научный журнал по биологии Сенсорные системы ISSN: 0235-0092

КЛИМЕНКОВ И.В., КОСИЦЫН Н.С., ПАСТУХОВ М.В., СУДАКОВ Н.П., ШИШЛЯННИКОВ С.М. — 2013 г.

При помощью методов просвечивающей электронной микроскопии изучены особенности ультраструктурной организации обонятельного эпителия у трех представителей рогатковидных рыб (Cottoidei) оз. Байкал – большой голомянки ( Comephorus baicalensis ), длиннокрылого бычка ( Cottocomephorus inermis ) и жирной широколобки ( Batrachocottus nikolskii ), обитающих на больших глубинах озера и имеющих характерную для каждого из видов пищевую стратегию поведения. Установлено, что быстрый подъем глубоководных рыб на поверхность в разной степени сопровождается дегенеративными изменениями в структуре обонятельных хеморецепторных клеток, что существенно зависит от их образа жизни. Показано, что по сравнению с донными рыбами, обонятельный аппарат гидробионтов, пищевое поведение которых связано с постоянными вертикальными миграциями и изменениями режимов гидростатических давлений, в большей степени адаптирован для поддержания его структурно-функциональной целостности. Полученные цитологические данные могут иметь важное значение для понимания фундаментальных механизмов, обеспечивающих устойчивое функционирование обонятельной системы животных при разных условиях их существования.

СОКОЛОВА Т.С., УПЛИСОВА К.О. — 2013 г.

В работе сравниваются акустические характеристики гласных звуков русского языка с негармонической структурой: произносимых шепотом и имитируемых попугаем. Были проанализированы спектры гласных звуков шепотной речи категорий “а”, “о”, “и”, “у”, “э” в диапазоне частот 100–5500 Гц. Факторный анализ показал различия в спектрах звуков при попарном сравнении. Для оценки распределения максимумов спектра шепотных гласных были построены распределения зависимости мощности спектральных компонентов от их частоты в частотных диапазонах, соответствующих критическим полосам слуха человека. Выявлено, что для гласных звуков, произносимых шепотом, характерно наличие максимумов в частотных полосах: 630–770 Гц для “у”, 770–915 Гц для “о”, 915–1260 Гц для “а”, 770–915 Гц и 1990–3125 Гц для “э”, 3125–3675 Гц для “и”. В спектрах гласных, имитируемых серым попугаем, максимально выраженные спектральные составляющие находятся в областях: 510–630 Гц для “у”, 915–1080 Гц для “о”, 1260–1480 Гц для “а”, 770–915 Гц и 1480–1720 Гц для “э”, 2310–2690 Гц для “и”. Таким образом, направление изменения частоты наиболее выраженных спектральных компонентов в ряду гласных у-о-а-э-и, произносимых шепотом и имитируемых птицей, совпадает.

2013

МУЛИК А.Б., ПОСТНОВА М.В., ШАТЫР Ю.А. — 2013 г.

Выявлен общебиологический характер внутривидового распределения порога боли у человека и кроликов. Определены границы варьирования значений болевых порогов, у человека от 3 до 41 с, у кроликов от 6 до 69 В. Статистически доказано, что внутривидовое распределение порога боли у человека и кроликов является нормальным. Полученные результаты позволяют индивидуализировать нормирование показателей болевой чувствительности в теории и практике биомедицинского исследования.

ВАХРАМЕЕВА О.А., ЛАММИНПИЯ А.М., ПРОНИН С.В., РАЙТ Д.В., ШЕЛЕПИН Ю.Е. — 2013 г.

В работе исследовали изменение характера движений глаз в процессе чтения текстов, изображения которых были подвергнуты цифровой фильтрации при помощи вейвлетов. Были получены данные, демонстрирующие зависимость характера движений глаз от пространственно-частотной структуры тестовых изображений. Для объяснения полученных результатов рассмотрена роль магно- и парвосистем в обработке зрительной информации в пределах зрительного поля.

БЛЮМАС Р., ВАЙТКЯВИЧЮС Г., ВИЛЮНАС В., КУЛИКОВСКИЙ Я.Я., МАТУЗЯВИЧЮС Д., РАДЗЯВИЧЕНЕ А., СТАНИКУНАС Р., ШВЯГЖДА А. — 2013 г.

Для понимания функционирования бинокулярного зрения необходимо установить, влияют ли на пространственное восприятие только геометрические признаки или значение интероокулярных различий монокулярных контрастов изображения объекта. Для этого строится модель и проводится сопоставление ее свойств со свойствами бинокулярного зрения человека. Согласно модели, зрительная система состоит из множества локальных анализаторов, каждый из которых “просматривает” малый участок поля зрения, проецируемый в его рецептивное поле (РП). Локальный анализатор (ЛА) определяет “центроид” распределения освещения в РП и его положение в системе координат. Информация от ЛА (on- и off- каналов) передается в глобальную систему, где определяется положение объекта в поле зрения. Определение координат объекта в локальной области пространства осуществляется с помощью пары функциональных элементов, состоящих из четырех монокулярных нейронов, РП которых находятся в корреспондирующих областях сетчаток левого и правого глаз. Бинокулярные нейроны линейно суммируют сигналы от монокулярных нейронов, выходные сигналы которых являются компонентами векторов. Ориентации этих векторов определяют положение стимула в поле зрения ЛА (аналогично тому, как в анализаторе цвета ориентация вектора определяет тон и насыщенность цвета). Установленные координаты объекта зависят не только от геометрических свойств его изображения на сетчатках левого и правого глаз, но и от различий их монокулярных контрастов. Однако влияние контраста на определяемые координаты зависит от положения объекта в пространстве. Если объект находится на лонгитудном гороптере, то его определяемое направление не зависит от различий контрастов, а влияние контраста будет максимально для объектов, расположенных на циклопической оси. Различие контрастов не влияет на определяемую глубину, если объект находится либо на гороптере, либо на циклопической оси. Это совпадает как с тем, что описано в работе (Mansfield, Legge, 1996), так и с результатами собственных исследований. Точность измерения глубины объекта моделью при его удалении от гороптера вдоль циклопической оси падает экспоненциально, что совпадает с опубликованными данными (Blakemore, 1970; McKee, Verghese, Farell, 2005).

БОРЯКОВА Е.Е., ГЛАДЫШЕВА О.С., КРЫЛОВ В.Н. — 2013 г.

Экспериментально были определены изменения в порогах обонятельной чувствительности к запаху изовалериановой кислоты у самок мышей после предварительного воздействия на них паров этого вещества. Снижение порогов обонятельной чувствительности к этому пахучему веществу было у них зарегистрировано в течение первой недели и имело сходный с самцами характер. Увеличение обонятельной чувствительности к этому веществу происходит у самок во все периоды эстрального цикла, достигая ее значений в период проэструса, а в этой стадии цикла она остается на уровне прежних показаний. В статье обсуждаются возможные механизмы этого феномена.

2013

БАЛАБАН П.М., ИЕРУСАЛИМСКИЙ В.Н. — 2013 г.

В работе исследована морфологическая гетерогенность первичных сенсорных нейронов органа равновесия (статоциста) виноградной улитки. Показано, что ипсилатеральный церебральный ганглий иннервирован всеми нейронами статоциста, тогда как в парный ганглий посылают свои отростки только три из них. Исследованы условия экспрессии педального пептида в нейронах статоциста. Три индивидуально идентифицируемые нейрона статоциста, содержащие педальный пептид, выявляются иммуноцитохимически в самых разных условиях, тогда как мРНК, кодирующая педальный пептид, детектируется в них преимущественно в условиях длительного воздействия микрогравитации (полет на орбитальной космической станции "Фотон-М3"). Предполагается, что мозаичное строение статоциста может являться основой для избирательных реакций животного на изменения положения его тела в пространстве.

КОШТОЯНЦ О.Х., МЕДНИКОВА Ю.С., ХОХЛОВА В.Н. — 2013 г.

В сенсомоторной коре мозга бодрствующих кроликов у 95% зарегистрированных нервных клеток на микроионофоретическое подведение глутамата обнаружены активационные спайковые ответы. Реакции на глутамат имели латентный период от 20 до 1600 мс и непродолжительное последействие (не более 2000 мс). Повышение импульсной активности в ответ на электрокожное раздражение конечности было зарегистрировано у 57% нервных клеток сенсомоторной коры. Латентный период ответов на сенсорный стимул изменялся в том же диапазоне, что и при активации, вызванной глутаматом, но длительность ответа на 10-20 с превышала длительность 0.5 секундного электрокожного раздражения. Параметры унитарного глутаматергического возбуждения, таким образом, существенно отличались от параметров активационных реакций нейронов на сенсорный раздражитель. Делается вывод о том, что формирование импульсных ответов на сенсорный стимул происходит в основном по неспецифическому механизму за счет квантового выброса глутамата из глутаматергических окончаний на дендритах.

ВАХРАМЕЕВА О.А., ВОЛКОВ В.В., МОИСЕЕНКО Г.А., МУРАВЬЕВА С.В., ПРОНИН С.В., СУХИНИН М.В., ШЕЛЕПИН Ю.Е. — 2013 г.

Цель исследования - сравнить индивидуальные особенности формы фовеолярной области с психофизиологическими характеристиками зрительного восприятия в условиях помехи. Для получения размеров фовеа применен метод оптической когерентной томографии (ОКТ) сетчатки глаза. Мы использовали этот метод для определения диаметров нижней и верхней части центральной ямки, что соответствует диаметрам фовеолы и фовеа. В психофизической части исследования испытуемым с нормальной остротой зрения предлагали определить ориентацию разрыва в стилизованном элементе Ландольта. Размеры стимулов варьировали от нескольких угл. мин. до 1 угл. град. Изображения предъявляли в условиях помехи, уровень которой варьировали от 0 до 50% (максимального значения). Регистрировали долю правильных ответов в задаче 4-аль-тернативного выбора. При отсутствии помехи доля правильных ответов зависела от размера стимула. При добавлении помехи ухудшалось распознавание даже стимулов большого размера. При максимальном шуме в 50% доля правильных ответов для стимулов всех размеров была на уровне случайного гадания и составляла 25%. Мы сопоставили индивидуальные особенности геометрии фовеа с вероятностью правильного распознавания стимула при наличии помехи. При определенных параметрах стимула обнаружили зависимость вероятности правильного ответа от диаметров фовеолы и фовеа. В пороговых условиях распознавания вероятность правильного ответа для стимула маленького размера линейно зависит от диаметра фовеолы

БИБИКОВ Н.Г. — 2013 г.

Проведен аналитический обзор экспериментальных данных и моделей, характеризующих уменьшение во времени мгновенной частоты импульсации волокон слухового нерва при действии тональных сигналов неизменного уровня. Этот процесс обычно описывается несколькими экспонентами, причем основной интерес представляет кратковременная адаптация с постоянной времени порядка десятков миллисекунд. Традиционно кратковременная адаптация моделируется за счет предположения об истощении медиатора, выделяемого внутренней волосковой клеткой в синаптическую щель перед периферическим дендритом нейрона спирального ганглия, центральные аксоны которого формируют слуховой нерв. Разнообразные модификации этой модели, включающие возможность существования множественных резервуаров медиатора и его непрерывное восполнение, не смогли адекватно воспроизвести современные экспериментальные данные. Более того, все эти модели не могут обеспечить увеличение дифференциальной чувствительности нейронов слухового нерва в процессе адаптации. Альтернативная модель кратковременной адаптации (Бибиков, Иваницкий, 1985) предполагает ее постсинаптическое происхождение в нейронах спирального ганглия за счет сравнительно длительного, слабого, но суммирующегося для последовательных спайков повышения порога генерации потенциала действия (или также суммирующейся гиперполяризации мембраны). Демонстрация факта наличия кратковременной адаптации при электрической стимуляции волокон, а также ряд прямых свидетельств повышения дифференциальной чувствительности волокон слухового нерва в процессе кратковременной адаптации свидетельствуют в пользу последней модели. Недавно ее хорошо развитая модификация была использована при моделировании адаптации в слуховом нерве насекомых. Современные данные подчеркивают важнейшую роль адаптационных процессов подстройки порога на всех уровнях слухового пути для обеспечения высокой дифференциальной чувствительности слуха в громадном динамическом диапазоне.

КУЛИКОВ В.Ф., РУТОВСКАЯ М.В. — 2013 г.

Нами исследованы органы осязания русской выхухоли Desmana moschata (L., 1758) для выяснения механизма ее ориентирования. Описаны морфология вибриссного аппарата выхухоли, морфология ее хоботка и микровибрисс на нем и поведение выхухоли под водой в искусственных водоемах, проведены эксперименты по поиску выхухолью мелких животных - объектов питания. Предлагается механизм поиска добычи под водой: с помощью дистантной рецепции вибриссами зверек локализует добычу, представляющую источник гидродинамических колебаний, хоботком нащупывает ее и идентифицирует, что сужает площадь поисков, оптимизируя пребывание под водой.

МАСС А.М., СУПИН А.Я. — 2013 г.

Проведено морфофункциональное исследование ганглиозного слоя сетчатки обыкновенного дельфина (Delphinus delphis) на тотальных препаратах сетчатки, окрашенных крезил-виолетом. Составлены карты распределения плотности ганглиозных клеток по поверхности сетчатки, на которых выявлены две области концентрации ганглиозных клеток: в назальном и темпоральном квадрантах вблизи горизонтального диаметра сетчатки на расстоянии 13-15 мм от геометрического центра сетчатки. Максимальные значения плотности ганглиозных клеток в этих областях составили в среднем по двум препаратам 541 и 503 клеток/мм 2 соответственно в темпоральном и назальном секторах. Вентральнее оптического диска обе эти зоны соединены горизонтально вытянутой областью ("поясом") со средней плотностью около 200 клеток/мм 2. Измерены размеры ганглиозных клеток в областях сетчатки с различной плотностью. Диаметры ганглиозных клеток лежали в пределах от 10 до 42 мкм, в среднем от 22 до 23.6 мкм в различных областях сетчатки. Гистограммы распределения клеток по размерам выявляют наличие двух морфологических групп, меньшего и большего размера. Постеронодальное расстояние глаза, измеренное на замороженных образцах глаза, составило 13 мм. Для полученных значений плотности ганглиозных клеток и постеронодального расстояния ретинальная разрешающая способность составила для зоны максимальной плотности в темпоральом секторе 11.4' (2.6 цикла/град) в воде и 15.1' (2.0 цикла/ град) в воздухе.

ПРОНИН С.В., СЕМЕНОВА Н.Б., ШЕЛЕПИН Ю.Е., ШОШИНА И.И. — 2013 г.

В ходе исследования установлено влияние лечения на восприятие больными шизофренией изображений фигуры Мюллера-Лайера, подвергнутых вейвлетной фильтрации. У пациентов, получавших лечение атипичными нейролептиками, блокирующими рецепторы дофамина и серотонина, при предъявлении изображения фигуры Мюллера-Лайера, содержащего спектр низких пространственных частот, наблюдали такой же, как в норме показатель компенсации иллюзии неравенства отрезков, тогда как у пациентов, получавших дофамин блокирующее лечение, - повышенный по сравнению с нормой показатель компенсации иллюзии. Кроме того, больные обеих групп демонстрировали снижение показателя компенсации иллюзии при предъявлении изображения со спектром высоких пространственных частот. Между собой группы пациентов отличались восприятием изображения с низкими пространственными частотами. При регистрации контрастно-частотной характеристики зрительной системы методом визокон-трастометрии зафиксировано снижение, по сравнению с нормой, контрастной чувствительности в области низких и средних пространственных частот у обеих групп пациентов.

КРОПОТКИНА М.В., КУЗНЕЦОВА Е.В., НАЙДЕНКО С.В., ФЕОКТИСТОВА Н.Ю. — 2013 г.

It was studied the changes of the females hormonal response of the two phylogroups (“Western” and “Eastern”) Phodopus campbelli to the scent marks (urine, midventral gland secretion (MVGS) of conspecific males in different seasons. Significant (p < 0.05) increase in progesterone levels in females “Eastern” phylogroup was observed in response to exposure MVGS in the winter and summer. In the summer season significantly (p < 0.05) increase in the level of testosterone in females was shown in response to the exposure odor MVGS conspecific males. Females of the “West” phylogroup demonstrated significant (p < 0.05) increase in progesterone levels in response to the smell of urine of males in the autumn and MVGS males – in the winter. In the summer females showed only a significant (p < 0.05) increase in testosterone levels, both in response to the smell of urine, and MVGS conspecific males. None of the scent marks of conspecific male caused no significant increase in cortisol levels in females during different seasons of the year. The results are discussed in the context of phylogenetic differences between the “West” and “Eastern” forms of Phodopus campbelli. The data obtained are compared with those obtained for females of the other two species of the genus Phodopus.

АНДРЕЕВА И.Г., ГВОЗДЕВА А.П. — 2013 г.

Продолжительность слухового последействия приближения звукового источника при длительной (60 с) адаптации определяли в условиях свободного поля. Иллюзию приближения создавали при помощи последовательностей коротких шумовых посылок, воспроизведение которых осуществлялось через два динамика, расположенных напротив испытуемого на расстоянии 1.1 и 4.5 м. Амплитуда шумовых посылок линейно убывала на одном из динамиков и возрастала на другом, что вызывало у испытуемого иллюзию приближения или удаления звукового образа. После адаптации к приближению испытуемые оценивали направление движения тестовых стимулов при паузе между периодом адаптации и тестовым стимулом 0.04, 5, 10, 15 или 30 с. Тестовые стимулы формировали описанным выше способом, создавая иллюзию околопорогового приближения и/или удаления, а также неподвижного образа. Слуховое последействие приближения возникало у всех семи испытуемых, принимавших участие в экспериментах. Величину эффекта после адаптации к движению определяли по изменению двух показателей: суммарному проценту ответов "удаляется" на все тестовые стимулы и по проценту ответов на неподвижный тестовый стимул. С увеличением паузы между периодом адаптации и тестовым стимулом наблюдали снижение величины эффекта во всем исследованном диапазоне пауз, которое проявлялось как экспоненциальная зависимость обоих показателей от паузы. Продолжительность последействия, оцененная по этим показателям, составила 34 и 32 с соответственно.

ЕФИМЦЕВ А.Ю., МУРАВЬЕВА С.В., ФОКИН В.А., ШЕЛЕПИН Ю.Е. — 2013 г.

По раннее полученным литературным данным, рассеянный склероз - заболевание, при котором часто наблюдаются нарушения в работе зрительной системы. Мы проверяли гипотезу, согласно которой при разных формах рассеянного склероза затронуты различные пространственно-частотные каналы зрительной системы. Для изучения состояния каналов зрительной системы при этом заболевании мы использовали различные методы - электрофизиологические, психофизические, а также магнитно-резонансную томографию и тензорную трактографию. Вначале пациентам с ранней стадией рассеянного склероза и здоровым субъектам было произведено измерение зрительных вызванных потенциалов на шахматный паттерн на равномерном сером фоне и в условии помехи. Внешний шум влиял на вызванные потенциалы здоровых субъектов и не влиял на вызванные потенциалы пациентов. Обоим группам субъектов была измерена контрастная чувствительность. В результате анализа выделены две группы пациентов. Первая группа включала пациентов с преимущественным снижением в области низких и средних, вторая - в области высоких пространственных частот. Снижение чувствительности в области низких и средних, и высоких пространственных частот отражают изменения активности магно- и парвосистем. Психофизический результат был подтвержден электрофизиологическими данными. Амплитуды ранних компонентов зрительных вызванных потенциалов отражают активацию двух систем. Варьируя шахматным паттерном с различным контрастом и пространственной частотой, мы могли определять нарушения то магно-, то парвосистемы. Затем тем же группам были проведены магнитно-резонансная томография и тензорная трактография. Данные томографии не показали участки демиелинизации у пациентов с ранним рассеянным склерозом, а тензорная трактография смогла выявить эти изменения. Таким образом, для исследования нарушений магно- и парвоканалов у пациентов с ранним рассеянным склерозом можно эффективно использовать методы контрастной чувствительности, измерения зрительных вызванных потенциалов и метод тензорной трактографии.

БОНДАРЬ И.В., ИВАНОВ Р.С., МЕРКУЛЬЕВА Н.С. — 2013 г.

С целью проверки гипотезы о модуляторном влиянии ритмической световой стимуляции на процесс развития зрительных корковых колонок, исследовано формирование ориентационных и дирекциональных колонок у кошек, подвергнутых ритмической световой стимуляции с частотой 15 Гц во время критического периода раннего постнатального онтогенеза, в сравнении с интактными животными того же возраста, выращенными в нормальных условиях вивария без какой-либо дополнительной стимуляции. Визуализацию корковых колонок проводили при помощи метода оптического картирования по внутреннему сигналу. В ходе исследования был разработан критерий оценки степени развития корковых колонок, основанный на отношении сигналов в собственно корковых изоориентационных / изодирекциональных колонках и областях соответствующей сингулярности. Показано нарушение развития ориентационных и дирекциональных колонок у экспериментальных животных по сравнению с интактными. Выявленное нарушение в структуре ориентационных ансамблей коры происходит из-за снижения нейронного популяционного сигнала в изоориентационных колонках коры, в структуре дирекциональных ансамблей коры – за счет увеличение сигнала в локусах сингулярности. Oбсуждается возможность существования двух раз- личных механизмов, лежащих в основе нарушения формирования функциональных клеточных ансамблей зрительной коры.

НЕЧИТАЕВА Ю.В., ПУШКИНА Н.А., РИМСКАЯ-КОРСАКОВА Л.К. — 2013 г.

Пороги распознавания изменений уровней высокочастотных импульсов измеряли в тишине и в условиях сложной маскировки. Уровни импульсов определяли по их пиковой амплитуде. В ходе измерений сравнивали стандартные и тестовые импульсы. Пороги вычисляли как отношение минимально обнаруживаемого приращения уровня тестового импульса к уровню стандартного импульса. Импульсы предъявляли одновременно с шумовыми маскерами, представляющими собой отрезки полосового шума длительностью 115 мс. Задержка импульса относительно начала маскера составляла 45 мс. Смеси импульса и маскера мог предшествовать импульсный маскер. Импульсные маскеры на 50 мс опережали сравниваемые (тестовый и стандартный) импульсы. Центральные частоты шумовых маскеров, распознаваемых импульсов и импульсных маскеров были равны 4 кГц. Уровни стандартных импульсов составляли 20, 30 или 40 дБ относительно порога слышимости, определенного индивидуально для каждого испытуемого. Уровни импульсных маскеров либо были равны, либо превышали на 10-20 дБ уровни стандартных импульсов. При отсутствии импульсных маскеров распознавание импульсов в шуме, как правило, было тем хуже, чем больше был уровень шумового маскера. Однако иногда у испытуемых регистрировали облегчение распознавания импульсов, достигающее 3-9 дБ. При наличии импульсных маскеров, но отсутствии шумовых маскеров распознавание импульсов ухудшалось по сравнению с распознаванием в тишине. Добавление шумовых маскеров вызывало облегчение распознавания. Уровни шумовых маскеров, при которых регистрировали облегчение распознавания изменений уровней импульсов, зависели от уровней стандартных импульсов и импульсных маскеров. Мы полагали, что распознаванию изменений уровней импульсов в условиях сложной маскировки способствовало выслушивание импульсов внутри звуковых комплексов "импульсный маскер - шумовой маскер - распознаваемый импульс" или распознавание временной структуры (огибающих) звуковых комплексов. В работе обсуждаются периферические основы слуховых механизмов облегчения распознавания импульсов, предъявляемых в условиях маскировки и адаптации.