научная статья по теме ВЛИЯНИЕ РЕАЛЬНОЙ И МОДЕЛИРУЕМОЙ НЕВЕСОМОСТИ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАТИЧЕСКИХ ОТОЛИТОВЫХ РЕАКЦИЙ Биология

Текст научной статьи на тему «ВЛИЯНИЕ РЕАЛЬНОЙ И МОДЕЛИРУЕМОЙ НЕВЕСОМОСТИ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАТИЧЕСКИХ ОТОЛИТОВЫХ РЕАКЦИЙ»

УДК 612.821+612.886

ВЛИЯНИЕ РЕАЛЬНОЙ И МОДЕЛИРУЕМОЙ НЕВЕСОМОСТИ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАТИЧЕСКИХ ОТОЛИТОВЫХ РЕАКЦИЙ

© 2011 г. Л. Н. Корнилова, И. А. Наумов, С. М. Макарова

ГНЦРФ — Институт медико-биологических проблем РАН, Москва Поступила в редакцию 24.12.2009 г.

Для определения роли опорно-проприоцептивного фактора в функционировании вестибулярной системы, в частности, статического торсионного отолито-шейно-окулярного рефлекса (ОШОР) проведены сравнительные исследования ОШОР у 16 человек после 7-суточного пребывания в "сухой" горизонтальной иммерсии и у 14 космонавтов после длительного (126—195 суток) пребывания в условиях невесомости. ОШОР исследовали методом видеоокулографии при наклоне головы поочередно к правому и левому плечам на 30 град. во фронтальной плоскости до полета и перед погружением в иммерсию, в 1-е, 3-е и 7-е сутки после завершения иммерсионного воздействия и в 1(2)-е, 4(5)-е и 8(9)-е сутки после космического полета. Впервые показано, что устранение опорной и минимизация проприоцептивной афферентации может приводить к отсутствию или инверсии статического торсионного ОШОР и развитию позиционного нистагма на фоне инвертированного рефлекса. Сравнительные исследования ОШОР у космонавтов после длительного пребывания в условиях невесомости и у обследуемых после пребывания в иммерсии показали схожесть реакций. Однако, изменения ОШОР после иммерсии встречались только у 60% обследуемых, а после космического полета — у 90% обследуемых. Изменения ОШОР после полета были более выраженными и длительными.

Ключевые слова: статический торсионный отолито-шейно-окулярный рефлекс, невесомость, иммерсия.

Одной из кардинальных проблем космической биологии и медицины является характерный для космических полетов комплекс аномальных сенсо-моторных и вегетативных реакций (космический адаптационный синдром (КАС) или космическая болезнь движения (КБД)) [1—4]. Большинство исследователей связывают возникновение этого симп-томокомплекса с изменением вестибулярной функции, так как вестибулярный аппарат — механорецеп-торное образование, одним из естественных стимулов для рецепторов которого является вес [5, 6].

Отсутствие силы тяжести в космическом полете приводит к изменению афферентации с гравитаци-оннозависимых сенсорных входов: отолитовых рецепторов и опорных зон стопы [6, 7]. Для понимания роли того или иного этиологического фактора в развитии перцептивных и сенсомоторных нарушений, развивающихся в условиях невесомости, целесообразно проведение сравнительных исследований в модельных экспериментах.

Ранее было показано, что из всех применяемых экспериментальных моделей на Земле, наиболее адекватной с точки зрения аналогии сенсомотор-ных реакций с реакциями, наблюдаемыми в условиях невесомости, является иммерсия [8, 9]. Сама иммерсия непосредственно не влияет на вестибулярный рецептор, но она создает опорную разгрузку и минимизирует мышечную активность, т.е.,

иными словами, уменьшает приток опорной, тактильной и проприоцептивной афферентации в ин-тегративные структуры ЦНС, где осуществляется мультисенсорная конвергенция афферентных сигналов различной сенсорной модальности, прежде всего, зрительной, вестибулярной, двигательной и опорной.

Можно ожидать, что сенсорная депривация, обусловленная снижением афферентного потока при минимизации мышечной активности и устранении опоры в период пребывания в условиях иммерсии, приводит к изменению характера функционирования мультисенсорных вестибулярных ядер и активирующих структур среднего мозга. Учитывая существование филогенетически сформировавшейся неразрывной связи между вестибулярными и глазодвигательными ядрами, изменение функционирования вестибулярного ядерного комплекса в связи с устранением опорной афферентации приведет к изменению характера центральных межсенсорных взаимодействий, что может отразиться на функции вестибулярного рецептора [10—12].

Целью настоящего исследования являлось изучение роли опорно-проприоцептивного фактора в функционировании вестибулярной системы, в частности, статического торсионного отолито-шейно-окулярного рефлекса (ОШОР).

В задачу исследований входил сравнительный анализ характеристик статического торсионного ОШОР и спонтанной глазодвигательной активности (СГА) у космонавтов после длительного пребывания в условиях невесомости и у участников эксперимента после 7-суточного пребывания в условиях "сухой" иммерсии (в иммерсионной ванне).

МЕТОДИКА

Показатели ОШОР и СГА определялись методом видеоокулографии. Обследования проводились в фоне до полета за 30 и 7 суток и за 7 и 2 суток до иммерсии, после полета — на 1(2)-е, 4(5)-е и 8(9)-е сутки, после иммерсии — на 1-е, 3(4)-е и 7-е сутки.

ОШОР определялся при наклоне головы по голосовой команде поочередно к правому и левому плечам на угол 30°. С целью исключения динамических влияний на статический рефлекс в каждом случае наклонное положение головы обследуемого сохранялось не менее 16 с. Угол наклона контролировался видеосъемкой и угломером-транспортиром. ОШОР определяли по величине амплитуды компенсаторного торсионного противовращения глаз.

СГА оценивалась при прямом вертикальном положении головы, зафиксированной головодержате-лем (воротник Шанса). Исследовали плавающие (дрейф) и саккадические движения глаз, спонтанный нистагм, нистагм взора при центральном положении глазных яблок и крайних отведениях их поочередно вправо, влево, вверх и вниз с открытыми глазами по звуковому сигналу. Взор в каждой позиции удерживался в течение 7 с.

Использовалось устройство ETD Chronos Vision (Германия) [13—15]. Для регистрации горизонтальных, вертикальных и торсионных движений глаз на голову испытуемого надевался шлем, оборудованный высокочастотными инфракрасными видеокамерами. Диапазон регистрируемых движений глаз — до 55° по горизонтали и до 35° по вертикали. Частота записи видеоокулографии — 200 кадров в секунду. Обработка видеоокулографической записи осуществлялась программой ETD Iris Tracker, точность распознавания положения глаза 0.25°.

Перед каждым обследованием выполнялась калибровочная процедура: методом видеоокулогра-фии измеряли величину отклонения центра зрачка за скачкообразным перемещением стимула на 10° (т.н. "пяти точечная калибровка").

При обработке видеоокулографических сигналов оценивали амплитуду компенсаторного торсионного противовращения глаз при статическом положении головы после наклона к плечу на 14-16 с, амплитудные, скоростные и частотные характеристики спонтанного нистагма и нистагма взора. Для каждого показателя рассчитывались математическое ожидание и дисперсия. Проверка статистиче-

ской значимости отличий до и после полета проводилась с помощью парного критерия Стьюдента с уровнем доверительной вероятности а = 0.05. Нормальность распределений проверялась с помощью теста Lilliefors (а = 0.05).

В обследовании ОШОР участвовали 14 космонавтов до и после длительного пребывания в условиях невесомости (126—195 суток) и 16 человек до и после 7-суточного пребывания в условиях "сухой" горизонтальной иммерсии. Возраст обследуемых составлял 25—45 лет. Перед полетом и экспериментом все они прошли экспертное кли-нико-физиологическое обследование и были признаны здоровыми.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

СГА у космонавтов. До полета все космонавты, за исключением одного, имели стабильную окуло-грамму (нормальную спонтанную глазодвигательную активность). У одного космонавта был зарегистрирован фиксационный нистагм при взоре в центр с амплитудой 2.5 ± 0.3°; угловой скоростью 4.3 ± 0.8°/с; частотой 0.5 ± 0.04 Гц как по горизонтали, так и по вертикали.

При исследовании СГА в 1(2)-е сутки после полета у 8 космонавтов она была в норме. У одного космонавта в первые сутки наблюдалось повышение СГА саккадического (square-wave jerks) характера, у пяти — регистрировался спонтанный нистагм (амплитуда 3.5 ± 0.5°; угловая скорость 6.1 ± 0.7°/с; частота 1.5 Гц) и нистагм взора (амплитуда 2.5 ± 0.5°; угловая скорость 3.9 ± 0.7°/с; частота 0.5 ± 0.08 Гц).

На 4(5)-е сутки обследования после полета нистагм взора сохранился у троих космонавтов.

На 8(9)-е сутки после полета лишь у 4 космонавтов сохранялась повышенная СГА саккадического характера. У остальных СГА была в норме.

Нативные кривые СГА у двух членов экипажей международной космической станции до полета и на 2-е сутки после него представлены на рис. 1.

СГА у участников иммерсионного эксперимента. У всех участников эксперимента до погружения в иммерсионную ванну СГА была в норме: при взоре в центр и крайних отведениях глаз дрейф взора, спонтанный нистагм и нистагм взора отсутствовали.

При исследовании СГА в 1-е сутки после выхода из иммерсионной ванны у 14 участников эксперимента регистрировалась стабильная окулограмма при всех позициях положения глаз, т.е. СГА была в норме. У двух участников эксперимента в первые сутки после пребывания в условиях иммерсии наблюдалось повышение СГА саккадического (square-wave jerks) характера и нистагм взора (амплитуда 2.5 ± 0.5°; скорость 3.5 ± 0.6°/с; частота 0.7 ± ± 0.08 Гц).

град.

20 15 10 5 0 -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

До полета

град.

До иммерсии

2

[0---

град.

20 15 10 5 0 -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

2-е сутки после полета

0

2

-

4 с

1

град.

1-е сутки после иммерсии

1 л

Рис. 1. Спонтанная глазодвигательная активность при взоре в центр и крайних отведениях глаз у двух разных членов экипажей Международной космической станции до и на 2-е сутки после полета. 1 — горизонтальные, 2 — вертикальные движения глаз (видеоокулограмма — ВОГ). По оси абсцисс — время (с), по оси ординат — град.

На 3-и и 7-е сутки обследования после иммерсионного эксперимента у всех испытуемых регистрировалась стабильная СГА.

Нативные кривые СГА для двух испытуемых до иммерсионного эксперимента и на 1-е сутки после него представлены на рис. 2.

Торсионный статический ОШОР у космонавтов. В условиях земной гравитации статические наклоны головы к плечу вправо или влево на 30 градусов сопровождались компенсаторным противовращени-

Рис. 2. Спонтанная глазодвигательная активность при взоре в центр и крайних

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