Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Исследование конечного мозга миноги (LAMPETRA FLUVIATILIS)

ВАК РФ 03.00.11, Эмбриология, гистология и цитология

Автореферат диссертации по теме "Исследование конечного мозга миноги (LAMPETRA FLUVIATILIS)"

< / '', " (

АКЛДЕЛ\ИЯ Л\ЕДИЦИНСКИХ НАУК СССР

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАЛ1ЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИП ИНСТИТУТ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ МЕДИЦИНЫ

На правах рукописи

у

ПОЛЕНОВА Ольга Андреевна

УДК 591.481:611.81

ИССЛЕДОВАНИЕ КОНЕЧНОГО МОЗГА МИНОГИ (ЬАМРЕТЯА РЫШАТИЛБ)

(03.00.11 — Эмбриология, гистология и цитология)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соисканне ученой степени кандидата биологических наук

ЛЕНИНГРАД

1990

Работа выполнена и лаборатории физиологии клетки Института эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова АН СССР.

Научный руководитель — доктор биологических наук, профессор Н. П. Веселкин.

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор В. А. Отеллин; кандидат биологических наук, доцент Д. К. Обухов.

Ведущая организация — Институт эволюционной морфологии и экологии животных им. А. Н. Северцова АН СССР, Москва.

Защита состоится « гч» <МЛ,Я 19 в часов на заседании Специализированного ученого совета Д.001.23.03 при ордена Трудового Красного Знамени НИИ экспериментальной медицины АМН СССР.

Адрес: 197022, Ленинград, ул. академика Павлова, 12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИЭМ АМН СССР. Адрес: 197022, Ленинград, ул. академика Павлова, 12.

Автореферат разослан «

И » Ш^и 19 г.

Ученый секретарь Специализированного совета Д.001.23.03

кандидат медицинских наук Ю. В. Ивановский

;v. ' ошая характеристика работы

- ^^Актуальность тем. Проблема эволюции конечного мозга всегда была в центре внимания нейробиологов (Elliot smith, 19to;

Herrick, 192a; Карамян, 1976; Pribram, 1977 и др. ).

До 60-х годов на основании классических работ по нейромор-фологии считалось, что конечный мозг возник как исключительно обонятельный центр, и только в ходе филогенеза позвоночных он приобрел новую роль высшего корреляционного центра, благодаря внедрению в него из дорсального таламуса необонятельных аффе-рентов различиях модальностей ( Edinger, 1904; Заварзин, 1941; Herrick ., 1948; Ухтомский, 1945 и др. ).

Благодаря появлению в 50-е годы новых экспершенталгеоморфологических методов, было установлено, что у представителей ПИВШИХ челюстных: хрящевых (Heimer , 1969; ЕЪЪеээоп , Heijner, 1970) И костистых ( Scella , ЕЪЬеазоп ', I97I;Braford , Northcutt, 1974) рыб И ам$ибий (Halpern. et al. , 1968; Scalia et al. , 1968;' Royce , iJorthoutt , 1969) зона вторичных обонятельных проекций в конечном мозге белее ограничена, чем считалось прежде. Более того, у представителей всего ряда немлекопитающих'челюстных с помощью экспериментальноиорфолопгческих ( выьэааоп , schroeder, 1971; Косарева, Номоконова, 1972; Hall, Ebner, 1970; Kicliter, Eorthcutt , 1975) И электрофизиологических (Krug'er , Berkowitz, I960; Воронин И др., 1965; Загорулько и др., 1965; Karamlan et al, 1966; Vesseifcin et al. , 1971 и др.) исследований были обнаружены проекции необонятельных афферентных систем таламуса в конечный мозг. ...

Одновременно были накоплены факты, свидетельствовавшие об участии конечного мозга низших позвоночных в формировании поведенческих реакций (Карамян, 1949; Aronaon , 1963; Segaar, 1965; Ewert , 1967; Graeber , 1980). Все эти данные в совокупности указывали на возможность существования в конечном мозге у представителей всех груш немлекопитающих позвоночных не . только обонятельного входа, но и входов других афферентных сенсорных систем.

■ Анализ этих фактов привел к созданию альтернативной гипотезы, согласно которой конечный мозг возник как иультисенсорный корреляционный центр, осуществляющий и у низших позвоночных ин-тегративные функции и значительно влияющий на-их поведение. (Весе лкш, 1974; Карамян, 1976; Ebbeason , 1980; Horthcutt , 1980).

" " Для проверки обеих гипотез необходимы данные об афферентном снабжении конечного мозга на самих ранних этапах его эволюции у позвоночных, то есть у бесчелюстных, которые, как известно, являются группой, родственной челюстным, так как происходят от общего предка ( Hardlety , 1979; Janvier , M81).

Исследование связей конечного мозга миноги на нормальном материале приводили к противоречивым результатам и оценкам его функционального значения. Так, по мнению A.Kaimepca (¡tappers et ni., I960) телэгадефалон миноги прежде всего связан с рецепцией . и обработкой обонятельных сигналов. Напротив, Гайер (Hoir , 1948) предполагал поступление таламических аферентов разных сен-' сорных модальностей в паллиум миноги и на этой основании, считал возможным участие конечного мозга миноги в межсенсорной интеграции. Затем были получены физиологические данные о поступлении в конечный мозг миноги зрительных (Веселкин, 1966) и соматических (Агаян, 1973) импульсов. Однако, экспериментальноморфологическяе доказательства наличия прямых таламо-телэнцефальных связей у миног до сих пор отсутствовали.

В настоящее время имеется только одна работа, в которой исследовались связи обонятельной луковицы у миноги с помощью пер-оксвдазного метода Giorthcutt , Pusidrowski . 1988).

РТЬ

Из сказанного очевидна необходимо/ исследования афферентного снабжения конечного мозга шшоги современными морфологическими методами.

Одним из наиболее эффективных методов, получивших широкое распространение, стал метод аксоиального транспорта пероксидазы хрена и ее комплекса с лектином, позволяющий выявлять одновременно афферентные и эфферентные связи изучаемой структуры.

Цель и задачи исследования. Целью настоящего исследования было иаучрть на светооптическом уровне афферентное снабжение конечного мозга миноги, уделив главное внимание соотношению в нем проекций вторичных обонятельных волокон и необонятельных таламических афферентов для того, чтобы выяснить, под влиянием каких факторов находится конечный мозг на сашх ранних этапах филоге-- неза позвоночных. Задачи работы заключались в следующем:

1. Исследовать обонятелшые проекции конечного мозга.

2. Выявить таламо-телзнцефальгше связи и установить локализацию окончаний таламических волокон в структурах конечного мозга, а также источники таламических проекций.

3; Исследовать эфферентные связи паллиальных формаций-конечного мозга и дорсального таламуса.

Научная новизна. В работе впервые зкспериментальноморфоло-гическим методом выявлены прямне таламо-телзнцефальные проекции и ж источники в дорсальном т зла»,ту се миноги. Показано, что главной зоной этих проекций является гиппокампалышй паллиум. Установлено, что они берут начало в передней и задней частях дорсального ядра-таламуса, в ядре Беллоячи и в приморциальном- ко-. ленчатом теле-, а также в ростральном отделе среднего мозга, то есть в областях, получающих, по литературным данным, зрительную, соматическую и акусткко-латеральную импульсацию. Показано, что таламическиэ волокна оканчиваются на нейронах, расположенных в латеральном нейропиле пршордиального гиппокампа, а не на пери-вентрикулярных клетках. Плотность таламических проекций уменьшается в каудоростральном направлении. Прямне дорсоталамическиа проекции обнаружены в конечном мозге, как в областях, лишенных вторичных обонятельных проекций (дорсальная часть субгиппокам-пальной доли), так и в зонах проекций обонятельной луковицы (приморднальной гшпокамп, в меньшей степени примордиальный дорсальный и пириформннй паллиум).

Впервые у миноги эксперимектальноморфалогическим методом показано наличие контралатеральных бульбарных проекций в конечном и промежуточном мозге. У миноги впервые выявлены источники центрифугальной иннервации обонятельной луковицы: переднее обонятельное ядро, примордиальный дорсальный и пириформннй паллиум, примордиальный гиппокамп и дорсальный таламус.

Впервые у миноги экспериментальноморфологически показаны проекции в дорсальный таламус из глубоких слоев'и зрительного слоя -кесЬит оросит , а также из структуры, расположенной на границе среднего мозга и перешейка.

Среди эфферентных связей конечного мозга впервые установлены: проекции примордиального гиппокампа в гипоталамус и в пре- .• тектальиую область. Первые подтверждают принадлежность примордиального гиппокампа миноги к лимбической системе, значение вторых пока не ясно..

Научно-практическое значение. Результаты исследования связей конечного мозга миноги тлеют существенное значение для понимания общих закономерностей эволюции мозга позвоночных, так как*мозг миноги - самого древнего из ннне существующих позвоночных, несет

в себе анцестральные черты, свойственные первым предкам позвоночных. Обнаруженные впервые в данной работе прямые таламо-тел-энцефальные связи миноги позволяют предполагать, что они закладываются на самих ранних этапах эволюции позвоночных и являются общей чертой структурно-функционалшой организации конечного мозга позвоночных. Очевидно, у крутлоротых, также как у представителей всего ряда позвоночных, афферзнты основных необонятельных видов чувствительности после переключения в ядрах дорсального таламуса приходят в конечный мозг. Выявленное соотношение обонятельного и необокятельного входов в конечном мозге миноги говорит о его возможном участии, также как и у других позвоночных, в мехсенсорной интеграции и организации поведения. Сведения о бульбофугальной и бульбопетальной иннервации обонятельной луковицы миноги дают представление о базисном принципе организации первичного обонятельного центра. Результаты работа используются на лекционных и практических занятиях по курсу лекций по сравнительной нейроморфологии в Ленинградском Государственном Университете на биологическом факультете.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на Всесоюзном симпозиуме по зрению организмов и роботов (Вильнюс, 1985); на IX Всесоюзном совещании по эволюционной физиологии (Ленинград, 1986); на заседании секции эволюции ЦНС ИЭФБ им. И. М. Сеченова (1986); на заседании секции эволюции ЦНС ИЭФБ им, И.М.Сеченова (1989); на заседании отдела морфологии ШШЭМ AMI СССР (1990). <

Публикации. По теме диссертации ^^блиховано 4 работы.

Структура и объем диссертации. ^¡Зоха содержит /38" с.машинописного текста, 5 схем и 43 рисунка^ Достоит из введения, обзора литературы (глава I), методической,части (глава 2); изложения результатов исследования (глава 3)' р рх обсуждения (глава 4), выводов и списка цитируемой литературы, ^упрчавдего наименований, из них на русском языке - oty .

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ . Глава Г. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В обзоре литературы рассматриваются сравнительноанатомиче с-кие сведения -о становлении конечного мозга в эволюции позвоночных и общих принципах его морфо-функциональной организации, приводятся данные об источниках афферентного снабжения конечного мозга позвоночных, определяющих его эволюцию. Обосновывается выбор животного-миноги для исследования связей конечного мозга и сообщаются анатомические и гистологические-данные о конечном мозге миноги.

Глава 2. МАТЕРИМ И МЕТОДЫ

Работа выполнена на 119 половозрелых миногах (lampetra fluvl-atilisiuiacc Cyclostomata , подкласс Petrcmyzontea ) 0Й06Г0 пола, весом около 200 г. Миног отлавливали в октябре во время их анадромной миграции и содержали в течение экспериментального периода (с октября по май) в садке в р.Неве.

Миног наркотизировали-погружением в 0,6/6 водннй аэрированный раствор уретана. Затем, после фиксации тела миноги в ванночке, жабры непрерывно орошали тем же раствором уретана в течение всей операции. Дорсальную поверхность переднего мозга обнажали, надрезая и отгибая лоскут кожи с мышцей, а затем кусок хрящевого черепа. Маркеры вводили унилатерально в обонятелшую луковицу, полушария конечного мозга, примордиалышй гиппокамп (ПГ) и дорсальный таламус, Микроканюлю (диаметр кончика 10 - 17 мкм) заполняли следующими растворами маркеров. 55? раствор пероксидазн хрена (ПХ) ( Boehringer или Sigma тип У1) готовили на ОД М" трио буфере, (01 7,5) и вводили 82 миногам. 0,1% раствор перок--сидазы хрена с лектином (ПХ-Л) ( Sigma , ПХ - Sigma тип У1) готовили- на 0,1 М трисбуфера (рН 7,5) и вводили 37 миногам. Кроме того 0,1$ раствор ПХ-Л, приготовленный на 0,2 Мксх и забуффе-" ренный до рН 7,9 0,05 М тряс буфером, вводили 10 миногам. Микро-' канюлю погружали е исследовавшиеся структуры с помощью микроманипулятора по собственным-координатам, разработанным-на основе схем мозга по Гайеру ( Heir, 1948) и Шоберу ( Sohoter , 1964). Маркеры вводили ион офоре тале ски с помощью анодного тока (0,5 - 2,0 мкА) в течение 4-8 мин. Глубина погружения микроканголи во все структур мозга 80.- ICO мкм. По завершения введения маркеров дефект

черепа накрывали подшиванием отслоенного кожного лоскута. После операции миноги содержались в ванных при температуре воды 5 - ?°С. На 4 - 7 сутки после операции миног, обездвиженных тубокурарином (0,3 - 0,5 мг на I кг веса), перфузировали транскадциально 0,7$ раствором хлорида натрия, а затем смесью 0,4$ параформальдегида. и 1,25$ глютаральдегида на дистиллированной воде. Извлеченный мозг фиксировали в этом же растворе Z часа при температуре 4°С, а затем сутки отмывали в 30$ растворо сахарозы на дистиллированной воде. Фронтальные, сагиттальные и горизонтальные срезы мозга миног толщиной 60 мкм получали на замораживающем микротоме. Затем па срезах проводили гистохимическую реакцию получения голубого продукта окисления бензидина по методике Мезулама (Mesulam, 1976) с последующим подкрашиванием клеточных ядер кармином. После этого препараты проводили через спирты и ксилол и заключали в бальзам. В обозначении ядер и областей мозга использовали номенклатуру из работ Гайера (Heir , 1948) и Шобера (Schober, 1964).

Гистологические препараты изучали в проходящем свете и фотографировали на микроскопе марки Axiplival (Carl Zeiss Jena).

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Для анализа полученных результатов использовались только те случаи, в которых фокус введения и зона диффузии не выходили' за пределы изучаемой структуры. Меченые волокна, прослеживающиеся от места введения, могут быть как афферентными, так и эфферентными. Ретроградно меченные тела нейронов,указывают на то, что область, в которой они выявляются, служит источникам афферентных волокон исследуемой структуры. Окончания антероградно меченных, волокон обнаруживались вблизи тел клеток или в нейропиле. Они имели вид колечек или пуговок и напоминали терминальные.и тран-зиторные синаптические структуры при импрегнации срезов мозга солями серебра.

I. Введение ПХ в обонятельную луковицу. ПХ вводили в ростро-дорсолатеральную часть луковицы, с тем, чтобы избежать, во-первых, диффузии маркеров в переднее обонятельное ядро, расположенное на границе- обонятельной луковицы и полушария конечного мозга, а во-вторых, попадания та в монроево отверстие, стенки которого образованы медиальными частями луковицы. Размеры мест введения мар- ■ керов варьировали от. локальных, занимавших приблизительно десятую часть луковицы, до обширных, включавших половину структура.

Ход меченнх волокон. Меченые волокна от места введения . расходятся равномерно в разных направлениях. У миноги вторичные обонятельные волокна не группируются в пучки, как у челюстных-позвоночных, апронизывают всю толщу гранулярного слоя и покидают- обонятельную луковицу в составе трех компонентов: латерального, дорсомедиального и вентрального. Единичные меченые волокна идут вентрймедиалыю, проникают в стриатум и дальне не прослеживаются.

Меченые волокна латерального компонента распределяются равномерно в дорсальном и пириформном паллиуме ипсилатерального полушария. Множество тонких волокон с варлкозностяш выявляется как в поверхностном нервном сплетении, так и в центральном слое. Значительная часть меченых волокон из полушария направляется в примордиалышй гиппокамп, вступает в медуллярные полоски и вдет в габенулярную комиссуру и таламус. В примордиальном гиппокампе от меченых волокон медуллярных полосок отделяется значительное число тонких-волокон с варикозностями, которые проходят вблизи тел нейронов, лежащих в нейропиле гиппокампа. Затем часть мече-гах волокон медуллярных полосок идёт через таламус вентрокау-цально в гипоталамус. Меченые волокна, перешедшие через габенулярную комиссуру, образуют два компонента - ростральный и кандальный. Волокна первого спускаются через контралатералышй при-«ордиальный гиппокамп в паллиалькые области полушария и далее не !рослеживаются. КаудальныЙ компонент следует через таламус в ги-юталвмус симметрично ипсилатеральнйм волокнам. КдатралатералЬно 1 конечном и промежуточном мозге меченых волокон выявляется мень-ю, чем на стороне введения.

Небольшая часть меченых волокон дорсомедиального компонента юреходит через мекбульбарную комиссуру в контралатеральную лу-:овнцу, где они оканчиваются в гломерулярном и гранулярном сло-х. Остальные волокна этого компонента идут в приморщиалиаий татокамп, вступают в медуллярные полоски и присоединяются к еченым волокнам латерального компонента.

Волокна вентрального компонента следуют через вентральную асть полушария в промежуточичй мозг, где присоединяются к во-окнам латерального тракта, идущим в вентральный таламус и ги-' оталамус. В постоптической комиссуре часть меченых волокон пе-зходит в контралатеральный гипоталамус. В каудольном направле- -ш меченуе волокна прослеживаются билатерально до области ядра эднего бугорка.

ю.

Локализация меченых нейронов. Меченые нейроны при введении ПХ в обонятельную луковицу были выявлены в области, окружающей место введения, в примордиальном дорсальном и пириформном паллиуме, а также в гранулярном слое контралатеральной обонятельной луковицы. Кроме того, единичные слабо окрашенные нейроны были обна-, ружени в клеилатеральном переднем обонятельном ядре и субгшпо-кампальной доле.

.....П. Введение ПХ и ПХ-Л.в приморриалышй дорсальный и пири-

Маркер! вводили либо в дорсо-латеральнуга часть полушария конечного мозга, соответствующуо дорсальному паллиуму, либо во все полушарие, включая пириформный паллиум. Результаты в обоих случаях введения практически полностью совпадали.

Ход меченых волокон. Меченые волокна из места введения расходятся в' ростральном, дорсомвдиальном и вентрокаудальном напра-' влениях. В ростральном направлении миченне волокна идут диффузно. Большая их часть оканчивается в каудшших 2/3 обонятельной луковицы в гранулярном слое и только единичные волокна достигают рострального полюса обонятельной луковицы. Меченые "волокна выявляются в мекбульбарной комиосурз и в гранулярном слое контрлатеральной луковицы.

Ход волокон в дорсомедиальном направлении полностью повторяет описанный выше путь вторичных обонятельных волокон дорсо-медиального компонента.

Волокна, направляющиеся из места введения вентрокаудально, проходят диффузно в латеральном нейропиле переднего, и среднего мозга. По ходу часть волокон оканчивается на разных уровнях ип-силатерального гипоталамуса. В лостоптической кошссуре и комис-суре заднего бугорка волокна переходят в контралатерапьный гипоталамус. В каудальном направлении меченые волокна прослеживаются до интерпедункулярного ядра билатерально. ■

Локализация меченых нейронов. При введении, маркеров в при-мордиальный дорсальный паллиум интенсивно меченые нейроны - от~ 5 до 8 на срезе выявлялись-в ипсилатеральном примордиальном пи-, риформном паллиуме и в ипсилатеральной обонятельной луковице -в гранулярном слое и на его границе с гломерулярным слоем (от 10 до 15 на срезе). Среди меченых нейронов есть митральные клетки. В контралатеральной луковице отдельные моченые нейроны выявляются только в гранулярном слое. При введении ПХ, охватывающем

и

всю паллиальную область полушария в контралатеральном дорсаль-. ном и пирифорвдом паллиуме выявляв тся от I до 4 "интенсивно меченых нейрона (на одно животное). Свои аксоны они посылают в противоположное полушарие через габенулярную комиссуру.

Ш* Введение ГГХ и. ПХ-Л в пркмордиалншй... гиппокакт- (ПГ). Область введения маркеров охватывала весь ПГ, либо его ростральную, либо каудальную части.

Ход меченых волокон. Меченые волокна, покидающие ПГ, прослеживаются в трех главных направлениях: ростральном, вентральном и дорсокаудальном.

В ростральном направлении меченые волокна идут в полушарий конечного мозга, где распределяются в поверхностном (нейропиль-ном) слое нервных волокон и в центральном (меточном) слое палли-альной части полушария. В обоих слоях часть волокон оканчивается, а остальные идут в ипсилатеральную обонятельную луковицу. В гранулярном слое луковвды выявляются меченые тонкие волокна с вари-козностями. Через межбульбарную комиссуру меченые волокна переходят в контралатеральную обонятельную луковицу, где частично оканчиваются, а остальные вдут в контралатеральное полушарие, в котором они распределяются так же,- как в ипсилатералшом. Из полушария волокна идут в ПГ (контралатеральннй)-и оканчиваются в его латеральном нейропиле и вйлизи нейронов, расположенных в нем. В контралатералытыг структурах меченых волокон выявилось меньше, чем на стороне введения. - - ■ - •

В вентральном направлении множество- волокон расходится из места введения под разными углами. Они пронизывают ипсилате- -ральный таламус и оканчиваются;в преоптической области и гипоталамусе. Отдельные волокна не достигают ннтерпедункулярного ядра в среднем мозге. Часть волокон, идущих в таламусе, переходит в составе постоптической комиссуры и комиссуры заднего бугорка в-контралатеральннй гипоталамус. Другая часть-меченых волокон че_--рез супраоптическую- комиссуру проникает в субгиппокампатьную долю и паллиальные области полушария; Часть гиппоквмпальных воло--кон оканчивается в этих структурах, а остальные вступают в медуллярные полоски и идут в контралатеральный ПГ, где оканчиваются

в латеральном нейропиле. ....... ---■•

В каудальном направлении-пучок меченых волокон из ПГ про--слеживается вдоль дорсальной стенки таламуса под углом к волокнам, идущим в вентральные отделы мозга. Небольшая часть волокон

переходит через габенулярную комиссуру в контралатерапьный таламус и идет параллельно ипсилатералышм волокнам. Основная масса, волокон этого пучка прослеживается билатерально до претектальной области и лишь небольшое их количество следует до кршпи среднего мозга и torus ceuicireuiaria . Этот пучок мы назвали гип— . покампо- претектальннм.

Локализация меченых нейронов. При введении ИХ и ПХ-Л в ростральную часть ПГ ретроградно меченные нейроны были выявлены ни всех ядрах дорсального таламуса. Количество меченых клеток в ядрах считали тотально по всем срезам.

В ядре Беллончи выявилось от 3 до 6 очень крупных, интенсивно меченных нейронов. Они имели би- и вдльтиполирную форму и отростки, ориентированные перпендикулярно поверхности желудочка или под некоторым углом к ней. Каудальнзе, в ростральной части ядра дорсального таламуса, выявилось от 8 до 10 интенсивно меченных нейронов. Они отличались средними размерами,•биполярной формой и отростками, ориентированными перпендикулярно поверхности желудочка, В каудальной части ядра дорсального таламуса обнаружилось от 3 до 5 одиночных нейронов, слабо окрашенных продуктом реакции. По размерам и форме они похожи на нейроны ростральной части ядра. В области примордиального коленчатого тела, было выявлено скопление из 8 - 10 клеток, содержащих продукт реакции только в перикарионах. В ростральном отделе среднего мозга, каудальнее задней комиссуры на границе tectum opticura И torus aeinioircularia наблюдалась группа ИЗ 5 -8 достаточно интенсивно меченных нейронов, которые имели сред- -ние размеры и отросток,.направленный перпендикулярно поверхнос-* ти желудочка.,

1У. Введение ПХ и г ПХ-JÍ в дорсалымй таламус. ■ - ......

Зона введения включала или весь дорсальный таламус, или ростральные и каудальные части медиальной я латеральной стенки.

Ход меченных волокон. Из места введения меченые волокна идут в ростральном, вентральном и дорсокаудальном направлениях.

В ростральном направлении большое число меченых волокон вдет, из. дорсального'таламуса билатерально в ПГ. В ипсилатераль-ном ПГ они занимают главным образом всю его центральную часть, с множеством тонких меченых волокон с варикозностями вблизи тел " нейронов, расположенный в нейропиле ПГ. В ростральном направлении их количество уменьшается.' Небольшое число волокон проходит в контралатеральный ПГ через габенулярную комиссуру и оканчиваете! в его латеральном нейропиле. Проекции таламических волокон были ■

обнаружены в дорсальной часта ипеилагерстльной субгиппокампальной доли. В трех случаях единичные тонкие меченые волокна с варико-зностями были выявлены в ипсилатеральном приморциальном дорсальном и пириформном паллиуме, причем, как в центральном слое, так и в поверхностном слое нервных волокон, а-также в гранулярном слое обонятельной луковицы.

Значительное количество меченых волокон идет из места введения в вентральном направлении в гипоталамус. Часть волокон из. места введения переходит через габенулярную и заднюю комиссуры в контралатералыгай таламус, спускаясь в гипоталамус и распределяясь симметрично ипсилатеральннм волокнам.

Выявлено большое количество меченых волокон, следующих из дорсального таламуса дорсокаудально и достигающих tectum opticum, частично переходя на противоположную сторону через заднюю и тектальную комиссуры.

В шести случаях меченые ботокна были прослежены билатерально до ростральных отделов спинного мозга. На противоположную сторону волокна переходят в комиссуре заднего бугорка.

Локализация меченых нейронов. При введении ПХ в дорсальный таламус ретроградно меченные ноИрена были выявлены в ипсклате-ралькых обонятельной луковице, субпшюкампальной доле и в латеральном нейропиле примордиального гпппокампа. Меченые нейроны, выявленные в контралатеральном ядре дорсального таламуса,'вероятно, посылают свои аксоны в место введения через заднюю и габенулярную комиссуры. В редких случаях меченые нейроны встречаются в ипснлатеральном вентральном таламусе, в дорсачьной и вентральной частях постоптпческого ядра. Иаиболшее число меченых нейронов (20 по всем'срезам) можно набладать в контралатеральном ядре задней комиссуры, через которую аксоны этих нейронов направляются в дорсальный таламус противоположной стороны. В среднем мозге ретроградно.меченные нейроны выявляются билатерально в зрительном и центральном слоях tectum . optiсшп, toma aemioircularia и покрышке среднего мозга. Илсшгатераль-10 меченых нейронов выявлено больше, чем контралатерально.

В каудальной части среднего мозга, на его границе с пере-сейком мозга было выявлено скопление ПХ-позитишых нейронов -10 10 ипси— и 5 контралатерально у одного животного. Аксоны конт-залатеральных нейронов переходят на сторону введения в комиссуре ¡аднего бугорка.

Глава "4." ОБСУЖДЕНИЕ

В настоящее время современными экспериментальными методами у всех низших челюстных позвоночных доказано наличие прямых та-ламо-телэнцефалышх связей (Обухов, 1987; liorthcutt, liicllter, 1980; Echteler , 1985; Murekami et al. , I98S). У МИНОГИ в злектрофизиологических опытах в дорсальном таламусе и в примор-диальном гиппокампе обнаружено представительство зрительной (Ве-селкин, 1966) и соматосенсорной (Агаян, 1973) систем. Главной задачей нашей работы было исследование афферентного снабжения конечного мозга миноги, Главное■внимание уделялось соотношению обонятельного и не обонятельного, превде всего талашческого, входов. В нашу задачу также входило проверить распространение вторичных обонятельных волокон в конечном мозге миноги, поскольку в настоящее время этот вопрос исследовался только в одной эк-спериментальноморфологической работе ( liorthcutt , Puzdrowski, 1988).......

Талако-телэнцефальны е связи. Анализ таламо-телэнцефальных связей миноги и их сравнение с таковыми у других позвоночных затруднен тем, что дорсальный таламус миноги мало дифференцирован. Большинство нейронов в нем лежит перивентрикулярно, обра' зуя дорсальное ядро таламуса, и только незначительное количество клеток мигрировало в наружную зону. Эту популяцию нейронов считают зачатком коленчатых тел.

При введении маркеров в примордиальный гиппокамл ретроградно меченные нейроны были обнаружены во всех ядрах дорсального таламуса: в передней и задней Частях дорсального ядра таламуса, ядре Ееллончи, в передней и задней частях коленчатого те ла, а также в ростральной части среднего мозга.

Чтобы судить о характере таламо-телэнцефальных проекций необходимо знать афферентные входы таламических источников этих проекций. Но в настоящее время сведения об афферентном снабжении дорсального таламуса- миноги очень скудны. По эксперименталь-номорфологическим данным, зрительные волокна оканчиваются в ядре Ееллончи ( Кояагета , 1980) и в задней'и передней частях коленчатого тела ( liorthcutt , Przybylski , 1973; Ilosareva, ~ 1980 и др.). °В передней части коленчатого тела на~нормальном-'материале были описаны окончания волокон общесенсорного спино-бульбо-таламического тракта ( Heier , 1948; tüeuweniiuys , I977)i Однако единственное экспериментальноморфологическоё исследование

с помощью пероксидазного метода этот факт но подтвердило (Не* ■ thcutt, Ebbesson,I980). В каудальной части коленчатого тела и в torus senioirouiaria оканчиваются волокна октаво-латераль-ного лемниска, а в каудальную часть дорсального ядра таламуса приходят гипоталамические волокна ( Hei.ur , 1948). Кроме того, во всех ядрах дорсального таламуса оканчиваются волокна текто-таламического тракта, несущие импульсы разных сенсорных модальностей ( Heiex , 1948; itieuwerihuja , 1977). Вероятность этого подтверждается данными нашего исследования, согласно которым, в дорсальный галамус миноги проецируются нейроны tectum opticum. В последнем, экспериментальными методами бшго обнаружено представительство зрительной (Morthcutt , Przybylcki , 1973; Ко-sareva , 1980; Karamian ßt al. , 1984), соматической и висцеральной систем ( Jiaromian et al. , 1984).

В настоящей работе был также выявлен новый, ранее не описанный источник афферентного снабжения дорсального таламуса -структура, расположенная на границе среднего мозга и перешейка. О связях и функциональном значении этой области у миног практически никаких сообщений обнаружить не удалось.

Из приведенных данных видно, что дорсальный таламус миноги получает разнообразную сенсорную информацию, но во всех его ядрах происходит перекрытие проекционных зонаЭДерентных волокон разных сенсорных модалыюстей.

При массивном введении маркеров, охватывавшем весь дорсальный таламус минога, выяснилось, что проекции таламических волокон занимают всю центральную область ПГ, а также дорсальную часть субгиппокампальной доли. По-видимому, у миноги сенсорные импульсы разных модальностей после переключения в ядрах дорсального таламуса и в ростральном отделе среднего мозга могут поступать в конечный мозг по прямым связям. Главным акцептором таламических волокон в конечном мозге миноги является ПГ. По данным настоящего исследования, а также по литературным данным ( iieier , 1948; Брукмозер,- Добрылко,' 1972; iiicwonnuys , 1977) известно, что в ПГ. приходят вторичные и третичные обонятельные волокла, • а также волокна из гипоталамуса (Helor, Т948; Schwab - , 1973). Таким образом, ПГ у миног, как иУ других немлекопитающих позвоночных, ползает как олъфакто-висцералышй, так и необонятельные экстероцептивные входы. Важно'отметить, что в настоящем исследовании были обнаружены проекции из таламуса и в субгшшокампальную

долю, которую гомологизируют либо со всем дорсальным паллиумом ( КоШгЬеи-^ Ригйго-лпк! , 1988), либо С его частью { Бе1ег, 1948). Однако окончательно этот вопрос может быть решен только с помощью последующих хсдслогических исследований.

В свете проблемы эволюции конечного мозга позвоночных представляет интерес сравнение таламо-телэнцефалышх проекций у миноги с таковыми у других челюстных немлекопитающих позвоночных. Наиболее полно они исследованы у амфибий и рептилий. У амфибий идентифицированы ДБе таламо-телэнцефальше системы: ■ талдао-ар-хипаллиальная и таламо-стриатальная. (Карамян, 1976; НогЧЬсиП, КАсШег , 1980). У рептилий, помимо них, доказано существование также таламо-неокортикальной системы, включающей каналы основных экстероцептишых сенсорных модальностей, сопоставимых с таламо-неокоргикальными сенсорными проекционными системами у млекопитающих. Талачо-гиппокампальный путь у Амфибий и рептилий переключается в переднем ядре таламуса и сопоставим, в целом, с . лимбическим сенсорным каналом млекопитающих (Белехова, Веселкин, 1985).

Выявленные в настоящем исследовании проекции передней части дорсального ядра таламуса в приморциалышй гилпокамп у мино-. ги можно сравнить скорее с лимбическим, таламо-гиппокампальным путем амфибий и рептилий.

Интересно, что у хрящевых рыб в электрофизиологических (Ни-коноров, 1982; Войгихс* , ЛогЦси^ , 1984) и морфологических ( Зшее^в, НогЬЬси« > 1987) экспериментах также был обнаружен . таламо-архипаллиальши сенсорный канал, сравщхмый с таковым у амфибий. Основной зоной представительства необонятельных сенсорных систем у костистых рыб являются области, гомологичные дорсальному паллиуму наземных позвоночных (Веселкин, Ковачевич, 1969; Ракич и др., 1979; По е* а1., 1986 и др.), однако и у них в областях, сопоставимых с медиальным паллиумом также выявлены таламические проекции (Х4о еЪ а1. , 1936; Иигакат! et аЗ. ,1ЕВ0.

Таким образом, наличие таламо-архипаллиалшой системы, проводящей сенсорную импульсацшо, прослеживается у представителей всех классов позвоночных, в том числе и наиболее примитивных -круглоротах. Можно предполагать, что именно этот лимбический . таламо-архипаллиалышй путь является наиболее древним каналом в системе таламо-паллиальных проекций.

Проектам обонятельной луковицы в конечном, мозуе„миноги. У подавляющего большинства позвоночных вторичные обонятельные волокна образуют два основных тракта - латеральный и медиальный.

По нашим данным, волокна латерального обонятельного тракта у миноги проецируются главным образом в паллиальную часть полушария, причем плотность проекций одинакова в примордиальном пи-риформном и дорсальном паллиуме. Эти данные совпадают с результатами исследований проекций обонятельной луковицы у другого вида миноги ( Horthcutt , Puzdi-cwsM , 1988) и являются аргументом в пользу гомологизацш всего паллиума с пириформным паллиу-мом (Третьяков, 1910; iicuwenhuys , 1977 и др.). Также совпадают данные о проекциях обонятельной луковицы у двух ввдов миног в ПГ и субгиппокампальную долы. Последнюю авторы гомологизиру-ют с дорсальным паллиумом других позвоночных (iiorthcutt, Puz- • drowslci, 1980),

Выявленные бульбарные волокна г преоптической области и в ростральной части стриатума сопоставимы с медиальным трактом других позвоночных. Сходные результата получены на серебристой

МИНОГе ( Horthcutt, PuzdroWBlci, 1988).

Итак, настоящее исследование показало, что вторичные обонятельные проекции в конечном мозге у миноги весьма обширны, но в, настоящее время невозможно окончательно оценить насколько они более распространены у миноги, чем в конечном мозге у низших челюстных позвоночных ( Halpern et al. , 1968; БЬЪеззоп, Helmer, 1970; Ito et al., 1973 и др.) из-за трудностей в установлении гомологии у них дорсального и пириформного паллиума. Если подтвердится гомология дорсального паллиума и субгиппокампальной доли, предполагаемая Гайером ( Heier , Т948) и Шобером (Schober, 1964), тогда можно считать,- что зоны вторичных обонятельных проекций в конечном мозге у миноги более обширны, чем у челюстных .позвоночных. Однако если дорсолатеральиая часть полушария гомологична дорсальной части пириформного паллиума, как считают Порт-катт и Паздровский (Bort heutt , Puzdrowski , 1988), тогда вторичные обонятельные проекции в конечном мозге миноги сопоставимы с таковыми у низших челюстных позвоночных.

Результаты настоящего исследования, доказывающие наличие прямых таламо-телэнце|£алшнх связей у миноги наряду с данными, полученными на низших челюстных позвоночных опровергают представления классиков нейроморфологии ( EdInger , 1904; Herrick 1948; Kappera etal., 1936) о том,' что конечный мозг возник в эволюции позвоночных, как почти исключительно обонятельная структура и подтверждают новую концепцию, согласно которой телэнце-фалон уже на самых ранних этапах филогенеза получает приток им-

..... IB

пульсов от основных необонятельных сенсорных систем переключающихся в дорсальном таламусе (Карамдн, 1976; Беселющ, 1974; Ebbesson » 1980; Northcutt , 1981). Вместе с тем, .выяв- . ленное в настоящем исследовании у миноги соотнсгаение обонятельного и нзобонятельного таламичвского входов в конечном мозге отличается от такового у низших челюстных позвоночных большим распространением вторичных обонятельных проекций в структурах телэнцефалона. Необходимо также подчеркнуть, что если подтвердится гомология всей эвагинированной части полушария конечного -мозга миноги пириформному паллиуму других позвоночных, то относительные размеры обонятельной доли по сравнению с другими пал-лиальяыми формациями у нее значительно превосходят таковые у •низших позвоночных челюстных. На атом основании можно предполагать, что конечный мозг возник в эволюции позвоночных как мультисенсорный интегративный центр, со'значительным преобладанием обонятельного входа. Дальнейшие изменения в организации афферентных систем в конечном мозге в филогенезе позвоночных, по-видимому, происходили в направлении сужения проекционных зон обонятельной луковицы и расширения связей дорсального та- . ламуса с дорсальным и .медиальным паллиумом.

' Особенности вторичных обонятельных проекций у миноги. Настоящее исследование показало,- что у миноги имеются как ипси-, так и контралатеральные проекции вторичных обонятельных волокон.

Аналогичная картина выявлена у миксины ( Korthcutt , 1985а), у большинства костистых рыб ( Scalia , Ebbesson . , 1971); llorthcutt, Devia , 1983), амфибий ( Scalia et al. , 1968), рептилий и птвд ( Reiner , Kartea , 1985). Поэтому можно предположить, что билатералькость этих проекций является плези-оморфной чертой позвоночных.

Отсутствие контралатеральных вторичных обонятельных проекций у исследованных хрящевих рнб ( Heimer f I96C; Smeeta, 1983) и млекоиигагадих ( Skeen et al.,1984), вероятно связано с их вторичной утратой.

Выявленные в настоящей работе проекции вторичных обонятельных волокон в промежуточном мозге миноги подтверждают аналогичные данные, полученные ранее на нормальном материале (Johnston, I9II; Heier, 1948).

У хрящевых рыб к наземных' позвоночных проекции вторичных обонятельних волокон обнаружены только в конечном мозге. Возможно, наличке проекций обонятельной луковицы в промежуточном мозге

является плезиоморфным признаком мозга позвоночных, а хрящевые ..рыбы и. наземные позвоночные независимо утратили йх в процессе дивергентной эволюции. .......

Источники афферентного снабжения, обонятельной луковицы миноги.

В настоящей работе впервые удалось выявить источники цент-рифугальной иннервации обонятельной луковицы у миноги. Прежде терминали бульбопетальных волокон у миноги была описаны только в одной электронно-микроскопической работе ( Andrea , .1970), однако источник их был неизвестен. Введение ПХ в обонятельную луковицу показало, что основным источником ее иннервации у ми- -' ноги, судя по частоте случаев, в которых выявляются меченые.клетки,} и их количеству служит паллкалъная часть полушария. Гораздо меньшую роль в иннервации луковицы играют илсклатеральное переднее обонятельное ядро и субптпокампальнея доля, в которых выявляются только единичные меченые нейроны. Еульбопетальше меченые волокна были выявлены при введении„маркеров в ПГ и дорсальный таламус, что говорит об участии этих структур в центральном крнтроле работы обонятельной луковицы. Все перечисленные структуры конечного мозга служят одновременно проекционными зонами обонятельной луковицы.У миноги и, таким образом, связаны с ней реципрокно.

Иентрифугальные волокна в обонятельной луковице описаны у представителей всех классов позвоночных ( Nieuwenhuya , 1967; Моренков, Гусельникова, 1974). У миноги, также как и у всех исследованных групп позвоночных, обонятельные луковицн получают эфферентные волокна из обонятельных структур конечного мозга - палли-альных и субпаллиальных, и необонятельных структур промежуточного и среднего мозга. У миноги и лягушки (Крацкин, Рагимова, 1986) -это дорсальный таламус; у костистых рыб (Ока, 1980, Presada, Rao, Pinger , 1984) - покрышка среднего мозга и перешеек, а у млекопитающих - гипоталамус (Broedwell , Jaeobowitz , I976;Careon, 1984а и др.).

Среди выявленных эфферентсв ПГ особого внимания заслуживают его нисходящие связи с преоптической областью и гипоталамусом. Это подтверждает принадлежность ПГ к лимбической системе и позволяет с большей уверенностью трактовать таламо-гиппокампальные проекции как лим-бический канал связи.

Гиппокампо-претектальный пучок. При введении маркеров в ПГ Йыл выявлен новый ранее нэ описанный у,миноги билатеральный пу-

чок волокон, идущий из ПГ до претектальной области, где оканчиваются большинство меченых всшокон. Б претектуме миноги оканчивают-' ся волокна зрительного тракта ( ilorthcutt , przybylski , 1973;

Kosareva , 1980). Поскольку других сведений об этой области у миноги нет, го значение этого пучка пока не ясно.

При введении ПХ в дорсальный таламус нисходящие меченые во-, локна бшш прослежены не только в продолговатом мозге, как было первоначально установлено на нормальном материале' ( Johnston, I9II; Hoier,1948), но также и в спинном мозге, В недавно проведенном исследовании источников нисходящих спипальных проекций у круглоротнх с помощью ретроградного транспорта ПХ было показано, что у минога в промежуточном мозге есть только один источник ■ спинальных волокон - нейроны ядра заднего бугорка ( Ronan, 1989),

Возможно, что этот источник в работе Ронана не выявился. Несом. -пенно, данный вопрос требует дальнейшего исследования.

ВЫВОДЫ

1. С помощью пероксидаэного метода было показано, что в конечном мозге вторичные обонятельные волокна у миноги проецируются, главным образом, билатерально в примордиалышй дорсальный и пирк-формный паллиум. Немного меньше проекций бульбарных волокон выявлено билатерально в примордиальном гипнокампе. Окончания вторичных обонятельных волокон также обнаружены в контралатеральной обонятельной луковице, ипсгогатеральном переднем обонятельном ядре и в преоптической области. Эти данные свидетельствуют о том, что у миноги зоны проекции вторичных обонятельных волокон в конечном мозге больше, чем у низших челюстных.

2. Кроме того, проекции вторичных обонятельных волокон у миноги были обнаружены .в промежуточном мозге - в ипсияатеральном дорсальном талг?мусе, билатерально в вентральном таламусе, а также билатерально в гипоталамусе. В каудальном направлении вторичные обонятельные волокна прослеживаются до области ядра зщыего бугорка. Наличие бульбарных эфферентных волокон в промежуточном мозге характерно для миксины и некоторых исследованных костистых рыб. У хрящевых рыб и назеглных позвоночных вторичные обонятельные проекции обнаружены только в конечном мозге.

.3. Виявлсны источники центрифугальной иннервации обонятельной луксвлды у миноги'- это переднее обонятельное ядро, субгхга-покамполшая доля, все три паллпальные формации конечного мозга к дорсальный таяагус. Эти структуры являются одновременно про-екцкокнк-лт: зснамп обонятельной луковицы у миноги. Таким образом, проск'тпо-п:!'е зеки связаны с им: реципрокно.

4. Выявлены прямые таламо-телэнцефалыше проекции у миноги, а также установлены их источники в таламусе - передняя и задняя части дорсального ядра таламуса, ядро Бвллоичи , передняя и задняя части пршовдиального коленчатого тела. Эта связь может служить морфологическим субстратом для проведения необонятельных (зрительных и соматических) импульсов после переключения в ядрах дорсального таламуса в конечный мозг миноги. Установлено, что у миноги волокна из дорсального таламуса проецируются в области,

в которых оканчиваются вторичные обонятельные волокна - (главным образом, в приморциальный гиппокамп, в меньшей степени, дорсальный и пириформный паллиум), а также в область, свободную от обонятельных проекций (дорсальную часть субгигаокампальной доли).

5. Наличие у миноги таламо-телэнцефальной связи является одним из аргументов в пользу гомологизации примордиального гиппо-кампа миноги с гшшокампом высших позвоночных, а не с ростральной частью таламуса.

6. Поступление в конечный мозг миноги наряду с обонятельными проекциями также необонятельных сенсорных проекций из дорсаль-нрго таламуса свидетельствует о том,'что конечный мозг возник как межсенсорный интегративный центр. .

Список публикаций во теме диссертации ' I. Кенигфест Н.Е., Веселкин Н.П., Белехова М.Г., Гайдаенко Г.В., Поленова O.A. и Реперан I. Эволюция лимбического зрительного пути у немлекопитающих позвоночных // Тез.докл.Всесоюз.симпозиума по зрению организмов и роботов. - Вильнюс, 1985. - С.Г05.

2." Поленова O.A. Таламо-телэнцефальныа связ:: у'миноги // Тез. сообщен. 9-го совещания по эволюционной физиологии. - Л., 1986. -С.225. .

3. Поленова O.A. Афферентные и эфферентные связи примордиального гиппокампа миноги. Пероксидазное исследование // Деп. ВИНИТИ. - № 4749. - Л., 1986. - C.I7.

4. Поленова O.A., Веселкин Н.П. Исследование связей примордиального гиппокампа мшоги о помощью пероксвдазы хрена и ее комплекса с лектином // Журн.эвол.бисхим, и физиол. - 1988. - Т.24. -№ I. - С.68 - 75.