Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Изменение цикла бодрствование-сон после электростимуляции эмоциогенных зон мозга у крыс

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Изменение цикла бодрствование-сон после электростимуляции эмоциогенных зон мозга у крыс"

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

на правах рукописи.

РГб од

2 0'"-'

КАЛАШНИКОВА ЕЛЕНА ОЛЕГОВНА

ИЗМЕНЕНИЕ ЦИКЛА БОДРСТВОВАНИЕ-СОН ПОСЛЕ ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИИ ЭМОЦИОГЕННЫХ ЗОН МОЗГА У КРЫС

Специальность 03.00.13. - Физиология человека и животных АВ ТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Санкт-Петербург 1997

Работа выполнена в лаборатории эволюции сна и бодрствования Института эволюционной физиологии им.И.М. Сеченова РАН

Научный руководитель: докт. мел. наук,

сг. н. с. Г.А. Оганесян

Официальные оппоненты: акад.

докт. докг.

РАЕН, засл. деят. науки, мед. наук, проф. В.Г. Кассиль мед. наук, проф. Д.К. Камбарова

Ведущее учреждение: Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН

Защита диссертации состоится " РЬ " 1997 г. в 17 часов :

заседании диссертационного совета К 063. 57. 09. по зада диссертаций на соискание ученой степени кандидата биологических на; в Санкт-Петербургском государственном университе'

(199034, Санкт-Петербург, Университетская наб. 7.9).

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Санкт-Петербургского государственного университета

Автореферат разослан "Р.З" 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Р.И.Коваленко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Изучение влияния эмоциоганных стресс-факторов на цикл бодрствование-сон (В-С) организма является актуальной научной проблемой физиологии человека и животных. Диссолюция (распад) цикла В-С может отражать специфику патогенеза заболевания и может сопровождаться появлением форм сна, характерных для ранних этапов его фило- и онтогенетического развития (Карманова, 1977; Богословский, 1989; Карманова,Оганесян, 1994; Оганесян, 1995). Распад деятельности центральной нервной системы (ЦНС) в результате воздействия патогенных факторов может идти по двум путям -"эпилептическому и гипнотическому" (Войно-Ясенецкий, 1974). Оба типа распада проявляются при различных нервных и психических заболеваниях, таких как аффективный психоз, шизофрения, энцефаломиелит и т.д. (Камбарова, 1983; Андреева, Оганесян, 1989; Curren, Marengo, 1990; Realmuto, 1990).

Процесс эпилептогенеЭа в основном исследуется на экспериментальных моделях "раскачки", проявляющейся в виде комплексных парциальных судорог со вторичной генерализацией (киндлинг); формирование "раскачки" обусловлено механизмом длительной потекциации (Крыжановский с соавт., 1988; Sato et al.,1990; LarJcman £ Jack, 1995). Феномен "раскачки" впервые был описан при электростимуляциях структур лимбичесхой системы (миндалина, гиппокамл) у крыс (Goddard, 1967; Goddard et al., 1969). Кроме того, "раскачку" удавалось вызывать

электростимуляциями обонятельных луковиц, пириформной коры, энторинальной коры (Racine et al., 1972; обзор Sato et al., 1990). Возможность формирования "раскачки" принудительной

электростимуляцией "зон награды" и амбивалентных эмоциогенных зон мозга до настоящего времени не изучалась. Однако, предположить такую возможность позволили данные о том, что при активации "зон награды" возникают нейрохимические изменения, характерные для стресс-реакций (Вальдман, 1979; Кассиль, 1990). Стресс, как известно, наряду с вирусными и другими инфекциями, аутоимунными конфликтами, экологическими факторами может инициировать развитие эпилепсии (Bertrand, Dubas, 1990; Nicolosi, 1991). В частности, при самостимуляции в области перегородки в начале опыта регистрировали пароксиэмальную активность типа "пик-волна",

которуга авторы оценили как необходимый компонент вознаграждающего эффекта (Porter et al., 1959). После проведения стимуляции эмоциогенно-отрицательных зон головного мозга наблюдались судороги, которые были описаны как временный эффект этого воздействия (Макаренко, 1980). Возможность формирования феномена "раскачки" при этом не исследовалась.

В связи с расширением спектра стресс-факторов целесообразно изучение роли эмоциогенных зон мозга в инициации двух указанных типов распада функций ЦНС и их влияния на цикл Б-С, структура и временные характеристики которого являются объективным индикатором функционального состояния организма (Вейн, 1974; Аршавский, Ротенберг, 1976; Rotenberg, 1993).

Цель исследования -Цель настоящей работы заключалась в изучении роли эмоциогенных зон мозга в инициации процесса эпилептогенеза у крыс линий Вистар и генетически предрасположенных к каталепсии (линия ГК) в цикле Б-С.

Задачи исследования:

1. Изучение влияния принудительной электростимуляции эмоциогенно положительных и эмоциогенно-амбиваленшных зон в области латерального гипоталамуса на цикл Б-С крыс линии Вистар.

2. Изучение влияния принудительной электростимуляции эмоциогенно положительных зон в области латерального гипоталамуса на цикл Б-С крыс линии ГК.

3. Анализ электрической активности структур головного мозга крыс линий Вистар и ГК в цикле Б-С до и после электростимуляции эмоциогенных зон в области латерального гипоталамуса.

4. Морфологический анализ структур головного мозга крыс линии Вистар на отдаленных сроках принудительной электростимуляции эмоциогенно-положительных зон в области латерального гипоталамуса.

Основные положения, выносимые на защиту. Принудительная электростимуляция (одна-три 1-часовые или две-четыре 30-минутные серии) эмоциогенно-положительных зон в области латерального гипоталамуса вызывает у крыс линии Вистар развитие отрицательного эмоционального состояния, формирует феномен "раскачки" 2-3 стадии (судорожные припадки развиваются во время фазы медленноволнового сна) , приводит к необратимой дезорганизации цикла Б-С, развитию межполушарной функциональной асимметрии гиппокампа и дегенеративным изменениям во многих структурах головного мозга. Электростимуляция эмоциогенно-амбивалентных зон (одна-две 1-

часовых серии) приводит к формированию "раскачки" стадии "пяти припадков".

У крыс линии ГК уже одна 1-часовая серия электростимуляции эмоциогенно-положительных зон инициирует "раскачку" 3-4 стадии (судорожные припадки развиваются, преимущественно, во время фазы парадоксального сна), вызывает более быстрое развитие межполушарной функциональной асимметрии гиппокампа и усиливает дезорганизацию цикла Е-С. Кратковременная электростимуляция эмоциогенно-положительных зон временно подавляет пароксиэмальнуго активность и проявления кататонического синдрома, увеличивает длительность глубокой стадии медленноволнового сна.

Научная новизна исследования.

1. Впервые разработана модель быстрой "раскачки" путем принудительной электростимуляции как эмоциогенно- амбивалентных, так и эмоциогенно-положительных зон мозга. Полученные результаты свидетельствуют об инициирующей роли эмоциогенного стресса в формировании феномена "раскачки", проявлений кататонического синдрома и необратимой дезорганизации цикла Б-С. При этом сила тока, инициирующая "раскачку", в 6-10 раз меньше, чем пороговая сила тока, используемая при формировании "раскачки" электростимуляцией эмоциогенно-нейтральных зон структур лиибической системы.

2. Впервые описаны дегенеративные изменения во многих структурах мозга на отдаленных сроках после принудительной электростимуляции (ЭС) эмоциогенных зон в области латерального гипоталамуса.

3. Впервые показано, что кратковременная электростимуляция эмоциогенно-положительных аон мозга подавляет проявления кататонического синдрома у крыс линии ГК, тогда как длительная электростимуляция тех же Зон мозга способствует организации судорожной активности и необратимым нарушениям цикла Б-С.

Теоретическое и практическое значение работы. С помощью модели быстрой "раскачки" показана важная роль эмоциогенного стресса в развитии устойчивых патологических состояний. Данная модель является перспективной для изучения фундаментальных механизмов этих состояний и решения прикладных задач в разработке методов диагностики и лечения.

Апробация диссертационного материала. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на X Всесоюзном Совещании по

эволюционной физиологии (Ленинград, 1990 г) ; на XI и XII Конгрессах Европейского общества исследователей сна (Хельсинки, 1992; Флоренция, 1994 г), на 1-м Польском Конгрессе исследователей ска (Варшава,1994). Диссертация также обсуждалась на научных Заседаниях секции эволюции ЦНС Института эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН (1977) и кафедры Физиологии человека и животных биолого-почвенного факультета Санкт-Петербургского университета (1977). По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 165 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, методики исследования, трех разделов результатов исследований, заключения, выводов и списка использованной литературы. Работа иллюстрирована 40 рисунками и фотографиями, 5 таблицами. Список литературы содержит 95 источников отечественной литературы и 157 работ зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

2 . Методы исследования

2.1 Работа выполнена на 34 крысах-самцах линии Вистар (250-300 г) , из которых 10 крыс контрольных (со вживленными электродами на длительные сроки, с самораздражением зон "награда"), а также 15 крысах - самцах линии ГК. Нихромовые электрода диаметром 100 мкм, изолированные стеклом Р1гех, бьши долгосрочно вясивлены под нембутаповым наркозом (40 мг/кг) в поле 10 ассоциативной сенсомоторной коры (с/м коры) [АР + 3,0; Ь - 3,0; Н-0,2] , хвостатое ядро [АР - 1,0; Ь - 2,5; Н - 6,0], эмоциогенные зоны в области ЛГ и приленгающей к нему зоне: эмоциогенно-положительная зона [АР - 2,3; Ь - 2,0; Н - 8,2] и амбивалентная Зона [АР - 2,3; Ь- 2,1; Н- 8,3]; миндалину [АР-2,5; Ь- 4,2; Н - 7,8] левого полушария головного мозга и гиппокамп (поле СА1) в левом и правом полушариях мозга (Н1РР-3, Н1РР-с1) [АР - 3,5; Ь- 2,0; Н - 2,5]. Локализацию следов кончиков электродов определяли на серийных срезах (по 15 мкм) головного мозга. Электрическая активность структур мозга, а также электромиограмма и злектроокулограмма усиливались и регистрировались на 8-канальном электроэнцефалографе фирмы "Медикор" и дублировались на магнитную ленту в течении всего периода исследования. Эксперимент проводили с 14 до 20 часов ежедневно в течение одного месяца, а затем один раз в декаду (с 14 до 20 часов) в течение 8 месяцев. Электрическую активность

структур мозга регистрировали монополярно (референт - в лобной кости). Знак подкрепления эноциогенных вон определяли в камере Скиннера по методу Олдса (Olds, 1956). Порог поведенческого возбуждения выявляли, градуально изменяя силу тока электростимулят ора "ЭСУ-2" от О до 150 мка. Параметры электростимуляции были идентичны параметрам самостимуляции. Применяли прямоугольные электрические импульсы положительной полярности, каждый длительностью 1 мс. Период непрерывного поступления пачек электрических импульсов (НПИ) в эмоциогенную зону длился 20 с частотой 100 Гц и силой тока выше порогового значения на 10 мка. Длительность одной пачки импульсов составляла 0,4 с; интервал между пачками импульсов составлял 600 мс. Электростимуляции осуществлялись дискретно в двух режимах: (1) в течении 1 часа: 30 мин с интервалом 1 мин и 30 мин- с интервалом 20 секунд; (2) в течение 30 мин с интервалом 20 с. Было проведено 3-4 серии электростимуляции в режиме (1) или 4-5 серий электростимуляции в режиме (2) с суточным интервалом. У крыс линии ГК осуществляли стимуляцию только эмоциогенно-положительных зон: в течение 5 минут (режим 2) , 20 минут (режим 2) и 1 часа (режим 1) . Функциональное состояние головного мозга оценивали по результатам кросскорреляционного и спектрального анализов электрической активности (по программам Dan'ко, Kaminsky, 1992), а также по оценке межполужарной функциональной асимметрии гиппокампа. Идентификацию фаз и стадий сна осуществляли согласно международной классификации (Rechtschaffen, Kales, 1968).

2.2 В настоящей работе проведено гистологическое исследование серийных фронтальных целлоидиновых срезов (толщиной 15-20 мкм) всех отделов головного моэга крыс линии Вистар (окраска толуидиновым синим). Головной мозг фиксировали по методу Ниссля через 3 месяца (4 крысы) и 8 месяцев (4 крысы) после формирования миоклонической стадии феномена "раскачки". Контролем являлся аналогично обработанный головной мозг трех интактных крыс и крыс с вживленными в течении 3-х и 8 месяцев электродами, но не подвергаемых электростимуляции.

3. Результаты исследования и их обсуждение

3.1 Выявлено, что оба режима электростимуляции эмоциогенно-положительных зон вызывают у крыс (через 30-4 0 мин стимуляции) инверсию положительного эмоционального состояния в устойчивое отрицательное. Об этом свидетельствовали: реакция избегания,

длительный груминг, скрип зубов, шерсть - дыбом. При этом в спектрах электрической активности гиппокампа, эмоциогенных зон и миндалины отмечалось повышение усредненного уровня (УУ) мощности бета-ритмов (в 1.5-1.8 раз). Это сопровождалось появлением одиночной пароксизмальной активности, в первую очередь, в гиппокампе и эмоциогенной зоне ЛГ, что согласуется с данными, согласно которым независимо от того какая структура лимбической системы (миндалина, септум, дорзальный или вентральный гиппокамп) подвергались множественной электростимуляции первая

пароксизмальная активность появлялась именно в гиппокампе, особенно в полях САЗ и CAI (Карамьшев, 1990; Fitz, 1976). В этих полях гиппокампа выявлены рецепторы глутамата, посредством которых осуществляется длительная потенциация, выражающаяся в увеличении наклона и амплитуды быстрой компоненты возбуждающего постсинаптического потенциала (Clark and Collingridge, 1995). Анализ сна показал, что одна серия электростимуляции эмоциогенно-положительных зон (режим 1 или 2) вызывает значительную редукцию глубокой стадии медленноволнового сна (МС-2) и фазы парадоксального сна (ПС). Так, стадия МС-2 стала составлять 4.7 ± 0.5%, п=100 эпохи анализа сна (в фоне она составляла 37.6 ± 0.7%, п=36 эпохи анализа сна; фаза ПС стала составлять 8.1 ± 1.2 %, п=100 эпохи анализа сна (в фоне ПС составлял 26.8 ± 0.9%, п=95 эпохи анализа). При этом поверхностная стадия медленноволнового сна (МС-1) развивалась на фоне приоткрытой глазной щели (на 5080%) и повышенного тонуса шейных мышц (голова приподнята вверх, упор на стенку клетки). Данное состояние было похоже на поведение, наблюдаемое в период первой стадии раскачки, когда возникают судороги шейных мышц, а также - на обездвиженность типа каталепсии. Во всех исследуемых структурах мозга это сопровождалось развитием пароксизмальной активности в количестве 41.2 ± 0.62 в минуту. У 40% крыс Вистар 1-часовая серия электростимуляции выбывала развитие миоклонических судорог. Перед началом судорог в спектрах электрической активности структур мозга доминировали дельта- и альфа-ритмы, а после окончания судорог -дельта- и теха- ритмы. При этом выявлялась положительная корреляционная взаимосвязь электрической активности эмоциогенных зон, хвостатого ядра, гиппокампа и миндалины: 0.70 <КК< 0.85. В межстимульные периоды второй 1-часовой серии электростимуляции эмоциогенно-положительной зоны ЛГ возникало поведение типа

"отряхивание мокрой собаки", характерное для второй стадии "раскачки" /Racine, 1972/. При этом в эмоциогенных зонах выявлялось усиление УУ мощности бета-ритмов (с 20.3 ± 0.8% до 36 ±1.7%, п=15). Последующий анализ сна показал, что глубокая стадия медленноволнового сна составляла 8.1 ± 0.8% (п=100) эпохи анализа, а фаза парадоксального сна - 17.3 ± 1.9% (п=50) . Количество пароксизмальной активности во время фазы медленноволнового сна достигало 58 ± 0.7 разрядов в минуту. У крыс развивались миофасциальные судороги, судороги мышц боковой поверхности тела и миоклонические судороги, которые в дальнейшем возникали уже спонтанно. У 10% исследуемых крыс первые миоклонические судороги развивались только после проведения третьей 1-часовой серии электростимуляции эмоциогенно-положительных зон. Через 1 месяц после инициации эпилептогекеза количество пароксизмальной активности во время фазы медленноволнового сна увеличивалось до 99.5±0.50 разрядов в минуту. При этом стадия глубокого медленноволнового сна развивалась короткими (по 8-12 с) эпизодами; у 80% крыс отмечалось увеличение латентного периода развития фазы парадоксального сна с 6.9 ± 1.7 мин (фон) до 35.4 ± 2.8 мин (n=20) , а также длительности этой фазы сна а 129 ± 6.8 с (фон) до 216 ± 1,7 с (п=20). Кроме того, во время парадоксального сна наблюдалось нарушение атонии шейных мышц, возникновение длительных судорожных подергиваний ушных раковин, нарушение процесса десинхрониэации электрической активности исследуемых структур мозга. После проведения однократной 1-часовой или 30-минутной электростимуляции эмоциогенно-положителышх зон в гиппокаше во время парадоксального сна доминировал не тета-ритм (как в норме) , а альфа диапазон частот. Последующие электростимуляции вызывали во время этой фазы сна усиление УУ модности дельта-волн: в гиппокампе - на 30 ± 1.1% (п=30) , в с/м коре - на 42 ± 2.3% (п=30). Во время парадоксальной фазы сна судорожные припадки не развивались. В случае 1-часовой электростимуляциии эмоциогенно-амбивалентных зон, уже одна серия стимуляции вызывала миоклонические судороги (длительностью 6.2±1.1с (п=6). Анализ сна показал, что существенной редукции подвергалась только глубокая стадия медленноволнового сна (до уровня 1.0i0.3%, п=30 анализируемой эпохи сна); парадоксальный сон развивался в 60% анализируемых циклах сна и составлял 25.5±2.1%, п=30 эпохи анализа (в фоне эта фаза сна составляла 27.8±1.8%, п=30 эпохи анализа сна). В течение

следующих двух суток после окончания данной ЭС во время МС-1 отмечалось усиление УУ мощности бета-ритмов во всех регистрируемых структурах мозга (в 2-2,5 раза), а также усиление УУ мощности альфа-ритмов в гиппокампе левого полушария, ипсилатерального по отношению к зоне стимуляции. Кросскорреляционкый анализ показал, что в период появления одиночной пароксиэмальной активности отсутствовали достоверные корреляционный взаимосвязи электрической активности поля 10 с/м коры и подкорковых структур, но после формирования "раскачки" в 80% анализируемых эпох сна эти взаимосвязи выявлялись у всех анализируемых пар структур мозга: 0.70 <КК< 0.98. Очевидно, принудительная электростимуляция эмоциогенных зон мозга формирует очаг гиперактивных нейронов, который, согласно представлениям Г.Н. Крыжановского (1980), является генератором патологически усиленного возбуждения, обладающий свойством не только физиологической доминанты, но и способностью развивать патологический процесс. Этому, несомненно, способствуют обширные анатомические и функциональные связи гипоталамуса (Оленев, 1995) с лимбической системой мозга, в частности, гашгскампом и миндалиной.

Через 6-8 месяцев после формирования миоклонической стадии раскачки отмечалось развитие "автоматизма грызения", гиперкинеза jactatio capitis и периодов (по 20-30 с) обездвиженности типа каталепсии, сопровождающихся пароксиэмальной активностью. Во время парадоксального сна выявлено развитие межполушарной функциональной асимметрии гиппокампа: тета-ритм доминировал только в HIPP-s, а в HIPP-d, в то же самое время, доминировали дельта- и альфа-ритмы. Известно предположение, что ухудшение выраженности

высококогерентного тета-ритма и появление медленных волн свидетельствуют о наличии условий, способствующих распространению тормозных процессов в анализируемой области мозга (Ливанов, 1989).Активация правого полушария, ответственного, прежде всего, за регуляцию реализации отрицательных эмоций, предполагает усиление отрицательного эмоционального реагирования на действие внешних раздражителей (Илыоченок, 1992), что автор считает биологически целесообразным.

3.2. Анализ цикла Б-С крыс линии ГК показал, что средняя длительность одного цикла сна существенно не отличается от средней длительности цикла сна у крыс линии Вистар (5-8 минут). Однако, у крыс линии ГК еще до проведения электростимуляции (фон) обнаружено

нарушение цикличности фаз и стадий сна. Характерно доминирование стадии поверхностного медленноволнового сна (66 ± 0.8%, п=100 эпохи анализа сна); стадия глубокого медленноволнового сна составляла 4.7 ± 0.7% (п=100) эпохи анализа сна, а фаза парадоксального сна - 19.4 ± 2.7% (п=32) . Причем, цикл Е-С этих крыс отличался нестабильным развитием парадоксального сна: у одного и того же животного в один и тот же период регистрации, но в разные циклы сна длительность этой фазы сна существенно варьировала (от 30 ± 3.7 с до 180 ± 10.3 с, п=36) ; в 40% анализируемых циклов сна парадоксальный сон не развивался. Латентный период развития парадоксального сна составлял 8.6 ± 2.7 мин (п=36), но длительный парадоксальный сон развивался только 1-2 раза в течении 90 минут сна. При этом был нарушен процесс десинхронизации электрической активности, о чем свидетельствовали доминирующий дельта- ритм в гиппокампе, сохранение положительных корреляционных взаимосвязей электрограмм с/м коры и подкорковых структур мозга. Во время стадии глубокого медленноволнового сна отмечалось нарушение процесса синхронизации: в 70% анализируемых эпох сна УУ мощности дельта-волн не достигал 50% в гиппокампе; корреляционные взаимосвязи электрической активности структур мозга не были достоверными: 0.4 0 <КК< 0.70. Кроме того, у крыс линии ГК уже в фоне во время фазы медленноволнового сна и пассивного бодрствования наблюдали "автоматизм грыэения", гиперкинез jactatio capitis, обездвиженность типа каталепсии (длительностью 90±7.4 с, п=10). В эти периоды регистрировали пароксизмальную активность. Развитию каталептической фазы сна , во время которой крысы спали с изогнутой вверх головой, предшествовало усиление УУ мощности тета-ритма (на 10-15%) в хвостатом ядре, с/м коре и гиппокампе. Во время каталептической фазы сна развивались пароксизмальные дельта-волны. Обнаружено, что 5-минутная электростимуляция эмоциогенно-положительной зоны ЛГ подавляла пароксизмальную активность и проявления гиперкинезов. Данный эффект возникал временно и варьировал у разных крыс в пределах несколько часов. Определенным об'ьяснением этого может являться заключение о том, что эмоциогенные зоны мозга участвуют в механизме формирования и поддержания общей неспецифической адаптационной реакции активации (Коробейникова, 1992). Проведение 20-минутной стимуляции эмоциогенно-положительных зон (режим 2) вызывало развитие негативного эмоционального состояния, сопровождающегося появлением

пароксизмальной активности. Это согласуется с данными о свойстве нейронов змоциогенкых зон мозга обратимо менять свою чувствительность к нейромедиагорам и нейропелтидам при эмоциональном стрессе (Айрапетьянц, 1992). Во время стадии поверхностного медланновоянового сна было отмечено усиление УУ мощности альфа-ритмов в 1.8-2.4 раз. В течение двух дней после проведения данной стимуляции не выявлялись положительные корреляционные взаимосвязи электрической активности исследуемых структур мозга (0.30 <КК< 0.70). При этом медленноеолновый сон развивался на фоне повышенного тонуса шейных мышц (900±10.5 мкв2, п=36). В процессе 1-часовой злектростимуляции, а также во время фазы медленноволнового сна у крыс возникали судороги челюстей, сопровождающиеся пароксиэмальной активностью в альфа-диапаэоне частот, во время которых выявлялась корреляционная взаимосвязь электрической активности хвостатого ядра и миндалины: 0.70 <КК< 0.87). Однако, в течение 40 минут после проведения электростимуляции эти взаимосвязи не были достоверными: 0.28 <КК< 0.70. Во время фазы медленноволнового сна отмечалось усиление УУ мощности бета ритмов (в 1.9-2.1 раза) в эмоциогенных зонах и миндалике. В дальнейшем развивались патологические бета-веретена (амплитудой 300-500 мка), активность типа "пик-волна", появлялись миофасциальные судороги. Во время судорог выявлялись положительные корреляционные взаимосвязи электрической активности между двумя группами структур мозга: с/м кора-хвостатое ядро и ЛГ-Н1РР-8, а после окончания судорог - между электрической активностью хвостатого ядра и миндалины. После периода судорожной активности, инициированной 1-часовой серией элекгростимуляции, каталептическая фаза сна развивалась в 2-3 раза реже и короче в течение последующих 2-3 часов регистрации сна. Через 7-9 суток после проведения данной элекгростимуляции, длительность этой фазы сна увеличилась в 1.8-2 раза: крысы спали в вертикальной стойке/попустсйке с изогнутой вверх головой, упираясь корпусом о стенку клетки. В этот период доминировали пароксизмальные дельта-волны; у 4-х крыс также развивались бета-веретена в с/м коре и тета-ритм в гигатокаыпе. Во время этой фазы сна выявлялись положительные корреляционные взаимосвязи электрической активности с/м коры, хвостатого ядра, миндалины и эмоциогенной зоны; у 4 крыс -• только между электрической активностью хвостатого ядра и миндалины. С нашей точки зрения, эти приступы аналогичны

сумеречному состоянию человека, являющимся одним из проявлений эпилептического синдрома. Это предположение может быть поддержано данными о склонности крыс линии ГК к аудиогенным судорогам (Колпаков, 1990) , а также выявленной нами и другими авторами (Петрова с соавт., 1992; Мадейковский, 1994) корреляцией каталептического ступора с пароксизмальными дельта-волнами. Кроме того, это согласуется с точкой зрения, согласно которой иктальная кататония есть проявление неконвульсивного уровня эпилепсии, к которой могут приводить нарушения в правом полушарии (Дж.Лим, 1982). У крыс линии ГК в состоянии каталептического ступора выявлена межполушарная тепловая асимметрия с разогревом правого полушария (Петрова, Маркова, 1989). В настоящем исследовании через 7-9 суток после проведения 1-часовой электростимуляции эмоциогенной аоны обнаружено развитие функциональной асимметрии гиппокампа: в Н1РР-с1 доминировал тета-ритм, а в тот же момент времени в Н1РР-3 доминировал дельта-ритм. При этом судорожные припадки развивались в основном во время фазы парадоксального сна. У 60% крыс они происходили с клоническим подъемом в позу "кенгуру", завершающимся падением на спину (длительностью 15 ± 0.2 с, п=б). Перед развитием припадка в спектрах электрической активности структур мозга доминировали дельта- и альфа-ритмы; КК бьши в пределах 0.70- 0.93. После окончания судорог выявлялось усиление УУ мощности бета-ритмов (на 10-13%) и повышение тонуса шейных мьшц. На этом фоне каталептическая фаза сна не развивалась в течение нескольких часов. Известно, что парадоксальный сон сопряжен с подавлением судорожной активности (Мог^р1а1зд.г, 1982). Однако, у больных с эмоциональными и психическими нарушениями при наличии эпилептического статуса сохранялась высокая

представленность парадоксальной фазы сна, увеличивающаяся при ухудшении состояния (Камбарова,1983; Е1агаг, НоЬэоп, 1985). Согласно В.Г.Колпакову (1990) реакции застывания имеют пассивно-оборонительное значение.О повышении уровня эмоционального напряжения (Громова, 1980) перед развитием каталептического приступа у крыс линии ГК (во время бодрствования и фазы медленноволнового сна) может свидетельствовать усиление УУ мощности тета-ритма (в 1.5-2.1 раза). Развитию судорог во время фазы парадоксального сна, по-видимому, способствует дисфункция эволюционно-молодой таламо-кортикальной системы, проявляющаяся, в снижении функции системы синхронизации и усилении активности

эволюционно-древней палео-архикоргикальной и гилоталамо-папеокортикальной систем (Карманова, Оганесян, 1994).

3.3 Обнаружено, что у крыс линии Вистар через 3 месяца после формирования миоклонической стадии "раскачки" в разных отделах головного мозга наблюдаются сморщенные нейроны, появление которых связывают с дегенеративной атрофией (Снесарев, 1961). Цитоплазма этих нейронов была коагулированной и темной, а ядра или оставались светлыми или становились темными, как цитоплазма; некоторые из ядер были пикнотизированными. Множество таких нейронов встречалось среди пирамидных нейронов поясной, височной и теменной коры (новая кора), дорсального гиппокампа и зубчатой фасции (старая кора), в препириформной области (древняя кора), а также в хвостатом ядре, пириформных ядрах основания мозга, в ядрах зрительных бугров, в передних и супраоптических полях гипоталамуса, в дорсальной части варолиева моста. Расположение сморщенных клеток в разных полушариях головного мозга не было симметричным. Эта асимметрия наиболее выражено проявилась в гиппокампе. Гак, на одном и том же срезе отмечали большие скопления сморщенных и темных нейронов в полях CAI, САЗ, СА4 справа и слева, тогда как поля СА2 состояли из светлых нейронов. При этом на другом срезе потемневшие нейроны обнаруживали только асимметрично: в одном полушарии - в полях CAI, СА4, а в другом в полях САЗ или СА2. Много сморщенных нейронов отмечали и в обеих ветвях зубчатой фасции, их локализация также не была симметричной. У всех исследуемых крыс картина распределения потемневших и сморщенных нейронов была разной даже на соседних срезах. Через 8 месяцев после формирования "раскачки" сморщенные нейроны встречались в разных отделах мозга существенно реже, чем через 3 месяца, но изменения нейронов оказались более выраженными: ядра были темными, а сморщенная цитоплазма приобретала вид тонкого темного ободка вокруг ядра, что свидетельствует о глубоком дегенеративном изменении или гибели нейронов. Большие скопления темных и сморщенных нейронов обнаруживали, преимущественно, в гиппокампе и ветвях зубчатой фасции, в третьем нейронном слое поясной извилины, теменной и височных областей коры, в древней коре и ядрах препириформной области. Следует также отметить асимметричное распределение этих нейронов. Результаты настоящей работы оказались сопоставимы с данными, описавшими распространение сморщенных нейронов (от коры мозга до ядер мозгового ствола) при эпилепсии у человека (Карлов, 1990). Сформировано представление.

что степень уязвимости структур головного мозга отражает ряд: hilus dentata > CAI, subiculum> САЗ, САЗа,Ь > гранулярные клетки >Зубчатой фасции (Sacamoto et al., 1991). Данный ряд, по мнению авторов, совпадает с соотношением структур мозга по уязвимости к гипоксии. Обнаруженные в настоящей работе дегенеративные изменения нейронов в разных структурах головного мозга носят, по-видимому, ишемический характер. Все больше появляется данных о том, что к функциональной и морфологической деградации нервной ткани приводят: увеличение концентрации возбуждающих аминокислот (Johnston, 1991), процесс перекисного окисления липидов (Sacamoto, 1991). У контрольных животных (интактных и с вживленными электродами) не было выявлено дегенеративных изменений нейронов головного мозга. Отмечали соединигельно-тканные рубцы в участках вживления электродов и следы мелких кровоизлияний, содержали® зерна гемосидерина. Последние также встречались около сосудов мягкой мозговой оболочки основания мозга. После формирования "раскачки" у крыс бьши обнаружены следы уже множественных кровоизлияний. Характерны были гематомы, содержащие зерна гемосидерина как в мягкой мозговой оболочке артерий и вен, так и под эпендимой боковых желудочков. В полостях мозговых желудочков также обнаруживались обширные кровоизлияния. Во всех случаях эпилепсии выявлена гиперемия, в капиллярах - явления стаза, а также отмечены дистрофические и некротические изменения в виде набухания, гомогенизации и дискомплексации, периваскулярный отек и периваскулярные кровоизлияния (Карлов, 1990). Через В месяцев после формирования феномена "раскачки", кроме погибших нейронов, в разных прослойках белого вещества головного мозга крыс Вистар были обнаружены шаровидные тельца диаметром 10-100 мкм, метахроматично окрашивающиеся толуидиновым синим в розовый цвет. Они располагались в мозолистом теле и его продолжениях, в наружной и внутренней капсуле полосатого тела, у дорсального и медиального краев боковых желудочков, в вентральной части зрительных бугров, по обе стороны третьего желудочка, а также в белом веществе мозжечка и в дорсальной части варолиева моста (около ядер). Эти изменения не бьши обнаружены у контрольных крыс и у крыс через 3 месяца после формирования феномена "раскачки". Это свидетельствует о глубоких патологических изменениях в головном моэге после 8-месячного периода спонтанно возникающих судорог. Подобные тельца

бьши описаны у человека при шизофрении и алиментарных психозах (Снесарев, 1961)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты настоящей работы показали, что у крыс линии Вистар принудительная электростимуляция как эмоциогенно-положительных, так и эмоциогенно-амбивалентных Зон в области латерального гипоталамуса вызывает формирование феномена "раскачки" (судорожные припадки наблюдали ежедневно на протяжении 8 месяцев исследования во время фазы медленноволнового сна) и необратимую дезорганизацию цикла В-С. Электростимуляция эмоциогенно-амбивалентных зон

инициирует более быстрое формирование феномена "раскачки", чем электростимуляция эмоциогенно-положительных зон. В процессе эпилептогенеза у крыс усиливается синхронизация электрической активности структур головного мозга, развивается органическое поражение нервной ткани. При этом в цикле Б-С, как и у больных эпилепсией (Камбарова, 1983; Оганесян, 1995), проявляются признаки функциональной дедифференцировки, в частности:

гтотерсинхронизированная электрическая активность, нарушение цикличности фаз и стадий сна, развитие межполушарной функциональной асимметрии гиппокампа, отсутствие падения мышечного тонуса шейных мылц при переходе от медленноволнового сна к быстрому. У крыс линии Вистар через несколько месяцев судорожной активности возникают проявления стереотипии, периоды обездвиженности типа каталепсии, которые рассматриваются как древняя форма сна низших позвоночных, предшествующая сну млекопитающих (Кармаяова, 1977) . У крыс линии ГК длительная электростимуляция эмоциогенно-положительных зон в области латерального гипоталамуса инициирует быстрое развитие судорог во время фазы парадоксального сна и более быстрое, чем у крыс линии Вистар, развитие межполушарной функциональной асимметрии гиппокампа, усиливает дезорганизацию цикла В-С. Краткосрочная принудительная электростимуляция эмоциогенно-положительных зон временно подавляет пароксизмальную активность и развитие стереотипных гиперкинезов у крыс линии ГК. Развитие судорог у крыс ГК-в основном во время фазы парадоксального сна, по-видимому, можно объяснить исходным нарушением процесса десинхронизации в период фазы парадоксального сна и синхронизации - во время фазы медленноволнового сна, а также доминированием в гиппокампе во время парадоксального сна не тета-ритма, а дельта- и альфа-ритмов.

Полученные результаты демонстрируют патогенную роль принудительной гиперактивации экоциогенно-положительных и змоциогенно-амбивалентных зон мозга в развитии процесса эпилептогенеза, проявлений кататонического синдрома (двух типов распада функций ЦНС) и дегенеративных изменений нервной ткани мозга.

ВЫВОДЫ

1. Принудительная электростимуляция эмохргагенно-положительных зон в области латерального гипоталамуса (одна-три 1-часовых или 30-минутных серий) у крыс линии Вистар приводит к формированию миоклонической стадии феномена "раскачки", первые признаки которой (пароксизмальная активность) возникают в гиппокампе, ипсилатеральном по отношению к зоне электростимуляции. "Раскачку стадии пяти припадков" вызывает одка-две 1-часовые серии электростимуляции эмоциотенно-амбивалентных зон.

2. Однократная серия электростимуляции (1-часовая или 30-минутная) эмоциогешшх зон в области латерального гипоталамуса вызывает необратимую дезорганизацию цикла бодрствование-сон: у крыс Вистар значительной редукции подвергается глубокая стадия медленноволнового сна (с 37.6±0.8% до 4.7±0.6%) и фаза парадоксального сна (с 26.8±1.3% до 8.1±0.8%); у крыс линии ГК -только глубокая стадия медленноволнового сна (в 1.5-2.5 раза).

3. У крыс линии ГК "раскачка" формируется после проведения однократной 1-часовой серии электростимуляции эмоциогенно-положи-тельных зон. В отличии от крыс линии Вистар, у которых судороги развиваются во время фазы медленноволнового сна, у крыс линии ГК судорожные припадки развиваются в основном во время фазы парадоксального сна.

4. "Раскачка" приводит к развитию межполушарной функциональной асимметрии гиппокампа во время фазы парадоксального сна: у крыс линии Вистар - через 6-8 месяцев после формирования "раскачки" (тета-ритм доминировал только в Н1РР-3, тогда как в Н1РР-<3 доминировали альфа- и дельта-ритмы); у крыс линии ГК подобная асимметрия выявлялась через 7-9 суток после формирования "раскачки" (тета-ритм доминировал только в Н1РР-<1).

5. В процессе развития феномена "раскачки" усиливается синхронизации электрической активности эмоциогенных зон, с/м коры, хвостатого ядра, миндалины и гиппокампа: 0.70 <КК< 0.95 - во время

фаЗы медоенноволновог'о ска (линия Вистар) и парадоксального сна (линия ГК).

6. Морфологический анализ, проведенный у крыс линии Вистар, через 3 и 8 месяцев после формирования миоклонической стадии "раскачки", выявил дегенеративные изменения в новой, старой и древней коре, а также в хвостатом ядре, пириф ормных ядрах основания мозга, зрительных буграх, подбугорье и варолиевом мосте. В белом веществе мозга дегенеративные изменения выявлялись через 8 месяцев после формирования "раскачки". Продукты дегенерации (шаровидные тельца) обнаруживались в мозолистом теле и его продолжениях, в капсулах полосатого тела, у краев боковых желудочков мозга, в зрительных буграх, в белом веществе мозжечка, около ядер варолиева моста. Эти изменения не были обнаружены у контрольных крыс (со вживленными электродами на длительные сроки, с самораздражением зон "награды") .

СПИСОК РАВОТ ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

1. Kalashnikova Е.О., Oganessian G.A. The influence of priming of emotiongenic hypothalamic lateral zones on the waking-sleep (WS) cycle and its rols in the epileptogenesis// Abstr. of the Xth Congress of the European sleep research society. Strasbourg. May 20-25. 1990. P.488.

2. Калашникова E.O., Оганесян Г.А, Динамика электрической активности структур переднего мозга у крыс в цикле бодрствование-сон после электростимуляций эмоциогенных зон в области латерального гипоталамуса // Ж. эвол. биох. и физиол. 1991. Т. 27. N4. С. 533-536.

3. Kalashnikova Е.О. The influence of pathological states of the brain on the W-S cycle in rats // J. Sleep Res. 1992. N1. Suppl.l. P. 262.

4. Kalashnikova E.O. Disorders in the waking-sleep cycle in rats after exposure to imprinted sensory factor // J.Sleep.Res. 1993. V.27. P. 562.

5. Kalashnikova E.O. Kindling by hyperactivation of emotiongenic zones and the W-S cycle and morphological changes in the rat brain // Abstr. of the 1-st Internat. Congress of the Polish sleep research society. Warsaw, 15-16 april. 1994. P. 2930.

6. Калашникова E.O. Сон как индикатор функциональных отклонений организма // Физиология человека. 1996. т.22. N2. С. 124-131.

7. Семенов С.П., Калашникова Е.О. и Оганесян Г.А. Морфологические изменения в головном мозге крыс после навязанных электростимуляций эмоциогенных зон латерального гипоталамуса // Ж. Морфология. 1996. Т. 109. N3. С. 14.