Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Действие гамма-аминомасляной кислоты и её производных на показатели дыхания

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Действие гамма-аминомасляной кислоты и её производных на показатели дыхания"

шшистерство образования российской федерации казанский государственный педагогический университет

На правах рукописи ПЛАТОВА ОЛЬГА ЕВГЕНЬЕВНА

дейстше тт.\к-ттшАСлшо2 кислота и ее производных на показатели дыхания

03.00.13 - физиолога?. чел:века и животных

автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических каук

Казань - 1995

Работа выполнена на кафедре анатомии, физиологии и основ медицинских знаний Тольяттинского филиала Самарского государственного педагогического университета

Научный руководитель - доктор медицинских наук, заведующая кафедрой физиологии человека и животных Самарского государственного университета, профессор H.A. МЕРКУЛОВА.

Официальные оппоненты : Доктор биологических наук, профессор P.A. АБЗАЛОВ

Доктор биологических наук, профессор Т.Е. КОСТИКА

Ведущее учреждение: Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Защита состоится " /Г " Стрелу 1995 г.

в 11_" часов на заседании диссертационного Совета К. 113-19.02

при Казанском государственном педагогическом университете по адресу: 420021, г.Казань, ул. Межлаука, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского >

государственного педагогического университета Автореферат разослан " " маЬтй 1996 г.

с

Ученый секретарь диссертационного совета к. б.н., доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Разработка и внедрение новых биологически активных, соединений - одно из приоритетных направлений развития биологии и медицины (Хаунина P.A., Маслова М.П., 1967. Ковалев Т.П., 1979; Такунов В.П., 1979, РягоЛ.К., Харковский A.M., 1982, Жарковский A.M., Алликметс Л.Х., Мехалане Л.С., 1984). Исследование роли нейроактивных кислот и их аналогов в регуляции висцеральных функций, в частности, дыхания является одним из ключевых разделов указанного направления (Сытинский И.А., 1972, 1977, Tebecis A.K., 1973, Curtis D.R., Johnston G.A., 1974, Тараканов И.А., Сафонов R.A., 1994). Особые проблемы при практическом использовании таких биологически активных соединений возникают в связи с плохим их проникновением через гематоенцефалический барьер и высокой токсичностью доз, которые обеспечивают существенные для практики эффекты. К последним относятся, в частности, антигипокси-ческие эффекты и регуляторные дыхательные эффекты при применении этих веществ (Островская Р.У., 1984). В этой связи заслуживает внимания проблема исследования механизма действия этих веществ и их локализации в структурах мозга. Поэтому сравнительный анализ действия гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) и её производных (фенибу-та - Ф и карфедона - К) на дыхательную систему (ДС), исследования эффектов, связанных с микроинъекциями этих веществ в дыхательный центр (ДЦ) продолговатого мозга (ПМ), является весьма актуальным и практически значимым.

Для полноты рассмотрения механизмов действия ГАМК, Ф и К крайне необходимы сравнения исследований на целостном организме в естественных условиях с результатами острых экспериментов на животных. Такого рода сравнения позволяют делать прогнозы о реакции дыхательной системы человека на различные дозы указанных веществ и предсказывать возможные эффекты действия других производных ГАМК, которые еще не разрешены Фармксмитетом к применению, а исследования их действия проводятся только на животных.

Пели исследования. Целью исследования явилось изучение изменений функциональных показателей дыхания, в частности, биоэлектрической . активности дыхательных мышц и иннервирующих их нервов крысы в хронических и острых опытах при макро- и микровведениях ГАМК, Ф и К, а также психофизиологические показатели, максимального пот-

ребления кислорода (МПК), самочувствия, активности, настроения (САН) человека при приеме рег-сз Ф.

Коккпетными зяпячями г.яботы были;

1. Изучить реакции ДС на внутривенное, внутрибрюшное и рег-оз введение ГАМК и её производных в зависимости от дозы введения.

2. Выяснить возможность непосредственного действия ГАМК и её производных - Ф и К - на ДЦ (двойные ядра) и парабрахиальные ядра с целью направленной регуляции дыхательной активности.

3. Оценить эффективность применения фенибута у человека в условиях хронических наблюдений.

4. Разработать способы и устройства, обеспечивающие регистрацию и поддержание нормального дыхания при экспериментальных применениях указанных веществ в условиях острого и хронического опыта.

■Положения.,, выносимые на защиту;

1. При действии ГАМК и её производных на ДС целостного организма. а также при микроинъекциях этих веществ в ростральную часть ДЯ и области медиальных ПБЯ наблюдаются выраженные изменения биоэлектрической активности дыхательных мышц и иннервирущих их нервов преимущественно в сторону градуального снижения их активности.

2. Существует зависимость физической работоспособности и психофизиологических показателей человека в условиях приема фенибута.

3. Разработанны новые способы регуляции и восстановления дыхания., способ моделирования одышки, устройство для регуляции дыхания, рефлексометр, стимулятор дыхания, микроинъектор. Установлена целесообразность их применения в острых и хронических опытах при остановке дыхания.

Научная новизна работы. Разработаны новые способы регуляции, восстановления и управления длительностью инспираторной и экспираторной фазами дыхания. Получен новый способ моделирования одышки. Изготовлено и запатентовано устройство регуляции дыхания, рефлексометр и стимулятор дыхания. Создано новое устройство, обеспечивающее микроиъекции биологически активных веществ в локализованные дыхательные структуры продолговатого мозга.

Использование перечисленных новых методов и устройств позволило получить ряд новых результатов, связанных с действием ГАМК и её производных в микро- и макродозах в эксперименте. Установлена количественная и качественная зависимость градуального угнетения

инспираторной активности при микроштьекциях этих веществ в ростро-- латеральную часть двойного ядра (ДЯ). Выявлены области, -которые дают обратимые эффекты остановки дыхания при микроинъекциях. Выявлены области в медиальных парабрахиальных ядрах (ПБЯ), которые дают эффекты инспираторного апноэ в ответ на микроинъекции фенибута и карфедона без перерезки блуждающих нервов. Установлено S-образ-ное увеличение периода восстановления исходной инспираторной активности ДЦ при микроинъекциях указанных веществ в ДЯ и ПВЯ.

Получены новые данные о зависимости физической работоспособности психофизиологических показателей у спортсменов в условиях действия фенибута.

Практическое и теоретическое значение работы. Результаты экспериментальных исследований по влиянию ГАМК и её производных на работу ДЦ позволили сформулировать положения, имеющие определенное теоретическое значение для понимания механизмов обеспечения адаптивных реакций организма. Результаты исследования являются теоретической основой для применения фенибута как антигипоксического препарата и препарата повышающего физическую работоспособность, снимающего ощущение тревоги и страха в экстремальных ситуациях. Подготовлены методические рекомендации по применению фенибута в условиях шахтного производства. Результаты экспериментальных исследований и наблюдений на спортсменах используются на лекционных и практических занятиях в Тсльяттинском филиале Самарского государственного педагогического университета (ТФ СГПУ) при чтении курсов по физиологии спорта и психофизиологии на спортивном факультете и факультете медицинской психологии Ростовского государственного университета.

Разработанные и запатентованные экспериментальные способы и устройства для поддержания и управления дыханием, а также способы его регистрации нашли применение при проведении лабораторных исследований в институте физиологии им. A.A. Богомольца АН Украины, (г.Киев), Ростовском госуниверситете, медицинских институтах г.г. Москвы. Донецка и Луганска, что подтверждается актами внедрения в этих учреждениях перечисленных выше изобретений.

Апробация работы. Материалы исследования неоднократно доложены на кафедре физиологии человека и животных Самарского государственно университета (1989 - 1994), на областных научных конфе-

ренциях молодых ученых (г. Куйбышев, 1984, 1985). Всесоюзном сове щании "Синергетика-86" (г.Кишенев, 1986), на Всесоюзной школе-семинаре "Психологическая бионика" (Харьков, 1988), на кафедре фи зиологии человека и животных Ростовского государственного университета (г.Ростов-на-Дону, 1992, 1993), на кафедрах нормальной фи зиологии Луганского (г.Луганск, 1993) и Донецкого (г.Донецк, 1992 1994) медицинских институтов, на международном симпозиуме по ней-роинформатике и нейрокомпьютерам (г.Рос -тов-на-Дону, 1992), на ме: республиканской конференции по использованию научно-технически достижений в демонстрационном эксперименте (г.Саранск, 1992), » 1У и У-м международных научно-технических совещаниях "Датчики ] преобразователи информации систем измерения, контроля и управления" (г.Гурзуф, 1992, 1993), на международном симпозиуме по нейро информатике и нейрокомпьютерам (г.Ростов-на-Дону, 1992), на рабочем совещании "Нейроинформатика и нейрокомпьютеры" (г.Красноярск 1993, 1994).

По теме диссертации опубликовано 13 научных работ и получен 11 авторских свидетельств и патентов. Перечень публикаций приведе] в конце автореферата.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзо ра литературных данных, описания методов исследований, двух гла; результатов нейрофизиологических экспериментальных исследований ! наблюдений на человеке, их обсуждения, выводов с практическими ре комендациями.

Объем диссертации. Из общего объема 174 стр. текст занимае-146 стр. Диссертация содержит 29 рисунков. Библиография состоит и 90 русских и 90 иностранных источников.

М^ТОДН ИСТДОРДЩЯ

Экспериментальные исследования выполнялись на 112 взрослых б лых крысах обоего пола (весом 200-300 г). Операцию осуществлял или под уретановым наркозом (800-1000 мг/кг), или использовалас смесь уретана с нембуталом (300 мг/кг и 30 мг/кг соответственно) В целях изучения непосредственного действия ГАМК и ее производны на структуры продолговатого мозга и варолиева моста, животны. фиксировали в стереотаксическом приборе (СЭЖ-2) и после удалени части мозжечка обнажалась дорсальная поверхность продолговатог мозга и варолиева моста. Препарировались наружные и внутренни

межреберные нервы и мышцы, диафрагмальный нерв. Для отведения биопотенциалов использовались биполярные хлорсеребряные электроды или игольчатые электроды-фирмы-"Диза" (при регистрации миограмм). -Использовались усилитель биопотенциалов фирмы "Медикср" (2-х и 4-х канальные миографы), семиканальные магнитографы фирмы "Виброприбор" (Кшпенев) и ЭВМ РС-286 с восьмиканальным аналого-цифровым преобразователем собственной конструкции.

Для контроля состояния основных жизненных функций и состояния респираторных, нейронных сетей нами был разработан комплекс устройств нейрофизиологического мониторинга, который содержит многоканальное стереотаксическсе устройство, двухканальный стимулятор с блоками радиочастотных приставок: двухканальный рефлексометр для исследования спинс-бульбо-спинальных дыхательных рефлексов; а также устройство для исследования дыхания.

На все перечисленные устройства получены патенты, авторские свидетельства или свидетельства на рационализаторские предложения. Этот комплекс надежно обеспечил проведение всех видов экспериментальных работ с респираторными нейронными сетями (РНС). В дополнении к нему были выполнены разработки, связанные с микроинъекцией и инъекцией биологически активных веществ в двойные и парабрахиаль-ные ядра, в частности, разработан и изготовлен микроинъектср, обеспечивающий автоматическую подачу микродоз указанных веществ.

Поскольку микроинъекции ГАМК и ее производных в ядра ДЦ часто приводили к модификации дыхательной ритмики и нередко заканчивались остановкой дыхания, то возникала острая необходимость в поддержании устойчивого дыхания и сохранении препарата сколь угодно долго. В этой связи были разработаны новые способы регулирования частоты дыхания в эксперименте и моделирования одышки. Эти способы обеспечивают устойчивую регуляцию дыхания путем воздействия электрическими импульсами на имплантируемые нами электроды и повышают качество выполняемых, экспериментальных исследований. Для обеспечения дозировки этих воздействий был разработан специальный стимулятор дыхания, который обеспечивает все возможные режимы работы биологического генератора дыхательной ритмики РНС.

Микроинъекции ГАМК и её производных производились растворами (на основе физиологических растворов) этих веществ в концентрации 10"4 моль/л и в объемах от 1 мкл до 14 мкл. Большие объемы вводи-

лись не разово, а последовательно, в несколько приемов с целью исключить механические травмы структур, в которые производились микроинъекции.

Выполненные экспериментальные исследования с микроинъекциями ГАМК и её дериватов доказали адекватность разработанных методов задачам эффективного воздействия малорастворимых веществ (производных ГАМК) на животный организм.

Исследования эффектов действия фенибута на уровне целого организма человека производились в трех сериях наблюдений. Группе спортсменов (6 человек) в качестве тестового испытания после приема фиксированных доз фенибута предлагалась нагрузка в виде заплыва в бассейне (200 м) и бега на 400 М. Одновременно по стандартным анкетам САН производилась оценка самочувствия, активности и настроения испытуемых. Бо второй серии (5 человек) проводились исследования по методике САН испытуемых перед внутриполостными операциями (клинические наблюдения осуществлялись под контролем врача-терапевта, доктора медицинских наук, профессора'Никифорова М.И.. В третьей серии наблюдений (11 человек) по методике гарвардского теста (Амосов Н.М., Бендент А.Я., 1989) исследовалась динамика физической работоспособности, максимального потребления кислорода, психофизиологических показателей (сенсомоторных реакций на световой, звуковой раздражители, дифференциаций на цвет, четные и нечетные числа, символьные таблицы, частоты мельканий цветного квадрата ). Психофизиологические тесты были взяты из стандартных методик оценки функций организма в физиологии труда (утверждены МЗ Украины для профотбора в производственную деятельность, связанную с физическим и умственным напряжением, 1986) и адаптированы нами для управляемого компьютерного исследования в виде батареи. ■ Р-тес-тов с синхронной автоматической обработкой результатов.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Основные задачи, стоящие перед нами, были связаны с получением экспериментальных данных по реакции дыхательной системы на введение ГАМК и её производных в макрообъемах и при локальном (путем микроинъекций) введении этих веществ в отдельные ядра, которые играют важную роль в регуляции дыхания. Сравнительный аспект таких исследований 'позволяет высказывать гипотезы о возможных местах действия ГАМК и её производных на ДЦ. Особое значение здесь имеет

анализ возможных концентраций вводимых веществ на реакции нейронных структур ДЦ и ЦНС в целом.

Первоначально нами были получены экспериментальные данные по реакции ДС в ответ на внутривенное и рег-оз введение ГАМК, фени-бута, карфедона. Из литературных источников и наших опытов были подобраны физиологически значимые концентрации вводимых препаратов, которые представлены в таблице 1,

Таблица 1.

Я/дозя ГАМК Фенибут Карфедон

1. 200 мг/кг 50 мг/кг 40 мг/кг

2. 400 мг/кг 100 мг/кг 80 мг/кг

3. 600 мг/кг 200 мг/кг 160 мг/кг

В качестве примера характерной реакции организма животных (в данной серии исследований) на рис.1 представлена динамика измене-

Рис.1. Усредненные данные по изменению частоты дыхания у крыс в ответ на введение рег-оз фенибута: а) 50 мг/кг: б) 100 мг/кг: в) 200 мг/кг. По оси абцисс - время в минутах: по оси ординат -изменение частоты дыхания (число вдохов в минуту).

кия частоты дыхания л/ крыс в ответ на рег-оз введение 50 мг/кг -а); 100 мг/кг - б); 200 мг/кг - в) фенибута как функция времени ^

Общей закономерностью для всех 3-х веществ не зависимо отйпо-соба введения является снижение частоты дыхания причем выражен

кумулятивный характер такого снижения. Это значит, что с увеличением дозы веществ нелинейно (и более сильно) наблюдается уменьшение частоты дыхания животного. Анализ нейро- и миограмм показал, что этот эффект происходит за счет пролонгации постинспираторной фазы дыхательного цикла. Длительности же самих инспираторных и экспираторных фаз изменяются менее значительно (а при небольших начальных концентрациях почти не изменяются).

Анализ кривых интегральной активности (площади под сгибающей кривой биоэлектрической активности мышц) показал стойкое уменьшение этих количественных показателей с увеличением дозы вводимых веществ. На рис.2 представлена динамика изменения величины интегральной инспираторной активности (в условных единицах по вертикальной оси) в зависимости от дозы и реального времени I (в минутах по горизонтальной оси). Менее значительно в процентном отношении снижается активность экспираторных межреберных мышц.

ИАДН (услов.ед1

\ Рис.2. Изменение интегральной инспираторной активности диаф-рагмального нерва (ИАДН) в условных единицах в зависимости от времени после введения фенибута и дозы вводимого вещества: а) после введения 50 мг/кг; б) - 100 мг/кг; в) - 200 мг/кг.

Б других сериях экспериментов были исследованы сублетальные и летальные дозы указанных веществ и эффективность применения разработанных способов восстановления дыхания при введении таких критических доз. Необходимость и возможность этих исслфрваний диктуется применением ГАМК и фенибута в клинике и как антигипоксических препаратов в аварийных ситуациях (аварии на шахтах).

Вторую группу нейрофизиологических исследований представляет анализ изменений биоэлектрической активности межреберных нервов и "мышц в ответ на введение ГАМК. фенибута и карфедона в двойные (да--хательные) ядра. В выполненных исследованиях особое внимание уделялось динамике развития тормозных и возбуждающих процессов в структурах, в которых производились микроинъекции исследуемых биологически активных веществ. Динамика развития тормозных процессов при микроинъекциях оценивалась по изменениям в ответах ДН, диафрагмы, внутренних межреберных нервов и мышц в ответ на стимуляцию серией импульсов (частота 100 Гц, длительность импульса 1 мс, длительность серии 30-1С0 мс) инспираторных или экспираторных структур (Якунин В.Е., 1987) ретикулярного гигантоклеточного ядра (РГЯ). Последние обеспечивают сильные генерализованные ответы по инспи-раторным или экспираторным выходам.

Таким способом исследовалась зависимость пороговой величины электрического стимула, наносимого на инспираторные или экспираторные структуры РГЯ в зависимости от фазы дыхания. Характерный пример такой зависимости для инспираторной структуры РГЯ представлен на рис.З-

л, я го

ю

Рис. 3 . Зависимость пороговой величины электрического стимула, наносимого на инспи-раторную структуру РГЯ, от фазы дыхания

По оси абсцисс - время, м с: по оси ординат - пороговая величина раздражающего импульса П, В

100

гоо

300

#00 ж

По оси абцисс откладывалось реальное время в мшшеекундах. от момента начала инспирации, а по оси ордийат - пороговая величина раздражающего импульса П в вольтах, - средняя длительность инспирации для исследуемой группы животных. Причем в период экспирации стимуляция инспираторных структур РГЯ останавливает экспираторный процесс в любую фазу и развивается инепкраторный ответ. Однако пороговая величина такой реакции в середине экспираторной фазы составляет (3,2 ± 0,8) Пц, где Пц соответствует пороговому стимулу в середине инспираторной фазы. Обратная зависимость наблюдалась .для величины площади прироста ограниченной кривой ин-

тегряльной активности ДН в зависимости от фазы дыхательного цикла. Причем направленно изменялась и длительность фазы инспирации Гц до и после микроинъекций в двойные ядра исследуемых веществ. До воздействия ГАМК и её производных 142±29 мсек, нанесение раздражающих стимулов в середине и ближе к концу инспираторной фазы устойчиво увеличивало длительность

Исследовалась также динамика изменения относительного прироста (¿в/ИАДН) интегральной активности ДН (отношение абсолютного прироста <3.8 активности ДН после нанесения стандартного импульса длительностью 30 мсек к суммарной интегральной активности ДН (ИАДН до стимуляции) в зависимости от фазы дыхательного цикла. На рис.4 представлена такая зависимость для фенибута.

Рис.4. Динамика изменения относительного прироста йз / ИАДК интегральной активности диафрагмального нерва (отношение абсолютного прироста йв активности ДН после нанесения стандартного импульса длительностью 30 мс к суммарной интегральной активности ДН до стимуляции) в зависимости от Фазы дыхательного цикла.

1 - исходная динамика относительного прироста, до инъекции фенибута: 2 - динамика относительного прироста интегральной активности ДН после инъекции 2 мкл фенибута (концентрация 10"э моль/л) в ДЯ; Х^ - отнормированная и усредненная по 14 животным длительность инсшграторного акта до инъекций; 1?, - после инъекции фенибу-та в ДЯ; Т - отнормированная и усредненная по 14 животным длительность всего акта респирации до инъекции; Т2 - после инъекции фенибута. По оси абцисс - время, мс; по оси ординат - относительный прирост суммарной интегральной активности, усл.ед.

Картирование (точечное введение ГАМК и производных с регистрацией изменений активности ефферентов ДЦ) позволило получить следующие результаты :

</г/мдн, 7/ so -

- после микроинъекции исследуемых веществ в ростральный отдел двойных ядер наблюдалось увеличение времени угнетения активности ДЦ в"течение"9-22 минут" в "зависимости от дозы и~ вещества. Это угнетение проявляется в уменьшении общей амплитуды кривой интегрированной (с постоянной 100 мс) активности ИАДН и площади под этой огибающей кривой на величину 62 ± (с доверительной вероятностью 0,95) при инъекции стандартного количества фенибута - 3 мкл 10 4 М/л раствора. Одновременно уменьшается тангенс угла наклона огибающей кривой - tgS в среднем на 18 ± 7 '/. . Синхронные изменения наблюдаются и по выходу ДЦ, т.е. с экспираторных нервов;

- существуют структуры в ДЯ, (например, 1,7 мм ростральнее obex, 2,2 мм латеральнее от срединного шва и 2,3 мм вглубь), микроинъекции в которые ГАМК или фенибута приводили к временным изменениям активности эфферентных нервов и мышц-эффекторов, электростимуляция этих структур никакого увеличения длительности эффектов не давала. Таких "необычных" областей было зафиксировано 12 из 67 оттестированных на микроинъекцию и электростимуляцию;

- в ростральной части ДЯ ближе к дорсальной поверхности мозга и средней линии имеются области, которые при микроинъекциях в них ГАМК или фенибута обеспечивали усиление инспираторной активности и учащение дыхания экспериментальных зкиеотных:

- при двухстороннем симметричном введении исследуемых веществ наблюдается•эффект "суммации" ответных реакций эфферентых нервов и мышц-эффекторов, которые статистически достоверно увеличивались, если временной интервал между введениями не превышает 3-7 минут.

По результатам ответов ДС на микроинъекции ГАМК и ее производит в область медиальных парабряхияльных ядер (ПЕЯ) было установлено :

- исследованные нами области парабрахиальных ядер чувствительны к микроинъекциям ГАМК. фенибута и карфедона в количестве от 1 до 16 мкл 10"4 моль/л раствора. Причем микроинъекции уже 1 мкл фенибута приводят к изменениям активности диафрагмальнсго нерва и диафрагмы. При увеличении дозы инъецируемого вещества может увеличиваться длительность инспирации при сохранении длительности экспираторной активности. Увеличение дозы до 10 - 15 мкл фенибута или 12 - 18 мкл ГАМК концентрацией 10"4 моль/л может приводить к инспи-раторному апноэ. Концентрации карфедона, обеспечивающие аналогич-

ный эффект, приблизительно равны в этом случае дозам фенибута (хотя для двойных ядер карфедон был менее эффективен). Микроинъекции в область парабрахиальных ядер (латерально средней линии 2,1-2,5 м

и вглубь от дорсальной поверхности мозга на 1 мм) раствора фенибута последовательно в возрастающем количестве (6 мкл и 14 мкл

10"4 моль/л) с интервалом 40 минут дают устойчивую реакцию развития инспираторного апноэ.

По мере развития инспираторного апноэ длительнось экспираторной фазы не изменяется. На рис.5 приводится биоэлектрическая активность ДН до инъекции (1), после микроинъекции 6 мкл фенибута (концентрация 10"4 моль/л) в ПЕЯ (2) и после инъекции 14 мкл фенибута той же концентрации в ПБЯ (3). Микроинъекция 14 мкл 10"4моль/ приводила к развитию стойкого инспираторного апноз с сохраненными блуждающими нервами;

- исследования зависимости порогового значения стимула (П), наносимого в инспираторную структуру ретикулярного гигантоклеточного ядра (РГЯ) в постинспираторную фазу от суммарной интегрально: активности ДН в условиях смешанных микроинъекций ГАМК и фенибута в ростральную часть вентральной респираторной группы (РВРГ) и ПБЯ показали, что эти инъекции дают различный количественный эффект;

- время восстановления исходной активности эфферентных структур увеличивается й-образно в зависимости от объема инъецируемого вещества. Инъекции 16 мкл растворов ГАМК и фенибута в ДЯ не приво-

(1) (2) (3)

Рис.5. Влияние микроинъекций фенибута в парабрахиальное ядро (ПНЯ) на биоэлектрическую активность диафрагмального нерва крысы (ДН): 1 - исходная биоэлектрическая активность ДН, 2 - активность

ДН после микроинъекции 6 мкл фенибута (концентрация 10"4 моль/л) в ПБЯ, 3 - активность ДН после инъекции 14 мкл фенибута той же концентрации в ПБЯ.

дили к остановке дыхания, в то время как такие же инъекции в ПБЯ,

как правило, приводили к инспираторному апноэ. ... Для исследований эффектов действия фенибута на целостный организм человека были выполнены измерения физической работоспособности и психофизиологических функций, максимального потребления кислорода у спортсменов и нетренирова нных здоровых мужчин в условиях приема фенибута как препарата с наиболее выраженным антиги-поксическим эффектом.

Исследовались такие показатели как: самочувствие, физическая выносливость, максимальное потребление кислорода (МПК) при проведении степ-тестов, показатели зрительно-моторных, аудиомоторных, дифференцировочных на цветовые и символьные раздражители. Исследования проводились до и после приема фенибута, в условиях физической нагрузки и без таковой.

Для автоматизации этих исследований был разработан специальный программный продукт для ЭВМ. С использованием IBM PC было установлено, что прием фенибута у спортсменов и нетрениро ванных добровольцев при физической нагрузке статистически достоверно улучшал самочувствие, физическую выносливость. Фенибут в дозе 0.5 : статистически достоверно изменял в сторону стабилизации показатели максимального потребления кислорода при проведении степ-тестов (до приема 44,2 и после приема 51,5 ); показатели зрительно-моторной реакции (до -0,27 с, после -0,29 с); аудиомоторной реакции (до -0,36 с, после -0.38 с); дифференцировочных реакций на цветовые и символьные раздражители (до -0,48 с и 2,4 с и после -0,49 с и 2,9 с соответственно).

В заключении диссертационной работы дано обсуждение результатов нейрофизиологических исследований и наблюдений на человеке, а также перспектив применения разработанных способов и устройств для стимуляции и восстановления дыхания. Выдвигаются гипотезы об участии ГАМК и её производных в регуляции деятельности ДЦ. Особое внимание уделяется выбору оптимальных доз фенибута и наблюдаемым эффектам у испытуемых после его приема.

ВЫВОДЫ

1. Разработаны новые способы управления длительностью инспи-(VA раторной и экспираторной фазами дыхания; новый способ моделирования одышки; изготовлены новые устройства для стимуляции и регистрации дыхания, а также раздражения и разрушения локальных дыха-

со

LJ

тельных структур в животном организме, которые целесообразно пру менять в острых опытах, приводящих к остановке дыхания.

2. При внутривенном, внутрибрюшинном и рег-os введениях ГАМК. Ф К установлено снижение частоты дыхания и интегральной биоэлектри ческой активности мышц и нервов. Зависимость этих показателей с времени с выраженным минимумом на 15-20 минутах при внутривенно введении и 25-30 минутах при остальных способах введения.

3. Микроинъекции ГАМК и её производных в ростральную и ростро-ла теральную части двойных ядер устойчиво и градуально приводят к уг нетению инспираторной активности.

4. При микроинъекциях в ростральную часть двойных ядер 10-14 мв 10"4 моль/л фенибута или карфедона возникает временная останови дыхания. Указанная остановка дыхания наступает медленно, через 9 16 минут после инъекции, зависит от функционального состояния ope низма и предшествующих манипуляций и она обратима. Обратимость вь хода из состояния апноэ после микроинъекций указанных доз в от дельные чувствительные к ним области двойных, ядер, расположении на глубине 1,9-3 мм от дорсальной поверхности мозга, гарантируете применением разработанных способов восстановления и регуляции дь хания животных.

5. Микроин'ьекции в ростральную часть медиального парабрахиальног ядра растворов фенкбута и карфедона в объемах по 6 - 14 мкл и кои центрации 10"4 моль/л приводят к инспиряторному апноэ, которое за канчивается резкой остановкой дыхания.

6. Выявлено градуальное увеличение .времени восстановления исходно биоэлектрической активности диафрагмального нерва после микрошя екций ГАМК, Ф и К как в структуры вентральной респираторной групп так и в области парабрахиального ядра в зависимости от объема вве димых веществ. Установдено, что для рядё областей ростральной час ти вентральной респираторной группы и некоторых областей ПБЯ гр£

фик этой зависимости имеет вертикальную асимтоту, т.е. при увелк

*

чении дозы выше некоторого критического объема V исходная актиЕ ность самостоятельно не восстанавливается вообще.

7. Инъекции раствора ГАМК в объеме до 14 мкл концентрации 10"3moj в ростральную часть парабрахиальных ядер латерально около 2 мм вглубь около 1 мм от дорсальной поверхности продолговатого мозга сравнению с фенибутсм и карфедоном приводит к более плавному ш

растанию времени восстановления нативной активности диафрагмы. 8. Прием фенибута~ у спортсменов и нетренированных добровольцев при физической нагрузке статистически достоверно улучшал самочувствие, J физическую выносливость. Фенибут в дозе 71 мг/кг статистически достоверно изменял в сторону стабилизации показатели максимального потребления кислорода при проведении степ-тестов, показатели зрительно-моторной реакции, аудио-моторной реакции, дифференцировоч-ных реакций на цветовые и символьные раздражители.

По теме диссертации опубликованы 24 научные работы (статьи, авторские свидетельства и патенты) :

1. Филатова O.E.. Никифоров М.И. и др. Влияние фенибута на самочувствие. активность и настроение.// Матер.24-й науч.-практ. конф. врачей округа.- Тезисы докл.- Куйбышев.- 1983.- С.156-157.

2. Филатова O.E., Еськов В.М., Кузьмичев С.А. Автоколебательные режимы функционирования нейронных сетей,- Тезисы докл. 9-й конф. молод.учен, и спец. Куйб.- Куйбышев.- 1984.

3. Филатова O.E. Дополнительные результаты клинического испытания фенибута. В сб.: Матер. 17-й итог.науч.конф. профессорско-пре-под.сост.Военно-мед. фак-та при Куйб. мед. инст. им.Д.И.Ульянова.-Куйбышев.- 1984.- С.37.

4- Филатова O.F.., Еськсв В.М., Кузьмичев С.А. Проблема саморегуляции в нейронных сетях дыхательного центра. // Материалы Всесоюз. конфер."Синергетика 86".- Кишинев, Штиинца.- 1986.- С. 142-143.

5. Филатова O.E., Еськов R.M. и др. Анализ нелинейных процессов на различных уровнях организации биологических систем. Создание теории нелинейных ситем. // деп. ВИНИТИ N 01870079330.- Москва.-1988.

6. Филатова O.E., Еськов В.М. Устойчивость нелинейных генераторов дыхательной ритмики к внешним воздействиям. // Докл. всесоюз. школы-семинара "Психологическая бионика".- Харьков.- 1988.- С. 68-697. Филатова O.E.. Еськов В.М., Куделькин В.А. Рефлексометр.//А.с.

N 1807591-- Москва.- 1990.

8. Филатова O.E. Еськсв В.М., Якунин В.Е. Способ восстановления дыхания у экспериментальных животных.// A.c. N 1794457.- Москва. -1990.

9. Филатова O.E., Ельков В.М., Якунин В.Е. Способ регуляции дыхания.// A.c. N 1745268.- Москва.- 1990.

10. Филатова O.E.. Еськов В.М., Якунин В.Е. Способ моделирован одышки.// A.c. N 1720083.- Москва.- 1990.

11. Филатова O.E., Еськов В.М. Стимулятор дыхания. //А. N 1820516.- Москва.- 1990.

12. Филатова O.E.. Еськов В.М.. Горев F..C. Устройство для разру ния локальных структур организма.// A.c. N 1826196. Москва.- 199

13. Филатова O.E., Еськов В.М., Горев Е.С. Способ регуляции ча тоты дыхания в эксперименте.// A.c. N 1754124.- Москва.- 1990.

14. Филатова O.E.. Еськов В.М., Папшев В.А. Устройство для иде тификации рабочих тел.// A.c. N 1826161,- Москва.- 1991.

15. Филатова O.E.. Еськов В.М., Папшев В.А. Устройство для лок лизованного перемещения рабочих тел. // A.c. N 1826160.- Москва. 1991.

16. Pilatova O.E., Eskov V.M. The stability ot the periodical a tivity of respiratory neuron network without periodic inputs. The RNNS/IEEEE Symposium on neuroinformations and neurocomputers Rostov-on-Don, Russia. 1EEEE Services center. New York.- 1992 P. 708-718.

17. Филатова O.E.. Еськов В.М. Использование электронной техни в психофизиологическом демонстрационном эксперименте.//Межреспуб сбор."Использование НТД в демонстр.эксперименте".- Саранск.- 199

18. Филатова O.E., Еськов В.М.. Папшев В.А. Устройство для ис следования дыхания.//заявка N 4916216/14 (003626).- Москва.- 199

19. Филатова O.E.. Еськов В.М. Роль тормозных процессов в генер ции дыхательной ритмики.//Нейрофизиология.- 1993-- N6.- С.420-42

20. Еськов В.М., Филатова O.E. Компьютерная диагностика компар ментности динамических систем. // Измерительная техника. - 1994 N 1.- С. 65-68.

21. Филатова O.E., Еськов В.М., Торопов A.B. Устройство для се ментарного разрушения тканей.// Патент N 2018974.- Москва.- 1994

22. Еськов В.М.. Филатова O.E. Автоматическая идентификация диф ференциальных уравнений, моделирующих нейронные сети.// Измерите ная техника.-1994.- N 3.- С. 66-68.

23. Еськов В.М., Филатова O.E., Иващенко В.П. Компьютерная иден тификация иерархических компартментных нейронных сетей. // Измер тельная техника.- 1994.- N 8.- С.65-67.

24. Якунин В.Е., Еськов В.М., Филатова O.E., Бондарева В.В. Не

рональные механизмы дыхательной ритмики. // Успехи физиол. наук.-1995.- N2. С.51.