуляции эмоцио-генных структур головного мозга. С учетом упомянутых выше связей между гиппокам-пом и гипоталамусом второй целью работы явилось изучение влияния стимуляции положительных и отрицательных эмоциогенных структур гипоталамуса на импульсную активность нейронов дорзального гиппокампа у крыс с различными поведенческими характеристиками.
МЕТОДИКА
Работа выполнена на крысах-самцах Ви-стар (п = 60) массой 230-280 г. Эксперименты проводили в соответствии с требованиями приказа № 267 МЗ РФ (19.06.2003 г.), а также с "Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных" (НИИ нормальной физиологии им. П.К. Анохина РАМН, протокол № 1 от 03.09.2005 г.).
По совокупности показателей поведения крыс в тесте "открытое поле" был рассчитан индекс активности (ИА) [13]
ИА =
периферические амбуляции + центральные амбуляции ЛП первого движения + ЛП выхода в центр
где ЛП - латентный период.
В зависимости от его значения были выделены три группы животных: 10 крыс поведенчески активные (у них отмечен достоверно высокий ИА: 2-6), 10 крыс пассивные (достоверно более низкий ИА: 0.2-0.6) и 40 крыс — амбивалентные особи. Активные крысы являются прогностически устойчивыми к действию эмоциональных нагрузок. Пассивные животные отличаются низкой резистентно -стью функций организма к стрессорным на-
грузкам [14]. Амбивалентные особи выбыли из эксперимента.
Затем 10 животным под хлоралгидратной анестезией (450 мг/кг внутрибрюшинно) вживляли металлические электроды в область ЛГ по координатам АР 1.2; ЬР 1.9; Увп1г 8.6; угол наклона 0 град., другим 10 животным — в область ВМГ по координатам АР 3.1; ЬР 2.4; Увп& 9.9; угол наклона 10 град. [29]. Через 1 сут после вживления проводили контроль локализации электродов путем раздражения структуры в течение 1 с серией импульсов то-
ка силой 50—200 мА (порог раздражения подбирали индивидуально), частотой 100 Гц и продолжительностью каждого прямоугольного стимула 1 мс. Критерием попадания в ЛГ у животных служило появление пищевого или питьевого поведения, в ВМГ — реакция агрессии и избегания. Затем животных наркотизировали уретаном (2 г/кг внутрибрю-шинно) и скальпировали. В головной мозг крыс через трепанационное отверстие вводили стеклянные трехканальные микроэлектроды (стереотаксический аппарат Stoelting — USA) в соответствии со стереотаксическими координатами: AP 4 мм, LP 2 мм, Ventr 2—4 мм. Угол наклона — 10 град. [29].
Один канал микроэлектрода заполняли 3М раствором NaCl, второй — раствором ПВДС (100 мкг/мл, "Serva", Германия). Третий канал для микроионофореза заполняли раствором NaCl для инъекций (контроль). Значение тока при микроионофорезе ПВДС или раствора NaCl для инъекций составляло 20 нА, удерживающий ток —5 нА. Индифферентный электрод вживляли в носовые пазухи животных. Для подтверждения локализации кончиков стимулирующих электродов проводили электрокоагуляцию структуры. Для подтверждения локализации кончиков стеклянных микроэлектродов использовали микроионофоретическое подведение мети-ленового синего, результаты контролировали на срезах мозга крыс после декапитации.
Регистрацию нейронной активности осуществляли экстраклеточно. Опыт начинали с регистрации фоновой активности нейронов гиппокампа в течение 30 с. Затем записывали импульсно-разрядную деятельность в течение 1.5 мин после раздражения ВМГ или ЛГ, после чего следовал 2-минутный интервал, в течение которого активность нейрона полностью восстанавливалась. Вслед за этим проводили микроионофоретическое подведение ПВДС в течение 30 с. После этого 30 с регистрировали импульсную активность нейрона до повторной стимуляции и 1.5 мин после стимуляции области гипоталамуса. Таким образом, была исследована область СА1 гиппо-кампа.
Среднюю частоту разрядной деятельности нейронов подсчитывали, усредняя количество спайков за совокупность эпох анализа продолжительностью 2.8 с. Таким образом, проводя регистрацию нейронной активности в течение 30 с, среднюю частоту импульсной активности рассчитывали по 11 эпохам ана-
лиза. Для каждого условия эксперимента высчитывали среднюю частоту и стандартную ошибку среднего. Для оценки изменения активности нейронов использовали t-критерий Стьюдента. Достоверным усилением или уменьшением частоты импульсной активности считали отличие средней частоты разрядной деятельности с достоверностью p < 0.05. Для расчета критерия Стьюдента и метода %2 использовали статистический пакет Statistica 8.0. Для окончательного представления данных с помощью программы Microsoft Excel строили частотные гистограммы (рис. 1).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
В исследовании были зарегистрированы 107 нейронов дорзального гиппокампа.
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.