Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Стволовые механизмы торможения двигательной активности и их роль в развитии каталептиформных состояний при оборонительном поведении животных

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Стволовые механизмы торможения двигательной активности и их роль в развитии каталептиформных состояний при оборонительном поведении животных"

С^^-ГШТЛ

СЙ?1?г^ТЗРБУ?ГСКуЙ ГОСУДАРСТВАМ" УНИВЕРСИТЕТ

Ой

па правах рукописи

ИШЙКОВСЮЙ БОРИС КЛЬЕВХЧ ЛВОЛОЗЫЕ МЕХАНИЗМ ТОР?ДНЕШЯ ДВИГАТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ

и их роль в развитии кат]цштеюрмьж состояния ПРИ ОБОРОЖГЗЛЬЗСМ поведении животных

03.00.13 - физиология человека и «лвотных

АВТОРЕФЕРАТ на сокекапле ученой стзпени доктора биологических наук

Санкт-Петербург 1994

Работа выполнена б лаоораторг.к физиолога нервной системы Физиологического научно-исследовательского института км. ахал. A.A. Ухтомского Санкт-Петербургского государственное университета.

Научный консультант:

член-корреспондент РАН, профессор А.Д. Ноздрачез. Официальные оппоненты: ■

член-корреспондент АЕН РФ, профессор В.Г. Кассиль, доктор медицинских наук, профессор Д.П. Магишш, доктор биологических наук, npo;Jeccop P.A. Григорян.

Ведущее учреждение:

Институт экспериментальной медицины РАМЕ.

Зашита состоится " " _ 1994 г. в часов

на заседании специализированного совета Д 063.57.19 по* защите диссертаций на соискание ученой степени доктора биологических наук при Санкт-Петербургском государственно! университете.

Адрес: 199164, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9 С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СП61У. Автореферат разослан " «£_" 1994 г.

Ученн£ секретарь специализированного совета, доктор биологических наук

Е.Д. Еденко.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Актуальность проблемы. Хорошо известно, что формирование оборонительного поведения у животных может сопровождаться различными видали эмоционально-выразительных реакций. В ряда случаев они представляют собой активные действия, заключающиеся в борьбе, нападении или убегании, в других - в замирании, оцепенении и пассивном переживании угрожающих стимулов /Зальдман с соавт., 1979; Пошивалов, 1986/.Особенностью двигательной инактивации при пассивных формах оборонительного поведения является то, что она преимущественно имеет генерализованный характер и обычно напоминает акинетические формы кататонии /Кудрявцева с соавт., 1989; Колпаков, 1990/. При этом одновременно о блокадой двигательной активности часто регистрируются изменения мышечного тонуса, снижение сенсорной и болевой чувствительности, отклонения вегетативных параметров организма / Amit, aalina, 1988; Danneman et al., 1988; Richter et al., 1988/. К сожалению, в большинстве работ, посвященных вопросам формирования каталептических состояний у животных, недостаточно внимания уделяется исследованию нейрофизиологических механизмов, обеспечивающих комплексный характер этих висцзросоматичесхих изменений при данных типах поведения. Вместе с тем еще в конце прошлого века И.М. Сеченов в серии своих работ, посвященных функциям нервных центров ствола, отмечал, что в ответ на химическое или электрическое раздражение зрительных бугров, среднего и продолговатого мозга может наблюдаться хорошо выраженное общее торможение рефлекторной деятельности. При этом эффект угнетения проявляется на всей скелетной мускулатуре конечностей и туловища, а также на функциях вегетативной нервной системы /Сеченов, 1952/.

Локализация тормозных механизмов на уровне бульбарной ретикулярной формации позднее была подтверждена в работах Л. Ме-гоуна и Р. Райнса /1946/, которые показали, что возбуждение вентромедиальной части продолговатого мозга сопровождается неспецифической блокадой всех видов спинальной моторной деятельности и снижением позного мышечного тонуса. Дальнейшие исследования показали, что участки ствола, способные эффективно блоки-

- 2 -

ровать локомоцию и мышечный тонус конечностей, дополнительно расположены в медиальном / !.Ьг1 е! а1., 1078/ а в дорсолате-ральном /У.илеЕковсккй, 1285/ отделах I,госта мозга. Внешнее сходство реакций, наблюдаемых при раздразнил выше перечисленных зон ствола мозга, позволяет предположить их тесное функциональное взаимодействие в процессе развития тормозных состояний у животных. К сожалению, тающиеся литературные сведения по этому вопросу совершенно недостаточны, косят фрагментальный характер и не позволяют составить четкого представления о менцентральных механизмах формирования нисходящего торможения.

Цель и задачи исследования. Основной целью работы являлось комплексное изучение стволовых нейрофизиологических механизмов, участвующих в формировании генерализованного торможения двигательной активности, и их рол>; в развитии некоторых типов поведения животных, характеризующихся длительным поддержанием неподвижной позы. При этом наибольшее внимание уделялось пассивным формам оборонительного поведения как одной из наиболее удое кых моделей для исследования тормозных процессов в центральной нервной системе. ]!дя достижения долгой цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучать топическую организацию основных центров ствола мозга, участвующих в торможении двигательной активности животных.

2. Выяснить характер модулирующих влияний стволовых тормозных образований мозга на процессы формирования поведенческих реакций.

3. Исследовать нейрофизиологические механизма, леяэдяе в ос нове развития двигательного торможения, вызываемого возбуждена ем стволовых центров мозга.

4. Проанализировать роль некоторых рострально расположенных структур мозга в регуляции работы стволовых тормозных центров.

5. Исследовать изменения основных вегетативных параметров организма при формировании двигательного торможения, вызываемо го стимуляцией тормозных центров ствола мозга.

- 3 -

Научная новизна результатов исследования.

Проведенные исследования позволили установить, что функционально сходные клеточные популяции клиновидного ядра среднего мозга, суб клиновидной. области, медиального парабрахиального ядра, центрального и большого ядер шва, вентрального, гигантокле-точного и парагигантокяеточного ретикулярных ядер образуют общую корфофункциональну» систему ствола мозга, участзухщув в формировании торможения двигательной активности и регуляции мышечного тонуса.

Показана ведущая роль ГА1Ж-, серотокин- и глутаматергичес-ких механизмов мозга в регуляции тормозных состоянии, вызываемых стимуляцией исследованных областей ствола мозга. При этом аго-нисты и антагонисты ГААК и серотонина преимущественно оказывают модулирующее влияние на работу гормозннх центров ствола путем изменения функционального состояния активирующих и связанных о ними локомоторных систем мозга, а глутамат, скорее всего, является медиатором, передающим возбуждение между нейронами ствола, участвующими в торможении двигательной активности.

Найдено, что нисходящая информация тормозной модальности, поступающая от рострально расположенных зон ствола, фронтальных отделов коры, некоторых ядер таламуса, тригзмянального комплекса и отдельных структур лимбической системы, переключается на ретикулоспинальных клетках дорсальной части большого ядра гава, вентрального, гигантоклеточного и парагигачтоклеточного ретикулярных ядер и адресуется тормозным интернейронам спинного мозга.

• Развитие каталептиформных состояний у животных во время оборонительного поведения обусловлено усилением нисходящих влия-' ний тормозных механизмов ствола на спинальные моторные центры при одновременном снияении воздействия на них со стороны инициирующих движение систем мозга. У животных, склонных к каталепсии и реакциям подчинения во время конфронтации с партнерами, исходно наблюдается более высокий уровень активности стволовых тормозных центров по сравнению с животными, напрадрасполояенны-ш к данным типам поведения.

Усиление возбудимости тормозных центров ствола мозга одновременно с угнетением двигательной активности и формированием негативных эмоциональных состояний вызывает включение антиноцицеп-

тивных механизмов мозга, главную роль в работе которых играют серотонкнергическио нейроны большого ядра шва.

Взаимодействуя с вегетативными центрами мозга, тормозные области ствола включаются в интеграцию висцоросоматических реакций, свойственных пассивным формам оборонительного поведения животных, согласуй степень мышечной активности с частотой дыхания и уровнем артериального давления крови.

Теоретическое и практическое значение работы.

Полученные экспериментальные результаты являются дальнейшим углублением теоретических представлений И.М. Сеченова, A.A. Ухтомского, И.С. Еериташвили и ряда других исследователей о механизмах формирования тормозных процессов в центральной нервной системе. Достаточно подробно исследован целый комплекс клеточных структур мозга, способный оказывать мощное неспецифическое торможение спинальных моторных центров, тем самым дополнительно подтверждено существование еще одного пу^и их тонической регуляции. Взаимодействуя с инициирующими движение центрами мозга, исследуемые тормозные механизмы обеспечивают необходимую пластичность регуляции мышечного тонуса и моторной активности. Нарушение баланса в их работе может приводить к пс вышению возбудимости спинальных двигательных центров или к ра: витию у животных каталептиформных состояний, характеризующее? соответствующим комплексом висцеросоматических изменений.

Практическая ценность работы заключается в том, что полученные результаты позволяют существенно расширить имеющиеся представления о нейрофизиологических механизмах, лежащих в основе развития ряда неврологических заболеваний, связанных с ш рулением двигательных функций. В частности, к таким заболевай! ям можно отнести нарколепсию, характеризующуюся каталлексичеО' кими приступами с полной потерей мышечного, тонуса, некоторые симптомы шизофрении и отдельные проявления болезни Паркинсона Данные, полученныэ о мажцентральяых связях на уровне ствола, талемуса, коры и лимбической системы мозга, используются в лек «лонных курсах по нейрофизиологии я кортико-висцеральной физи логяи на кафедре физиологии человека и животных Санхт-Петербу ского государственного университета. Кроме того, на основе по

- 5 -

ученных экспериментальных фактов разработана и испытана био-ехническая система дистанционного управления перемещением жи-отных /а.с. И628251 /, позволяющая осуществлять гибкое рэгу-ирование параметров движения.

Апробация работы.

Материалы диссертации были представлены и обсувдены на: научной конференции ЦНИЛ Тбилисского ИУВ "Центральная регуля-ия вегетативных функций" /Тбилиси, 1989/; 9 Всесоюзной конфе-енции "Проблемы нейрокибернетики" /Ростов-яа-Дону, 1939/; ь сесогозной конференции, посвященной 90-летию со дня рождения кадемика АН АрмССР, чл.-корр. АН СССР Х.С. Коштоянца "Физиологи и биохимия медиаторных процессов" /Москва, 1990/; 11 Евро-вйском конгрессе по исследованию сна /Хельсинки, 1992/. Дис-ертация в целом обсуждалась на заседаниях кафедры физиологии эловека и животных биологического факультета Санкт-Петербург-кого государственного университета и Санкт-Петербургского об-;ества физиологов, биохимиков и фармакологов им. И.М. Сеченова.

Структура и объем работы.

Диссертация изложена на 459 страницах машинописного текста : состоит из введения, описания методик исследования, пяти экс-:ериментальяых глав, заключения, выводов, списка литературы и риложения. Библиография включает 550 источников, из которых 03 на русском, остальные на иностранных языках. Работа иллюстрирована 28 таблицами и 51 рисунком.

1. МЕТОДИКА. ИССЛЕДОВАНИЯ

Работа была выполнена на 695 белых нелинейных крысах-самках весом 200-350 г в условиях хронических и острых эксперимен-'ов. Под этаминаловым наркозом /внутрибршинно 40-60 мг/кг/ на :ерепе каждого животного фиксировались от 3 до 5 биполярных :ихромовых или константановых электродов с диаметром активных :ончиков 100 или 50 мкм соответственно. Для локальных микроинъ-кций препаратов в структуры мозга на черепа животных дополни-'ельно крепились.направляющие канюли с наружным диаметром 0,8мм подклеенными к ним биполярными электродами. Координаты струк-

тур выбирались согласно данным атласов мозга крысы / Fifcova, Kars&la, 1S67; Paxinos, Watson, 1932/. После завершения опытов животных усыпляли хлороформом и проводили электрокоагуляцию ткани мозга, прилегающей к электродам, током 1-2 мА в течение 10-20 с. Мозг извлекали, фиксировали в 10% растворе формалина и производили гистологический контроль локализации кончиков электродов и канюль на послойных срезах.

Хдя отведения клеточной активности обычно использовались вольфрамовые микроэлектроды во фторопластовой изоляции Ф40-Д с диаметром активных кончиков 3-5 мкм и сопротивлением на частот( измерения 30 Гц 0,3-0,7 мОм. С целью одновременной регистрации электрической активности клеток и ионофоретлческого подведения к ним 1М раствора глутамата натрия /токи ионофореза 30-1С0 нА удержания 5-8 нА/ применялись трехствольные шкропипетки с соц ротивлением от 8 до 12 мОм. Отведение мембранного потенциала мотонейронов спинного мозга осуществлялось с помощью стеклянны микропипеток с сопротивлением 15-30 мОм, заполненных "раствором хлористого калия /3 моль/л/. Мульгиклеточная активность и элек трические потенциалы в ЭЭГ диапазоне частот отводились биполяр ными электродами и затем усиливались с помощью универсального полосового усилителя оригинальной конструкции.

Для регистрации суммарного сигнала от клеток мышц антагонистов задних и передних конечностей / m. gastrocnemius, т. tibialis anterior, т. biceps brachii, ш. triceps brachii / использовались биполярные неизолированные игольчатые электродь В случае многоканальной регистрации частоты следования потенщ алов отдельных двигательных единиц /ДЕ/ применяли электродную матрицу, состоящую из 12 вольфрамовых полумикроэлектродов с Д1 аметром активных зон 8-10 мкм.

Выделение потенциалов действия /ГЩ/ единичных нервных кл< ток и потенциалов отдельных ДЕ из суммарных отводимых сигнало! осуществлялось многоканальным амплитудным дискриминатором оригинальной конструкции. Визуальный контроль за сигналами проводился по экрану осциллографа с памятью С8-13.

Электрическое раздражение исследуемых образований мозга осуществлялось биполярными импульсами тока длительностью 100 мхо, амплитудой от 50 до .800 мкА., следующими с частотой

от 0,5 до Гц. Определение модальности состояний, возникающих при электрической стимуляции исследуемых областей мозга, проводилось по системе тестов, используемых для оценки эмоциональных сдвигов, не сопровождающихся у животных развитием ярких выразительных реакций /Козловская, 1974/. В отдельных случаях знак эмоционального состояния выяснялся по числу посещений животными одной из ветвей Т-лабиринта, в которой осуществлялось пороговое для торможения двигательной активности электрическое раздражение исследуемых структур мозга.

Спонтанная и вызванная двигательная активность крыс оценивалась по числу пересечений квадратов пола экспериментальной камеры. В отдельных случаях определение пороговых значений токов стимуляции структур мозга, вызывающих торможение двигательной активности, осуществлялось по тесту слезания животных с наклонной плоскости и по тесту на сохранение ими насильственно приданной вертикальной позы /Полова с соавг., 1985/.

Определение доминирующей формы оборонительного поведения проводилось путем моделирования агресст : и эмоционального стресса у животных, фиксированных попарно за хвост к стенке экспериментальной камеры /Юматоэ с соавт., 1988/. После начала конфронтации мезду животными з течение 20 минут регистрировали продолжительность вертикальных защитных стоек а время их нахождения в характерных позах доминирования "сверху" или полного подчинения "на спине" /Пошивалов, 1986/.

Аналгезия, вызываемая у крыс электрическим раздражением зон ствола мозга, оценивалась по изменению латентного времени избегания термического болевого воздействия при погружении дис-тальной части хвоста /5 см/ в воду, нагретую до температуры 55,0+0,2 °С. Латентное время реакции измерялось несколько раз с интервалом в 3 минуты до электрического раздражения тормозных зон ствола мозга и спустя 3-5 о после окончания реакции "отдачи", которая следовала после прекращения стимуляции, производимой в течение 15 с.

Внутрибрюшинно животным вводили: блокатор синтеза ГМК тио-семикарбазид /5-15 мг/кг/, блокатор ГАШ-А рецепторов бикукул-лин /2-4 мг/кг/,' агонист ГАМК рецепторов диазепам /3-5 мг/кг/, агокист ГАМК-Б рецепторов фенибут /30-40 мг/кг/, М-холиноблока-

- 8 -

тор атропин /2-4 мг/кг/, антагонист серотонина метисергид /3-5 мг/кг/, сС-адреноблокатор ахшазин, обладающий некоторой холинолитической активностью /1-2 мг/кг/, £ -адреноблокатор пропранолол /6-8 мг/кг/, блокатор дофаминовых рецепторов гало-перидол /0,5-0,7 мг/кг/. Кроме того, в тормозные участки мозга локально инъецировались: агонисты глутамата, действующие на калнатные, аспартатные и квисквалатные рецепторы /Дамбинова, 1989/, - каинат /0,01-0,04 мкг/, N-метил-о -аспартат /0,2-0,5 мкг/, хинолинат /2-5 мкг/ и квисквалат /0,1-0,2 мкг/. В эти же зоны дополнительно вводили: пилокарпин /8-10 мкг/, оказывающий возбуждающее действие на М-холинорецепторы, Н-холиномиметик лобелии /8-10 мкг/, атропин /0,6-1,0 мкг/, норадреналин /1-2 мкг, метксергид /2-3 мкг/, 5,6-дигидрокситркпташн /8-12 мкг/ - специфический нейротоксин, нарузащий функцию серотонинергических клеток мозга, тиосемикарбазид /0,1-0,3 мкг/, бикукуллин /15-30 мкг/, диазелам /20-30 мкг/ и аргинин-вазопрессин /50-100 пг/. 5,6-дигидроксптриптамин в дозе 40-50 мкг в 1 мкл дополнительно инъецировался в 4 желудочек мозга. Для создания устойчивого очага возбувдения /Крыжановокий, 1980/ во фронтальные области коры вводили антагонист ГАМК-рецепторов бензилпенициллин натри« вой соли /150-200 ЕД в 1 мкл/.

В процессе острых опытов перерезка ствола мозга производилась под этаминаловым наркозом у группы заранее протестированных в свободном поведении животных, у которых стимулирующие электроды были введены в тормозные зоны ствола мозга. Децереб-радая для хронических экспериментов проводилась в две стадии. На первом этапе ствол мозга на преколликулярно-маммиллярном уровне пересекался только с одной стороны. После завершения во< становителыгаго периода /2-3 недели/ операцию повторяли на другой стороне мозга. Электролитическое разрушение структур осуществлялось под эфирным или этаминаловым наркозом о помощью высоковольтного источника питания УШ-2 токами < 1-2 мА в течение 15-20 с. Для увеличения зоны разрушения электрокоагуляцию проводили неоднократно.

Регистрация систолического давления крови в хвостовой вещ производилась манометрическим прибором ШП-60 у предварительно адаптированных к условиям эксперимента животных. Частота дыхаш

регистрировалась с помощью малогабаритного электродинамического микрофона. 11з:.-зрания диаметра зрачка глаза у наркотизированных крыс осуществляли вручную, используя милиметровую линейку.

Статистическая обработка экспериментального материала производилась с использованием критерия Стьюдента при доверительной вероятности 0,95 /Курицкий, 1969/.

2. ИЗМЕНЕНИЯ В ПОВЕДЕНИИ ЗЕВОТНЫХ, ОГУСЯОБЛЕШШ РАЗЛИЧНЫМ УРОВНЕМ ВОЗБУДИМОСТИ СТВОЛОВЫХ ЦЕНТРОВ МОЗГА, ТОРМОЗЯЩИХ ДЗИГАТ2ЛЫШЭ АКТИВНОСТЬ

2.1. Воздействие электрического и химического раздражения стволовых зон мозга на двигательные и эмоциональные компоненты поведенческих реакций.

Электрическое раздражение с частотами 10-100 Гц отдельных участков клиновидного ядра среднего мозга, субклиновидной области, медиального парабрахиального ядра, областей ретикулярной _ формации, прилежащих к красному ядру, центрального и большого ядер шва, медиальных отделов вентрального, гигантоклеточяого и парагигантоклеточного ретикулярных ядер приводило к изменению характера реагирования крыс на различные тестирующие воздействия. Полностью блокировалась спонтанная и спровоцированная тестовыми воздействиями двигательная активность, редуцировались реакции на изменение окружающей обстановки, тормозилось пищевое, половое и активное агрессивно-оборонительное поведение. Аналогичные реакции отмечались при химическом возбуодвнии нейронных популяций исследуемых тормозных областей ствола с помощью микроинъекций агонистов рецепторов глутамата. Животные оставались неподвижными и практически не реагировали на внешние стимулы в течении 15-60 минут после введения препаратов.

Дополнительная стимуляция тормозных участков ствола мозга часто приводила к "трансформации" активных агрессивно-оборонительных проявлений типа нападения, вызываемых раздражением ряда подкорковых структур, в реакции типа отстранения или убегания от провоцирующих стимулов. Проверка возможности выработки реакций избегания у крыс затемненной ветви Т-лабиринта, в которой производилось пороговое электрическое раздражение тормозных зон ствола мозга, показала, что после 5-14 стимуляций все жи-

вотные, ранее предпочитавшие эту часть лабиринта, переставали ее посещать. При этом внр&оотка реакций во время стимуляции более каудально расположенных тормозных областей ствола была более затруднена чем при раздражении тормозных участков на уровне моста мозга. Так как, согласно налим данным /см. п. 2.6/, стимуляция тормозных центров не оказывает болевых воздействий, а, напротив, носит антиноцицептивньй характер, регистрируемые изменения в оборонительном поведении животных, скорее всего, могут быть отнесены за счет формирования у них эмоциональных состояний типа "страха", вызывающих быструю выработку реакций избегания.

2.2. Влияние функционального состояния тормозных центров ствола мозга на зоосоциальные отношения между животными.

В процессе отбора крысы были разделены на 2 группы /п^= П2=15/ на предрасположенных и непредрасполокенных к каталепсии /Попова с соавт., 1985/. Попарная фиксация животных ьа хвост к стенке экспериментальной камеры показала, что после нескольких конфронтаций со своими более агрессивными партнерами крысы, предрасположенные к каталепсии, как правило, занимали подчиненное положение "на спине", которое сохраняли в среднем в течение 17,1±2,8 млн /п=7/. Средняя продолжительность защитных стоек у них составляла 6+2 с. Крысы второй группы, непредрасположенные к каталепсии, при столкновениях с животными из первой группы преимущественно занимали в своих парах положение "сверху", удер кивая своих партнеров в положении "на спине".

Электролитическое разрушение у крыс первой группы тормозных участков клиновидного ядра среднего мозга /билатерально/, медиального парабрахиального ядра /билатерально/, центрального или большого ядер шва приводило к усилению их спонтанной двигательной активности и агрессивности. В 4-х парах из 11-ти животные, ранее склонные к реакциям подчинения; приобрели доминирующее положение по•отношению к своим партнерам из второй группы I занимали при конфронтация* положение "сверху". У 7-ми крыс первой группы время нахождения в защитных стойках после разрушена тормозных участков ствола возросло в 2,0-2,5 раза по отношению к первоначальным значениям, в., период нахождения в позах подчиш

ния "на спине" сократился до 10-15 с.

Противоположные реакции наблкщались после микроинъекций минимально эффективных доз каиновой кислоты в тормозные зоны ствола 5-ти доминирующим крысам в 5-ти парах, составленных из животных, предрасположенных к активному агрессивно-оборонительному поведению. Ранее доминировавшие в своих парах крысы начинали избегать столкновений с партнерами и уходили на свою половину экспериментальной камеры. При кокфронтациях продолжительность вертикальных защитных стоек у этих животных снижалась с 13+2,3 с до 2,1+0,5 с, а время нахождения в позах подчинения "на спине" составляло в среднем 10,8+2,7 минуты /п=5/. Позы доминирования "сверху" полностью отсутствовали.

Результаты рассмотренных модельных экспериментов совпадают с данными, полученными на интактных животных при изучении зоо-социальннх взаимоотношений между ними. В частности, значительная выраженность агрессии наблюдается у животных с высокой двигательной и исследовательской активностью и низким уровнем эмоциональности. В то же время пониженный уровень агрессивности и склонность к пассивным формам оборонительного поведения, как правило, коррелируют со слабо выраженной двигательной и исследовательской активностью животных /Погнивалов, 1984; Кудрявцева, Ситников, 1986/.

2.3. Изменение вегетативных параметров при стимуляции стволовых центров, тормозящих двигательную активность.

. У бодрствущих крыс с интактным мозгом электрическая стимуляция и химическое возбуждение практически всех исследованных тормозных центров ствола сопровождались ростом частоты дыхания и давления крови. Например, при использовании токов раздражения, соответствующих пороговым значениям, частота дыхания при стимуляции медиального парабрахиального ядра могла возрастать на 30-60% относительно исходных фоновых значений, а при раздражении большого ядра шва до 40/?. Наибольшие изменения систолического давления крови в хвостовой вене регистрировались после микроинъекций каиновой кислоты в клиновидное ядро среднего мозга /31+4 мм рт.ст., п=18/, медиальное парабрахиальное ядро /29+4 мм рт.ст., п=18/ и область центрального ядра шва /31+3 мм рт.ст.,

п=18/. Одновременно с ростом частоты дыхания и давления крови у всех животных регистрировалось увеличение диаметра зрачка глаза примерно в 2 раза по отношению к фону, которое не блокировалось билатеральным разрушением ядер Эдингера-Вестфаля.

После поперечных перерезок мозга на уровне ростральных отделов ствола электрическое раздражение исследуемых тормозных центров либо не влияло на частоту дыхания животных, либо незначительно ее снижало /38+3^, п=5/. При этих условиях эксперимента микроинъекции каиновой кислоты в тормозные участки ствола мозга сопровождались снижением систолического давления крови на 14-27^ относительно исходных значений.

Результаты исследований позволяют предположить, что усиление респираторных функций и повышение артериального давления крови у животных с интактным мозгом во время стимуляции тормозных областей ствола связано, с функциональным взаимодействием этих образований с высшими эмоционально-вегетативными центрами, оказывающими нисходящие возбуждающие влияния на работу кардио-васкулярных и респираторных областей продолговатого мозга /Бак-лаваджян, 1976; Поздрачев, 1978, 1083/. После нарушения морфологических связей между данными ростральными зонами и областями ствола мозга у животных начинает доминировать угнетающее влияние тормозных участков на исследуемые висцеральные функции организма.

2.4. Изменение функциональной активности тормозных центров ствола мозга при развитии каталептиформных состояний у животных.

Нормирование каталептических реакций у мягко фиксированных с помощью бандажа крыс осуществлялось введением биологической обратной связи, которая включала болевое электрокожное раздражение при попытках животных двигаться. По частоте и продолжительности электрокожных раздражений, а также по интенсивности двигательной активности после освобождения всех крыс можно было разделить на три группы. Первая группа /п=5/ характеризовалась сравнительно быстрым снижением числа болевых воздействий в тачание 1,5-2,0 часов с последующей практически полной нэпод-этутзсты на {сна бодрствования. Сразу после освобождения из

- 13 -

!андажа у этих животных регистрировалось значительное увелича-гае времени нахождения в насильственно приданных вертикальных ¡тойках и снижение продолжительности ориентировочных реакций. )дновременно у всех крыс наблюдалось снижение пороговых токов стимуляции тормозных участков клиновидного ядра среднего мозга I медиального парайрахиального ядра, необходимых для блокады юисковых гипоталамических реакций, на 25+3% /п=25/ относитель-та исходных значений. Значимых изменений пороговых токов стимуляции самих областей гипоталамуса при этом отмечено не было.

Во время фиксации крысы второй группы /п=6/ продолжали активно двигаться несмотря на электрокожные раздражения и пыта-аись освободиться из бандажа. Даже после 3-5 часового закрепления в установке каталептические реакции у этих животных сразу юсле освобождения не регистрировались. В большинстве случаев усиливалась локомоторная активность крыо и возрастала продолжительность ориентировочных и исследовательских реакций, сразу юсле окончания которых наблвдалос.ь увеличение пороговых токов стимуляция исследуемых тормозных участков ствола в среднем на 19+1$ /п=30/ относительно исходных значений. Одновременно на 13+1$ /п=30/ снижались пороговые токи раздражения областей гипоталамуса, необходимые для запуска поисковых локомоторных ре-, акций.

У крыо третьей группы /п=4/ характер реакций можно было отнести к промежуточному типу. Каталептиформные проявления у них после освобождения из бандажа были выражены незначительно я проходили в течение 10-30 минут.

На основании приведенных данных можно предположить, что у животных при формировании каталептических реакций под действием 5олевых стимулов нарушается равновесие в работе систем мозга, инициирующих и тормозящих движение, в сторону усиления функциональной активности последних. Так как двигательное торможение, коррелирующее со онижением пороговых токов раздражения исследуе-жпс зон ствола, наблюдается не у всех крыс, можно предположить, что наблюдаете эффекты в значительной степени обусловлены различием в активности отдельных нейромедиаторных систем мозга у животных с неодинаковой предрасположенностью к каталептиформным проявлениям /Зальдман, Пошивалов, 1984; Попова о соавт.,1985;

- 14 -

Бакштановская, Кудрявцева, 1983/. При этом отмечается общий сдвиг медиаторных функций, характерный для снижения двигательной активности и агрессивности животных /Кулагин, Болондинский, 1986; Пошпвалов, 1986/.

2.5. Зависимость пороговых токов стимуляции, вызываниях блокаду движения, от различной предрасположенности животных к каталептиформным реахциям.

Непредрасполокенные к каталепсии крысы /п=15/ сразу после их помещения на вершину наклонной плоскости начинали активно ее исследовать и быстро находили удобное место для спуска. Для устойчивого формирования реакции слезания им необходимо было от 4-х до 8-ми попыток. У предрасположенных к каталепсии крыс /п=18/ исследовательская активность в большинстве случаев носила сильно редуцированный характер, иногда наблюдался каталептический ступор. Для обучения спуску с наклонной плоскости таких животных приходилось помещать в старт-зону от 10 до 25 раз.

Проведенные измерения пороговых токов стимуляции, необходимых для блокады реакций слеэаняя крыс с наклонной плоскости, показали, что при раздражении идентичных участков медиального парабрахиального ядра или гигантоклеточного ретикулярного ядра данные токи достоверно различаются у двух групп животных. При этом у крыс, склонных к каталепсии, эти значения оказывались яг 15-25? ниже чем у животных, непредрасположенных к данной форме поведения. Кроме того, у крыс-каталептиков достаточно часто отмечалось прогрессивное снижение пороговых значений токов стимуляции, требуемых для последующих раздражений тормозных зон ствола мозга.

Представленные выэе-данные позволяют считать, что у животных, с различной предрасположенностью к каталепсии, в центральной нервной системе исходно формируются условия, обеспечиваю®« неодинаковую степень развития и вовлечения тормозящих и инициирующих движение механизмов мозга в поведенческие реакции на действие стрессовых факторов. При этом характер реагирования животных, предрасположенных к каталепсии, позволяет говорить о сущестрованта у них кататонической доминанты со всеми ее харак< тартан признаками /Ухтомский, 1950/. Электрофизиологическим

- 15 -

показателем существования такой доминанты, по-видимому, может служить повышенная возбудимость тормозных центров ствола мозга и связанных с ними спинзльных тормозных систем.

2.6. Участие стволовых центров, угнетающих двигательную

активность, в регуляции болевой чувствительности.

Так как каталептпформкые состояния, возникающие у животных под действием стрессовых факторов, обычно коррелируют со снижением болевой чувствительности /Вальдман с соавт., 1979; Колпаков, 1990/, представлялось ватаым выяснить роль исследуемых тормозных структур ствола мозга в регуляции данной функции. Проведенные исследования показали, что после завершения электрического раздражения тормозных участков клиновидного ядра среднего мозга, медиального парабрахиального ядра, центрального и большого ядер шва пороговыми токами стимуляции, вызывающими остановку движения, у всех крыс /п=8/ регистрировалось увеличение латентного времени избегания термического болевого воздействия на 60-110$ относительно исходных значзнтй.Микроинъекции 5,6-ди-гидрокситриптамина в предварительно протестированные тормозные зоны большого ядра шва не оказывали достоверного влияния на пороговые токи стимуляции тормозных участков моста, вызывающие блокаду двигательной активности животных, однако на 50-85% снижали увеличение латентного времени избегания термического болевого стимула при раздражении этих структур мозга.

Представленные данные позволяют предположить, что в анатомических рамках тормозных образований ствола мозга возможно топическое сосуществование нейронных систем, принимающее участие в регуляции двигательного торможения и болевой чувствительности. Функциональная связь в работе их элементов наблвдается во время действия некоторых естественных раздражителей, в том числа вызывающих пассивные оборонительные реакции у животных / Аи1г et al., 1981; Danneman et al., 1988; Richter et al., 1988/. При этом показало, что формирование подчиненного поведения связано с возникновением выраженных кататонических проявлений у животных /Кудрявцева с соавт., 1989/, что свидетельствует о возможном сходстве нейрофизиологических механизмов, лежащих в основе их развития.

3. НЕЙР0Ф1Ш0101МЧЕСШ '.ЕШШШ, ЛЕШИЕ В ОСНОВЕ РАЗВИТИЯ ДВИГАТЕЛЬНОГО ТОРМОЖЕНИЯ, ВЫЗЫВАЕМОГО ВОЗБЩЕШШ СТВОЛОВЫХ ЦЕНТРОВ МОЗГА

3.1. Изменение фазическях и тонических компонентов мьгаечной активности, конечностей при стимуляции и деструкции стволовых зон мозга.

У бодрствующих крыс с интактныч мозгом пороговая стимуляция, необходимая для остановки движения, не оказывала достоверного влияния на тонус мьплц антагонистов передних и задних конечностей. Напротив, у наркотизированных этаминалом натрия животных данные уровни раздражения эффективно подавляли все виды вызванной мышечной активности. Аналогичное влияние на электрическую активность мышц на фоне действия этаминала натрия оказывало химическое возбуждение нейронов тормозных областей ствола мозга с помощью агонистов рецепторов глутамата.

Электролитические разрушения тормозных участков"центрального ядра шва или вентромедиального отдела продолговатого мозг! полностью блокировали нисходящие угнетающие влияния на мышечну] активность более рострально расположенных тормозных центров ствола мозга. При неполных нарушениях функций этих областей Значения токов стимуляции рострально расположенных тормозных участков ствола лишь незначительно возрастали.

Представленные данные позволяют считать, что у бодрствующих крыс с интактным мозгом, в отличие от децеребрированных / КаетаИага ег а1., 1988/ и наркотизированных животных, отсутствует однозначная связь мевду остановкой двигательной активности и снижением мышечного тонуса конечностей во время стимуляция тормозных участков ствола. Отсутствие жесткой зависимости в работе систем регуляции мышечного тонуса и двигательного торможения наблюдается и у животных, предрасположенных к каталепсии, во время их реакций на внешние раздражители Долпаков, 1990/. По данным автора, у животных этого типа можно различить каталепсию с мышечным тонусом типа "пластилин" и застывание с мксечной ригидностью. При этом в последнем случав двигательная активность.животных наиболее резко снижена.

- 17 -

3.2. Электрофизиологические подтверждения морфофункциональных связей между нейронами, расположенными в тормозных зонах ствола мозга.

В процессе исследований были проанализированы реакции нейронов, расположенных в границах тормозных участков клиновидного ядра среднего мозга и субклиновидной области /п=366/, медиального парабрахиального ядра /п=304/ и центрального ядра шва /п=222/. Обращало на себя внимание большое количество клеток /26-47$/, возбуждающихся антидромно /1-4 мс/ во время электрического раздражения большого ядра шва и медиальных отделов вентрального, гигантоклеточного н парагигантоклеточного ретикулярных ядер. От 17 до 43$ нзйронов отвечали на стимуляцию двухфазной реакцией, состоящей из коротколатентного /1-6 мс/ одиночного ПД и последующей фазы торможения /10-120 мс/. 10-26$ клеток клиновидного ядра'среднего моыга, медиального парабрахиального ядра и центрального ядра шва реагировали на раздражение тормозных зон ствола только ортодромным возбуждением с латентным периодом от 1 до 7 мс. Среди нейронов этой группы можно было встретить клетки, которые отвечали на стимуляцию 2-6 ПД.

Дополнительная серия экспериментов показала, что переключение нисходящей информации частично может осуществляться на всех исследованных уровнях моста. В частности, 27,3 % клеток клиновидного ядра срэднзго шзга, 28,6$ нейронов медиального парабрахиального ядра и 27,2% клеток центрального ядра шва, получающих синаптические возбуждающие входы от других тормозных зон ствола мозга, отвечали антидромными ПД на стимуляцию блоки-руюцих движение участков большого ядра шва, вентрального, гигантоклеточного и парагигантоклеточного ретикулярных ядер. При этом от 15 до 27$ зарегистрированных нейронов одновременно организовывали свои проекции к нескольким одномодальным областям ствола мозга. К сожалению, на сегодняшний день не представляется возможным точно охарактеризовать на уровне моста мозга тип нейронов, принимающие участие в формировании двигательного торможения, однако, по нетему мнению, наиболее вероятными претендентами на эту функцию могут быть клетки, возбуждающиеся на стимуляцию одиночными и групповыми ЦД.

3.3. Влияние стимуляции тормозных центров моста на активность нейронов продолговатого мозга.■

В первой серии экспериментов были проанализированы реакции 276 нейронов, расположенных в зонах большого ядра шва, гигаято-клеточного и парагигантоклеточного ретикулярных ядер, на электрическое раздражение предварительно протестированных тормозных участков клиновидного ядра среднего мозга, медиального парабра-хиального ядра и центрального ядра шва. По характеру ответов все клетки были разделены на пять основных групп. К первому типу клеток /27,2$/ были отнесены нейроны, не обладающие фоновой активностью, процесс синаптического возбуждения которых сопровождался одиночными ПД /1,8-4,6 мо/. У второго типа клеток /9,0$/ ПД имели все признаки антидромной активации с латентными временами от 1 до 2 мс. Третья группа нейронов /14,5$/ характеризовалась стабильной фоновой частотой разряда от 5 до 60 Гц, на которую стимуляция тормозных участков моста мозга не оказывала существенного влияния. К четвертой группе клеток /25,1%/ были отнесены фоноактивные нейроны, преимущественно отвечахщие двухфазной реакцией или только длительным периодом торможения. Поиск соматосенсорных входов к нейронам этой группы показал, что большинство из них отвечает возбуждением на механическое раздражение кожных рецептивных полей, ноцицептивные воздействия и движения нижней челюсти и конечностей. К пятой группе были отнесены нейроны /23,2$/ с многоспайковой формой разряда на оди ночные раздражения тормозных участков моста мозга. Локальные микроинъекции новокаина в тормозные участки моста приводили к исчезновению более длиннолатентных ответов этих клеток на раздражение других тормозных зон, в которые не вводился препарат. По-видимому, данные типы многоспайковых ответов могут являться результатом поступления информации к клеткам этой группы по дуб лирутацим путям от разных тормозных областей ствола мозга.

При анализе ПД 396 ретикулоспинальных нейронов медиальной части продолговатого мозга было найдено, что около 28$ из низ возбуждаются ортодромно во время электрической стимуляции тормозных участков моста с латентным периодом от 1 до 7 мс. При раздражении волокон спинного мозга на уровне 1-го люмбального сегмента эти клетки можно было разделить по времени проведения

- 19 -

возбуждения по аксонам на три подгруппы /70,2^, 1,9-2,2 мс; 9,0$, 3,0-3,3 мс; 20,8$, 5,5-14,0 мс/.

Кроме ортодромно возбуждающихся клеток в медиальной части продолговатого мозга были зарегистрированы 43 ретикулоспиналь-ных нейрона /10,9%/, которые разряжались антидромными спайками на электрическую стимуляцию тормозящих движение участков моста мозга с латентным временем от 1,0 до 1,8 мс.

3.4. Участие ретикулоо'готальных клеток продолговатого мозга в торможении мотонекронов задних конечностей.

На первом этапе исследования были проанализированы изменения текущей частоты 643 потенциалов отдельных ДЕ икроножной и 579 потенциалов передней большеберцовой мышц при микр'оионофоре-тическом подведении глутамата натрия к 22 быстропроводящим и 10 медленнопровсдщт<Ш'ретикулоспи:.альным нейронам, синалтически возбуждающимся зо время стимуляции тормозных участков моста мозга. Для наблюдения реакций торможения мотонейронов по изменению частоты следования потенциалов ДЕ ее регистрация осуществлялась в условиях слабого изометрического сокращения мышц задних конечностей, которое вызывалось пороговой электрической стимуляцией областей гипоталамуса или красного ядра мозга.

},!икроионофоретическое подведение глутамата натрия к обоим типам ретикулоспинальных клеток вызывало у них возрастание частоты следования ЦД до 30-80 имп/с, что в 5-20 раз могло превышать ее фоновый уровень. Регистрация электрической активности клеток икроножной и передней большеберцовой мышц показала, что в 1,6-9,7$ отведений наблюдалось полное подавление вызванных потенциалов 'ДЕ, а в 2,5-12,2$ отмечалось временное снижение частоты их следования. При этом эффективными оказались подведения препарата примерно к половине исследованных ретикулоспинальных нейронов.

На втором этапе исследования в результате тестирования из 282 ретикулоспинальных клеток, расположенных в медиальной части гигантохлеточного ретикулярного ядра, и 86 мотонейронов спиного мозга было отобрано 18 пар клеток. В каждой пара подведение глутамата натрия к ретикулоспинальной клетке сопровождалось устойчивым негативным смещением мембранного потенциала у мотонейрона,

- 20 -

иннервирующего икроножную /-1,6±0,2 мВ, п=7/ или переднюю боль-шеберцовую /-1,4+0,2 мВ, п=8/ мышцы задней конечности. Из 18 клеток продолговатого мозга 15 были идентифицированы как быст-ропроводящие /1,9-2,2 мс/, а 3 имели время проведения возбуждения по аксонам около 14 мс. Изменяя частоту электрической стимуляции тормозных участков моста мозга от 0 до 60 Гц, можно было наблюдать положительную корреляцию между частотой разряда, некоторых ретикулоспинальных клеток и уровнем гиперполяризации исследуемых мотонейронов спинного мозга.

Имеются экспериментальные подтверждения, что подобные изменения в работе мотонейронов обусловлены наличием тормозных вставочных клеток в ретикулоспинаяьных проекциях, берущих начало в области гигантоклеточного ретикулярного ядра / jankoweka et 811., 1968; Takakusaki et al., 1989/. Кроме того, электрическое раздражение зоны большого ядра шва может вызывать достаточно эффективное подавление моно- и полисинадтических рефлексов конечностей за счет усиления механизмов возвратного торможения, а также процессов, связанных с изменением проведения по полисинаптическим путям / Kaneko et al., 1987; Wada et al., 1989/. Дополнительно при стимуляции данной области мозга могут включаться пресинаптические механизмы торможения / Nasato, Ао_ kl, 1989/. Наиболее вероятно, что при электрическом раздражении или химическом возбуждении любой из тормозных зон ствола мозга происходит одновременная активация перечисленных выше систем торможения, которые в совокупности оказывают мощное генерализованное влияние на спинальный нейронный аппарат.

3.5. Нейрохимический анализ тормозных реакций, вызываемых стимуляцией стволовых центров мозга.

Наиболее значимые изменения пороговых токов стимуляции тормозных центров ствола мозга отмечались после внутрибрюшинных введений препаратов, изменяющих функции ГАМК- и серотонинерги-ческих систем мозга. Тиосемикарбазид, бикукуллин, 5,6-дигидрок-ситриптамин и метисергид усиливали эмоционально-двигательное возбуждение животных и приводили к увеличению на 16-75$ пороговых токов стимуляции тормозных участков ствола мозга, необходимых для блокады локомоторных реакций, индуцированных пороговыми

- 21 -

раздражениями гипоталамуса. Системные введения диазепама и ненаркотических доз этаминала натрия, напротив, на 38-45$ снижали эти величины. Внутрибрхшганые введения фенибута, атропина, пропранолола и галоперидола бшш неэффективны.

Микроинъекции в тормозные участки ствола агонистов рецепторов глутамата - каината, к-метил-D -аспартата, квисквалата и хинолината приводили к развитию у всех животных каталепти-формных состояний и росту, частоты дыхания. Одновременно на 30-75$ возрастали пороговые токи стимуляции гипоталамуса, индуцирующие поисковые локомоторные реакции, и на 24-43$ относительно исходных значений снижались пороговые токи раздражения всех исследуемых тормозных зон ствола.

Локальные введения метисергида и 5,6-дигидрокситриптамина в области центрального и большого ядер шва, тиосемакарбазида, бйкукуллина и диазепяма в вент^смедиальную часть продолговатого мозга, а также атропина, норадреналина и галоперидола в тормозные участки ствола не вызывали у животных каталептиформных состояний и не изменяли пороговых токов стимуляции исследуемых областей мозга. Только микроинъекции лобелина и пилокарпина в дорсолатеральные отделы моста и введения нейропептида аргинин-вазопрессина в тормозные зоны приводили к слабо выраженным каталептическим реакциям у животных, которые легко снимались действием внешних раздражителей. Пороговые токи стимуляции тормозных участков ствола при этом практически не изменялись.

Приведенные данные в совокупности с результатами, полученными с использованием микроионофоретического подведения глутамата натрия к ретикулоспинальным нейронам, позволяют предположить, что эта аминокислота может претендовать на роль нейроме-диатора в передаче возбуждения между нейронами, участвующими в торможении двигательной активности. Препараты, влияющие на функции ГАМК- и серотонинергических систем, скорее всего, оказывают модулирующее влияние на работу тормозных механизмов ствола, путем изменения возбудимости эмоциогенных и локомоторных центров мозга, а также, возможно, оказывая воздействие на работу спинального янтернейропного аппарата / Evans, bom;, 1989; Barbeau, Rossignol, 1990/.

4. УЧАСТИЕ НЕКОТОРЫХ ОТДЕЛОВ ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ В РЕГУЛЯЦИИ ФУНКЦИЙ ТОРМОЗНЫХ ОБЛАСТЕЙ СТВОЛА МОЗГА

4.1. Взаимодействие нейронных популяций парафасцикулярного комплекса таламуса с тормозными центрами ствола.

Электрическая стимуляция /30 Гц, 137+15 мкА/ и химическое возбуждение с помощью агонистов глутамата клеточных популяций латерального отдела парафасцикулярного комплекса таламуса вызывали у бодрствующих крыс каталептиформные состояния, которые напоминали реакции во время раздражения исследованных тормознш центров ствола мозга. Кроме того, сходные влияния отмечались ш гипоталамические пороги и электрическую активность мышц конечностей у бодрствующих и наркотизированных животных до и после разрушения вентромедиальной части продолговатого мозга. В стли чие от латерального отдела парафасцикулярного комплекса, электрическое и химическое возбуждение его медиальной части сопровождалось усилением локомоции или вращением в ипсилатеральную сторону.

При пороговом электрическом раздражении тормозных участка парафасцикулярного комплекса таламуса в предварительно протестированных на остановку двигательной активности областях клине видного ядра среднего мозга, медиального парабрахиального ядре центрального и большого ядер шва, а также в медиальной части гигантоклеточного ретикулярного ядра регистрировались мульти-нейронные ответы с латентным временем от 1,5 до 4,0 мс, воспр< изводящиеся с частотами стимуляции не менее 30 Гц.

Регистрация реакций ретикулоспинальных клеток /п=37/ медальной части продолговатого мозга показала, что при стимуляци тормозных зон таламуса 14 из них /37,8$/ отвечали ортодромным возбуждением с латентным временем от 2 до 4 мс. Большинство и этих нейронов имели время проведения антидромных ответов на раздражение волокон спинного мозга на уровне 1-го люмбального сегмента от 1,9 до 2,2 мс. Среди исследованных ретикулоспинал нья клеток, синаптически возбуждавшихся при раздражении тормс ных зон таламуса, 10 /71,4#/ отвечали усилением активности нг стимуляцию функционально сходных областей моста и продолговат

- 23 -

го мозга. Мякроионофоретическое подведение глутамата натрия к этим нейронам приводило к билатеральному подавлении 12 /5,8$/ устойчиво отводимых потенциалов ДЕ икроножной и 9 /4,6$/ потенциалов ДЕ передней болылеберцовой мышц.

Таким образом, приведенные результаты позволяют предположить, что определенные нейронные популяции латерального отдела парафасцикулярного комплекса таламуса могут участвовать в регуляции двигательного торможения животных, оказывая влияние на работу функционально сходных клеточных групп тормозных центров ствола мозга.

4.2. Участие фронтальных отделов коры в торможения двигательной активности и снижении мышечного тонуса конечностей.

Наиболее часто реакции торможения двигательной активности у 'бодрствующих и наркотизирова'-чых крыс регистрировались во время электрической /80-200 мкА, 30 Гц/ и химической /агонисты глутамата, пенициллин/ стимуляции участков коры, находящихся на 2,0-3,5 мм ростральнее брегмы и на 1,5-4,0 мм латеральнее сагиттального шва на глубине от 2,5 до 3,8 мм. При этом, как и в случае раздражения тормозных зон ствола и таламуса, наблюдалось увеличение гипоталамических порогов, требуемых для повторной индукции шагательных движений, и билатеральное угнетение вызванной тонической активности мышц антагонистов голени у наркотизированных животных. Электролитическое разрушение большого ядра шва и прилегающих к нему областей гигантоклеточного и парагиган-тсклеточного ретикулярных ядер полностью блокировало нисходящие тормозные влияния, поступающие от фронтальных отделов коры.

При электрическом раздражении тормозных зон неокортекса мультинейронные ответы с латентным временем менее 4 мс, воспроизводящиеся с частотами не менее 20-30 Гц, регистрировались во всех идентифицированных тормозных областях ствола мозга, а также в латеральных отделах парафасцикулярного комплекса таламуса. Анализ ПД нейронов медиальной части продолговатого мозга показал, что из 46 ретикулоспинальных клеток, отвечающих ортодромиям возбуждением на электрическое раздражение тормозных участков моста мозга, 11 /23,9^/ активировались о латентным временем 4-10 мо во время стимуляции тормозных точек фронтальной и фронто-

- 24 -

париетальной коры. Из них 8 клеток дополнительно отвечали орто-дромными ПД на электрическую стимуляцию одномодальнъгх участков парафасцикулярного комплекса таламуса. Микроионофоретическое подведение к этим клеткам глутамата натрия приводило к увеличению частоты следования их 1Щ и торможению потенциалов ДЕ икроножной и большеберцовой мышц.

Учитывая имеющиеся литературные данные об организации нисходящих систем мозга /Косток, 1973/, приведенные экспериментальные факты можно рассматривать как отдельные фрагменты сложных кортикальных влияний, направленных на регуляцию работы стволовых и спинальных двигательных центров. По-видимому, такой характер нисходящих воздействий обеспечивает более пластичное управление двигательной активностью и мышечным тонусом, в том числе при согласовании позных перестроек и быстрого моторного выхода / Оа1^у, Ьиссаг1п1, 1938/.

4.3. Участие преоптической области и элементов тригеминального комплекса в регуляции функций тормозных центров ствола.

Электрическое раздражение главного сенсорного тригеминального ядра, сенсорных корешков и инфраорбитальной ветви тройничного нерва сопровождалось блокадой двигательной активности и снижением мышечного тонуса у наркотизированных крыс. У бодрст-вуицих животных стимуляция этих областей вызывала тремор вибрисс с ипсилатеральной стороны, реакции груминга, вокализацию и оборонительное поведение.

Во время раздражения медиальной преоптической области мозга признаки двигательного торможения наблюдались как у бодрствующих, так и наркотизированных крыс. Тормозные участки начинались от диагональных пучков Брока и оканчивались на уровне передней гипоталамической зоны.

Как и на предыдущих этапах исследования, наблюдаемые эффекты угнетения двигательной активности всегда коррелировали с моментом появления коротколатентных мультинейронных ответов в тормозных зонах ствола, а разрушения вентромедиальной области продолговатого мозга в значительной степени блокировали регистрируемые тормозные реакции.

Анализ клеточной активности показал, что информация, посту-

- 25 -

панцая от тормозных участков тригемянального комплекса, может частично переключаться на нейронах тормозных зон дорсолатераль-ного отдела моста и поступать к ретикулоспинальным нейронам тормозных областей продолговатого мозга. Известно также, что значительная часть клеток большого ядра шва и прилегающих к нему зон ретикулярной формации, которые посылают свои аксоны в спинной мозг, получают возбуждающие входы от преоптической области и переднего гипоталамуса / Luí*, r/brrison, 1986/.

Отсутствие моно- или олигосинаптических входов к нейронам тормозных центров ствола от гиппокампа, головки хвостатого ядра, передних отделов дорсомедиального ядра таламуса и базолатераль-ного ядра миндалины, по-видимому, не исключает и другие относительно независимые от функционального состояния тормозных центров ствола пути инактивации слинальных моторных систем, в том числе через снижение возбудимости локомоторных областей мозга / Feltz et al1967; Jones, tfcgenson, 1980; Yira, Ibgenaon, 1989/.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полученные экспериментальные данные позволяют говорить, что определенные функционально сходные клеточные популяции исследованных областей ствола образуют общую нейронную сеть, участвующую в торможении двигательной активности и регуляции мышечного тонуса. Клеточные элементы этой сети, по-видимому, могут играть роль своеобразного "коллектора" нисходящих тонических тормозных влияний, поступающих от ряда рострально расположенных участков мозга к спинальным мотонейронам.

Сопоставление результатов модельных экспериментов, проведенных на интактных и децеребрированных крысах, с характерным паттерном висцеросоматических изменений /повышение болевых порогов, снижение- мышечного тонуса, частоты дыхания и артериального давления/, который иногда регистрируется при пассивных формах оборонительного поведения животных / Dannensn et al., 1988;

Richter et al., 1988/, предполагает, что в этих случаях одновременно о усилением нисходящих влияний тормозных механизмов ствола могут наблюдаться определенны© нарушения в работа восходящих активирующих систем мозга. На это указывают данные отдель-

них электрофизиологических исследований, согласно которым у кроликов во время "животного гипноза" или "защитной иммобилизации" / Carll, 1969; 1982/, а также у крыс во время вызванной внешними раздражителями каталепсии / Vergus et al-, 1982; Петрова с соавт., 1982/ в элехтрокортикограмме достаточно часто доминируют высокоамплитудные медленные волны, гиперсинхронная активность и эпилептиформные разряды. Нарушения в работе активирующих систем мозга отмечаются также у больных, страдающих приступами катаплексии, которые сопровождаются внезапной потерей мышечного тонуса вплоть до полной обездвиженности /Вейн, Хехт, 1989/. В этом отношении интересен факт, что у собак во время катаплексических приступов регистрируются значительные реакции усиления клеточной активности в. вентральных областях крупноклеточного ретикулярного ядра, в зонах, вовлекаемых в торможение мышечного тонуса / Siegel et al., 1992/. Однако, как ужа отмечалось выше, не во всех случаях каталептиформные состояния у животных коррелируют со снижением мышечного тонуса. Отмечается также реакция "застывания" о мышечной ригидностью и мышечным тонусом типа "пластилин". В этих случаях у животных часто регистрируется рост артериального давления и нестабильный ритм дыхания /Колпаков, 1990/. Можно думать, что результирующий характер висцеральных ответов у животных во время каталептиформ ных состояний будет определяться уровнем возбудимости тормозных центров ствола и функциональным состоянием эмоциогенных и активирующих механизмов мозга.

Обобщая представленный материал, необходимо еще раз подчеркнуть основные функции, которые выполняют тормозные механизмы ствола мозга в работе центральной нервной системы. Во-первш это совместная с инициирующими движение системами мозга регуляция текущего мышечного тонуса и модуляция моторной активности. Во-вторых, участие в формировании каталептических состояний у животных со всеми характерными признаками висцеросоматических изменений, которые свойственны данному типу поведения. В-третьих, это торможение шторного выхода и снижение мышечного тонуса во время быстрых фаз сна у животных и человека. И наконец, в-четвертых, основываясь на идеях, развиваемых И.М. Сеченовым, A.A. Ухтомским, И.С. Бериташвили и рядом других исследователей

- 27 -

можно думать, что одной из функций тормозной системы ствола мозга является "вытормаживание" двигательных реакций на второстепенные раздражители при наличии какой-либо доминирующей моторной программы. То есть, по-видимому, можно говорить об основном нервном субстрате на уровне ствола мозга, обеспечивающем условия формирования доминирующего зффекторного выхода.

Выратсаю свою сердечную благодарность А.Д. Ноэдрачеву, М.П. Чернышевой и C.B. Веревкиной за большую и искреннюю помощь в работе.

ВЫВОДЫ

1. Функционально сходные клеточные популяции клиновддного ядра среднего мозга, субклиновидной области, медиального пара-брахиального ядра, центральное и большого ядер шва, вентрального, гигантоклеточного и парагигантоклеточного ретикулярных ядер образуют единую морфофункциональную систему ствола мозга, участвующую в формировании торможения двигательной активности и регуляции мышечного тонуса. Наиболее вероятным медиатором, осуществляющим передачу возбуждения между нейронами, входящими в эту систему ствола, является глутамат. ГАМК- и серотонинер-гические механизмы мозга оказывают модулирующее влияние на работу тормозной системы ствола, преимущественно изменяя уровень возбудимости активирующих и связанных с ними инициирующих движение систем мозга.

2. Клеточные популяции, входящие в тормозную систему ствола, способны включаться в развитие каталептиформных состояний у животных, участвуя в интеграции и согласовании моторных, анти-ноцицептивных, вегетативных и эмоциогенных компонентов пассивных форм оборонительного поведения. Результирующий характер висцеросоматических ответов у животных на провоцирующие стимулы зависит от соотношений в работе активирующих и тормозящих движение систем мозга.

3. В процессе развития каталептиформных состояний наблюдается нарушение баланса в работе систем мозга, инициирующих и тормозящих двигательную активность, в сторону усиления функцио-

нальной активности последних. При этом электрофизиологическим показателем таких изменений может служить снижение пороговых токов стимуляции областей ствола мозга, участвующих в формировании нисходящих тормозных влияний на спинальные двигательные центры. У животных, исходно предрасположенных к каталепсии и пассивным оборонительным реакциям, в тормозных центрах ствола и функционально связанных с ними областях мозга складывается доминантный очаг возбуждения, который и определяет данные типы поведения.

4. Нарушение функций тормозной системы ствола мозга у животных, предрасположенных к каталепсии и пассивным формам оборонительного поведения, ведет к росту их двигательной активности, возрастанию -агрессивности и угнетению пассивных оборонительных реакций. При усилении возбудимости элементов тормозной системы ствола мозга с помощью локальных микроинъекций минимально эффективных доз каиновой кислоты у исходно агрессивных, доминирующих при столкновениях с партнерами животных начинают преобладать пассивные формы оборонительного поведения.

5. Аналгетические эффекты, наблюдаемые при стимуляции тормозных центров ствола мозга, преимущественно обусловлены возбуждением серотонинергическях нейронов большого ядра шва и прилегающих к нему участков ретикулярной формации продолговатого мозга. Данные нейроны не включаются в процессы торможения двигательной активности, вызываемые стимуляцией тормозных участков ствола мозга.

6. Функционально сходные клеточные популяции, блокирующие двигательную активность животных и взаимодействующие с тормозными центрами ствола мозга, обнаружены во фронтальных отделах коры, парафасцикулярном ядре таламуса, некоторых отделах три-геминального комплекса и медиальных областях преоптической зоны и гипоталамуса. Участки базолатеральной миндалины, гишокам-па, хвостатого ядра и медиодорсального ядра таламуса, вызывающие при электрическом раздражении двигательную инактивацию, образуют с тормозными центрами ствола мозга полисиналтические. связи и не оказывают эффективного влияния на их работу, что предполагает вовлечение иных механизмов, блокирующих моторный выход.

- 29 -

7. Нисходящая информация тормозной модальности, поступающая от рострально расположенных зон ствола мозга, фронтальных отделов коры, парафасцикулярного ядра таламуса, а также некоторых областей тригеминального комплекса и лимбической системы мозга, переключается на ретикулоспинальных нейронах, локализованных в дорсальной части большого ядра шва, в медиальных отделах вентрального, гигантоклеточного и парагигантоклеточного ретикулярных ядер. Данные ретикулоспинальныэ клетки оказывают билатеральное угнетающее влияние на работу мотонейронов мышц антагонистов задних конечностей.

8. На основе полученных экспериментальных фактов разработана и построена биотехническая система дистанционного управления перемещением животных, использующая совместное электрическое раздражение участков ствола мозга, вызывающих вращение и остановку двигательной активнсоти. Предложенная система управления позволяет проводить животных по любым заданным траекториям, осуществляя гибкое регулирование параметров локомоции.

Список работ, опубликованных по теме диссертации.

По теме диссертации опубликовано 32 печатные работы, из которых основные следующие:

1. Чернышева М.П., Веревкина C.B., Милейковский Б.С. Анализ судорожной электрической активности в базолатэральном ядра миндалины //Физиол. журн. СССР. 1985. Т.71, К5. С.657-559.

2. Милейковский Б.Ю., Веревкина C.B., Саввин В.В. Корреляционный анализ мультинейронной активности //Физиол. журн. СССР. 1985. Т.71, Ш. С.1012-1015.

3. Веревкина C.B., Милейковский Б.Ю., Чернышева М.П., Нозд-рачев А.Д. Влияние вазопрессика на двигательную активность животных //Республ. сборник науч. трудов "Перспективы клинического применения препаратов пептидной ггрироды"/Под ред.

В.Н. Ярыгина, Е.И. Гусева. М., 1987. С.98-101.

4. Чернышева М.П., Веревкина C.B., Милейковский Б.Ю. и др. Особенности эффектов вагопрессина, введенного в висцеральные центры //Тезисы науч. сообщений 15 съезда Всесоюз. физиол. общества им. И.П. Павлова, Т.2. 1987 г. Кишинев. Л., 1987.

С.328.

5. Милейковский Б.Ю., Веревкина C.B., Чернышева М.П. Нейрохимические механизмы регуляции каталептиформных состояний у животных //Физиол. >зурн. СССР. 1983. Т.74, Лв. С.1073-1076.

6. Веревкина C.B., Милейковский Б.Ю. Влияние интрацеребраль-ных шкроинъекций аргинин-вазопроссина на артериальное давление //Тезисы докл. Ленинградской городской конф. молодых ученых и специалистов "Механизмы регуляции физиологических функций", дек. 1988 г. Л., 1988. С.42.

7. Милейкозокий Б.Ю., Веревкина C.B., Чернышева М.П. Функциональная неоднородность организации парабрахиалыгаго комплекса //Мат-лы 9 Всесоюз. конф. "Проблемы койрохиберноткки", 1989 г. Ростов-на-Дону. 1989. С.234.

8. Милейковский Б.Ю., Веревюша C.B., Ноздрачев А.Д. Участие тормозной локомоторной системы ствола мозга в регуляции болевой чувствительности //Физиол. нурн. СССР. 1989. Т.75, J®. С.1051-1056.

9. Слезин В.Б., Милейковский Б.Ю., Веревкина C.B. Анализ нейронных процессов в активирующих системах мозга крысы при выработке инструментального оборонительного рефлекса //Нурн. высш. нерв, деятельности. 1989. Т.39, №2. С.278-283.

10. Милейковский Б.Ю. Участие висцеральных центров ствола мозга в модуляции оборонительного поведения животных // Мат-лы 8 научн. конф. 1ЩЛ Тбилисского ЮТ "Центральная регуляция вегетативных функций", 5-7 июля 1989 г. Тбилиси, 1989. С.7.

11. Милейковский Б.Ю., Веревкина C.B. Участие стволовых образований в формировании рефлекса избегания у крыс //28 Совещание по пробл. высш. нерв, деятельности, 10-13 окт. 1989 г. Л., 1989. С.339-340.

12. Веревкина C.B., Милейковский Б.Ю., Поляков В.Б. Изменение характеристик быстрой фазы сна животных при дистанционном волевом воздействии человека //Сборник работ, предст. на конф. по биоинформационному обмену, ноябрь 1989 г. М., Л., 1990.

С.8-12.

13. Милейковский Б.Ю., Веревкина C.B. Влияние стволовых образований мозга на формирование оборонительного поведения животных //Физиол. журн. СССР. 1990. Т.76, №1. С.12-17.

- 31 -

14. Милейковский Б.Ю., Веревкина C.B., Ноздрачев А.Д. Центральные нейрофизиологические механизмы регуляции тормояения //Физиол. жури. СССР. 1990. Т.76, JÖ. С.289-294.

15. Милейковский Б.Ю., Верезкина C.B. Влияние возбуждающих аминокислот на тормозные локомоторные зоны ствола мозга //Тезисы докл. 5 Всесоюз, конф., посвящ. 90-летию со дня рожд. акад. АН АрмССР, чл.-корр. АН СССР I.C. Коштоянца "Физиология и биохимия медиаторных процессов", окт. 1990 г. М., 1990. С.195.

16. М'шейковский Б.Ю. Медиальная часть гигантоклеточного ядра как элемент стволовой системы, тормозящей локомоторную активность //Физиол. журн. СССР. 1990. Т.76, Ш. С.1627-1629.

17. Милейковский Б.Ю., Веревкина C.B., Забак О.П. Способ дистанционного управления перемещением стадных животных //Авторское свидетельство на изобретение М628251 А01 К13/00, А01 К15/02. 1990. 3 с.'

18. Милейковский Б.Ю. Участие фронтальных отделов коры в регуляции функций тормозных двигательных центров ствола мозга //Физиол. журн. СССР. 19Э1. Т.77, Ж. С.3-8.

19. Милейковский Б.Ю. Взаимодействие парафасцикулярного комплекса таламуса с центрами ствола мозга, тормозящими локомоторную активность // Физиол. журн. СССР. 1991. Т.77, Яв.

С. 70-75.

20. Mileikovsky B.Yu., Verevkina 3>V. Participation of the aotor cortex and parafascicular thalamic nucleus in the loco-motory inhibition in the rat // Third IBRO World Congress of Heurosoience, 4-9 aus« 1991- tonreal • 1991« P.197«

21. Mileikovsky B.Yu., Verevkina S.V. The influence of the brainstem structurée on formation of defensive behavior in animla//Heuroeci. and Behav. Physiol. 1991« Vol.81, N2.

P.272- 276.

22. Mileikovsky B.Yu., Verevkina S.V., Nozdrachev A.D. Central mechanisms of the regulation of the loconetory inhibition//lieuro sei. and Behav. Physiol. 1991. Vol.21, N3.

P.326 - 401 .

23« SLezin V.B., MileiJcevoky B.Yu. Brainstem inhibitory locomotion system is base for REM aLeep atonia //J. SLeep Res. 1992. Vol.1, supp.1. P.263.

- 32 -

24. Милейковский Б.Ю. Зависимость возбудимости центров ствола мозга, тормозящих двигательную активность, от предрасположенности животных к каталепсии //Мат-лы конф. "Актуальные проблемы физиологии", посвященной 150-летию кафедры физиологии человека и животных Киевского ун-та им. Т. Шевченко, 22-24 сент. 1992 г. Киев, 1992. С.83.

25. Милейковский Б.Ю. Изменение частоты дыхания и артериального давления крови при химической стимуляции тормозных центров ствола мозга //Мат-ды симпозиума "Организм и среда", 12-14 мая 1992 г. Бухара, 1992. С.64.

26. Милейковский Б.Ю., Веревкина C.B. Изменение функциональной активности системы ствола мозга, тормозящей движение, при развитии каталептиформных состояний //Физиол, журн. им.

И.М. Сеченова. 1992. Т.78, Ml. С.55-60.

27. Милейковский Б.Ю. Взаимодействие нейронов дорсолатераль-ного отдела моста с ретикулоспинальными клетками продолговатого мозга, тормозящими активность альфа-мотонейронов задних ко-нечноотей //Мат-лы симпозиума "Макро- и микроуровни организации мозга в норме и патологии", 7-9 дек. 1992 г. М., 1992.

С.101.

28. Милейковский Б.Ю. Влияние стимуляции участков моста, toi мозящих движение, на активность нейронов медиальной области продолговатого мозга //Физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 1993. Т.79, т. С.41-48.

29. Ноздрачев А.Д., Милейковский Б.Ю., Веревкина C.B. Реакции ретикулоспинальных нейронов продолговатого мозга на стимуляцию тормозящих движение участков моста мозга, таламуса и фронтальных отделов коры //Докл. Акад. наук. 1993. Т.ЗЗО,

»5. С.649-651.

30. MUeikovBky В. ïu-, Veretfcina S.V., Nozdrschev A.D. Effecte of stimulation of the frontoparietal cortex and para_ fascicular nucleus on locomotion in rats //îhysiol• and Behav, 1993. Vol.54, N6. P.816- 820.