Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Функциональная организация антиноцицептивной системы гипоталамуса

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Функциональная организация антиноцицептивной системы гипоталамуса"

АКАДИ.ИЯ НАУК ПТЗИ. ИБС ЖРУТ изИОЛОГШ им .И .С .БЗРИТАШБИЛИ

На правах рукописи

БЕГМАД23 Лия -Александровна

вУНКЩОНАЛЬНАЯ ОРГАШЗАШ АНТ11НОЩЩЕ1ХГКВНОЙ СИСТЕМЫ ШЮТАЕАМГОА

03.00.13 - Оизиология человека а животных

Автор вфорат диссертации на соискание ученой стаяени кандидата биояогачооких наук

Тбилиси - 1991

Работа выполнена в Институте физиологии иы.И .С .Бзриташвг а АН Грузии

доктор биологических наук С .М.ОТТУЗИ

доктор биологических наук, профессор Ю.ПЛИМАНСКИЙ

доктор биологических наук ГЛ.БВКАЯ

Ведущая организация - ШИЛ Тбилисского Института усовершенствован^,! I. ачей

е адата дассэртащш состоится "Л'2" 1991 г, в чао.

на заседании Специализированного совета Л 007.09.01 при Институте физиология шл.И.С.Боритатвала АН Грузш (380060, Тбилиси, ул.Готуа, 14).

С диссертацией южно ознакомиться в библиотеке инохит^'а. Автореферат разослан 1991 г.

Научный руководитель

Официальные оппоненты

Ученый сегфетарь специализированного совета, кандидат биологических наук

Н.Г.БША

ШЦАЯ ХАРАКГЬиЖЯИКА. РАБОТЫ

Актуальность темы. Коацапцил об аатиновдцептивных системах мозга являетоя одной из важнейших теоретическая обобщений данных, получавшее в цроцеосе изучения центральных механизмов регуляции боли. Открытие эндогенных механизмов регулядаи болевой аффарентаг.ш явилось неожиданным, но вполне логическим результатом нейрофизиологических, нейрофармакологических и нейрохимических исследований функций центрального серого вещества (Ц2В) и некоторых других структур ствола головного мозга. В результате этих исследований были выявлены новые механизмы скшулядноаной, яар.чотаческой, рефлекторной и других форм анальгезии (стрессовой, гигаоткчаской, чраэкожно-стиыуляшоняой), которые коренным образом изменила традиционные представления о природе этих явлений (Баклавадаян и др., 1976,1986,1990; Голанов, Калюжный, 1978; Лиманский,' 1976,1986; Melzack, Wall, 1965; Hellon at al., 1984).

Однако, в настоящее время неизвестно, как в естественных условиях эта системы обеспечиваэт регуляцию ноцацепциа, какова доля каждой из этих структур в модуляция болевой афферентации и какие существуют функциональные связи ыздду различным! антиносицептивными систе-иш на разных уровнях ЩС.

Представленная работа была посвящена изучении функциональной организации одной из основных аятиноцадептивных стругтур, каким является гипоталамус.

Актуальным являвтоя вопроо об особенностях разных областей гипо-талачуса в реализации антиноцицептивных эффектов, особенностей их нейронной организации, природы и путей гипоталагачзского контроля ао-цацеативной аф$ербнтадаи.

Дель и задачи исследования. Целью яастояцей работы било исследование нейрональных механизмов гипоталамаческого контроля болевой чувствительности. В конкретные задачи проводимых нами экспериментов входило:

1. Изучить влияг:ie разных областей гипоталамуса на аейроннув активность ядра тройничного Нарва, (ЯГН), установить пути а природу воздействия гипоталамуса на болевую' афференташв.

2. Установить сравнительную эффективность антяяошцзптвв..ого действия разных областей гипоталамуса а выявить ах удельное значение 9 формировании анальгезии.

• 3. Исследовать взаимосвязь нейронных поцуляцай ЦЗВ и гипоталамуса, участвующих в модудяцаа болевой аффэреатацди. ^ 4. Провести нейрофизиологический а вейрофаркакологачзский анализ активности нейронных популяцай разных областей гипоталамуса при пери-

феричвеком, соматическом (болевом и неболевом) раздражениях и с^чму-ладиях центральных структур.

5. Идентифицировать ньйзоны разных областей гипоталамуса, вовлеченные в *олеэую афферант; дай.

6. Изучить особенности влияния агонистов и антагонистов опяатнше рецепторов на активность нейронов гипоталамуса.

Наущая новизна рг.боты. В работе рпервые выявлена значимость разных областей гипоталамуса в модуляции болевой афЬэрентации как на сегментарном, так и надсегментарном уровнях. В результате анализа проведенных исследований дана функциональная характеристика нейронных популяций гипоталачусг.

Установлено тормозящее влияние задней и медлальной областей гипоталамуса на проведение болевой импульсацни, в тс время как показано облегчалдае действие передней и латеральной областей гипоталамуса на проведение болевой адХТврантавди. На основании этих данных высказываемся предполо;;:ен„е о сутцест-эванни в гипоталамусе, наряду с ангиноцахгп-тивной системой, механизма облегчения проведения болевой афферонтащи..

Показано торможан7~ активности поцицэптивнкх и конвергентных нейронов в отзет на болевое раздражение и усилен, з активности прод:еяу-точных (спонтанноактяьнкх) нейронов при действии морена и фонтаняла Доказана опиатная природа торкожония б левой аф^врентация.

Впервые нами идентифицированы в гипоталамусе следуащие типы нейронов:

1. Ноцицептивныа нейроны, активирующиеся только на болевые раздражения, отвечающие цри этом фазными ответам! ила тоническим усилением фоновой активности.

2. Два вида конвергентных нейронов, т.е. реагирущих как.на болевые, так и на неболэвке раздражения: а) конвергентные нейроны, реаги-руквдяе на болевые и неболевыа пари£лзричэскяэ ра; дратания фазными ответам:! ш тоническим усилением слоновой активности; б)конвергентныв нейроны, рэагярутадие : тк найрокы типа "а" на парг.фешгкекаа стимулы, а тагом на электрическое раздражение ЦЗВ и "ипотачалуса.

3. Нейроны, о'хзновая активность которых тонически тормозится в ответ 'на болевой стимул.

' . Интернейроны, не реагирующие на ноцицоптивные раздражайся, но активирующиеся при воздействии олиатнкх агониеров или при раздража-нии мозговых структур.

5. Нейроны, реагирующие только на неболевыа раздражения.

Впрвые было установлено топогра^ачьокое распределение вышеописанных нейронов в разных областях гипоталамуса.

Основана положения. Выносимые на запдтуг

1. Установлено лгадудярупдеб влияние разных областей ипоталацуса в проведения болевой ас|ферептацаи, а таюе определены нисходящие пути, посредством которых они реализуются.

2. Гипоталамус нукчо причислить к анальгетяческим системам мозга, так как установлено, что некоторые его области несут антяноцацеп-тивнуэ функцию.

3. Определено, что гипоталачическая модуляция болевой афферента-цаи осуществляется как оплатят, так в неоплатным механизмами.

4. Установлено значение различных типов нейронов гипоталамуса в регуляция проведения болевой ямпульсацаи.

Теоретическая и практическая ценность работы. В работа развивается оригинальное представление о характере ноЕроаной организации аити-ноцяцептявной системы гплотапамуса, ниоюцее ключевое значение для объяснения нейрофизиолога'ческах механизмов боля а анальгезии. В связи о этим представляет значительный интерес исследование места и роля гипоталамуса в антякоцацевтивной системе ствола мозга. Полученные электрофизаологячзскяе н иейрофармакологическяе результаты углубляют каш знания о функциональной организаций разных областей гипоталамуса о наличия в нем специфических ноцицептиваых а конвергентных не фонов, которые играют ваяную роль в проведении а кодуашоа болевой аф^ерента-цая.

Следует особо отмотать исследования по изучению взаимовлияния гипоталамуса о некоторыми структурами ствола головаого мозга, через которые обуславливаются действия механизмов гяпоталамяческой анальгезия.

Развиваемые в работе теоретические представления о функциональной организации штиноцицептивных систем гипоталамуса и ее роль в модуляций болевой аффереатадаи могут иметь практачеокоа значение при выбора рациональных методов лечения болевых еиндроюв различного ге-неза.

Апробация работы. Материалы диссертации доложена на: Всесоюзной конференции, посвященной 100-детиа со дня рождения И.С .Берятазвиля (Тбилиси, 1885), Всесоюзной'конференция, посвященной 50-лэта^ Института физиология им.И.С.Бераташвила АН ГСС? (Тбилиси, 1986), Всесоюзном съезда Физиологического общества им.И .Л.Павлова (Кишинев, 1937)..

Публикация. Основные полоаапяя диссертации изложены в 7 печатных работах.

Структура я объем диссертация. Даооертацая состоят из введения.

опгоаная катодов исследования, результатов исследования и ях обе вде-ния, заключения, выводов и списка литературы. Работа изложена на стр. малин описи ого текста, включает . рис. Список литературы содержат источников, из них отечественных и иностранных .

МАТЕРИАЛ К МЕТОД! ИССЛЕДОВАНИЯ

Бшш проведены оотрке (на коаках) и хронические (на белых крысах) эксперименты.

Острые опыты проводились под легким неыбутааовш (10-15 мг/кг внутриперитонеально) ила ..оралозным (45 мг/кг внутривенно наркозом и на обездвиженных тубокурарином копках. Трахеотомия, скав.моторакс и все оперативные вмешательства (отсасывание разных участков мозга, стереотаксическое погружение глубинных электродов и др.) осуществлялись под эфирным наркозом. Края операционных ран и точки фжеадаа пропитывались рагтюроы новокаина.

Для болевого раздранениг применялась стимуляция зубной пульпы, в основном, верхних клыг'за с обеих сторон. В зубах с помочью стоматологической бормашины просверливалась маленькие отверстия с противоположных сторон. Розовые точки на дне полости рассматривались как показатели того, что толщина прослойка дентина .а дно полости составляла около 0,2-0,1 им. Проволока кз ковстантановой стали, изолированные на всем протяжении, за исключением коктакоз .длиной 0,2-0,5 ли вводились в эти полости и закреплялись серебряной амальгамой. Изоляция и флксапдя раздражающих электродов осуществлялась с помощью самотвердеаздеС пластмассы Норахфкл-бб. Схимулядая пульпы зуба проводилась прямоугольными импульсами тока с помощью стимулятора ЭСУ-2. Препарирование подглаз--начного нерва проводилось под нпгниы ¡фаем орбиты. Стимуляция подглазничного нерва осуществлялась биполярные накладными электродама с кек-полвеныа расстоянием.2-3 мм.

Перед иммобиж ;ацией животного тубокурарином ила фзакседилом эффективность раздрагзния а^фегонтов зубная пульпы одиночными удараш шш короткой серией импульсов тестировалась вызовом рефлекса открывания чэлясти. 'После иммобилизации животные переводились аа искусственное Д1 гание. Постоянно регистрировалось системнее кроашое давление, ко-.орое поддерживалось в пределах 130-110 ш рг.ог., ректальная температура поддерживалась на уровне 36-37°С.

Доступ к продолговатому мозгу для регистрации активности нейронов идт.аполярной и оральной частей ЯГН осуществлялся путем вскрытая

затылочной области черепа частичного отсасывааля мозжечка, а при регистрации нзйронов гипоталамуса а ЦСВ производилось отсаснвание заднего полсса полушария. Отведение активности нейронов цроазводалось внэ-юшточяо с покощьв ствкпяяных кикроэлектродов диаметром пончика 1-й мкм, заполненных 2 М раствором цитрата каляя.

Для раздражения глубинных структур применялись било л яри из электроды из константановой проволока диаметром 200-^50 мхм. Раздраконив гипоталамуса проязводялось кратковременной серией стимулов (2-6 В, 5 стимулов частотой 50-100/с). Внутривенно вводились опдатныо агонис-ты коралл и фентанил (0,1-1,1 т/кг) и антагоняст налоксон (0,2-1,2 мг/кг).

Электролитическое повреждение ДЯШ или Ц0В осуществлялось с помощью пропускания через глубинные электроды постоянного тока 3-5 мА в течение 2-3 мин. (анод соединялся с активным электродом).

Для изоляцаа ывдяаяьяых структур ствола мозга такко производилась перерезка ькэдду дорсальным ядром шва (ДЛИ!) и каудальной частью 1СВ в вентральном направлении (шпатель из нернсавевдей стали плряной 4-5 юл и толяданой 0,3-0,5 мм был неправлен стереотаксачески).

Выклачение коронарной извилины коры больаах полукарий производилось охлаждением (хлорэтил).

Регистрация нефонноЯ активности разных стволовых структур в хроническом эксперименте производилась на белых половозрелых крысах кассой 200-259 г. Операция проводилась под гексаналовш наркозом. Отводила активность яеГронов разных ядер гипоталамуса и ШВ. Поело трепанации над соответствугщей областью мозга б отверстие норакрилом *пксиро-вался "колодец" из органического стекла для последующего крепленая механического макроманапулятора. Для ограничения пульсация на дне колодца предварительно натягивалась пленка парафина.

Макроэлзктроды изготовлялись из вольфрамовой пров-тдокд диаметром 200-250 мкм. Поело накаливания путем провэдеаяя через нях электрн-чеокого тока, она предварительно вытягивалдсь с ломозьв прибора МЭ-4. После этого кончают электродов опускались в 6^-ный раствор IV аСН и токон (0,1-0,2 кА.) производилась ах заточка. Электроды, за исключением кончика, изолировались спепзальаым лаком. Сопротивление электродов равнялось примерно 2-5 кОы. Млкроэяектродц кропились в макроманилуая-тор и погругалясь в мозг непосредственно перед началом эксперимента. Пра одном полном оборота диска манипулятора кякроэлезтрод пвреиздайся вглубь на 500 ши?. Одан саг пзредгхгад электрод на 50 мкм.

Внеклеточное потенпзалы дайстзая нейронов через ЪтаатврныЗ ка-

тодный повторитель подавались на усилители двухлучевого осцаллотафа. Нейронная активность регистрировалась с экрана осциллографа на фотопленке, а а также на магнитной пленке и одновременно с электроэнцефалограммой на бумаге с почетырехканачьного амплитудного даскрима-натора. Заплел на магнитной пленке обрабатывались на анализаторе им-пульссв АН0ПС-105.

Постстимульаыо гистограммы импульсной активности нейронов строились по результатам 10 реализаций при ширине бина 10 мс. Статистическая обработка нейрона юс реакций осуществлялась на ЭВМ с использованием пакета стандартных прогршш для статистичаской обработки биологической информации.

По окончании опытов, под глубоким нембуталовыл наркозом производили маркировку точек расположения глубинных электродов путем пропускания постоянного тока 3 иА в течение 40 с. квотные умерщвлялись внутривенным введением летальной дозы нембутала, после чего лзозг пер-фузаровался 10>-ным раствором фрмалина, резали на замораживающем шиеротоме.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

I. Роль разных областей гипоталамуса в модуляции болевой аффереаташи

1.1. Влияние раздражения разных областей гзпотачамуса на нейронную активность ЯГН и ЩВ. В острых опытах в .ответ на болевое и неболевое раздражения в ЯШ была зарегистрирована активность нощцептивных и конвергентных нейронов.

Такке регистрировалась нейронная активность вентрального ЩВ при раздратенли вентро-медиального ядра передней и задней частей гипота-лалеса. При коядационирущем раздражении некоторых участков заднего гшотааа-луса наблюдалось торможение активности сЕецдфаческих ноцяцеп-тиваых и конвергентных нейронов в ответ на болевое раздражение. Активность конвэргентных нейронов в ответ на неболевое раздражение не меняется. Таким образом, в данном случае происходит селективное подавление новдцептивной информации. Такое :жа торможение ноцацзптивного нейрона в ответ на тестирующее раздрагение зубной пульпы наблюдалось при кондавдоаарувдем'раздракении ведтро-медаального ядра и преоптической области гипоталамуса. Угнетение ответа отмечалось'в интервалах времени 120 мс после подача коадациояируюцего раздранения. Максимальное угнетение наблвдается в интервалах 20-60 ю. Редукция тестируемого ответа зависела от интенсивности кондационирувдего раздражения, также

определенное значение имело область раздражения, стимуляция некоторых радом лежащих точек не давала заметного эффекта, несмэтря на усиление раздражения.

При системном введении надоксона раздражение задней области гипоталамуса не оказывает тсрмозягцеэ действие на активность ноцицептивно-го нейрона ЯТН, тогда как при электрическом'раздражения преоптичвской области гипоталамуса торможение активности нейронов на болевое раздра женив сохраняется.

Противоположный эффект наблюдается при раздраконил латеральной области гапотала-луса. При кондиционирующем раздражении этой области происходит усиление реакции ноцицепгивного нейрона в ответ на болевое раздражение.

При раздражении вентро-медиального ядра гипоталамуса, которое вызывает тормоконие ответа ноцицепгивного нейрона ЯГИ, щ>оиоходит усиление спонтанной активности нейронов вентральной области ДОВ, в то время как при раздражении латерального гипоталамуса, когда аодацедтав-нал активность нейронов ЯГН облегчается или не меняется, характер активности нейронов ЩВ существенно не меняется.

Раздражение задней области гипоталамуса вызывает возрастание спонтанной активности, тогда как раздра-зэние переднего гипоталамуса на влияет на спонтанную активность вентральной области ШВ.

Для выяснения вопроса о возмошых путях влияния электрической стимуляции гипоталамуса на наКронную активность ЯТН производила перерезку медиальных структур ствола мозга.

Посла перерезки тормозящее влияние стимуляции вентро-медиального ядра гипоталамуса на активность новдцептивного нейрона ЯТН сохраняется. Такая же картина наблвдалась я при раздраконил преоптической области гипоталамуса. Однако, после указанной перерезки раздражение задней области гипоталамуса вызывало неполное подавление нодацептивных ответов нейронов ЯТН.

1.2. Влияние раздракения разных областей гипоталамуса на нейронную активность ЯГН до и после повретаения ЦСВ. Раздражение задней области гипоталамуса вызывало тормэненае ноцацептивных ответов нейронов ЯТН в ответ на тестирующее болевое раздражение (зубная пульпа). Налок-оон реверсирует этот эффект. После повреждения ПСВ на кондиционирующее раздраааниа заднего гиготаламуса торможешае ноцицепгивного нейрона не наступает. Надо отметить, что при торможения ноцицепгивного ответа нейронов ЯТН в большинстве случаев наблюдалась активация промезуточно-го нейрона, в самом ядре, однако были таклэ случая, когда активация

не происходила, но торможение наступало. Мы допускаем, что это активируется промежуточный нейрон, а не ноцицептивный, так как характеристика у них разная (частота спайков, интерспакковые интервалы я амплиг туда).

Надо отметить, что после повреждения ЦСВ на кондиционирующее раздражение задней области гипоталамуса промежуточный нзйроа не активируется и торшжение активности ноцицептизного нейрона не наступает.

После повреждения ЦСВ, при раздражении передней области гипоталамуса в ЯТН наблюдается совершенно противоположный эффект. Торможение, которое наступает при раздражении этой области, сохраняется после введения нал оке она. После повреждения ЦСВ торможение при кондиционирующем раздражении переднего гипоталамуса опять найлпЕДется. Возможно, это торможение обусловлено включением коры больших полуиарий, Для выяснения этого вопроса в следующей серии опытов, наряду с разрушением ЦСВ производили временное охлаждение коронарной извилины коры больших полушарий. Оказалось, тго в этих условиях раздражение передней области гипоталамуса в большинство нейронов уже не вызывало тормо. женив ноцицаптявной афферентацаи на первом сегментарном уровне.

1.3. Влияние разных областей гипоталамуса на рзйлеко отдергивали., хвоста, 'вызванный болевш стимулом. Пран.яо считать, что поднятие хвоста на крысах, в ответ на болевой стимул (фокусированный луч) <5о-лее или менее хорошо отражает степень восприятия яоцицептавных раздражений. Поэтому для оценки изменений болевого ещущеняя мы прибегли к регистрации этой реаюти. В начале выработки скрытый период реакции поднятия хвоста колебался от 12 до 15 с, во после 3-5 проб стабилизировался и равнялся 9-12 с. На одном и том за животном колебания скрытого периода никогда не превышали 2 с.

Тетаническое раздражение заднего и переднего гипоталамуса : удлиняв г латентный период реакции поднятия хвоста до 30 с и более. Этот эффект продолжался в течение 80-150 о л после выключения раздрая жения. В этом периоде повторный болевой стимул на вызывал поднятие хвоста. После повреждения ЦОВ раздражение переднего гипоталамуса вызывает торможение поднятая хвоста. В некоторых случаях эффект незначи- ! тельно уменьшался, тогда как при раздражении заднего гипоталамуса тор. можение поднятия хвоста уже не наблвдается (1-3 В, 50-1С0 Гц, 0,1 мо),

2. Общая характеристика активности нейронов гипоталамуса

2.1. Исследование нейронной активности разных областей гипоталамуса .. Исследование нейронной активности разных областей Гипоталамуса (передняя, задняя, латеральная области, вентро-медиальноз ядро гипоталамуса) показало в нем наличие нейронов следующих типов:

1. Нейроны, реагирующие фазными ответами только па болевое раздражение (зубная пульпа и надпороговое раздражение подглазничного нерва) - т.н. ноцацептивкыа нейроны.

2. Два типа конвергентных нейронов: а)нейроны, реагирующие на болевые я неболевые периферические раздражения фазными ответами, б)нейроны, реагирующие как на периферические (болевые и неболевые) стимулы, так и на раздражение ЦЗВ и гипоталамуса.

3. Нейроны, ао реагирующие на пощцептивное раздражение я активирующиеся при воздействии ошатных агонистов, при электрическом раздражения гипоталамуса а црВ.

4. Нейроны, реагирующие только на аеболевое раздражение.

5.«Спонтанные нейроны, не реагирующие на выиеукаэааные раздражения.

Фазная реакция нейронов в ответ да одиночное нодацзптивкое раздражение заключалась в возникновении нескольких спайков с латентным периодом 10-40 ш в зависимости от отведения из разных областей гипоталамуса. При 'раздражении апсилатерального зуба по величине латентного периода, ноцицептавныэ нейроны были разделены на 3 группы:нейроны о коротким латентным периодом 8-15 мс, нейроны со средним латентным периодом 15-25 мс а нейроны с длинным латентным периодом 25 мв и более.

Характерно, что латентный период реакдаи конвергентных нейронов на ноцацептивнов раздражение был короче (7-25 мс), чем ноцицаптлвных (10-40 мо). Число спайков в реакции ноцицаптивных нейронов равнялось 2-6 сп., тогда как реакция конвергентных нейроноэ &ла более продолжительной (5-10 сп.). При усилении болевого раздражения наблюдалось . уменьшение латентного периода ответов и увеличили« чийла спайков.

Во всех вышеописанных облаотях гипоталамуса была зарегистрированы ноцицептивныа и конвергентные нейроны, однако, надо ответить, что чаоло последних всегда заметно преобладало.

Изучение зарегистрированных нейронов по ах топографическому расположению показало, что ноцацептивные а конвергентные наДроны встреча

лиоь в следующем соотношении: в латеральной (15/32), в передней (7/28), задней (8/40) областей гипоталамуса, а такке в ввнтро-медааль-ном ядре (3/25)'.

2.2.'Влияние опиатных агонистов и антагонистов на активность нейронов гипоталамуса. С целью изучения функциональной роли различных типов нейронных популяций гипоталамуса в реализации нисходящих антияо-цацептивных эффектов был проведен фармакологический анализ нейронных реакций с введением опиатных агонистов и антагонистов.

При внутривенном введении шрфида или фенталила (0,2 мг/кг) отме-! чалооь подавление активности новдцептивных нейронов гипоталамуса в от-' вет на болевое раздражение. Внутривенное введение налоксона реверсировал эффект морфина и на болевой стимул нейрон отвечал активацией. Морфин также подавлял активность конвергентных нейронов на болевое раздражение, но не изменял ответную реакпдю на неболевое раздражение. Что касается спонтанных нейронов, не реагирующих на болевой и неболевой стимул фазными ответами, то эффект морфина зависит от исходной астивности данных .нейронов. Чем ниже исходная активация нейрона,тем заметнее активирующее влияние морфина. В условиях одновременной регистрации двух нейронов гипоталамуса спонтанного и ноцицептивного типов также было показано усиление активности первого и торможение второго. Под влиянием морфина после разрушения 1$В эффект морфина на . упомянутые нейроны гипоталамуса не изменялся. Это указывает на то, что и на уровне гипоталамуса происходит торможение ноцицептивной активноо-ти.

Havai било показано, что на фоне охлаждения коронарной извилины коры больших полушарий и разрушения ЮВ этот эффект остается. Исходя из этого, можно предположить, что на уровне гипоталамуса эта нейроны рецапрокно взаимосвязаны. При активации одной группы не фонов цроясхо-дит торможение новдцептивных нейронов. Надоксон, введенный после морфина, реверсирует этот эффект, и фоновая активность нейронов возвра-. щается к исходному уровню, а ноцицептивный нейрон отвечает на болевой стимул повышением активности.

2.3. Модуляция активности нейронов гипоталамуса при раздраже- - • нии гипоталамуса и НОВ. Для выяснения вопроса торможения ноцицеп^ив-ных резекций при прямой стймуляцаи гипоталамуса в данной серии опытов бота изучена реакция разных типов нейронов гипоталамуса (нодацептив-ных, конвергентных и спонтанных), а также нейронов, отвечаицих на раздражение ЯГН. С этой целью в передней и латеральной областях гидо-тадамуоа вводили раздражающие электроды и регистрировалась нейронная активность задней области и вентро-медаального ядра. В друтой серии

опытов раздражались вентро-медиальное ядро и задний гипоталамус и регистрировалась нейронная активность латеральной области, в сочетании с периферическими раздражениями, В ответ на'фокальное одиночное раздражение нейроны гиг таламуса реагировали спайковыми разряда!,а с корот-колатентным периодом (0,1-0,4 мс). Кондиционирующее фокальное электрическое раздраконив заднего гипоталамуса вызывает подавление активности ноцицептиеюта и конвергентного нейронов переднего гипоталамуса в ответ на болевое раздражение. В. здание .налоксона реверсирует этот эффект.

При кратковременном тетаническом раздражении задней области гипоталамуса набладается значительное посттатаническое усиление активности спонтанного и конвергентного де Троков гипоталамуса. При введении субанальгетической дозы морфина и поддороговом раздражении задней области гипоталамуса набладалось суммирование их эффектов, т.е. отмечалось усиление активности нейронов. Налоксон устраняя эту активность.

При одновременной регистрации спонтанных нейронов переднего гипоталамуса и ноцяцептивных нейронов ЯТН (тетаняческое раздражение) наблюдался цротивополонный эффект _ нейроны'гипоталамуса активируются и ноцицептивные нейроны ЯТН угнетаются. По всей вероятности торможение нейронов ЯТН обусловлено влиянием активированных нейронов гипоталамуса, которые,возможно, взаимосвязаны с такими же типами нейронов 1£!В (Вагеладзе я др., 1990).

В связи с этим в'следующей серия опытов была изучена нейронная активность гипоталамуса при раздражения ШВ.

Кондиционирующее раздражение вентральной области ЦЗВ вызывало активации спонтанных нейронов, на отвечающих на болевое и неболевоо раздражения и торможение ятивности ноцяцептивных нейронов как передней, так и задней областей гипоталамуса. Что касается конвергентных нейронов, раздражение вентральной области ЦЗВ вызывает лишь частичное подавление ответа. Надо отметить, что эти нейроны, как правило, отвечает о коротколатентным ответом и на раздраиение ЦСВ, однако конфигурация ответа отличается от ответа на периферическая стимул (частота спайков, амплитуда, межспайковыа интерзаяц). При раздражений дорсо-латеральной области ШВ в большинства случаев активность но да це птпвяо-го нейрона латерального гипоталамуса не подавлялась, а в редких случаях даже усиливалась.

Для выяснения вопроса о возможной роля опиатных механизмов в эффектах стимуляции ЦЗВ, было изучено влияние внутривенного введения налоксона (2 мг/нг). После в! дания налоксона электрическое раздраже-

ние вентральной области ШВ не вызывает подавление ответа на болевой стимул, а также не увеличивается активность спонтанных нейронов гипоталамуса.

На разрушенных ДНИ животных эффекты раздракания ШВ на нейронную актирность гипоталамуса на претерпевали ни качественных, ни количественных изменений.

Для выяснения вопроса о взаишдействии антаноцицептавной и нсци-цептивной систем ШВ и гипоталамуса в одной из серии опытов производили тестирувдее раздражение ЯГН и регистрировали ответную реакцию гипоталамуса' до и после кондаабонирующего влияния ШВ. При кондиционирующем раздракании вентрального ШВ полностью тор'шзится вызванная нейронная активность гипоталамуса в ответ на раздражение ЯГН.

При теганачвском раздражении ШВ (0,1 мс, 100 Гц, 3 В) ответ нейрона гипоталамуса на раздражение ЯШ угнетается. Этот эффект паблю-даетоя в течение 20-40 с.

3. Функциональная организация нейронов гипоталамуса в фоническом эксперименте

3.1. Активность нейронов гипоталамуса. Учитывая возможное влияние общего наркоза на активность нейронов различных типов, для получения более полной картины о функциональной организации нейронных популяций гипотала\;уса и их роли в антиноцицептивных эффектах была проведена серия экспериментов с использованием мультинейронного отведения на ненаркотизированных интактиых тавотных (белых крысах). Так как этот катод дает возможность связать активность отдельных клеток о такой специфической функцией, как модуляция болового ацуцения.

Исследовалась активность не фолов передней, задней и латеральной областей гипоталамуса.

По характеру изменений частоты разрядов определили 2 типа спонтанной активности нейронов, не реагируващх на болевое и наболевое раздражение. К первому из них относятся нейроны, которые имели высокую частоту разрядов и низкую амплитуду (10-30 ямп/с). Ко второму -'нейроны, имеющие сравнительно низкую частоту и высокую амплитуду (1-2 имп/с). Введение морфина (20/50) вызывало повышение низкочастотной активности и очень в редких случаях (3/37) активность высокочао-тотцых нейронов подавлялась. Налоксои реверсировал этот эффект, а иногда после введения яалокоона наблвдались у нейронов с низкочастотной активностью вспцдкообразные разряди (5-10 амп/с за каждые 2030 с). Надо отметить, что во всех областях гипоталамуса регистрирова-

лись вкпеописанные типы нейронов; однако нейроны, реагирующие на введение морфина, количественно преобладали в задней области гипоталамуса.

На контрольные животных неоднородные ответы нейронов рогистриро- , вались в ответ на болевой стимул - фокусированный луч. При мультиней- ■ ронном отведении в некоторых случаях из одного и того же пула одновременно можно было регистрировать разные типы нейронов. При анализе ; данных выяснилось, что болевой стимул (фокусированный луч) вызывал тоническое увеличение активности нейронов с низкочастотным разрядом за 0,2-0,5 с раньше до поднятия хвоста, наряду с тоническим подавлением активности высокочастотных нейронов. Продолжительность разряда ноцицептизных нейронов на болевой стимул в некоторых случаях регистра-1 ровалась и после подрятия хвоста и продолжался в течение от 5 до 20 с. Эти нейроны на неболзвое раздражение не отвечали. В цроцентном соотношении нейроны, которые активировались (т.н.новдцептивныз нейро- , ны) при даче болевого стимула количественно значительно преобладали (50/7) над нейронами, отвечающих торможением на болевой стимул -в переднем и латеральном гипоталамусе, тогда как в вентро-медиальном ядре гипоталамуса и задней области нейроны, отвечающие торможением на болевой стимул, регистрировались чаще (70/21).

Наряду с вышеописанными нейронами в гипоталамусе регистрировались конвергентные нейроны, отвечающие тонической активацией как на болевой, так и неболевой (прикосновение) стимулы. Эти нейроны тоже характеризовались низкочастотной спонтанной активпоотью. На болевой стимул конвергентные нейроны отвечали более продолжительные разрядом (10-20 с), чем на прикосновение (6-S с).—

Интересный факт регистрировался при одновременной регистрации ноцицептивного, спонтанного, и нейрона, отвечающего торможением на болевой стимул. Внутривенное введение морфина вызывало неоднозначное влияние на эти типы нейронов. Морфин вызывал активащю, как правило, нейронов, отвечающих торможением на болевой стимул, а также некоторой части спонтанных нейронов, не реагирующих на болевой и неболевой стимулы и одновременно подавлялась активность ноцицептивного нейрона в ответ на болевой стимул. Надо о метить, что активация торшзяцих нейронов начиналась за 0,2-0,5 с раньше, чем подавление ноцицептивного ответа, что указывает на то, что эти нейроны являются теш нейронами, активация которых запускает антиношцаптивную систему и, тем самш, обеспечивает торможение нодацептивной афферентации.

Морфин также вызывал активацию конвергентного нейрона (однако на болевой стимул этот нейрон не повышал свою активность). После вве- ;•

дения налоксона активность нейронов возвращалась к исходному уровню. Также наблюдалось восстановление ответов на ноцицептивное раздражение. В некоторых случаях нейроны с низкочастотной активностью ужа отвечала а на ноболовца стимулы, т.е. на прикосновение.

3.2. Влияние раздражение гипоталамуса и ШВ на активность нейронов гипоталамуса в хроническом эксперименте. Для выяснения воцроса, какие нейронное механизмы лежат в основе анальгезии, вызванной электрическим раздраэднием гипоталамуса, интересен вощюс изучения активности нейронов гипоталамуса при прямди фокальном раздражении гапогала-муса в хроническом эксперименте. Такае не менее вагон вопрос о взаимосвязи га до халами че с ких нейронов с нейронными популяциями НСВ, участвующих в торьюгшяии болевой адаеронтацщ. Тем более, что при мульти- , нейронном отведении в хроническом эксперименте были идентифицированы нейроны, которые прямо взаимосвязаны с тормэжением болевой афферента-цаа яра воздействии оплатите агонистов. Поатому является актуальной изучить те изменения активности нейронов, которые возникают при прямом электрическом раздражении гипоталамуса и . сопоставить эти данные о действием опиатных агонистов.

вокальное раздражение заднего и вентро-медиального гипоталамуса изучалось на актизаооть ранее нами вдентифицированных нейронов. Применялось тетаническое раздрахсэние (1-2 В, 50-200 Гц, 0,1 мс), т.е. сила, которая вызывала торможение поднятия хвоота в ответ на болевой СПшул.

В одной из серии опытов тетаническое раздражение вентральной области ШВ (1-2 В, 50 Гц, 0,2 мс) вюквало усиление активности низкочастотных нейронов, тогда как активность высокочастотных нейронов задней области гипоталамуса не менялась. При усилении раздражения наряду о усилением активности низкочаототных не^оаов, подавлялась активность высокочастотных нейронов. Продолжательнооть активации и подавление ответов зависела от силы раздражения. Однако, после определенного предела силы раздражения продолжительность ответа уже не менялась. Такая же картина наблвдалась при регистрации нейронов а переднего гипоталамуса, но эффект влияния был слабее. После введения налоксона не наблюдалась как посттетаническая активация низкочаототных нейронов, так а подавление активности высокочастотных при раздражении вентральной области ШВ.

Также надо отметать, что в процентном сортношаг число активирующих нейронов . гораздо выше (50/П), чем тормозящих, несмотря на силу раздражения. Некоторые нейроны'не реагировали на алектрачеокоа

раздражение I£B.

Раздражение дорсомедиальной области ЦСВ в редких случаях вызывало незначительное усиление низкочастотной активности нейронов латерадь ного гипоталамуса.

Тетаническое раздракенлв вентрального ДЗВ вызывало увеличение активности нейронов, отвечающих торможением на болевой стимул, тогда как частота разряда новдцептивного нейрона значительно уменьшалась в ответ на болевое раздражение, tía разрушенных ДЯШ крысах эффект раздранения ПСВ на нейронну» активность гипоталамуса не претерпевай изменений. Раздражение ЦЗВ не вызывало торможения вздрагивания хвоста, однако порог на болевой стимул слегка снижался. Налоксон полностью реверсировал эффект раздражения ЦЗВ на вышеописанные не ¡"фоны.

Тетачическсе раздракепие передней области гипоталамуса вызывало посттетаначескую активацию спонтанных, конвергентных и нейронов, отвечающих тормоаена&м на болевой стимул. Надо отметить, что после выключения раздранения болевой стимул в течение нескольких секунд ужа не вызывал активацию конвергентных и ноцлцептивных нейронов на болевой стимул.

После введения налоксона при раздражении переднего гипоталамуса посттзтанач'окая активация незначительно угнетается, а при раздражении задней области отмзчается более сильное подавление фоновой активности нефона, значительно ослаблены прямые ответы во время тетаниза-даи.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании полученных данных предполагается, что влияние различных областей гипоталамуса на ноцяцептивнуа активность нойронов ЯГН реализуется посредством ;пругих центральных структур.

При раздражении передней области гипотала-луса происходит торможение ноцицептивной афферантащш путем включения неоплатной системы -налоксононезависимой. После повреждения Ii¡3 этот эффект сохранен. Вероятно, что торможение ответа ноцицептивного нейрона при раздражении передней области гипоталамуса опосредовано корой больших полушарий, в частности, коронарной извилиной. Нами показано, что после повреждения 1£¡B и охлаждения коронарной извилины этот эффект отсутствует. При раздражении вентро-медиального ядра и задней области гипоталамуса тортожение ноцицептивной аффорентацап опосредовано включением №B, его опиатяой системой, ибо внутривенное введение налоксона, а также повреждение ШВ вызывает устранение торможения болевой аффе-

рентадаи на первом сегментарном уровне. Учитывая данныз литературы о тесной морфо-фяэяологи зской взаимосвязи между ШВ а гипоталамусом (Цаг^уЬ, 1983), а также то, что стимуляция вентро-ыедаального ядра и заднего гипоталамуса вызывает активацию нейронов ШВ (Бегеладзе и. др., 1930), можно допустить, что торможение с этих областей гипоталамуса осуществляется активацией ЩВ.

Полученные результаты показывают, что в гипоталамусе обнаружена нейроны следуоднх типов:ноциц0- гивниа специфические нейроны; конвергентные нейроны двух типов; интарне._;оны; нейроны, отвечающие тоилчео-ким торможением на болевой стимул; нейроны, отвечающие на неболевой стимул.

Описанные на'.и не^оны, отвечающие торможением активности на болевой стимул так же, как и спонтанные и конвергентные нейроны, реагирующие активацией на введение опиатных агонястов или фокальном электрическом раздражают, сконцентрированы в участгах гипоталамуса, откуда получаются наиболее хорошо вкатанные ацтиноцацаптивные эффекты. Возбуждение етих нейронов (наркотические анальгетика, бальная стимуляция) сопровождается торможением ноцацептивдой афферентацзи как на сегментарном, так и на надсегмонтарном уровнях. Полагаем, что эта нейроны гипотала-дуса взаимосвязаны с таЗаи.а жо типаш нефоцов ЦЗВ и вовлечены в реализацию антиноцацептавпых эффектов.

Решающее вначание в реализации антиноинцзытивного влияния гдпе .адамуса ишат спонтанные и нейроны, отвечаэдае торможением на болевой сишул. Все они, видаю, включены в еданоа звено антиноцицептяв-ной системы.

Относительно нодоцептшз1шх специфических нейронов допускаем, что они являются частью восходящей медиальной болецроводнщей системы (Ко1ааок, 1Ш.1, 1965), посредством которой болевая информация поступает к высшим отделам ВДС и участвует в активации ее нейронных популяций.

ВЫВОДЫ

1. Адтиноцацвптивное влияние с задней области гипоталамуса обусловлено активацией ШВ, а о передней - вовлечением кортикофугального механизма.

2. Тормозное влияние задней облаоти гипоталамуса осуществляется опяатаоЕ системой, тогда как с передней области - наопиатной.

3. В ответ на ноцицаптизное разделение • в гипоааламусе обнаружены нейрона разных типов: а)поцацептивные специфические нейроны, реагирую-: щяа на болевое раздражение фазныш ответами или тоническим усилением

активности; б)нейроны, реагирующие тоническим торможением фоновой активности на ноцицзптивноа раздражение; в)конвергентные нейроны двух типов: нейроны, реагирующие как на болевое, так и неболевтраздражение, фазными ответами пли тоническим усилением активности; г;нейроны, отвечающие на периферические стимулы по типу "в", а также реагирующие на электрическое раздразнив гипотачамуса и ЦСВ и на введение опиат-ных агодистов; д)нейроны, которые не реагировали на болевые раздражения, но активировались при фока -ном электрическом раздражения гипоталамуса или под влиянием епиатных агонястов (лнтерне.чроны); е)нейро-ны, возбуждающиеся только при неболевом раздражении.

4. В гяпотеламуса различные типы нейронов распределены по-разному: конвергентные нейроны, з осяовном, локализованы в задней и передней областях, пощцептяБНыв - в латеральной, спонтанные и ненодацеп-тивные нейроны расположена диффузно в гипоталамусе.✓

5. Наркотические адалвготшси посла разрушения 1СВ, наряду с активацией пятернейрона и конвергентного нейрона вызывают торможение реакций ноцяцептявного нейрона на уровне гипоталамуса, тогда как ст- ! ват ноцицептивного нейрона на уровне ЯТН на претерпевает значительных изменений.

6. Ка--:отдческяе анальгетики (морфин и фонтанил) усиливают активность интернейропов и нейронов, отвечающих тоническим торможением на болевой стимул (конвергентные нейроны типа "г") и тем самым угнетают активность конвергентных и ноцицэптивных нейронов, отвечающих на болевое раздражение.

7. При стимуляция заднего гипоталамуса происходит усиление активности нейронов гипоталамуса, отвечающих тоническим торыэжением активности на болевое раздг таяла, интернейронов п конвергентных яейро-

• нов с одновременным угнетением вызванных ноцицептявных ответов на уровне ЯТН и гипоталамуса.

Список работ, опубликованных по тема дасоертацяи:

1. Исследование нейронной активности специфических и -'еспецифа-ческих ядер таламуса л коронарной извшшны коры при нодацептиваом раздражения. Таз'чы Всесоюзной конференции, посвященной 50-летяв с Института физиологии лм.й.С.Берятапвилл АН 1ССР, Тбилиси, 1986, с.6 (совм. с В.В.Абзиааидзе и В.Г.Вэряшвяли).

2. Механизмы деятальнооти антиноцицептявноГ системы ствола головного мозга. ХУ съезд Всес.фпзиол.общества им.И.П.Павлова. Кишинев, 1987, т.2, с.183 (совм.с С.Ы.Бутхуза, В.В.Абзианидзе, В.Г.Бериивиля, Г.П.Гурдаая).

3. Влитие раздражения центрального серого вещества на активность'нейронов ядра тройничного нерва. Нейрофизиология, 1990, т.22, Й, с.381-337 (созм.с С.М.Бутхузи, Е.В.Абзианидзе, В.Г.Беришвяли).

4.' Исследование нейронной активности сомато-сенсорной коры и та-ламичаских специфических и не специфических ядер при болевом раздражении. Известия АН ТОР, серия биологическая, 1950, т.16, №1, с.5-9 (совм. с С.М.Бутхузя, Е.ВЛбзианидзе, В.Г.Беришвили, Г.И.Гурцкая).

5. Влияние разных областей гипоталамуса на нейронную активность ядра тройничного нерва до и после эвреядения центрального серого вещества. Сообщения АН ГССР, 1990, т.137, И, с.149-152 (совм. с Е.В.Абзианидзе, В.Г.Берилвили,"Г.И.Гурцкая, Т.ПЛаГидзе,'Т.Т.Бутху-зи).

6. О влиянии гипоталамуса на нефонную активность центрального , серого вещества и ядра ■ тройничного нерва. Сообщения аН ГССР, 1990, т.137, 112, с.391-336 (совм. с Е.В.Абзианидзе, В.Г.Бериивили, Г.ПД'урд-кал,'Т.П,Лагпдзе).'

7. Влияние раздражения разных областей гшюталадуса на нейронную активность ЯШ до и после перерезки медиальных структур, йзвеотия

АН ГССР, серия биологическая, 1990, т.16, Г£, с.202-207 (совм. с С.М.Бутхузи, Е.В.Абзианидзе, В.Г.Беришвили, Г.И.Гурцкая)'.

/ __

зозгаодоазипь ¿блпсгхзоиззбзлп ынлоепь ЗСбсКЗОПбОталп

(^СС! ОбоЪо) сойпспОп, 1991

Бесплатно

Заказ № 121 Тираж 100

Типография оперативной печати, 380000 Тбилиси, пр.В.Пшавела, 104