ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 2010, том 60, № 1, с. 65-73
= ФИЗИОЛОГИЯ ПОВЕДЕНИЯ; ОБУЧЕНИЕ И ПАМЯТЬ =
УДК 612.821 + 612.826
ЗВУКОВЫЕ СИГНАЛЫ ОПАСНОСТИ АКТИВИРУЮТ НИТРЕРГИЧЕСКУЮ СИСТЕМУ МЕДИАЛЬНОГО ОТДЕЛА
ПРИЛЕЖАЩЕГО ЯДРА
© 2010 г. Н. Б. Саульская, Н. В. Фофонова, П. В. Судоргина, А. С. Комарова
Лаборатория физиологии высшей нервной деятельности Института физиологии им. И.П. Павлова РАН,
Санкт-Петербург, e-mail: nbs@infran.ru Поступила в редакцию 15.12.2008 г. Принята в печать 28.04.2009 г.
На крысах линии Спрег-Доули методом прижизненного микродиализа и высокоэффективной жидкостной хроматографии показано, что предъявление животным, находящимся в домашней клетке, звуковых условных сигналов, ранее сочетавшихся с электрокожным раздражением в условнорефлекторной камере, приводит к подъему уровня внеклеточного цитруллина (сопро-дукта синтеза оксида азота) в медиальном отделе прилежащего ядра (n. accumbens). Такой подъем предотвращается локальными введениями ингибитора нейронной NO-синтазы 7-нитроин-дазола (0.5 мМ) и не наблюдается у животных, ранее подвергавшихся предъявлению несовпадающих во времени звуковых и болевых стимулов, а также у животных с локализацией диализных канюль в латеральных отделах прилежащего ядра. Эти данные свидетельствуют, что звуковые сигналы опасности вызывают активацию нейронной NO-синтазы в медиальном отделе прилежащего ядра, что приводит к увеличению уровня внеклеточного цитруллина, и, вероятно, к усилению продукции оксида азота в этой области мозга.
Ключевые слова: цитруллин, нейронная NO-синтаза, прилежащее ядро, микродиализ, опасность, поведение.
Sound Signals of Danger Activate the Nitrergic System of the Medial Nucleus Accumbens
N. B. Saulskaya, N. V. Fofonova, P. V. Sudorgina, A. S. Komarova
Pavlov Institute of Physiology, Russian Academy of Sciences, St.Petersburg,
e-mail: nbs@infran.ru
It was shown in Sprague-Dawley rats by means of in vivo microdialysis combined with HPLC analysis that presentations to the animals in a home cage of a tone previously paired with a footshock in an experimental chamber produced an increase in extracellular levels of citrulline (an NO co-product) in the medial n. accumbens. The increase was prevented by intraaccumbal infusions of 7-nitroindasole (0.5 mM), a neuronal NO synthase inhibitor and was not observed in rats previously exposed to unpaired tone and footshock presentations and in controls with microdialysis probes implanted into the lateral n. accumbens. The results indicate that sound signals of danger produce a neuronal NO synthase activation within the medial n. accumbens, which leads to citrulline formation and, very likely, to NO production in this brain area.
Key words: citrulline, neuronal NO synthase, n. accumbens, microdialysis, danger, behavior.
Способность предвидеть опасность, распознавая сигналы окружения, ранее сочетавшиеся с вредоносными воздействиями, является необходимым условием выживания особи. При появлении таких сигналов в некоторых
областях мозга возникают условнорефлек-торные электрофизиологические и нейрохимические перестройки, напоминающие ответ мозга на сами вредоносные стимулы, и, вероятно, обеспечивающие изменения поведения
и других функций организма в условиях потенциальной опасности. Одной из таких структур является медиальный отдел прилежащего ядра (ПЯ) [2, 3, 18, 21, 24, 26-28, 30]. Эта область вентрального стриатума получает глутаматергические проекции из префрон-тальной коры, гиппокампальной формации и миндалины и проецируется (прямо или через вентральный паллидум) к латеральному гипоталамусу, центральному серому веществу, ядрам одиночного тракта (см. [15]). Благодаря такой системе проекций интегрированная в ПЯ лимбическая информация о новизне [6, 19] и мотивационной значимости предъявленных стимулов [4, 22], а также самого пространственного окружения [8, 22] получает доступ к структурам мозга, контролирующим базисные формы поведения (пищевые, оборонительные), инициируемые при получении подкрепления [23]. Данные литературы и наши исследования прошлых лет свидетельствуют об активации основных нейромедиа-торных систем медиального отдела ПЯ при предъявлении условных сигналов, ассоциируемых с болевым раздражением [18, 21, 27, 28]. В частности, недавно мы продемонстрировали, что предъявление животным, помещенным в условнорефлекторную камеру, тона, ранее сочетавшегося с ударами током в этой же камере, приводит к росту уровня внеклеточного цитруллина (сопродукта синтеза оксида азота) в медиальном отделе ПЯ [2], который предотвращается введениями в эту структуру ингибиторов NO-синтазы [3, 26]. Эти данные впервые свидетельствуют, что звуковые и обстановочные сигналы опасности, предъявленные одновременно, вызывают активацию NO-синтазы в медиальном отделе ПЯ. Мы предполагаем, что эти условноре-флекторные перестройки являются результатом ассоциативного обучения, в ходе которого нитрергическая система медиального отдела ПЯ "обучается" активировать NO-синтазу при появлении признаков опасности (камера + + тон). Однако не исследовано, какой из компонентов условного сигнала - звуковой или обстановочный, инициирует эти изменения. Кроме того, нельзя исключить, что такие нейрохимические изменения обусловлены процессами, не связанными с ассоциативным обучением. Например, они могут отражать последствия перенесенного болевого стресса, способного, по данным литературы, провоцировать поведенческий (и, возможно, нейрохимический) ответ животных разных
видов на нейтральные стимулы, повторяющий реакцию на само стрессогенное воздействие [7, 11, 13]. Цель настоящей работы заключалась в изучении вклада звуковых условных сигналов, ранее сочетавшихся с болевым раздражением, в вызываемое опасностью увеличение уровня внеклеточного цитрулли-на в медиальном отделе ПЯ, а также в исследовании зависимости этих изменений от локальной активности нейронной N0 синтазы и их связи с ассоциативными процессами. Еще одной целью работы было исследование специфичности предполагаемых изменений уровня внеклеточного цитруллина для медиального отдела ПЯ. В качестве структуры сравнения был выбран латеральный отдел этого ядра, не вовлекаемый, по данным литературы [18, 21], в организацию ответа на звуковые сигналы опасности.
МЕТОДИКА
Работа выполнена на 33 крысах-самцах линии Спрег-Доули массой 260-330 г. Эксперименты проводились в соответствии с международными нормами гуманного обращения с экспериментальными животными. Были предприняты все усилия для минимизации страданий животных и для уменьшения числа используемых животных. Крысам под наркозом (рометар, 1.4 мкг/100г массы и золетил, 5 мг/100 г массы, внутримышечно) имплантировали диализные канюли, как описано ранее [25], в медиальный отдел ПЯ (п = 27), а также в латеральный отдел ПЯ (п = 6; рис. 1; здесь и далее п - число животных). Микродиализные эксперименты проводили на 2-й день после имплантации. В начале эксперимента каждую крысу помещали в дневную домашнюю клетку и начинали диализную перфузию прилежащего ядра искусственной спинномозговой жидкостью [25]. Животные с локализацией канюль в медиальном отделе ПЯ были разделены на две экспериментальные группы (экспериментальная группа 1, п = 7, и экспериментальная группа 2, п = 6) и две контрольные группы (контрольная группа 1, п = 6, и контрольная группа 2, п = 8). Крысы с локализацией канюль в латеральном отделе ПЯ составили еще одну экспериментальную группу (экспериментальная группа 3, п = 6). Через 90 мин после начала эксперимента с животными экспериментальных групп 1-3 проводили сеанс обусловливания (выработка условнорефлекторной реакции
А Б
Рис. 1. Локализация диализных канюль в медиальном (А) и латеральном (Б) отделах прилежащего ядра. Цифры на рисунке — расстояние (мм) от брегмы. Shell и Core — отделы прилежащего ядра. Fig. 1. Microdialysis probe placement in the medial (A) and lateral (Б) n. accumbens. Numbers indicate the distance (mm) from bregma. Shell and Core — shell and core regions of the n. accumbens.
страха), как описано ранее [2, 3, 26]. Каждую крысу помещали на 5 мин в условнорефлек-торную камеру, где ей 1 раз в 1 мин предъявляли условный стимул — тон (1000 Гц, 10 с), сочетаемый на последней секунде звучания с электрокожным раздражением лап (0.5 мА, 1 с). Затем крысу возвращали в дневную домашнюю клетку. Через 1 ч сеанс обусловливания повторяли. С животными контрольной группы 1 проделывали те же процедуры, но без болевого раздражения. Крыс контрольной группы 2 дважды с интервалом в 1 ч помещали в условнорефлекторную камеру на 5 мин, где им предъявляли несовпадающие во времени и подаваемые в случайном порядке те же звуковые и болевые стимулы (5 раз каждый стимул). Интервалы между разномо-дальными стимулами были не менее 15 с. Болевой стимул всегда предъявляли первым.
Через 25 мин после завершения второго теста начинали сбор диализата (каждые 5 мин). Через 30 мин после этого с крысами экспериментальных групп 1 и 3 и контрольных групп 1 и 2, находящимися в дневной домашней клетке, проводили тестовую сессию — в течение 10 мин предъявляли им тон (1000 Гц, 10 раз по 10 с интервалом 50 с). У животных экспериментальной группы 2 через 25 мин после начала сбора диализата осуществляли смену перфузионного раствора на раствор, содержащий ингибитор нейронной NO-син-тазы — натриевую соль 7-нитроиндазола (7-NI, 0.5 мМ, "MB Biomedicals", США) в искусственной спинномозговой жидкости. Через
25 мин после этого с ними проводили тестовую сессию, как описано выше.
Через 20 мин после окончания тестовой сессии сбор диализата завершали. Во время предъявления тона в домашней клетке регистрировали длительность периодов замирания (параметр, отражающий ожидание болевого раздражения [22]), а у крыс контрольных групп — уровень неподвижности во время звучания тона. Диализат собирали в течение всего эксперимента каждые 5 мин. Крыс экспериментальной группы 1 (без введений 7-NI) и экспериментальной группы 2 (с введением 7-NI) сразу после окончания сбора диализата помещали в новую камеру (диаметр 40 см, высота 40 см) на 10 мин и регистрировали гори
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.