ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 2009, том 59, № 6, с. 707-720
= ФИЗИОЛОГИЯ ПОВЕДЕНИЯ; ОБУЧЕНИЕ И ПАМЯТЬ =
УДК 612.826
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ И ХАРАКТЕР ИМПУЛЬСАЦИИ НЕЙРОНОВ МИНДАЛИНЫ КРОЛИКОВ ПРИ БЕЗУСЛОВНОМ СТРАХЕ, ВЫРАЖАЮЩЕМСЯ В ВИДЕ ЗАТАИВАНИЯ
© 2009 г. М. П. Рысакова, И. В. Павлова
Учреждение Российской академии наук Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН,
Москва, e-mail: rubia.85@mail.ru Поступила в редакцию 18.02.2009 г.
Принята в печать 28.04.2009 г.
С целью выявления особенностей работы нервной сети миндалины при безусловном страхе исследовали взаимодействие и характер импульсации одиночных нейронов базального и центрального ядер миндалины кроликов при затаивании (страхе), активных безусловных двигательных реакциях (при отсутствии страха) в ответ на эмоционально-значимые раздражители, а также при спокойном бодрствовании. При затаивании кролика происходили специфические изменения во взаимодействии близлежащих нейронов миндалины по сравнению с другими состояниями; таких изменений не было обнаружено в импульсации одиночных нейронов. При затаивании увеличивалось число коротколатентных (до 100 мс) возбудительных связей и уменьшалось число длиннолатентных (250—450 мс) тормозных связей. Взаимодействие нейронов чаще, чем при других состояниях, осуществлялось на частотах дельта2-диапазона (от 2 до 4 Гц). При активных двигательных реакциях животного на раздражители уменьшалось число взаимодействующих нейронов, увеличивалось число длиннолатентных (200—250 мс) возбудительных и коротколатентных (50—200 мс) тормозных связей, взаимодействие чаще, чем при других состояниях, осуществлялось на частотах тета1-диапазона. Следовательно, баланс между возбудительными и тормозными звеньями сети нейронов миндалины важен для возникновения страха.
Ключевые слова: миндалина, взаимодействие нейронов, затаивание, ориентировочно-исследова-тельскиереакции, безусловный отряхивательный рефлекс.
Interaction and Firing Pattern of Rabbit Amygdalar Neurons in the State of Unconditioned Fear Manifested as Freezing
M. P. Rysakova, I. V. Pavlova
Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology, Russian Academy of Sciences, Moscow,
e-mail: rubia.85@ mail.ru
In order to reveal characteristics of functioning of amygdalar neuronal network during unconditioned fear, firing patterns of basal and central nuclear neurons and their interaction were studied during freezing (fear), active unconditioned motor reactions (in the absence of fear) to emotionally significant stimuli, and during quiet wakefulness. As compared to other states, specific changes in interaction of adjacent amygdalar neurons took place during freezing. Such changes were not revealed in firing of single neurons. During freezing, the number of short-latency (to 100 ms) excitatory connections increased and the number of long-latency (250—450 ms) inhibitory connections decreased. In freezing, more frequently than in other states, delta—2 range frequencies (from 2 to 4 Hz) were observed in the interneuronal interaction. During active locomotor reactions to stimuli, the number of interacting neurons decreased, the number of long-latency (200—250 ms) excitatory and short-latency (50—200 ms) inhibitory connections decreased, and thetal-range frequencies were frequently observed in the interaction. It was concluded that, for the development of fear, the balance between excitatory and inhibitory links of amygdalar neuronal network is essential.
Key words: amygdala, neuronal interaction, freezing, orienting exploratory reaction, unconditioned shake-off reflex.
707
5*
Выбор активной или пассивной стратегии поведения в эмоционально-негативных ситуациях, как известно, определяется балансом между оборонительной и исследовательской мотивациями, при этом важна активность целого ряда структур мозга, одной из которых является миндалина [3, 7]. В настоящее время в литературе представлены убедительные доказательства того, что миндалина играет решающую роль в возникновении, выражении и угашении страха. Так, при выработке классического Павловского оборонительного условного рефлекса обнаружено, что разрушение или инактивация с помощью мусцимола ба-золатерального или центрального ядра миндалины приводит к уменьшению времени замирания на обстановку и условные стимулы [10, 13]. После разрушения базолатеральной миндалины нарушалось и безусловное замирание у крыс на новый угрожающий стимул (мячик, покрытый шерстью кошки) [28]. Есть сведения о влиянии ядер миндалины на тревожное состояние, оцениваемое в крестообразном лабиринте и "открытом поле" [15, 16].
Если оценивать вклад различных ядер миндалины, то базолатеральное ядро является своеобразным сенсорным интерфейсом на входе, дает оценку аверсивной информации, а центральное ядро расположено на выходе и запускает реакцию стволовых структур, усиление стартл-рефлекса, кардиоваскулярные реакции и др. [14, 17, 24, 30].
Что касается реакции клеток миндалины на раздражители, то показано, что параллельно с выработкой затаивания при обучении и уменьшением частоты пульса идет увеличение частоты разрядов клеток и амплитуды суммарных вызванных потенциалов на условные подкрепляемые стимулы [8, 11, 19]. При появлении условнорефлекторного страха на слуховые стимулы происходит потенциация входов к базолатеральной миндалине от медиального коленчатого тела [18, 24, 26]. Ряд исследований указывает на необходимость для приобретения условнорефлекторного страха синтеза в миндалине матричной РНК и синтеза белков [9, 20]. Показано, что значительную роль в выработке условнорефлектор-ного страха играют NMDA-рецепторы [18] в миндалине, введение антагонистов этих рецепторов в латеральное ядро уменьшает страх.
Большую роль в уменьшении безусловного страха и угашении условнорефлекторного страха выполняют тормозные интернейроны
миндалины, которые являются ГАМКергиче-скими [24]. Кроме одиночных интернейронов, располагающихся внутри ядер миндалины, обнаружены латеральное и медиальное паракапсулярные скопления интернейронов, которые оказывают тормозное влияние соответственно на базолатеральное и центральное ядра миндалины [21]. При гипердофаминер-гических состояниях, например при стрессе, дофамин тормозит клетки паракапсулярных скоплений и, таким образом, растормаживает клетки базолатерального и центрального ядер, вызывая увеличение отрицательных эмоций. Эти работы делают особо актуальными дальнейшие исследования переработки информации внутри миндалины не только in vitro, но и in vivo при различных состояниях животных. К сожалению, взаимодействие близлежащих клеток миндалины при страхе исследовалось только в единичных работах [22, 23]. Обнаружено увеличение синхронности разрядов клеток миндалины кошек во время ожидания болевого подкрепления при классическом оборонительном условном рефлексе, большую роль в синхронизации разрядов играл низкочастотный атропинчув-ствительный тета-ритм. Цель настоящей работы состояла в том, чтобы попытаться выявить особенности деятельности нервной сети миндалины при безусловном страхе, выражающемся в виде затаивания. В соответствии с этим в задачу работы входило сопоставление характера импульсации и взаимодействия нейронов миндалины у кроликов в трех состояниях: 1) при спокойном бодрствовании, 2) при затаивании, 3) при активных двигательных реакциях (ориентировочно-исследовательских, отряхивательных) на эмоционально-значимые раздражители.
МЕТОДИКА
Работа выполнена в условиях хронического эксперимента на трех кроликах-самцах породы шиншилла. Эксперименты проводили в соответствии с Правилами лабораторной практики в Российской Федерации, утвержденными приказом Министерства здравоохранения РФ № 267 от 19.06.2003 г. Во время опытов животные находились в условиях свободного поведения в комфортной камере, которая представляла собой цилиндр с диаметром основания 45 см и высотой стенок 32 см. Животным предъявляли звуковые раздражители (шелест — 30—40 дБ, громкий звук — 60—
80 дБ в течение 7 с), контактные раздражители — надавливание на загривок (30 с), подъем за загривок (до 30 с), виброакустическое раздражение ушных раковин. Шелест вызывал, как правило, ориентировочно-исследовательскую реакцию, громкий звук — паническую побежку и последующее затаивание (пассивно-оборонительное поведение). При надавливании вначале могли возникнуть активно-оборонительные реакции, за которыми следовало затаивание. Подвешивание за загривок вызывало вначале затаивание, а затем в ряде случаев активно-оборонительные действия. Виброакустическое раздражение ушных раковин провоцировало безусловное отряхивательное движение, реже затаивание. Форма реагирования на один и тот же раздражитель часто менялась в процессе опытов. За опыт животному давали 1—2 одинаковых раздражителя, общее число не превышало 3—7, интервалы между ними составляли не менее 60 с.
В качестве дополнительного критерия для определения характера реакций животного использовали изменения частоты и паттерна дыхания, регистрацию пневмограммы производили с помощью угольного датчика. Анализировали отрезки записи длительностью 10 с при отсутствии движений кроликов до и после различных воздействий. Рассчитывали частоту дыхательных движений за 1 мин. Согласно ранее полученным данным [6] урежение дыхания и увеличение длительности выдохов рассматривали как показатель затаивания.
Импульсацию нейронов анализировали в трех состояниях: 1) у спокойно сидящего кролика в фоне или при отсутствии реакции на раздражители, 2) во время затаивания, 3) во время и сразу после активной ориентировочно-исследовательской реакции или безуслов-норефлекторного отряхивания. Затаивание, являясь пассивно-оборонительной реакцией, свидетельствовало о наличии страха. Проявление активных безусловных реакций указывало на отсутствие страха и отсутствие торможения безусловных реакций. Импульсацию нейронов во время страха, вызывающего активно-оборонительные реакции (панические побежки, попытки вырваться, освободиться при подвешивании или надавливании), не анализировали ввиду малой длительности данных реакций и большого числа
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.