Исследование потенциал-зависимых механизмов влияния постоянного электрического тока на функционирование колонок соматической коры мозга крыс

Лысенко, Лариса Валерьевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Исследование потенциал-зависимых механизмов влияния постоянного электрического тока на функционирование колонок соматической коры мозга крыс
ВАК РФ 03.03.01, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Исследование потенциал-зависимых механизмов влияния постоянного электрического тока на функционирование колонок соматической коры мозга крыс"

На правах рукописи

оЖлсе^ш?

Лысенко Лариса Валерьевна

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОТЕНЦИАЛ-ЗАВИСИМЫХ МЕХАНИЗМОВ

ВЛИЯНИЯ ПОСТОЯННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА НА ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ КОЛОНОК СОМАТИЧЕСКОЙ КОРЫ

МОЗГА КРЫС

03.03.01 - физиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

804614158

2 5 НОЯ 2010

Ростов-на-Дону 2010

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте нейрокибернетики им. А.Б. Когана Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южный федеральный университет»

Научный руководитель: доктор биологических наук, ст. н. с.

Сухов Александр Георгиевич

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Шульговский Валерий Викторович

доктор биологических наук, профессор Омельченко Виталий Петрович

Ведущая организация: Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН (г. Москва)

Защита диссертации состоится « 19 » ноября 2010 года в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 212.208.07 по биологическим наукам в ФАГОУ ВПО «Южный федеральный университет» (344090, г. Ростов-на-Дону, пр. Стачки, 194/1, НИИ нейрокибернетики, актовый зал).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГАОУ ВПО «Южный федеральный университет» по адресу: 344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 148.

Автореферат разослан «¿0» октября 2010 года

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук

Е.В. Асланян

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Одной из актуальных проблем современной нейрофизиологии является изучение роли эндогенного и экзогенного электрического поля в регуляции функционального состояния и когнитивной деятельности мозга в норме и патологии. Исследования последних лет показывают, что электрические поля в ткани мозга, генерируемые работой ионных каналов на мембранах клеток, регулируют миграцию клеток, их поляризацию и частоту делений во время эмбриогенеза (Song et al., 2002; Li et al., 2008), обеспечивают дифференцировку нервных клеток (Sundelacruz et al., 2009), участвуют в регенерации тканей (Brown, Dransfield, 2008), влияют на синхронизацию активности нервных клеток (Anastassiou et al., 2010).

В коре, благодаря поляризации и вертикальной ориентации нейронов перпендикулярно ее поверхности, возникает дипольный момент, определяющий уровень постоянного потенциала (УПП) коры. Медленные изменения УПП мозга тесно связаны с характером текущего ритмогенеза, обусловленного активацией потенциал-зависимых К+-, Na+- и Са2+-мембранных каналов нейронов, и нейроглиальными взаимодействиями (Amzica, Steriade, 2000; Seigneur et al., 2006). Целый ряд ЭЭГ-феноменов, связанных с когнитивной деятельностью животных и человека, функциональными сдвигами в цикле сон-бодрствование и рядом патологических изменений ЭЭГ, сопровождается сдвигами УПП (Гусельников, 1976; Фокин, Пономарева, 2002; Шимко и др., 2005; Lehmenkühler et al., 1999; Miller et al., 2007; Shinba, 2009). Однако причинно-следственная взаимосвязь этих процессов в настоящее время не исследована. Вопрос, влияет ли эндогенное поле на состояние нейронов или является побочным продуктом функционирования нейроглиального и сосудистого комплексов, представляет собой актуальную проблему современной нейробиологии.

Поскольку экзогенный постоянный электрический ток может имитировать поле постоянного потенциала и модулировать уровень возбудимости коры, большой интерес представляет поляризационная доминанта, формируемая действием постоянного электрического тока на кору и обладающая свойствами естественных мотивационных доминант: повышенной возбудимостью, ассоциативностью, усвоением ритма стимуляции (Русинов, 1969). Известно, что постоянный электрический ток избирательно модулирует частоту нейронных разрядов в зависимости от полярности, длительности и силы воздействия и приводит к долговременным эффектам последействия как у животных, так и у человека (Nitsche, Paulus, 2001; Baudewig et al., 2001). Учитывая колончатый принцип структурно-функциональной организации коры мозга животных и человека, можно предположить, что ключ к раскрытию механизмов модулирующего влияния постоянного

электрического тока следует искать на уровне организации отдельной корковой колонки, однако такие исследования ранее не проводились.

Возросший, в последнее время, интерес к механизмам влияния экзогенного электрического поля обусловлен успешным клиническим использованием транскраниальной электрической микрополяризации, позволяющей улучшить или восстановить двигательные (Fehlings, Tator, 1992; Wu et al., 2008), психические функции (Nitsche, 2002; Ferrucci et al., 2009; George, Aston-Jones, 2010), купировать судорожные приступы (Шелякин и др., 2000; Warren, Durand, 1998), уменьшить очаги поражения головного мозга у больных с инсультом и черепно-мозговой травмой в острый период (Шелякин, Пономаренко, 2006) и др. В настоящее время накапливается все больше свидетельств в пользу того, что ведущую роль в реакции мозга на постоянный ток играют сдвиги мембранного потенциала нейронов (Liebetanz et al., 2002) и несинаптические эффекты (Ardolino et al., 2005). В связи с этим выяснение потенциал-зависимых механизмов влияния электрического поля на мозг представляет несомненную актуальность с биомедицинской точки зрения.

Цель работы: исследование потенциал-зависимых механизмов влияния постоянного электрического тока на функционирование колонок соматической коры мозга крыс. Достижение поставленной цели требовало решения следующих задач:

1. Изучить роль эндогенного электрического поля в формировании и регуляции уровня колебаний постоянного потенциала коры и ритмической веретенообразной активности корковых колонок при сниженном тонусе ретикулярной формации и низком уровне активированное™ мозга.

2. Изучить роль эндогенного электрического поля в соотношении колебаний УПП и эпилептиформной активности (ЭпиА) при повышенном уровне активированности мозга.

3. Изучить роль экзогенного постоянного электрического тока в регуляции функционального состояния корковых колонок при их микрополяризации.

4. Изучить роль экзогенного постоянного электрического тока в усвоении ритма стимуляции в очаге поляризационной доминанты.

5. Сформулировать теоретически и экспериментально обоснованную гипотезу о роли УПП и экзогенного электрического поля в регуляции функционального состояния и пластичности мозга.

Научная новизна работы. 1. Впервые выявлен разнонаправленный характер изменения УПП при развитии веретенообразной и ЭпиА, отражающий различие потенциал-зависимых механизмов их

формирования. При веретенообразной активности отмечен электропозитивный сдвиг УПП, при эпилептиформной - электронегативный сдвиг.

2. Впервые установлена зависимость частотных параметров и формы ЭпиА от уровня негативного сдвига УПП. Большей электронегативности соответствует более высокая частота генерации эпилептиформных разрядов во время эпиактивности.

3. Впервые установлена возможность образования микроочага поляризационной доминанты на структурной основе отдельной корковой колонки.

4. Впервые исследована динамика изменений уровня возбудимости корковой колонки во время усвоенного ритма при поляризационной доминанте.

5. Установлено облегчение пластических перестроек ритмогенеза в коре при увеличении негативности УПП как в очаге поляризационной доминанты при усвоении, запоминании и воспроизведении ритма стимуляции, так и в очаге эпилептиформной патологической доминаты при усвоении паттерна эпилептиформных разрядов во вторичных зеркальных очагах.

6. Впервые сформулировано представление о двух разных формах электротонического взаимодействия нейронов в колонках. Внеклеточное электротоническое (эфаптическое) взаимодействие разных нейронов одной колонки осуществляется за счет суммации внеклеточных потенциалов всех нейронов этой колонки. Избирательное электротоническое взаимодействие соседних однотипных тормозных нейронов, осуществляется за счет электрических синапсов. Оба механизма участвуют в обеспечении синхронизации осцилляторной активности нейронов колонки.

Научно-теоретическое и практическое значение результатов исследования. Выявленные в настоящей работе нейрофизиологические механизмы влияния экзогенного электрического поля при микрополяризации отдельной корковой колонки могут быть использованы для дальнейшего развития методики микрополяризационной терапии человека. Исходя из того, что механизм усвоения ритмичных воздействий является единым для всех анализаторов, полученные в работе результаты по усвоению ритма стимуляции в зоне микрополяризационной доминанты могут быть использованы в лечебных мероприятиях для выработки артифициапьных стабильных функциональных связей (Бородкин, Шабанов, 1986), супраспинальной регуляции мышечного тонуса, интенсивной терапии различных гиперкинезов. Используемая в работе комплексная методика функциональной оценки состояния коры головного мозга с регистрацией УПП расширяет возможности направленного поиска и изучения новых противосудорожных препаратов. Полученные сведения о разнонаправленных сдвигах УПП могут быть использованы для разработки методов коррекции патологических состояний мозга,

связанных с повышенным уровнем возбудимости, а также для оптимизации электростимуляционной терапии при лечении нейрональных дисфункций. Результаты работы использованы при выполнении исследований по грантам РФФИ № 07-04-00424 и Минобразования № 2.1.1/1129, а также в учебном процессе при чтении спецкурса по эволюции ритмогенеза на кафедре физиологии человека и животных ЮФУ. Основные положения, выносимые на защиту:

1. Эндогенный постоянный потенциал коры является производным от медленных изменений мембранного потенциала корковых нейронов при действии различных медиаторов и модуляторов на метаботропные рецепторы.

2. Длительное изменение потенциала покоя корковых нейронов в сторону деполяризации или гиперполяризации вызывает врожденную, генетически запрограммированную активацию различных потенциал-зависимых каналов с формированием соответствующей формы ритмогенеза.

3. Основной функциональной ролью пейсмекерного ритмогенеза, обусловленного активностью потенциал-зависимых каналов, является устранение избыточной де- или гиперполяризации нейронов и восстановление исходного потенциала покоя клеток.

4. Пейсмекерный ритмогенез с участием потенциал-зависимых каналов играет основополагающую роль в механизмах усвоения, запоминания и воспроизведения ритма стимуляции в очаге поляризационной доминанты, составляя основу временной организации активности нейронов в процессах анализаторной деятельности.

5. Сформулирована гипотеза о наличии двух типов электротонического взаимодействия и их различной роли в функциональной организации нейронов, учитывающая разную селективность этих взаимодействий. Экстраклеточное влияние электрического поля более эффективно действует на радиапьно-ориентированные пирамидные нейроны, а избирательный характер взаимодействия однотипных тормозных нейронов одного ансамбля обеспечивается наличием между ними электрических синапсов с низким электрическим сопротивлением, что способствует электротонической синхронизации осцилляторной активности нейронов этого ансамбля.

(Инсбрук, Австрия, 2006), XX Конгрессе Общества физиологов им. И.П. Павлова (Москва, 2007), Всероссийской конференции "Структурно-функциональные, нейрохимические и иммунохимические закономерности асимметрии и пластичности мозга" (Москва, 2007), II Всероссийской научно-практической конференции «Функциональное состояние и здоровье человека» (Ростов-на-Дону, 2008), X Всероссийской научно-технической конференции «Нейроинформатика-2008» (Москва, 2008). Работа была апробирована на заседании Ученого Совета НИИ нейрокибернетики ЮФУ, и совместном заседании кафедры физиологии человека и животных биолого-почвенного факультета ЮФУ и Ростовского-на-Дону отделения физиологического общества им. И.П. Павлова (2010).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе две статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ. Личный вклад автора в опубликованном материале составляет 76 %, объем 2,8 п.л.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 138 страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех глав (обзор литературы, методика, результаты исследования, обсуждение результатов), выводов и библиографического указателя, включающего 272 работы отечественных и зарубежных авторов. Работа иллюстрирована 24 рисунками и двумя таблицами.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Постановка экспериментов. Исследование проводилось как на уровне отдельных нейронов (механорецепторные нейроны речного рака (МРН) Astacus leptodactilus) in vitro, так и на уровне целого мозга крыс in vivo.

Эксперименты in vitro были проведены на 8 рецепторах растяжения речного рака Astacus leptodactilus в возрасте 2-х лет размером тела 8-10 см. МРН был выбран объектом исследования в качестве аналога пирамидных клеток V слоя коры, поскольку имеет сходную с ними геометрию и основные электрофизиологические показатели: потенциал покоя, амплитуду, длительность и ионный механизм генерации потенциалов действия (ПД), критический уровень деполяризации, входное сопротивление и постоянную времени мембраны. Преимуществом МРН является отсутствие неконтролируемой сетевой структуры его возбудительных и тормозных синаптических связей с другими нейронами. При поляризации МРН, в отличие от работы на срезах мозга, можно строго контролировать расположение дендроаксональной оси.

МРН выделяли по методике Wiersma с соавт. (1953). Изолированные рецепторы с двумя кусочками панциря, между которыми были расположены мышцы с МРН, помещали в кювету с 2 мл раствора Ван-Харревельда. Внеклеточную регистрацию импульсной

активности МРН осуществляли монополярно. Отводящий микроэлектрод располагался в заполненной раствором Ван-Харревельда пипетке, втягивающей аксон, индифферентный -в кювете. Сигналы усиливали УБС-1/10 (Россия), оцифровывали с частотой дискретизации 1 кГц через АЦП L-761 (L-Card, Россия) и записывали на жесткий диск компьютера. Поляризацию нейрона постоянным электрическим током осуществляли биполярно от специально сконструированного источника постоянного тока U=9 В при помощи двух неполяризующихся Ag-AgCl электродов (0=50 мкм), которые располагались на расстоянии 300 мкм друг от друга: один - в области разветвления мышцы, второй - в области аксона.

Исследования на целом мозге in vivo проводили на 25 ненаркотизированных, частично обездвиженных d-tubocurarine chloride (2 мг на 1 кг веса) нелинейных взрослых белых крысах весом 200-250 г по методике, получившей положительное заключение Комитета по Биоэтике РАН (протокол № 98 от 11 марта 2002 г.). Трепанацию черепа проводили под эфирным наркозом ручным трепаном диаметром 3 мм. Координаты для трепанационных отверстий определялись согласно данным морфофизиологических исследований (Сухов, 1992) и стереотаксическим координатам (Paxinos, Watson, 1998). Внеклеточная фоновая и вызванная активность отводились заполненными 2,5 M раствором NaCl стеклянными микроэлектродами (2-5 МОм, 0=2 мкм), погружаемыми микроманипуляторами ММ-1 с шагом 10 мкм. Для регистрации фокальной активности соматосенсорной коры использовались блоки из двух микроэлектродов: горизонтальные - с расстоянием между кончиками 0,3-1 мм для отведения биоэлектрической активности от одной или различных колонок в пределах одного слоя коры, и вертикальные - с расстоянием между кончиками 0,7-1 мм для регистрации активности верхних (глубина погружения микроэлектродов 0,3-0,5 мм) и нижних слоев (глубина погружения 1,3-1,5 мм) одной колонки. Идентификация колонок в коре осуществлялась путем оценки параметров первичного ответа при отклонении соответствующей вибриссы, а также с использованием слухового контроля нейронной активности, преобразованной в звуковые сигналы. Для регистрации активности таламуса микроэлектроды погружали на 4,5-5,5 мм. Активность гиппокампа и ретикулярной формации регистрировали посредством вертикального блока микроэлектродов с расстоянием между кончиками 0,5 мм по горизонтали и 3,5 мм по вертикали. Блок погружали на глубину 3 мм от поверхности коры, что соответствовало началу поля Cl гиппокампа и ретикулярной формации на глубине 6,5 мм. Фокальную активность зоны представительства вибрисс в мозжечке - Crus II регистрировали микроэлектродами, погружаемыми на глубину 1 мм от поверхности мозжечка.

ЭпиА вызывали прямым электрическим раздражением поверхностных слоев

соматической коры прямоугольными импульсами длительностью 0,2 мс, частотой 10-60 Гц, напряжением 15-50 В, подаваемыми от стимулятора ГЭФИ-ЗБУ (Россия) с помощью биполярных вольфрамовых электродов, и микроаппликацией раствора антагониста ГАМКд-рецепторов пикротоксина (3 мМ, 125-150 нл) через микроэлектрод, погруженный на глубину 1 мм вблизи регистрирующего электрода в соматической коре.

Блокаду активируемых гиперполяризацией h-каналов проводили путем микроаппликации раствора ZD7288 (Tocris) (100 мкМ, 150 нл) в верхние слои корковой колонки на глубину 200-300 мкм. В качестве контрольной служила соседняя колонка.

Искусственную доминанту формировали путем вертикальной поляризации отдельной корковой колонки через два микроэлектрода (<1 МОм, сила тока 0,5-4 мкА). Воздействие осуществляли в течении 5-20 мин, плотность тока составляла 10-30 А/м2. Анод располагали в I слое, катод - у основания колонки в VI слое, что приводило к дипольному заряду пирамидных нейронов V слоя коры. В целях выявления изменений уровня возбудимости колонок анализировали динамику их фоновой и вызванной активности при сопутствующей стимуляции вибрисс струей воздуха. Воздушная струя длительностью 30 мс подавалась от компрессора под давлением 1 атм с задаваемой от электростимулятора частотой от 0,5 до 5 обдуваний/с.

Методика исследования функционального состояния нервной ткани. Для оценки функционального состояния нервной ткани проводили одновременную регистрацию фоновой и вызванной биоэлектрической активности и УПП, отражающего уровень поляризации нервной ткани. Регистрацию биоэлектрической активности проводили униполярно с помощью 10-ти канального усилителя УБС-1/10 с полосой пропускания 0,1-2000 Гц через АЦП L-761 (L-Card, Россия) с частотой дискретизации 110 кГц. Регистрацию УПП с частотой дискретизации 1 кГц проводили униполярно с помощью 16-ти канального усилителя УБЦ-М8 («Мета», Россия) с полосой пропускания от 0 Гц по постоянному току и аппаратной компенсацией постоянного входного напряжения, а также с помощью 4-х канального усилителя «Synapsis» (ОКБ «Ритм», Россия), позволяющих регистрировать как быстрые (фоновая активность, вызванные потенциалы, разряды отдельных нейронов), так и медленные изменения потенциалов, длящиеся десятки минут и часы. Для минимизации контактных электрохимических поляризационных потенциалов при регистрации УПП использовали специальные хлорсеребряные электроды (ОКБ «Ритм», Россия). Для стимуляции использовали электростимуляторы ЭСЛ-2 (Россия), ГЭФИ-З-БУ (Россия). Управление стимуляцией производили через выходы TTL платы L-205 или L-761 (L-Card, Россия). Обработку электрофизиологических данных осуществляли методами спектрального анализа с

использованием оригинальных прикладных программ, разработанных в НИИ нейрокибернетики им. А.Б. Когана ЮФУ.

Методы статистической обработки результатов. Для оценки статистической значимости полученных результатов использовали t-критерий Стьюдента, критерии Вилкоксона и Манна - Уитни. Критический уровень значимости при проверке статистических гипотез в данном исследовании принимался равным 0,05. Результаты представлены в виде М ± ш, где М - среднее арифметическое, am- стандартное отклонение. Рассчитывали коэффициенты корреляции Спирмена (различия считали значимыми при р<0,05), спектры когерентности и фазовые кросспектры с шагом по частоте 1 Гц. Анализ вызванных потенциалов (ВП) проводили с помощью программ АЕР и Fms по 50-100 реализациям в каждой серии. Выделяли первичные и вторичные компоненты ВП, для которых определяли пиковую латентность и амплитуду.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Соотношение колебаний УПП и ритмической веретенообразной активности корковых колонок при сниженном уровне активированности мозга. Проведенный электрофизиологический анализ ритмической веретенообразной активности показал, что как для фоновых (Рис. 1, А), так и для вызванных веретен (Рис. 1, Б) был характерен зависящий от исходного постоянного потенциала позитивный сдвиг УПП, который в среднем для различных животных (п=6) составлял 0,61±0,12 мВ. А

А - фоновая веретенообразная активность соматической коры; Б - вызванная веретенообразная активность соматической коры; Пунктиром обозначена огибающая уровня постоянного потенциала.

Каждое веретено начиналось с периода положительного сдвига УПП, по литературным данным, соответствующего гиперполяризации клеток, с последующим

возвратом УПП к исходному и даже выше исходного уровня, что соответствует возврату к потенциалу покоя или деполяризации, причем уровень потенциала стремился к исходному в конце веретена, что, по-видимому, и вызывало обрыв веретена при компенсации избыточной гиперполяризации. Появление позитивного сдвига УПП коррелировало с предшествующим появлением веретен и не было привязано к ритму афферентной стимуляции (Рис. 1, Б). Величина предшествующего веретену сдвига УПП была достоверно выше в верхних слоях коры, по-сравнению с нижними слоями той же корковой колонки (t-критерий, р<0,05). В среднем, в верхних слоях коры позитивный сдвиг составлял 0,60±0,13 мВ с максимальным значением 0,85 мВ и минимальным 0,38 мВ, в нижних слоях той же колонки он достигал в среднем 0,41±0,12 мВ с максимумом в 0,52 мВ и минимумом, равным 0,21 мВ.

Поскольку ряд исследователей связывали развитие веретенообразного ритма со взаимодействием токов потенциал-зависимых, активируемых гиперполяризацией h-каналов с токами низкопороговых Са2+-каналов на мембранах нейронов (McCormick, Bal, 1997; Luthi, McCormick, 1998; Destexhe, Sejnowski, 2003), для выяснения вклада h-каналов в наблюдаемые позитивные сдвиги УПП, предшествующие развитию веретена, нами были проведены дополнительные исследования с использованием специфического блокатораh-каналов -ZD7288 (100 мкМ, 150 нл).

Рис. 2. Влияние блокады Ь-каналов на величину позитивного сдвига УПП, предшествующего развитию веретенообразной активности в верхних (Б верх) и нижних (Э нижн) слоях соматической коры, (¡-критерий Стьюдента, р<0,05). А - до блокады. Б - после подведения блокатора

Аппликация гБ7288 приводила к достоверному уменьшению амплитуды позитивного сдвига УПП, который в среднем достигал 0,43±0,08 мВ в верхних слоях колонки и 0,25±0,07 мВ - в нижних слоях той же колонки (Рис. 2). Таким образом, блокада Ь-каналов приводила к снижению исходного УПП как в верхних, так и в нижних слоях коры приблизительно на одну и ту жу величину порядка 0,2 мВ. При этом тенденция большей величины сдвига УПП в верхних слоях, по-сравнению с нижними, оставалась неизменной.

Соотношение колебаний УПП и эиилеитиформпой активности при повышенном уровне активированности мозга. Проведение экспериментов (п=5) по ритмичной электрической стимуляции коры с частотой 10 стимулов/с показало, что в ответ на каждый стимул возникал отрицательный дендритный потенциал с амплитудой

0,5-1,0 мВ и длительностью 10—15 мс. Через 1-2 секунды после начала стимуляции амплитуда дендритных потенциалов уменьшалась до исходного уровня, и затем, через 510 с, наблюдалась их инверсия в положительные потенциалы. При этом происходило усиление активности нейронов в виде генерации пачек импульсов. Если на этом этапе ритмичную стимуляцию прерывали, то наблюдалось последующее развитие ЭпиА типа волна-пик. При этом каждому пику фокальной активности соответствовало возникновение пачки импульсов с католической депрессией потенциалов действия во время отрицательной фазы пика, что является наиболее характерным признаком пароксизмальных деполяризационных сдвигов (ПДС), когда волна внутриклеточной деполяризации достигает 20-30 мВ. После каждого пика чрезмерная деполяризация мембраны устранялась гиперполяризацией клеток во время следующей за пиком эпилептиформной волны, что приводило к восстановлению амплитуды потенциалов действия в начале волны, а затем и к их торможению на вершине волны.

Для выяснения механизмов, вызывающих развитие ПДС во время эпилептиформного пика и приводящих к самопроизвольной генерации корковыми нейронами пачек импульсов, отсутствующих после обычных ТПСП при афферентной стимуляции, нами была исследована зависимость проявления клонической и тонической фаз ЭпиА гиппокампа и соматической коры от уровня постоянного фокального потенциала, являющегося хорошим индикатором уровня МП нейронов и глии в локусе микроэлектродной регистрации. Вызов ЭпиА микроаппликацией раствора пикротоксина, антагониста ГАМКд рецепторов, исключал участие ТПСП в формировании межпиковых интервалов и указывал на их преимущественно эндогенное пейсмекерное происхождение на основе потенциал-зависимых Ь-канапов, активация которых сопровождалась положительными сдвигами внеклеточного УПП до нескольких милливольт.

Переход от клонической фазы ЭпиА к тонической сопровождался ростом негативности постоянного потенциала на 3 мВ, что свидетельствовало о преобладании процессов деполяризации МП большинства нейронов во время тонической фазы. Постепенное уменьшение негативности потенциала коры во время тонической фазы ЭпиА отражало уменьшение уровня деполяризации мембраны нейронов и сопровождалось урежением частоты разрядов эпилептиформных пиков (Рис. 3, А, Б). Так, при снижении негативного потенциала коры на 1 мВ, частота эпиразрядов во время тонической фазы снижалась с 4 Гц до 2 Гц, после чего наблюдался переход в клоиическую фазу ЭпиА с уменьшением негативности еще на 4 мВ (Рис. 3, Б).

Во всех экспериментах наблюдалась линейная зависимость между частотой эпиразрядов и величиной электроотрицательных сдвигов УПП (г=0,87, р<0,05).

А - переход из клонической фазы ЭпиА в тоническую. Б - переход из тонической фазы ЭпиА в клоническую. Пунктиром обозначены сдвиги уровня постоянного потенциала.

Как частота следования потенциалов клонической фазы, так и частота тонической фазы, зависела от УПП. После внутримышечного введения нембутала и засыпания животного амплитуда сдвигов УПП, также, как и амплитуда эпилептиформных пиков, существенно редуцировалась, что свидетельствовало о нейрогенном происхождении сдвигов УПП.

ЭпиА в соматической коре, вызванная локальной блокадой ГАМКд-рецепторов раствором пикротоксина, по форме не отличалась от картины ЭпиА во вторичных или зеркальных очагах в гиппокампе, ретикулярной формации и мозжечке, где ГАМКд-рецепторы не были блокированы, и где ТПСП могли вызываться. Поэтому логично допустить, что непосредственный механизм генерации ЭпиА был одинаковым и в коре, и в подкорковых структурах и был обусловлен активностью пейсмекерных потенциал-зависимых каналов, а не ионотропными синаптическими ТПСП.

Влияние экзогенного постоянного эле|сгрического тока на функциональное состояние корковой колонки при ее микрополяризации. Для исследования зависимости эффектов внеклеточной поляризации от геометрии клетки в качестве аналога пирамидных клеток нами использовался МРН речного рака. Пропускание тока силой 1 мкА через два микроэлектрода, помещенных на расстоянии 300 мкм друг от друга, с катодом на стороне дендритов и анодом на аксоне, вызывало уменьшение частоты импульсации МРН в 3 раза. Эффект торможения, очевидно, был обусловлен сдвигом УПП рецептора растяжения за счет внеклеточного электрического поля. Смена полярности, при которой анод располагался вблизи дендритов, а катод - подводился к аксону, приводила к учащению импульсации нейрона, сохранявшемуся после отключения тока. При этом наряду с медленно адаптирующимся нейроном активировался также молчавший ранее

быстро адаптирующийся нейрон. Таким образом, любой нейрон может возбуждаться или тормозиться посредством внеклеточного электрического поля.

Для исследования механизмов взаимосвязи между сдвигом УПП и ритмической активностью коры и выяснения вопроса, играет ли УПП управляющую роль, или является лишь отражением функциональных изменений, нами использовалась внеклеточная поляризация коры мозга постоянным током, которая имитировала поле постоянного потенциала. Поляризация отдельной колонки изменяла пространственно-временную организацию ее взаимодействия с окружающими колонками, что выявлялось в изменениях спектров когерентности и фазовых кросспектров. В контроле (до поляризации) спектры когерентности электрической активности верхних и нижних слоев контрольной и поляризуемой колонок характеризовались высокими значениями (0,6—0,9) практически во всех анализируемых диапазонах частот. Под влиянием расположенного в I слое колонки анода наблюдались статистически значимые перестройки электрической активности в верхних слоях поляризуемой и контрольной колонок - падение значений когерентности в тэта- (до 0,2-0,4) и альфа-диапазонах (до 0,2-0,5) частот, сохранявшееся и после выключения постоянного тока. Одновременно с этим наблюдалось фазовое рассогласование: ритмика на частотах 4-7 Гц в поляризуемой колонке опережала на 20°-60° тэта-ритм в контрольной колонке.

О формировании микроочага поляризационной доминанты на структурной основе отдельной корковой колонки судили по 40 % увеличению амплитуды отрицательной фазы первичных ответов (ПО) вызванных потенциалов (ВП) коры, возникающему вследствие деполяризации мембраны преимущественно пирамид V слоя под действием катода с понижением порогов импульсации нейронов (Рис. 4, Б) после 15 минут воздействия постоянным током силой 0,5-1 мкА. Постепенный рост амплитуды ВП, проявляющийся через 10-15 минут после включения тока (Рис. 4, А, Б), свидетельствует против только электротонического влияния собственно поляризации.

Рис. 4. Влияние поляризации на амплитуду усредненных (п=100) фокальных ВП. ВП 1-ВП до поляризации, ВП 2-при поляризации 1=0,5мкА, 1=5 мин, ВП 3 - 1=0,5мкА, 1=15 мин. отметка стимула. Горизонтальными линиями под графиками обозначены моменты достоверных отличий ^-критерий Стьюдента, р<0,05).

Наряду с ростом ПО, обусловленным действием синаптических факторов, наблюдался 56 % рост амплитуды отрицательной фазы вторичных компонентов ВП - вызванных ритмичных разрядов (ВРР) (Рис. 4, Б), которые большинство авторов связывают с оценкой биологической значимости стимула. Подтверждением этого предположения являлось постоянство периода следования ВРР при увеличении силы тока и длительности воздействия, т.е. независимость от физических параметров поляризации (Рис. 4, Б).

Вероятность возникновения ВРР зависела от функционального состояния, поскольку ВРР, как и фоновые веретена, легче вызывались во время спокойного или дремотного состояния и наличия фоновых веретен. Вероятность (Р) появления ВРР также зависела от интервала между предшествующим (фоновым или вызванным) веретеном и моментом стимуляции и была максимальной при наличии сходной ритмики в фоне, перед

п**

появлением фонового веретена (Табл. 1, г п ).

Таблица 1

Зависимость вероятности возникновения ВРР от наличия сходной фоновой активности.

Вероятность ВП №1 ВП№2 ВП №3

Рп 0,110 0,022 0,010

Ри 0,209 0,185 0,177

Р» 0,033 0,022 0,042

Рк 0,640 0,772 0,770

Обозначения: Ру - вероятности возникновения-отсутствия вторичных компонентов ВП (]), в зависимости от наличия-отсутствия выраженных пиков фоновой активности (¡), у=1,2.

«+» - наличие, «-» - отсутствие веретен. ВП № 1 - до поляризации, ВП №2 - через 5 мин поляризации 1=0,5 мкА, ВП №3 - через 15 мин поляризации 1=0,5 мкА.

Увеличение вероятности обнаружения ВРР при наличии сходной фоновой ритмики (Рп ) было прямо пропорционально увеличению среднего значения амплитуды фоновых колебаний. Таким образом, ВРР можно рассматривать как эндогенную реакцию на интервал следования фонового веретена и предшествующую избыточную гиперполяризацию клеток.

Наблюдаемый рост амплитуды ВП был фазозависимым (Рис. 5). Подача стимула на восходящей негативной фазе фоновой волны приводила к 50 % росту амплитуды ПО. При стимуляции на позитивной фазе амплитуда ПО не изменялась, или уменьшалась. Увеличение тока до 1,5 мкА приводило к 20 % уменьшению амплитуды ответа, формирующегося на негативной фазе в поляризуемой колонке и к 40 % ее росту в соседней колонке. При этом наблюдался 50 % рост амплитуды ВП, вызываемых на нисходящей позитивной фазе фонового потенциала.

пол!ротапни

поляризуемая колонка О 1 контрольная колонка С 1

______

А II т

А—-

_| 250 мкВ

300 мс

Рис. 5. Динамика усредненных ВП при подаче стимула на восходящей - (А) и нисходящей - (▼) фазах фоновой активности нейронных колонок соматической коры крысы.

Таким образом, при анодной микрополяризации наблюдалась фазозависимая и зависимая от силы тока модуляция уровня возбудимости в результате взаимодействия собственного электрического поля колонки с полем внешнего источника, вследствие чего последовательно достигался оптимум возбудимости сначала на восходящей негативной фазе, а затем - на нисходящей позитивной. В последующем в процесс вовлекались соседние колонки с аналогичной модуляцией реакции на экзогенный стимул и реверсией ответа в зависимости от фазы фонового ритма и силы тока воздействия.

Как показали проводимые нами исследования, при поляризации постоянным током отдельной корковой колонки, имитирующей увеличение эндогенного постоянного потенциала коры, изменялась не только возбудимость, но и становилось возможным усвоение ритма 1 Гц афферентной тактильной стимуляции.

Исследование уровня возбудимости колонки по показателям ВП на тестирующую стимуляцию показало наличие длительного периода торможения, который и регулирует период следования волн постгормозного возбуждения, связанных с открытием калий-зависимых низкопороговых кальциевых каналов. На рис. 6 А видно, что в начале каждого периода, следующего за ритмической отрицательной волной, на протяжении 500-600 мс ВП были подавлены либо полностью, либо частично и восстанавливались только к концу периода усвоенного ритма частотой 1 Гц. В этом случае высокоамплитудные ВП приводили к срыву предшествующего периода и преждевременному запуску следующего периода, что наблюдается и в случае врожденных форм тэта- и альфа-ритмогенеза. Усвоенный ритм следовал с отклонением от ритма афферентной стимуляции на величину 250±50 мс. На Рис. 6 Б, видно, что наблюдалась тенденция к недооценке периода ритма стимуляции, что могло играть решающую роль в опережающем реагировании на циклически повторяющиеся события.

Рис. 6. А Зависимость амплитуды усредненных ВП от момента подачи стимула, по отношению к фоновой усредненной волне усвоенного 1 Гц ритма в поляризуемой колонке соматической коры

(V слой); Б — График зависимости точности усвоения периодов следования очередных волн усвоенного 1 Гц ритма фоновой фокальной кортикограммы от силы тока и времени наблюдения. По оси абсцисс - время, мс. По оси ординат - вероятность появления соответствующего периода

усвоенного ритма.

При этом следует отметить, что доминирующий интервал в процессе поляризации последовательно смещался с 800 мс до 875 мс и затем до 950 мс (Рис. 6, Б), что указывало на постепенное повышение точности отслеживания и усвоения ритма стимуляции. Таким образом, усвоение ритма стимуляции было связано, главным образом, с эффектами внеклеточной поляризации и, как следствие, изменением постоянного потенциала коры.

Роль постоянного потенциала коры в пластичности мозга. Усвоение ритма могло достигаться не только за счет сдвига УПП при внеклеточной поляризации, но и при эндогенных сдвигах УПП, которые развивались в очаге ЭпиА. Об этом факте свидетельствовали результаты, полученные нами в серии (п=4) экспериментов с усвоением ритма биполярной электрической пачечной стимуляции поверхности соматической коры (частота 50 Гц, длительность пачки 290 мс, период следования пачек 1006 мс) (Рис. 7, А).

Рис. 7. А - Реакция усвоения ритма пачечной электрической стимуляции поверхности коры в очаге ЭпиА; Б - последовательное распределение периодов следования пяти усвоенных пачек, усредненных по трем отведениям, представленным на Рис. 7, А; В - длительность этих пачек, усредненная для трех отведений.

Количество разрядов, их форма, амплитуда, период следования во вторичных очагах в гиппокампе и мозжечке полностью повторяли паттерн эпиразрядов первичного очага в коре (Рис. 7, А, Б, В), причем с очень высокой степенью синхронизации, в пределах 4 мс. Усвоение ритма по частоте и длительности пачек в синаптически связанных структурах, где наблюдались такие же пачки с тем же ритмом, может являться отражением общих механизмов пластичности мозга.

Таким образом, при увеличении негативности постоянного потенциала коры как в очаге поляризационной доминанты при усвоении, запоминании и воспроизведении ритма стимуляции, так и в очаге эпилептиформной патологической доминаты при усвоении паттерна эпилептиформных разрядов во вторичных зеркальных очагах наблюдалось облегчение пластических перестроек ритмогенеза.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Возможность обратного влияния внеклеточного потенциала на функциональные свойства клеток отмечалась в ряде исследований (Эзрохи, 1969; Taylor, Dudek 1982; Dudek et al., 1986; Hochman et al., 1995; Anastassiou et al., 2010). Однако, несмотря на большое число работ по регистрации вне- и внутриклеточного потенциала нейронов и спонтанной фокальной активности коры при сниженном и повышенном уровне активированности мозга, практически отсутствуют исследования с одновременной регистрацией постоянного фокального потенциала коры, как комплексного индикатора нейроглиальных взаимодействий. В связи с этим, вопрос о причинно-следственной связи вне- и внутриклеточного эндогенного постоянного потенциала коры остается открытым.

Результаты, полученные нами на мозге крыс, свидетельствуют о значительном вкладе эндогенного УПП в формирование фонового ритмогенеза. Появлению веретенообразной активности в соматической коре обычно предшествовал электропозитивный сдвиг УПП, составлявший в среднем 0,6 мВ для различных животных. Несмотря на наличие данных о существовании градиента УПП между различными слоями коры (Коштоянц, 1957; Аладжапова, 1962), нам не встретилось ни одного исследования послойных различий сдвигов УПП коры при развитии веретена. Проведенное нами сравнительное исследование показало, что величина сдвига УПП была достоверно выше в верхних слоях коры, по-сравнению с нижними слоями той же колонки коры (Рис. 2, А). Последнее указывало на возможный вклад в УПП потенциал-зависимых h-канапов гиперполяризации, плотность которых максимальна на дистальных дендритах пирамидных нейронов V слоя (Williams, Stuart, 2000) в верхних слоях коры. Блокада h-каналов, приводившая к снижению исходного УПП как в верхних, так и в нижних слоях

коры (Рис. 2, Б), также свидетельствовала в пользу возможного вклада h-канапов в предваряющий веретено позитивный сдвиг УПП. Таким образом, полученные нами данные показали, что эндогенный постоянный потенциал коры может сопровождать развитие веретена и отражать активность потенциал-зависимых каналов на мембранах нейронов.

В отличие от электропозитивного сдвига УПП, наблюдавшегося при веретенообразной активности (Рис. 1), при ЭпиА развивался электронегативный сдвиг (Рис. 3). Величина зарегистрированных нами значений амплитуды сдвигов УПП от 1 до 5 мВ в нижних слоях коры крыс была сопоставима с величиной сдвигов УПП от 10 до 20 мВ, зарегистрированных F. Amzica и M. Steriade (2000) в нижних слоях коры кошек при развитии ЭпиА. Выявленная в нашем исследовании прямая линейная зависимость частоты фоновой фокальной ритмики от уровня постоянного потенциала коры крысы при ЭпиА (Рис. 3) также была аналогична зависимости частоты внутриклеточных нейронных разрядов от уровня постоянного потенциала коры кошки при ЭпиА, показанной этими же авторами. Развитие эпилептиформных разрядов, по современным данным, обусловлено активацией потенциал-зависимых каналов под действием избыточной деполяризации мембраны нейронов, возникающей в результате разных воздействий. При этом активация пейсмекерных h-каналов гиперполяризации обуславливает интервал между пароксизмальными деполяризационными сдвигами (Poolos, 2005; Jung et al., 2007; Skov et al., 2009), a Ca2+- и Na -каналы формируют деполяризационный сдвиг (Srinivas, Sikdar, 2008; Chu et al., 2009) и соответствующий ему эпилептиформный разряд при внеклеточной фокальной регистрации. Эти представления соответствуют наблюдавшейся в наших опытах корреляции между колебаниями постоянного потенциала коры и развитием эпилептиформных разрядов.

Обсуждая возможность эфаптического взаимодействия и синхронизации активности нейронов в очаге ЭпиА, следует иметь в виду два различных механизма такого взаимодействия: первый - за счет фокального внеклеточного электрического потенциала, так называемых эфаптических влияний, роль которых до сих пор обсуждается; второй - за счет электрических синапсов, связывающих однотипные, с одним и тем же добавочным пептидом (Galaneta, Hestrin, 2002; Fanselow et al., 2008), тормозные клетки в функциональные нейронные ансамбли, имеющие общую осцилляторную активность. Однако оба этих механизма способны обеспечить только локальную синхронизацию нормальной и эпилептиформной активности нейронов на расстояниях до 200-300 мкм, что совпадает с размерностью корковых колонок и обеспечивает индивидуальный характер их ритмогенеза (Сухов и др., 2007; Кириченко, Повилайтите, Сухов, 2008).

Наблюдаемая нами иррадиация локального очага ЭпиА на другие отделы мозга по

аксональным связям между структурами облегчалась, благодаря пачечному характеру синхронно возникающих разрядов пирамидных клеток во время пароксизмальной деполяризации их мембраны при активации Са2+- и Na+- каналов. Ряд авторов характеризуют пирамидные клетки V слоя как класс нейронов, играющих ключевую роль в распространении эпилепсии (Telfeia, Connors, 1998; Trevelyan et al., 2006), в связи с тем, что их аксоны покидают кору и выходят к другим структурам мозга,

Возникает вопрос: если наблюдается корреляция между сдвигом УПП и ритмической активностью коры, то является УПП лишь отражением функциональных изменений, или играет управляющую роль? Ответ на этот вопрос дает внеклеточная поляризация коры мозга постоянным током, которая может имитировать поле постоянного потенциала и реализовывать свойства естественных доминант.

Согласно полученным нами на МРН данным и исследованиям на срезах мозга (Durand, 2003), поляризационные явления в нейронах зависят от ориентации клеток. Существенную роль в этом должно играть неравномерное распределение потенциал-зависимых каналов вдоль аксо-дендритной оси клеток (Williams, Stuart, 2000; Korngreen, Sakmann, 2000; Kole et al., 2008). Однако, в доступной литературе нам не удалось обнаружить исследований, посвященных установлению данной взаимосвязи. В связи с этим, нами был разработан методический прием вертикальной микрополяризации отдельной корковой колонки. Гиперполяризации апикальных дендритов под действием анода, по-видимому, приводила к активации токов потенциал-зависимых каналов, активируемых гиперполяризацией, плотность которых линейно увеличивается по направлению от сомы к апикальным дендритам. При этом повышение возбудимости клеток V слоя под действием катода может являться результатом суммации ВПСП с деполяризацией сомы вследствие активации потенциал-зависимых Ка+-канапов, имеющих преимущественно аксосоматическую локализацию.

Пирамиды V слоя подвергаются наибольшему влиянию тока при микрополяризации по ряду причин: сопротивление мембраны пирамидных клеток на десятки МОм ниже сопротивления остальных нейронов других слоев (Schubert et al., 2003, 2006); наибольшая длина сома-дендритного участка обуславливает наибольший перепад напряжения на пирамидах V слоя, в 5-6 раз превышающий перепад напряжения на интернейронах. Невозможность формирования поляризационной доминанты в наркотизированном мозге (Русинов, 1980) может объясняться подавлением возбудимости дендритов пирамидных нейронов V слоя под влиянием анестетиков (Potez, Larkum, 2008)

Результаты исследований, проведенных нами на ненаркотизированных крысах, свидетельствовали о возможности формирования микроочага доминанты на основе

отдельной корковой колонки (Рис. 4) с последующей активацией соседних колонок (Рис. 5). Возникновение сопряженной активации соседних колонок и формирование вторичных доминантных очагов согласуется с данными других авторов (Дроздовска, 1986; Русинова, 1988) о формировании «зеркальных» доминантных очагов симметричных отделов мозга при формировании доминанты под влиянием поверхностной анодной микрополяризации.

Проведенное нами определение уровня возбудимости поляризуемой колонки на разных участках усвоенного ритма по параметрам вызванных потенциалов на тестирующую стимуляцию показало наличие длительного периода торможения, которое, на наш взгляд, и регулировало период следования волн посттормозного возбуждения, связанных с открыванием калий-зависимых низкопороговых кальциевых каналов. Ритм стимуляции в этом случае мог являться датчиком временных интервалов для частотной настройки h-каналов, контролируемых семейством HCN-генов, которые и запускали работу каналов соответствующего частотного диапазона (Santoro, 2004). Гиперполяризация апикальных дендритов под действием анода приводит к активации h-каналов, переводя ряд «потенциальных» пейсмекеров в «актуальные». По литературным данным, их преимущественная локализация в супрагранулярном слое совпадает с данными (Magee, 1998; Williams, Stuart, 2000) о большей плотности h-каналов на апикальных дендритах, по сравнению с сомой. Таким образом, активация гиперполяризационных катионных токов и дезактивация низкопороговых кальциевых токов вследствие гиперполяризации дендритов пирамидных нейронов, по-видимому, инициировали последующее поддержание синаптических и внутренних мембранных свойств кортикальных нейронов, подстраивающихся под соответствующие временные интервалы входного сигнала. Можно предположить, что время усвоения сопутствующего ритма составляло около 10-15 минут за счет включения под действием поляризации различных вторичных посредников. Это сопоставимо со временем активации ранних генов, наблюдаемым в других процедурах обучения (Анохин, 1997; Islam et al., 1995; Staiger et al., 2002). Длительное (более 30 минут) сохранение усвоенного ритма после отключения тока может указывать на участие в этой реакции поздних генов, вызывающих изменение свойств белковых молекул ионных каналов и рецепторного аппарата мембраны.

Таким образом, представленные данные свидетельствуют о наличии двух типов электротонических взаимодействий разной селективности и их различной роли в функциональной организации нейроглиального комплекса: экстраклеточного экзогенного и внутриклеточного эндогенного. Экзогенное влияние более избирательно для радиалыю-ориентированных пирамидных нейронов, а внутриклеточное электротоническое взаимодействие, обусловленное электрическими контактами обеспечивается

избирательностью тормозных нейронов, с одним и тем же добавочным пептидом (Са1агге1а, НевШп, 2002; НакЫяку е1 а1., 2006; Fanselow й а1., 2008), объединяя различные интернейроны в индивидуальные тормозные ансамбли.

ВЫВОДЫ

1. Развитию веретенообразной активности при сниженном уровне активированности мозга предшествует появление позитивного сдвига эндогенно обусловленного постоянного потенциала коры, величина которого в верхних ее слоях достоверно выше сдвига в нижних слоях той же колонки и коррелирует с амплитудой веретенообразной активности.

2. Рост возбудимости нейронов при развитии эпилептиформной активности сопровождается ростом эндогенного негативного постоянного потенциала коры, причем частота следования эпиразрядов прямо пропорциональна величине негативного сдвига УПП, отражающего уровень деполяризации мембраны нейронов, максимальное значение которого соответствует негативным пикам эпиразрядов, а минимальное - волне.

3. Установлена возможность образования локального очага повышенной возбудимости на структурной основе отдельной корковой колонки при ее микрополяризации. Создание доминантного очага в соматической коре крысы путем поляризации постоянным током нейронной колонки уже через 15 минут приводит к росту амплитуды первичного ответа ВП, и вторичных вызванных разрядов.

4. Установлено, что при анодной микрополяризации корковой колонки экзогенное электрическое поле, действующее преимущественно на радиально ориентированные пирамидные клетки, создает возможность для усвоения ритма афферентной стимуляции за счет частотной настройки соответствующей пейсмекерной активности потенциал-зависимых каналов с участием внутриклеточных вторичных посредников, о чем свидетельствует сохранение изменений активности в нейронных колонках после отключения тока.

5. Увеличение негативности внеклеточного постоянного потенциала при подавлении ГАМКА-рецегтторов, пачечной электрической стимуляции, микрополяризации отдельных колонок коры способствует пластическим перестройкам коры мозга в форме усвоения ритма афферентной стимуляции в очаге микрополяризации, в очаге патологической эпилептиформной доминанты при пачечной электрической стимуляции коры, и усвоению ритма эпиразрядов во вторичных зеркальных очагах.

6. Результаты проведенного комплексного исследования позволяют сформулировать представление о существовании в коре двух типов электротонических взаимодействий

различной селективности: экстраклеточного влияния суммарного фокального потенциала, более эффективно действующего на радиально-ориентированные пирамидные нейроны, и электротонических взаимодействий однотипных тормозных нейронов одного ансамбля, в котором благодаря наличию между интернейронами электрических синапсов с низким электрическим сопротивлением осуществляется электротоническая синхронизации осцилляторной активности нейронов.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации в журналах, рекомендованных ВАК РФ

1. Лысенко Л.В. Доминанта, как физиологическая основа внимания и основной механизм поддержания определенного функционального состояния // Вапеология. - 2008. -№ 2. - С. 60-65 (0,492 п.л., личный вклад 100 %).

2. Лысенко Л.В. Потенциал-зависимые механизмы эпилептиформной активности / А.Г. Сухов, Л.В. Лысенко, А.К. Логвинов // Валеология. - 2009. - № 4. - С. 54-60 (0,574 п.л., личный вклад 30 %).

Список работ, опубликованных по теме диссертации

3. Лысенко Л.В. Исследование влияния параметров поляризации постоянным током на функциональное состояние коры мозга крысы // Материалы II Межрегиональной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых: «Молодежь XXI века - будущее Российской науки - Ростов н/Д, 2004 - С. 61-62 (0,082 пл., личн. вк. 100 %).

4. Лысенко Л.В. К механизму усвоения ритма стимуляции в очаге поляризационной доминанты, как модели отсчета собственного времени в биологической системе / Л.В. Лысенко, Б.М. Владимирский, А.Г. Сухов // Материалы Всероссийской конференции «Механизмы синаптической передачи».-М,2004.-С. 49(0,041 пл., личн. вк. 30 %).

5. Лысенко Л.В. К механизму усвоения ритма стимуляции в очаге поляризационной доминанты // Материалы XI Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых. - Екатеринбург, 2005. - Т. 1 - С. 410-412 (0,082 пл., личн. вк. 100 %).

6. Лысенко Л.В. Влияние анодной поляризации на уровень возбудимости координационно-управляющей системы нейронных модулей // Материалы XI Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых. -Екатеринбург, 2005. - Т. 1 - С. 412-413 (0,082 п.л., личн. вк. 100 %).

7. Лысенко Л.В. Влияние поляризации постоянным током на компоненты вызванных потенциалов нейронного модуля соматической коры крысы // Материалы XIV Международной конференции по нейрокибернетике. - Ростов н/Д, 2006. - Т. 1. - С. 48-51 (0,164 п.л., личн. вк. 100 %).

8. Лысенко Л.В. К механизму усвоения ритма стимуляции при микрополяризации корковой колонки / А.Г. Сухов, Л.В. Лысенко // Материалы XIV Международной конференции по нейрокибернетике-Ростовн/Д 2006.-T. 1.-С. 102-106(0,205 п.л., личн. вк. 40%).

9. Лысенко Л.В. О возможной роли эндогенных пейсмекерных каналов гиперполяризации в формировании и функционировании поляризационной доминанты // Материалы XIII международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2006». - М., 2006. - С. 144-145 (0,041 п.л., личн. вк. 100 %).

10. Lyssenko L.V. The probable mechanisms of autonomous spindle oscillations in the thalamus and neocortex on the rat / R.V. Yasenkov, L.V. Lyssenko, T.S. Serdjuk, D.S. Medvedev,

A.G. Sukhov // Journal of sleep research. Abstracts of the 18th Congress of the European Sleep Research Society. - Innsbruck, Austria, 2006. - V. 15. - S. 1, P. 098 (0,025 п.л., личн. вк. 20 %).

11. Лысенко Л.В. Трансформация ритма внешней стимуляции в системе нейронных модулей, как основа сенсорного восприятия // Материалы XIII Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых. - Екатеринбург, 2007. - С. 469-470 (0,041 п.л., личн. вк. 100 %).

12. Лысенко Л.В. Фазозависимая модуляция возбудимости нейронных модулей соматической коры крысы при анодной поляризации // XX Съезд физиологического общества им. И.П. Павлова. - М., 2007. - С. 315 (0,025 п.л., личн. вк. 100 %).

13. Лысенко Л.В. Фазовая автоподстройка эндогенного ритма нейронных модулей как механизм детекции входных сигналов // Материалы XIV международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2007» секция «Биология». - М., 2007. - С. 149-150 (0,041 п.л., личн. вк. 100 %).

14. Лысенко Л.В. Циклическая регуляция возбудимости нейронных колонок, как основа адаптации к внешним воздействиям/ Л.В. Лысенко // Материалы Всероссийской конференции с международным участием «Структурно-функциональные, нейрохимические и иммунохимические закономерности асимметрии и пластичности мозга»,- М„ 2007. - С. 369-373 (0,2 п.л., личн. вк. 100 %).

15. Лысенко Л.В. Усвоение ритма стимуляции в доминантном очаге, как адаптационная преднастройка к ожидаемому воздействию / Л.В. Лысенко, А.Г. Сухов // X всероссийская научно-техническая конференция «Нейроинформатика-2008»:Сборник научных трудов. - М., 2008 . - 4.1. - С. 164-173 (0,328 п.л., личн. вк. 60 %).

16. Лысенко Л.В. Исследование потенциал-зависимых механизмов формирования доминанты // Материалы XV Международной конференции по нейрокибернетике. -Ростов н/Д, 2009. - Т. 1. - С. 109-112 (0,164 п.л., личн. вк. 100 %).

17. Лысенко Л.В. Механизмы локального пейсмекерного ритмогенеза и его роль в инициации произвольных движений / А.Г. Сухов, Л.А. Беличенко, А.К. Логвинов, Л.В. Лысенко, Т.С. Сердюк, М.В. Скорнякова // Юбилейная конференция «125 лет Московскому психологическому обществу». -М., 2010. - С. 128-132. (0,205 п.л., личн. вк. 20 %).

Список сокращений

ВП - вызванный потенциал

ВПСП - возбуждающий посггсинаптический потенциал

ВРР - вызванные ритмичные разряды

МП - мембранный потенциал

МРН - механорецепторный нейрон

ПДС - пароксизмальный деполяризационный сдвиг

ПО - первичный ответ

ТПСП-тормозный постсинаптический потенциал

УПП - уровень постоянного потенциала

ЭЭГ - электроэнцефалограмма

ЭпиА - эпилептиформная активность

h-канапы - каналы, активируемые гиперполяризацией

Печать цифровая. Бумага офсетная. Гарнитура «Тайме». Формат 60x84/16. Объем 1,0 уч.-изд.-л. Заказ № 1896. Тираж 100 экз. Отпечатано в КМЦ «КОПИЦЕНТР» 344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Суворова, 19, тел. 247-34-88

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Лысенко, Лариса Валерьевна

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Эндогенный постоянный потенциал мозга.

1.1.1. Предполагаемые источники постоянных потенциалов мозга.

1.1.2. Роль эндогенных внеклеточных токов в регуляции активности нейронов.

1.1.3. Зависимость уровня постоянного потенциала от функционального состояния животного и человека.

1.1.3.1 Динамика уровня постоянного потенциала в цикле сон-бодрствование.

1.1.3.2 Сдвиги уровня постоянного потенциала при условно-рефлекторной деятельности и обучении.

1.1.3.3 Динамика уровня постоянного потенциала в очаге эпилептиформной активности.

1.2. Влияние внеклеточного постоянного электрического тока на нейроны центральной нервной системы.

1.2.1 Влияние геометрии электрода и электрической проводимости тканевой среды на активность нейронов.

1.2.2 Зависимость ответа нейрона от его геометрии и положения относительно электрода.

1.2.3 Влияние параметров поляризации на нейронную активность.

1.3 Влияние постоянного тока на системном уровне.

1.3.1 Модель поляризационной доминанты.

1.3.2 Влияние неоднородностей электрического сопротивления коры головного мозга на условия ее поляризации.

1.3.3 Оптимальная интенсивность воздействия постоянным током для формирования доминантного очага.

1.3.4 Пространственно-временная организация биоэлектрической активности мозга при доминанте.

1.3.5 Возможные механизмы долговременных эффектов поляризации

1.3.5.1 Продолжительность функциональных изменений в следовом периоде поляризации.

1.3.5.2 Изменение морфологических показателей при микрополяризации.

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1 Объекты исследования.

2.1.1 Рецептор растяжения речного рака АяГасия 1ер1ос1асШи$.

2.1.2 Белые крысы.

2.2. Методика проведения исследований.

2.2.1. Операционная подготовка животных к экспериментам.

2.2.2 Постановка экспериментов.

2.3 Приборы и оборудование.

2.4 Методы анализа экспериментальных данных.

2.4.1 Методы анализа фоновой фокальной биоэлектрической активности.

2.4.2 Методы анализа вызванной фокальной биоэлектрической активности.

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.1 Соотношение колебаний постоянного потенциала коры и ритмической веретенообразной активности корковых колонок при сниженном уровне активированности мозга.

3.2 Соотношение колебаний уровня постоянного потенциала коры и эпилептиформной активности при повышенном уровне активированности мозга.

3.3 Влияние экзогенного постоянного электрического тока на функциональное состояние корковой колонки при ее микрополяризации.

Глава 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ.

ВЫВОДЫ.

Список сокращений.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Исследование потенциал-зависимых механизмов влияния постоянного электрического тока на функционирование колонок соматической коры мозга крыс"

В коре, благодаря поляризации и вертикальной ориентации нейронов перпендикулярно ее поверхности, возникает дипольный момент, определяющий уровень постоянного потенциала (УПП) коры. Медленные изменения УПП мозга тесно связаны с характером текущего ритмогенеза, обусловленного активацией потенциал-зависимых K+-, Na+- и Са2+-мембранных каналов нейронов, и нейроглиальными взаимодействиями (Amzica, Steriade, 2000; Seigneur et al., 2006). Целый ряд ЭЭГ-феноменов, связанных с когнитивной деятельностью животных и человека, функциональными сдвигами в цикле сон-бодрствование и рядом патологических изменений ЭЭГ, сопровождается сдвигами УПП (Гусельников, 1976; Фокин, Пономарева, 2002; Шимко и др., 2005; Lehmenkiïhler et al., 1999; Miller et al., 2007; Shinba, 2009). Однако причинно-следственная взаимосвязь этих процессов в настоящее время не исследована. Вопрос, влияет ли эндогенное поле на состояние нейронов или является побочным продуктом функционирования нейроглиального и сосудистого комплексов, представляет собой актуальную проблему современной нейробиологии.

Возросший, в последнее время, интерес к механизмам влияния внешнего электрического поля обусловлен успешным клиническим использованием экзогенной транскраниальной электрической микрополяризации, позволяющей улучшить или восстановить двигательные (Fehlings, Tator, 1992; Wu et al., 2008), психические функции (Nitsche, 2002; Ferrucci et al., 2009; George, Aston-Jones, 2010), купировать судорожные приступы (Шелякин и др., 2000; Warren, Durand, 1998), уменьшить очаги поражения головного мозга у больных с инсультом и черепно-мозговой травмой в острый период (Шелякин, Пономаренко, 2006) и др. В настоящее время накапливается все больше свидетельств в пользу того, что ведущую роль в реакции мозга на постоянный ток играют сдвиги мембранного потенциала нейронов (Liebetanz et al., 2002) и несинаптические эффекты (Ardolino et al., 2005). В связи с этим выяснение потенциал-зависимых механизмов влияния электрического поля на мозг представляет несомненную актуальность с биомедицинской точки зрения.

Цель работы: исследование потенциал-зависимых механизмов влияния постоянного электрического тока на функционирование колонок соматической коры мозга крыс.

Достижение поставленной цели требовало решения следующих задач:

Научная новизна работы.

1. Впервые выявлен разнонаправленный характер изменения УПП при развитии веретенообразной и ЭпиА, отражающий различие потенциал-зависимых механизмов их формирования. При веретенообразной активности отмечен электропозитивный сдвиг УПП, при эпилептиформной -электронегативный сдвиг.

Научно-теоретическое и практическое значение результатов исследования. Выявленные в настоящей работе нейрофизиологические механизмы влияния экзогенного электрического поля при микрополяризации отдельной корковой колонки могут быть использованы для дальнейшего развития методики микрополяризационной терапии человека. Исходя из того, что механизм усвоения ритмичных воздействий является единым для всех анализаторов, полученные в работе результаты по усвоеншо ритма стимуляции в зоне микрополяризационной доминанты могут быть использованы в лечебных мероприятиях для выработки артифициальных стабильных функциональных связей (Бородкин, Шабанов, 1986), супраспинальной регуляции мышечного тонуса, интенсивной терапии различных гиперкинезов. Используемая в работе комплексная методика функциональной оценки состояния коры головного мозга с регистрацией УПП расширяет возможности направленного поиска и изучения новых противосудорожных препаратов. Полученные сведения о разнонаправленных сдвигах УПП могут быть использованы для разработки методов коррекции патологических состояний мозга, связанных с повышенным уровнем возбудимости, а также для оптимизации электростимуляционной терапии при лечении нейрональных дисфункций. Результаты работы использованы при выполнении исследований по грантам РФФИ № 07-04-00424 и Минобразования № 2.1.1/1129, а также в учебном процессе при чтении спецкурса по эволюции ритмогенеза на кафедре физиологии человека и животных ЮФУ.

Основные положения, выносимые на защиту:

5. Сформулирована гипотеза о наличии двух типов электротонического взаимодействия и их различной роли в функциональной организации нейронов, учитывающая разную селективность этих взаимодействий. Экстраклеточное влияние электрического поля более эффективно действует на радиально-ориентированные пирамидные нейроны, а избирательный характер взаимодействия однотипных тормозных нейронов одного ансамбля обеспечивается наличием между ними электрических синапсов с низким электрическим сопротивлением, что способствует электротонической синхронизации осцилляторной активности нейронов этого ансамбля.

Апробация диссертационной работы. Материалы диссертации были представлены на: Всероссийской конференции «Механизмы синаптической передачи» (Москва, 2004), II Межрегиональной научно-практической конференции «Молодежь XXI века - будущее Российской науки» (Ростов-на-Дону, 2004), XI и XIII Всероссийских научных конференциях студентов-физиков и молодых ученых (Екатеринбург, 2005, 2007), XIV и XV Международных конференциях по нейрокибернетике (Ростов-на-Дону, 2006, 2009), XIII и XIV Международных конференциях «Ломоносов» (Москва, 2006, 2007), 18-м Конгрессе ЕБИБ (Инсбрук, Австрия, 2006), XX Конгрессе Общества физиологов им. И.П. Павлова (Москва, Россия, 2007), Всероссийской конференции "Структурно-функциональные, нейрохимические и иммунохимические закономерности асимметрии и пластичности мозга" (Москва, 2007), II Всероссийской научно-практической конференции «Функциональное состояние и здоровье человека» (Ростов-на-Дону, 2008), X Всероссийской научно-технической конференции «Нейроинформатика-2008» (Москва, 2008). Работа была апробирована на заседании Ученого Совета НИИ нейрокибернетики ЮФУ, и совместном заседании кафедры физиологии человека и животных биолого-почвенного факультета ЮФУ и Ростовского-на-Дону отделения физиологического общества им. И.П. Павлова (2010).

Заключение Диссертация по теме "Физиология", Лысенко, Лариса Валерьевна

ВЫВОДЫ

2. Рост возбудимости нейронов при развитии эпилептиформной активности сопровождается ростом эндогенного негативного постоянного потенциала коры, причем частота следования эпиразрядов прямо пропорциональна величине негативного сдвига уровня постоянного потенциала, отражающего уровень деполяризации мембраны нейронов, максимальное значение которого соответствует негативным пикам эпиразрядов, а минимальное - волне.

5. Увеличение негативности внеклеточного постоянного потенциала при подавлении ГАМКА-рецепторов, пачечной электрической стимуляции, микрополяризации отдельных колонок коры способствует пластическим перестройкам коры мозга в форме усвоения ритма афферентной стимуляции в очаге микрополяризации, в очаге патологической эпилептиформной доминанты при пачечной электрической стимуляции коры, и усвоению ритма эпиразрядов во вторичных зеркальных очагах.

6. Результаты проведенного комплексного исследования позволяют сформулировать представление о существовании в коре двух типов электротонических взаимодействий различной селективности: экстраклеточного влияния суммарного фокального потенциала, более эффективно действующего на радиально-ориентированные пирамидные нейроны, и электротонических взаимодействий однотипных тормозных нейронов одного ансамбля, в котором благодаря наличию между интернейронами электрических синапсов с низким электрическим сопротивлением осуществляется электротоническая синхронизации осцилляторной активности нейронов.

Заключение

Данные, полученные в опытах с поляризационной доминантой, свидетельствуют в пользу гипотезы об электротоническом типе взаимодействия в межнейронных корковых влияниях как определяющем при образовании простых форм временной связи. Влияние электрического поля, как и электротонические влияния, требующие для своего осуществления проводящей структуры, являются градуальными, безимпульсными типами влияния в ЦНС, отражаемыми в виде долго длящихся изменений ритмической активности больших полушарий головного мозга. Однако, в настоящее время как механизмы изменения возбудимости в течение поляризации, так и механизмы, ответственные за продолжительность изменений после отключения тока остаются малоизученными.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование проводилось как на уровне отдельных нейронов (механорецепторные нейроны (МРН) речного рака Astacus leptodactilus) in vitro, так и на уровне целого мозга крыс in vivo.

2.1.1 Рецептор растяжения речного рака Astacus leptodactilus

МРН был выбран объектом исследования в качестве аналога пирамидных клеток V слоя коры, поскольку у него отсутствует неконтролируемая сетевая структура возбудительных и тормозных синаптических связей с другими нейронами. Использование МРН позволило на отдельном нейроне с четкой ориентацией дендроаксональной оси изучить зависимость эффектов поляризации при разной полярности от ориентации клетки, полагая, что в соматической коре основным фактором влияния являются радиально ориентированные пирамидные клетки, со сходным строением.

Эксперименты были проведены на 8 рецепторах растяжения речного рака Astacus leptodactilus (РРР), в возрасте 2-х лет, размером тела 8-10 см. (Рис. 1, А2). РРР состоит из пары рецепторных мышц (Рис. 1, Б1), на которых находятся два механорецепторных нейрона (МРН) (Рис. 1, Б2), с отходящими от них аксонами (Рис. 1, БЗ) и оболочкой из сателлитных глиальных клеток (ГК) вокруг них (Рис. 1, Б4).

Система двух нейронов РРР является уникальной моделью для исследования влияния внешнего внеклеточного электрического поля благодаря следующим анатомическим и физиологическим особенностям этого препарата:

1) нейроны имеют длину тела порядка 50-100 мкм и хорошо видны под микроскопом, поэтому при поляризации МРН, в отличие от нейронов коры мозга, можно строго контролировать расположение дендроаксональной оси;

2) анатомическое строение и основные физиологические характеристики: потенциал покоя; амплитуда, длительность и ионный механизм генерации ПД; критический уровень деполяризации; входное сопротивление и постоянная времени мембраны сходны с пирамидными клетками ЦНС;

3) отсутствует неконтролируемая синаптическая связь между нейронами.

Система двух нейронов РРР позволяет легко контролировать функциональное состояние нейрона, по изменению частоты генерации ПД. Один из нейронов (медленно адаптирующийся или тонический) дает информацию о положении хвоста рака, он длительно генерирует ПД с частотой, пропорциональной удлинению рецепторной мышцы. При небольшом постоянном натяжении рецепторных мышечных пучков в начальном сегменте аксона медленно адаптирующегося нейрона под влиянием генераторного потенциала возникают ритмические ПД. Другой (быстро адаптирующийся или фазический), является «датчиком» скорости движения брюшка рака. В ответ на резкое растяжение рецепторной мышцы он генерирует кратковременный импульсный разряд, в котором максимальная частота и число ПД пропорциональны интенсивности растяжения. При постоянном растяжении рецепторной мышцы он, в отличие от тонического, молчит, что связанно с разной интенсивностью ацетилхолинэстеразы в них (Ильинский, 1975). азрез А

Рак: А1 - брюшная нервная цепочка, А2 - РРР, АЗ - вырезаемые кусочки панциря, на которых крепится РРР.

Препарат: Б1 - механорецепторная мышца, Б2 - МРН, БЗ - аксон, Б4 -оболочка из сателлитных ГК.

Установка: В1 - кювета, В2 - опытный РРР, ВЗ - контрольный РРР, В4 -регулятор растяжения рецепторной мышцы, В5 - присасывающиеся электроды.

Биопотенциалы: Г1 - усилитель, Г2 - импульсная активность опытного МРН, ГЗ - импульсная активность контрольного МРН.

Рис. 1. Общая схема постановки эксперимента на МРН (по Лобанов, 2000)

2.1.2 Белые крысы

Поскольку доминантный очаг может формироваться лишь у ненаркотизированных животных (Русинов, 1970), исследование на целом мозге in vivo проводилось на ненаркотизированных крысах, по методике получившей положительное заключение комиссии по биомедицинской этике Комитета по Биоэтике РАН (протокол № 98 от 11 марта 2002 г.). В работе представлены результаты исследований, выполненных в острых экспериментах на 25 взрослых ненаркотизированных обездвиженных крысах обоего пола, весом 200-250 г. Минимизация вариабельности результатов осуществлялась путем тщательного контроля функционального состояния животного во время опыта.

Для выполнения поставленных в работе задач по исследованию механизмов воздействия постоянного тока на нервную ткань, крыса является наиболее удобным экспериментальным объектом по ряду причин:

1) организация соматосенсорной системы крысы в виде объединений клеток с различными функциональными свойствами на основе общности их рецептивных полей в структурно-функциональные группировки - колонок позволяет минимизировать вариабельность экспериментов, позиционируя микроэлектроды на одну и ту же необходимую колонку (Сухов, 1969, 1992; Коган, Сухов, 1978; Woolsey, 1978);

2) колонки обеспечивают возможность формирования различных функциональных ансамблей, отражающих в своей активности различные параметры тактильного стимула (Wossley, Van der Loos, 1970; Сухов, 1992);

3) существует четкое соматотопическое соответствие взаимного расположения бочонков в коре мозга (Рис. 2) и баррелоидов в релейном ядре таламуса местоположению вибрисс на мордочке крысы и методика точной функциональной идентификации бочонков по показателям вызванной активности;

4) крыса является неприхотливым животным, физиологические системы которого остаются стабильными в течение многочасовых экспериментальных нагрузок.

Рис. 2. I - А, В, С, D, Е -ряды вибрисс, II - а, Ь, с, d, е - ряды бочонков, соответствующие рядам вибрисс (по Сухов, 1992). В соответствии с поставленными задачами исследования фокальной активности отдельных колонок в зоне коркового представительства вибрисс в каждом опыте осуществлялась идентификация проекционных колонок. В ряде экспериментов регистрировали активность релейного ядра таламуса (tv), ретикулярной формации, гиппокампа и мозжечка.

2.2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.2.1. Операционная подготовка животных к экспериментам

Выделение рецептора растяжения речного рака (РРР). РРР выделялись A.B. Лобановым по методике Wiersma с соавт (1953) под бинокулярной лупой. После этого изолированные рецепторы с двумя кусочками панциря, между которыми расположены мышцы с МРН, помещались в кювету с 2 мл раствора Ван-Харревельда (mM: NaCl - 205; KCl - 5,4; NaHC03 - 0,24; MgC12 - 5,4; CaC12 - 13,5; pH 7,2-7.4). Кусочки панциря насаживались через проделанные отверстия на иглы, одна из которых подвижна, и может регулировать растяжение или сокращение мышцы. Аксон втягивался стеклянной пипеткой с раствором Ван-Харревельда (Рис. 1, В5).

Операционная подготовка крысы. Крыса помещалась под стеклянный колпак с парами эфира для наркоза, где постепенно засыпала. После установления ровного спокойного дыхания и исчезновения мигательного и болевого рефлекса для выполнения хирургической подготовки к опыту животное перемещалось в стереотаксический станок, где голова фиксировалась за верхние резцы.

Затем подкожно для местной анестезии вводили 2% раствор новокаина и через 5 минут действия новокаина производили удаление лоскута кожи над теменными костями. После остановки кровотечения голову животного дополнительно фиксировали в двух точках за углы височного гребня и производили удаление надкостницы с поверхности черепа. После окончания операции края кожных разрезов в местах входа кожного надглазничного и затылочного нерва, а также ткани в местах фиксации черепа за височным гребнем инфильтровались 2% раствором новокаина для дополнительной местной анестезии.

Трепанация теменной кости черепа осуществлялась ручным зубчатым трепаном диаметром 3 мм. Координаты центров отверстий: для соматосенсорной области - 2 мм каудально от брегмы, 5,5 мм латерально от сагиттального шва; для таламических ядер - 3 мм каудально от брегмы и 3 мм от сагиттального шва; для гиппокампа и ретикулярной формации ствола головного мозга - 6,5 мм каудально от брегмы и 2 мм латерально от саггитального шва; для мозжечка - 4 мм каудально от затылочных швов лямбды и 5 мм латерально. Координаты для трепанационных отверстий определялись в соответствии с данными морфофизиологических исследований Сухова, Лапенко (Сухов, 1992) и стереотаксическим координатам (Paxinos, Watson, 1998). После завершения трепанации вокруг отверстий формировали валик из смеси воска и вазелина, удерживающий каплю физиологического раствора внутри отверстий, что предохраняло твердую мозговую оболочку от высыхания. Эфирный наркоз поддерживался на протяжении всего времени трепанации с помощью небольшой маски с ваткой, смоченной эфиром. Таким образом, все болезненные процедуры проводились под общим наркозом.

Затем под кожу крысы вводилась игла, через которую проводили постепенное дозированное введение дополнительно разбавленного 1:20 ампулированного раствора d-тубокурарина (d-tubocurarine chloride). Пороговые дозы кураре, вызывали блокаду нервно-мышечного проведения в крупной мускулатуре туловища и конечностей при сохранении возможности движения мелкой лицевой мускулатуры. Благодаря этому у крыс сохраняется возможность моргания при выработке мигательного рефлекса и движения вибрисс при тактильной, зрительной или легкой электрокожной стимуляции в качестве защитно-оборонительной реакции, которая, однако, не мешает микроэлектродной регистрации биоэлектрической активности.

При появлении первых признаков действия кураре и затруднении самостоятельного дыхания животного капельное введение раствора кураре прекращалось, а крыса переводилась на искусственное дыхание. Для искусственной вентиляции легких использовалась специальная мягкая резиновая маска, одеваемая на нос крысы, через которую с помощью компрессора и прерывателя, работающего с частотой 1 раз в секунду, поступала струя воздуха, что соответствует ритму дыхания этих животных.

Мониторинг функционального состояния животного осуществлялся по показателям кардиограммы, энцефалограммы и ВП на тактильную стимуляцию, а также по показателям самопроизвольных или вызванных движений вибрисс, регистрируемых специальными тензодатчиками. Текущий контроль сердечного ритма, очень чувствительного к эмоциональному напряжению животного в случае появления каких-либо неучтенных болевых ощущений, осуществляется путем прослушивания пульсовых ударов через динамик. Кроме того, через каждые 15-20 минут после записи ВП проводится 30 секундная регистрация ЭКГ и электрокортикограммы с построением гистограммы R-R интервалов кардиоритма и спектров мощности фоновой электрокортикограммы для статистической оценки функционального состояния крысы. Никаких болевых воздействий на крысу во время опыта после выхода животного из состояния наркоза не оказывалось. Период микроэлектродной регистрации фокальной и импульсной активности продолжается в течение 4-5 часов с поддержанием у крысы состояния спокойного бодрствования. Затем крыса переводилась в состояние длительного сна нембуталом. К концу опыта крысе вводилась избыточная доза нембутала 200 мг на кг веса внутрибрюшинно.

2.2.2 Постановка экспериментов

Внеклеточную регистрацию импульсной активности МРН осуществляли монополярно. Отводящий микроэлектрод располагался, в заполненной раствором Ван-Харревельда пипетке, втягивающей аксон, индифферентный - в заполненной раствором Ван-Харревельда кювете. Сигналы усиливались УБС-1/10 (Россия), оцифровывались с частотой дискретизации 1 кГц через АЦП L-761 (L-Card, Россия), и записывались на жесткий диск компьютера.

Отведение внеклеточной фоновой и вызванной активности мозга крыс осуществляли также монополярно, референтным электродом являлся один из зажимов головодержателя. Для регистрации фокальной активности исследуемых структур мозга и стимуляции использовались стеклянные микроэлектроды, заполненные 2,5 М раствором NaCL с сопротивлением 1-5 МОм и диаметром кончика 2-3 мкм. Микроэлектроды погружались в исследуемые структуры мозга с помощью микроманипуляторов ММ-1 с шагом погружения 10 мкм, согласно стереотаксическим координатам атласа (Paxinos, Watson, 1998). Прогибание поверхности мозга предотвращалось ретракцией электродов на 50 мкм после начального погружения. Для регистрации фокальной активности соматосенсорной коры изготавливались по-разному ориентированные «склейки» микроэлектродов: горизонтальные -с расстоянием между кончиками 0,3-1 мм, для отведения биоэлектрической активности с одной, или с различных колонок в пределах одного слоя коры и, вертикальные - с расстоянием между кончиками 0,7-1 мм, для регистрации активности верхних (глубина погружения микроэлектродов 0,3-0,5 мм) и нижних слоев (глубина погружения 1,3-1,5 мм) одной колонки. Идентификация колонок в коре осуществлялась путем оценки параметров первичного ответа при отклонении соответствующей вибриссы, а также с пользованием слухового контроля нейронной активности, преобразованной в звуковые сигналы. Для регистрации активности таламуса микроэлектроды погружали на 4,5-5,5 мм. Активность гиппокампа и ретикулярной формации регистрировалась посредством вертикальной склейки с расстоянием между кончиками 0,5 мм по горизонтали и 3,5 мм по вертикали, погружаемой на глубину 3 мм от поверхности коры для расположения верхнего микроэлектрода в гиппокампе, и на глубину 6 мм для попадания нижнего микроэлектрода склейки в ретикулярную формацию. Фокальная активность мозжечка регистрировалась с использованием горизонтальных склеек с расстоянием между кончиками 0,3-0,5 мм, погружаемых на глубину 1 мм от поверхности мозжечка в зону представительства вибрисс - Crus II.

Поляризация МРН (Рис. 3) постоянным электрическим током осуществлялась биполярно от специально сконструированного источника постоянного тока U=9 В при помощи двух неполяризующихся Ag-AgCl электродов (0=50 мкм), которые располагались на расстоянии 300 мкм друг от друга - один в области разветвления мышцы, второй — в области аксона, отходящего от тела рецепторного нейрона.

Рис. 3. Схема поляризации МРН

Для максимальной эффективности воздействия поляризующие микроэлектроды располагались строго перпендикулярно поверхности поляризуемых участков МРН, вплотную к соответствующим участкам нейрона, избегая механического надавливания на нейрон, что контролировалось на слух по резкому учащению импульсации нейрона при очередном шаге погружения микроманипулятора. Этот способ позволял минимизировать распространение тока по путям с низким сопротивлением (межклеточное пространство, раствор, омывающий МРН, мышца).

Искусственная доминанта формировалась путем вертикальной поляризации отдельной нейронной колонки крысы через два микроэлектрода (<1 МОм). Воздействие осуществлялось в течении 5-20 мин, сила тока 0,5-4 мкА, плотность тока составляла 10-30 А/м2.

ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Зона проекции вибрисс в соматической коре

Анод Катод

Регистрирующий

Рис. 4. Схема поляризации колонки соматической коры крысы (адаптировано по ВезсЬёпеэ с соавт.,1998).

Анод располагался в I слое, катод - у основания колонки в VI слое, что приводило к дипольному заряду пирамидных нейронов V слоя коры согласно Рис. 4.

Эпилептиформная активность вызывалась прямым электрическим раздражением поверхностных слоев соматической коры биполярными вольфрамовыми электродами прямоугольными импульсами длительностью 0,2 мс, частотой 10-60 Гц, напряжением 15-50 В, подаваемыми от стимулятора ГЭФИ-ЗБУ (Россия), и микроаппликацией раствора антагониста ГАМКА-рецепторов пикротоксина (3 мМ, объемом 125-150 нл) через микроэлектрод на глубину 1 мм вблизи регистрирующего электрода в соматической коре.

Блокада активируемых гиперполяризацией ионных токов Ih проводилась путем микроаппликации через микроэлектрод 100 мкМ раствора 4-Ethylphenylamino-l,2-dimethyl-6-methylaminopyrimidiniumhloride -ZD7288 (Tocris) объемом 150 нл, в верхние слои корковой колонки на глубину 0,2-0,3 мм. В качестве контрольной служила соседняя колонка.

В целях выявления изменений уровня возбудимости колонок анализировалась динамика их фоновой и вызванной активности в течение 60-секундных эпох, при сопутствующей стимуляции вибрисс струей воздуха длительностью 30 мс, подаваемой от компрессора под давлением 1 атм, с задаваемой от электростимулятора частотой от 0,5 обдуваний/с до 5/с.

2.3 ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

Эксперименты были выполнены на электрофизиологической установке (Рис. 5), в состав которой входили:

Усилительная аппаратура: Для усиления биоэлектрической активности использовался 10 канальный усилитель УБС 1/10 (Россия) с полосой пропускания от 0,1 Гц до 2000 Гц. Диапазон усиливаемых напряжений от ± 5 мкВ до ±10 мВ. Входное сопротивление не менее 10 МОм. Выходное сопротивление не более 0,1 кОм.

Рис. 5. Блок-схема электрофизиологической установки

Постоянный потенциал регистрировался униполярно с помощью 4-х канального усилителя постоянного тока (УПТ) «Synapsis» (ОКБ «Ритм», Россия, сертификат соответствия № РОСС RU.HM04.B06834), а также с использованием 16-ти канального УПТ УБЦ-М8 («Мета», Россия) с полосой пропускания от 0 Гц по постоянному току и аппаратной компенсацией постоянного входного напряжения, позволяющих регистрацию как быстрых (фоновая электрическая активность, ВП, разряды отдельных нейронов), так и медленных сдвигов УПП, длящихся десятки минут и часы. Частота дискретизации АЦП усилителей составляла 1 кГц. Для минимизации контактных электрохимических поляризационных потенциалов при регистрации УПП использовались специальные хлорсеребряные электроды (ОКБ «Ритм», Россия).

Регистрирующая аппаратура: Регистрация фоновой фокальной и вызванной биоэлектрической активности проводилась на жесткий магнитный диск ЭВМ с помощью 16-канального АЦП L-761 (L-Card, Россия) с частотой дискретизации сигнала 1 кГц.

Стимулирующая аппаратура'. Для стимуляции использовались электростимуляторы ЭСЛ-2 (Россия), ГЭФИ-З-БУ (Россия). Управление стимуляцией производилось через выходы TTL платы L-205 или L-761 (L-Card, Россия) и задавалось программно.

Поляризующая аппаратура'. Микрополяризация осуществлялась с помощью специально разработанного устройства, работающего от источника постоянного напряжения U = 8 В, в устройстве была предусмотрена возможность смены полярности, а также грубая и плавная регулировка силы тока (от 0,5 мкА до 50 мкА). Значение подаваемой силы тока контролировалось с помощью микроамперметра, включенного в цепь поляризующих электродов.

2.4 МЕТОДЫ АНАЛИЗА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

2.4.1 Методы анализа фоновой фокальной биоэлектрической активности.

При обработке фоновой активности использовались методы статистического анализа временных рядов: спектры мощности, спектры когерентности, фазовые кросспектры с помощью программ Spectrum (автор Ф.Ф.Строкун) и Statistica. При построении диаграмм и графиков использовались пакеты программ MS Exel и Sigma Plot. Вычисляли среднее арифметическое выборки и стандартную ошибку среднего. Результаты представлены в виде М ± т, где М - среднее арифметическое, a m -стандартное отклонение. Предварительно проверяли гипотезу об отсутствии различий между выборочным и нормальным распределением (критерий Колмогорова-Смирнова). В случае нормального распределения выборочных значений использовали параметрический критерий различия средних арифметических (t-критерий Стьюдента). Если выборочное распределение отличалось от нормального, для их сравнения использовали непараметрические критерии различия, статистика Вилкоксона, Манна-Уитни. Связь между электрофизиологическими параметрами оценивалась с использованием коэффициента корреляции Спирмена. Критический уровень значимости при проверке статистических гипотез в данном исследовании принимался равным 0,05.

2.4.2 Методы анализа вызванной фокальной биоэлектрической активности.

Усреднение ВП производилось с помощью программ АЕР (авт. Ф.Ф.Строкун) и ¥гп8 по данным 50-100 реализаций в каждой серии. Производилось измерение пиковых латентных периодов и амплитуд различных компонентов ВП, а также показателей их когерентности и фазовых сдвигов между различными точками регистрации. Кроме этого, проводилось попарное сравнение усредненных ВП и определение достоверности их отличий с помощью ^критерия Стьюдента. Критический уровень значимости при проверке статистических гипотез принимался равным 0,05.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Лысенко, Лариса Валерьевна, Ростов-на-Дону

1. Аладжалова H.A. Медленные электрические процессы в головном мозге. М. 1962. 240 с.

2. Аладжалова H.A. Психофизиологические аспекты сверхмедленной ритмической активности головного мозга. М. 1979. 216 с.

3. Анохин К.В. Молекулярные сценарии консолидации долговременной памяти // Журн. высш. нерв. деят. 1997. Т. 473. № 2. С. 261-279.

4. Артюхина Н.И., Рябинина М.А. Электронная микроскопия синапсов коры больших полушарий кролика при двигательной доминанте // Электрическая активность головного мозга при образовании простых форм временной связи. М. 1972. С. 22-39.

5. Базян A.C., Григорьян Г.А. Молекулярно-химические основы эмоциональных состояний и подкрепления // Успехи физиологических наук. 2006. Т. 37. № 1. С. 68-83.

6. Благодатова Е.Т. Билатеральный контроль кортикальных моторных реакций. Л. 1978. 200 с.

7. Богданов A.B., Галашина А.Г., Карамышева H.H. Корреляции активности нейронов сенсомоторной коры правого и левого полушарий кроликов при оборонительной доминанте и "животном гипнозе // Журн. высш. нерв. деят. 2009. Т.59. № 4. С. 437-445.

8. Богданов A.B., Галашина А.Г., Куликов М.А. Влияние «животного гипноза на межсигнальные движения при ритмической оборонительной доминанте // Журн. высш. нерв. деят. 2007. Т. 57. № 3. С. 313-322.

9. Боголепов H.H. Ультраструктура синапсов в норме и патологии. М. 1975.

10. Бородкин Ю.С., Шабанов П. Д. Нейрохимические механизмы извлечения следов памяти. Л. 1986. 152 с.

11. Бразовская Ф.А., Павлыгина P.A. Изменение нейроно-глиального комплекса в двигательной коре кошки при стимуляции постоянным током //

12. Электрическая активность головного мозга при образовании простых форм временной связи. 1972. С. 74-85.

13. Вартанян Г.А., Варлинская Е.И., Цикунов С.Г., Шклярук С.П. Нейрофизиологические и нейрохимические механизмы саморегуляции функций и состояний // Саморегуляция функций и состояний. Л. 1982. С. 3742.

14. Вартанян Г.А., Гальдинов Г.В., Акимова И. М. Организация и модуляция процессов памяти. Л. 1981. 208 с.

15. Вартанян Г.А. Возможные механизмы управления памятью в эксперименте // Механизмы управления памятью. Л. 1979. С. 33-40.

16. Вартанян Г.А., Лохов М.И., Попова Л.А. Физиологический анализ микрополяризационного воздействия на следовые процессы // Журн. высш. нерв. деят. 1978. Т. 28. С. 589-597.

17. Василевский H.H. Нейрональные механизмы коры больших полушарий. Л. 1968. 191 с.

18. Воронин Л. Л., Скребицкий В.Г. Внутриклеточное исследование нейронов коры мозга неанестезированных кроликов // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 1965. Т. 59. № 3. С. 3-7.

19. Воронцов Д.С. Общая электрофизиология. М. 1961. 488 с.

20. Гальдинов Г.В., Акимова И.М., Цикунов С.Г. Некоторые механизмы модуляции устойчивого патологического состояния мозга при воздействии интрацеребральной микрополяризации // Адаптивные реакции мозга и их прогнозирование. Л. 1978. С. 66-73.

21. Гусельников В.И. Электрофизиология головного мозга. М.: Высшая школа, 1976. 423 с.

22. Гусельников В.И., Супин А.Я. Ритмическая активность головного мозга. М.: МГУ, 1968. с. 254.

23. Гутман А., Свирскис Г. Теоретический анализ поляризации омического нейрона, наведённой полем постоянного тока // Биофизика. 1995. Т. 40. Вып. 3. С. 644-650.

24. Гутман A.M. Биофизика внеклеточных токов. М. 1980. 184 с.

25. Данилова H.H., Крылова A.JL Физиология высшей нервной деятельности: Учебник. М.: Учебная литература, 1997. 432 с.

26. Дроздовска Г.Я. Межполушарные отношения электрической активности при мигательной доминанте у кроликов //Журн. высш. нерв. деят. 1986. Т. 36. № 1.С. 67-73.

27. Думбай В.К., Подладчикова JI.H., Чебкасов С.А. Исследование межнейронных связей по реакции одного нейрона на микрополяризацию другого // Физиол. журн. СССР им. ИМ. Сеченова. 1971. Т. 57. №4. С. 497-503.

28. Егоров Ю.В., Кузнецова Г.Д. Мозг как объемный проводник. М.: Наука, 1976. 128 с.

29. Ильинский О.Б. Физиология сенсорных систем // Физиология механорецепторов. Часть III. JL: Наука, 1975. 560 с.

30. Илюхина В.А., Заболотских И.Б. Энергедефицитные состояния здорового и больного человека. Санкт-Петербург. 1993. 192 с.

31. Камкин А.Г., Киселева И.С., С.И. Кирищук, Лозинский И.Т. Потенциал-управляемые кальциевые каналы (часть II) // Успехи физиологических наук. 2007. Т.38. № 1. С. 14-38.

32. Кириченко Е.Ю., Повилайтите П.Е., Сухов А.Г. Роль щелевых контактов в локальном ритмогенезе корковых колонок // Морфология. 2008. Т. 133. № 1.С. 31-34.

33. Клименко JI.JI., Деев А.И., Протасова О.В., Пирузян A.JL, Максимова И.А., Союстова Е.Л., Фокин В.Ф. Нейроэндокринные взаимодействия при патологии щитовидной железы // Физиология человека. 2009. Т. 35. № 4. С. 76-81.

34. Клименко Л.Л. Температурная асимметрия больших полушарий головного мозга крыс // Известия АН. Сер. биол. 2000. № 6. С. 721.

35. Коган А.Б, Сухов А.Г. О нейронной организации центральных механизмов рефлексов с вибрисс // Физиол. журн. СССР. 1977. Т.63. №2. С. 224-231.

36. Коштоянц Х.С. Основы сравнительной физиологии. М. 1957. 480 с.

37. Кругликов Р.И, Мыслободский М.С, Эзрохи В.Л. Судорожная активность. М.: Наука, 1970. 145 с.

38. Кязимова, K.M. Взаимодействие в моторной коре двух очагов поляризационной доминанты // Журн. высш. нерв. деят. 1998. Т. 48. № 4. С. 607-615.

39. Лобанов A.B. Роль нейроглиальных взаимодействий и кальциевой сигнальной системы в реакциях нейронов и глиальных клеток речного рака на фотодинамическое воздействие: Дисс. канд. биол. наук. Ростов-на-Дону. 192 с.

40. Маликова А.К, Павлыгина P.A. Влияние поляризации на импульсную активность моторной коры кошки // Электрическая активность головного мозга при образовании простых форм временной связи. М.: Наука, 1972. С. 159-171.

41. Маликова А.К, Павлыгина P.A. Когерентный анализ электрической активности мозга кролика при доминанте // Журн. высш. нерв. деят. 1993. Т. 43. № 4. С. 660-667.

42. Мнухина P.C. Изменение медленного потенциала коры и нейрональной активности при выработке условных рефлексов у кроликов // Журн. высш. нервн. деят. 1978. Т.28. №. 6. С.1231-1238.

43. Мурик С.Э. Омегоэлектроэнцефалография новый метод оценки функционального и метаболического состояния нервной ткани // Бюллетень Восточно-Сибирского Научного центра СО РАМН. 2004. № 1. Т. 3. С. 189-154.

44. Новикова Л.А, Русинов B.C., Семиохина А.Ф. Электрофизиолонический анализ шунтирующей функции коры мозгакролика при наличии фокуса доминант // Журн. высш. нерв. деят. 1952. Т. 2. №6. С. 844-861.

45. Окуджава В.М. Основные нейрофизиологические механизмы эпилептической активности. Тбилиси: Ганатлеба, 1969. 225 с.

46. Павлыгина Р. А., Маликова А. К. Исследование оборонительной доминанты при безусловном мигательным рефлексом // Журн. высш. нерв, деят. 1978. Т. 28. № 5. С. 998-1004.

47. Павлыгина P.A., Русинов B.C., Соколов С.С. Электрическая активность мозга при поведении, направленном на прекращение доминанты. // Журн. высш. нерв. деят. 1983. Т. 33. № 2. С. 344-354.

48. Павлыгина P.A., Маликова А.К., Хори Я. Анализ спектров мощности и функции когерентности биопотенциалов неокортекса при формировании доминанты позы //Журн. высш. нерв. деят. 1979. Т. 29. № 6. С. 1299-1302.

49. Павлыгина P.A. Хори Я., Маликова А.К. Спектрально-корреляционный анализ электрической активности неокортекса кролика при создании доминанты позы в хроническом эксперименте // Журн. Высш. нерв. деят. 1980. Т. 30. № 1. С. 113—122.

50. Павлыгина P.A., Маликова А.К., Пономарев В.И. Стадия прекращения доминанты и целенаправленное поведение // Принцип доминанты (Нервная система). Л.: Изд-во ЛГУ, 1988. С. 59-77

51. Павлыгина P.A., Любимова Ю.В., Давыдов В.И. / Спектральные характеристики активности мозга кролика при доминанте голода / Журн. высш. нерв. деят. 1991. Т. 41. № 1. С. 122-130.

52. Павлыгина P.A. Экспериментальное подтверждение некоторых теоретических представлений A.A. Ухтомского о доминанте // Рос. Физиол. журнал 2000. Т. 86. № 5. С. 911-920.

53. Пенфилд У., Джаспер Г. Эпилепсия и функциональная анатомия головного мозга человека. М.: Иностранная литература, 1958. 482 с.

54. Пономаренко Г.Н. Электромагнитотерапия и светолечение. Санкт-Петербург. 1995. 250 с.

55. Пономаренко Г.Н., Турковский И.И. Биофизические основы физиотерапии. Санкт-Петербург. 2003. 152 с.

56. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. М. 1999. 616 с.

57. Реутов В.П. Учение A.A. Ухтомского о доминанте и современность, к 130-летию со дня рождения A.A. Ухтомского (1875-1942) // Успехи физиологических наук. 2006 Т.37. № 2. С. 84-88

58. Ройтбак А.И. Физиология нейроглии // Общая физиология нервной системы. Л.: Наука. 1979. С. 659-675. 717 с.

59. Ройтбак, А.И. Биоэлектрические явления в коре больших полушарий. Тбилиси. 1955. 115 с.

60. Рощина Г.Я. Давыдов В.И. Когерентный анализ электрической активности мозга кролика в процессе смены доминант // Журн. высш. нерв, деят. 1998. Т. 48. № 4. С. 616-621.

61. Русинов B.C. Доминанта как фактор следообразования в центральной нервной системе // Механизмы памяти. Л. 1987. С. 197-234.

62. Русинов B.C. Доминанта. Электрофизиологические исследования. М.: Медицина, 1969. 231 с.

63. Русинов B.C. Исследование очагов возбуждения в эксперименте и клинике//Проблемы современной нейрофизиологии. М.Л. 1965. С. 73-99.

64. Русинов B.C., Гриндель О.М. Оптимальная структура связей электрических процессов больших полушарий мозга человека и ее нарушения при изменениях состояниях // Журн. высш. нерв. деят. 1988. Т. 38. № 6. С. 995—1002.

65. Русинов B.C., Эзрохи В.Л. Возможность эфаптических взаимодействий нейронов посредством создаваемого ими внеклеточного электрического поля //Журн. высш. нерв. деят. 1967. Т. 17. №5. С. 947-955.

66. Русинов B.C. Доминанта // Физиология высшей нервной деятельности: сб. научн. работ. М.: Наука, 1970. ЧЛ. 147 с.

67. Русинов B.C. Доминанта и временная нервная связь // Доминанта и условный рефлекс. М. Наука, 1987. С. 5-47.

68. Русинова E.B. Когерентный анализ ЭЭГ при развитии следовых процессов поляризационной доминанты //Журн. высш. нерв. деят. 1987. Т. 37. № 2. С. 305-312.

69. Русинова Е.В., Давыдов В.И., Мац В.Н. Когерентный анализ электрической активности мозга кролика в процессе формирования двигательной поляризационной доминанты // Журн. высш. нерв. деят. 1989. Т. 39. № 3. С. 520-526.

70. Русинова Е.В. Кортико-гипоталамические отношения электрической активности при двигательной поляризационной доминанте // Журн. высш. нервн. деят. 1993. Т. 43. № 4. С. 652-659

71. Русинова Е.В. Кортико-гиппокампальные отношения электрической активности при двигательной поляризационной доминанте кроликов // Журн. высш. нерв. деят. 1988. Т. 38. № з. с. 497-505.

72. Русинова Е.В. Межцентральные отношения электрических процессов мозга кролика при поляризационной доминанте // Журн. высш. нерв. деят. 1986. Т. 36. № 1.С. 133-139.

73. Русинова Е.В. Структура корково-подкорковых отношений электрической активности мозга при двигательной поляризационной доминанте // Журн. высш. нервн. деят. 1998. Т. 4. № 4. С. 591-599.

74. Симонов П.В. Мотивированный мозг. М. Наука, 1987. 235 с.

75. Сорохтин Г.Н. Реакции возбудимых систем на дефицит возбуждения. М. 1968. 352 с.

76. Сулимов A.B. Спектральный анализ ЭЭГ при доминанте голода у человека // Журн. высш. нервн. деят. 1995. Т. 45. № 6. С. 1095-1100.

77. Сухов А.Г. Нейронная организация тактильного анализатора крысы. Ростов-на-Дону: РГУ, 1992. 101 с.

78. Сухов А.Г. О функциональной организации корковых нейронов крысы в условиях нормальной и эпилептиформной активности: Автореф. дисс. канд. биол. наук. Ростов-на-Дону, 1969. 24 с.

79. Сухов А.Г. Структурно-функциональная организация колонок нейронов тактильного анализатора крысы в зоне проекции вибрисс: Автореф. дисс. докт. биол. наук. Ростов-на-Дону, 1995. 40 с.

80. Сухов А.Г., Сердюк Т.С., Коняхина J1.A. Внутрикорковый механизм генергации веретенообразной активности в колонках соматической коры крысы // Вестник Южного научного центра РАН. 2007. Т.З. №.2. С. 86-94.

81. Ухтомский, A.A. Доминанта. СПб.: Питер, 2002. 448 с.

82. Федотчев А.И., Бондарь А.Т. Метод двойной обратной связи от ээг-ритмов пациента для коррекции функциональных расстройств, вызванных стрессом// Журн. высш. нервн. деят. 2008. Т. 58. № 3. С. 376-381.

83. Федотчев А.И., Бондарь А.Т., Матрусов С.Г., Семенов B.C., Соин А.Г. Использование сигналов обратной связи от эндогенных ритмов // Успехи физиологических наук. 2006. Т. 37. № 4. С. 82-93.

84. Фокин В.Ф., Городенский Н.Г., Шармина C.JI. Психофизиологические характеристики готовности к обучению и функциональная межполушарная асимметрия //Проблема теории и методики обучения. 2000. №5. С. 33-36.

85. Фокин В.Ф., Пономарева Н.В. Энергетическая физиология мозга. М.: Антидор, 2003. 288 с.

86. Чилингарян Л.И., Швец Т.Б. Уровень постоянного потенциала и разряды последействия, возникающие в ответ на ритмическое электрическое раздражение коры большого мозга у собак // Физиол. журн. СССР. 1970. Т. 56. №. 6. С.842-850.

87. Швец Т.Б. Отражение процесса формирования условного рефлекса в сдвигах уровня постоянного потенциала // Журн. высш. нервн. деят. 1975. Т.25. №3. С.463-470.

88. Швец Т.Б. Регистрация постоянного потенциала головного мозга // Методы клинической нейрофизиологии / Под.ред. В.Б. Гречина. Л. 1977. С. 69-94.

89. Шелякин A.M., Пономаренко Г.Н. Микрополяризация мозга. Теоретические и практические аспекты. Санкт-Петербург. 2006. 224 с.

90. Шелякин A.M., Преображенская И.Г., Кассиль М.В., Богданов О.В. Влияние транскраниальной микрополяризации на выраженность судорожных проявлений у детей // Журн. неврологии и психиатрии им. С.С.Корсакова. 2000. № 7. С. 27-32.

91. Шимко И.А., Андреев О.А., Пономарева Н.В., Фокин В.Ф. Динамика уровня постоянного потенциала головного мозга в условиях тренировки концентрации внимания у детей 10-11 лет // Журн. высш. нервн. деят. 2005. Т. 55. №5. С. 608-615.

92. Эзрохи В Л. Посттормозная реакция рецептора растяжения речного рака в ответ на прямое и опосредованное торможение // Нейрофизиология. 1974. Т. 6. № 2. С. 197-204.

93. Эзрохи B.JL, Гутман С.Р. Экспериментальная и расчетная проверка эффективности электрического поля для эфаптического влияния // Организация межнейронных связей. М. 1967. 126 с.

94. Ясногородский В.Г. Электротерапия. М. 1987. 240 с

95. Al-Mohanna F.A., Caddy K.W.T., Bolsover S.R. The nucleus is insulated from large cytosolic calcium ion changes // Nature. 1994. V 367. P. 745-750.

96. Aftabuddin M., Moriwaki A., Hattori Y., Hori Y. Increase in the calcium level following anodal polarization in the rat brain // Brain Research. 1995. V. 684. № 2. P.206-208.

97. Amzica F, Steriade M. Neuronal and glial membrane potentials during sleep and paroxysmal oscillations in the neocortex // J. Neurosci. 2000. V. 20. P. 66486665.

98. Amzica F., Massimini M., Manfridi A. Spatial buffering during slow and paroxysmal sleep oscillations in cortical networks of glial cells in vivo // J. Neurosci. 2002. V 22. P. 1042-1053.

99. Anastassiou C.A., Montgomery S.M., Barahona M., Buzsaki G., Koch C. The effect of spatially inhomogeneous extracellular electric fields on neurons // J. Neurosci. 2010. V. 30. № 5. P. 1925-1936.

100. Anderson M., Postupna N., Ruffo M. Effects of high-frequency stimulation in the internal globus pallidus on the activity of thalamic neurons in the awake monkey//J. Neurophysiol. 2003. V. 89. P. 1150-1160.

101. Andreasen M., Lambert J.D. Somatic amplification of distally generated subthreshold EPSPs in rat hippocampal pyramidal neurons // J. Physiol. 1999. V. 519. Ptl.P. 85-100.

102. Andreasen M., Nedergaard S. Dendritic electrogenesis in rat hippocampal CA1 pyramidal neurons: functional aspects of Na+ and Ca2+ currents in apical dendrites // Hippocampus. 1996. V. 6. P.79-95

103. Anthony L.U., Goldring S., O'Leary J., Schwartz H. Experimental cerebrovascular conclusion in dog // Arch.Neurol. 1963. V. 8. № 5. P.515-527.

104. Ardolino G., Bossi B., Barbieri S., Priori A. Non-synaptic mechanisms underlie the after-effects of cathodal transcutaneous direct current stimulation of the human brain // J. Physiol. 2005. V.568. №2. P. 653-663

105. Baudewig J., Nitsche M.A., Paulus W., Frahm J. Regional modulation of BOLD MRI responses to human sensorimotor activation by transcranial direct current stimulation // Magn Reson Med. 2001. V. 45. P. 196-201.

106. Bawin S.M., Sheppard A.R, Mahoney M.D., Abu-Assal M., Adey W.R. Comparison between the effects of extracellular direct and sinusoidal currents on excitability in hippocampal slices // Brain Res. 1986. V.362. P. 350-354.

107. Becker A.J., Pitsch J., Sochivko D., Opitz T., Staniek M., Chen C.C. Transcriptional upregulation of Cav3.2 mediates epileptogenesis in the pilocarpine model of epilepsy // J. Neurosci. 2008. V. 28. P. 3341-3353.

108. Beierlein M., Gibson J.R, Connors B.W. A network of electrically coupled interneurons drives synchronized inhibition in neocortex // Nat. Neurosci. 2000. V. 3. № 9. P. 904-910.

109. Benabid A.L., Koudsie A., Benazzouz A., Le Bas J.F., Pollak P. Imaging of subthalamic nucleus and ventralis intermedius of the thalamus // MovDisord. 2002. V.17. № 3. P. 123-129.

110. Benazzouz A., Breit S., Koudsie A., Pollak P., Krack P., Benabid A. L. Intraoperative microrecordings of the subthalamic nucleus in Parkinson's disease // Mov Disord. 2002. V.17. № 3. P. 145-149.

111. Berger Т., Senn W., Liischer H-R. Hyperpolarization-activated current Ih disconnects somatic and dendritic spike initiation zones in layer V pyramidal neurons // J. Neurophysiol. 2003. V. 90. № 4. P. 2428-2437

112. Bernard C., Anderson A., Becker A., Poolos N.P., Beck H., Johnston D. Acquired dendritic channelopathy in temporal lobe epilepsy // Science. 2004. V. 305. P. 532-535.

113. Bikson M., Inoue M., Akiyama H., Deans J.K., Fox J.E., Miyakawa H., Jefferys J.G. Effects of uniform extracellular DC electric fields on excitability in rat hippocampal slices in vitro // J. Physiol. (Lond). 2004. V.557. P. 175-190.

114. Bikson M., Lian J., Hahn P.J., Stacey W.C., Sciortino C., Durand D.M. Suppression of epileptiform activity by high frequency sinusoidal fields in rat hippocampal slices //J. Physiol. 2001. V.31. P. 181-191.

115. Bindman L.J., Lippold O.C., Redfearn J.W. Long-lasting changes in the level of the electrical activity of the cerebral cortex produced by polarizing currents // Nature. 1962. V. 196. P. 584 -585.

116. Bindman L.J. Lippold O.C., Redfearn J.W. The action of brief polarizing currents on the cerebral cortex of the rat (i) during current flow and (ii) in the production of long-lasting after-effects // J. Physiol (Lond). 1964. V. 172. P. 369382.

117. Bonnet U., Leniger Т., Wiemann M. Moclobemide reduces intracellular pH and neuronal activity of CA3 neurones in guinea-pig hippocampal slicesimplication for its neuroprotective properties // Neuropharmacology. 2000. V. 39. № 11. P. 2067-2074.

118. Brookhart J.M., Arduini A, Mancia M, Morussi G. Thalamo-cortical relations as revaled by induced slow potential changes // J. Neurophysiol. 1958. V. 26, № 5. P. 499-525.

119. Brown S.B, Dransfield I. Electric fields and inflammation: may the force be with you // ScientificWorldJournal. 2008. V. 8. P. 1280-1294.

120. Buzsaki G, Bickford R.G, Ponomareff G, Thai L.J, Mandel R, Gage F.H. Nucleus basalis and thalamic control of neocortical activity in the freely moving rat // J. Neurosci. 1988.V. 8. P. 4007-^1026.

121. Caspers H, Speckmann E-J, Lemenkuhler A. DC potentials of the cerebral cortex. Seizure activity and changes in gas pressure Review. // Rev. Physiol. Biochem. Pharmacol. 1987. V. 106. P. 127-178.

122. Caspers H, Speckmann E.-J. Cortical DC shifts associated with changes of gas tensions in blood and tissue // Handbook of electroencephal. and Clinical Neurophysiol. Amsterdam. 1974. V. 10, Part.A. P.41-65.

123. Castro-Alamancos M.A, Connors B.W. Cellular mechanisms of the augmenting response: short-term plasticity in a thalamocortical pathway // The Journal of Neuroscience. 1996. V. 16. № 23. P. 7742-7756.

124. Chan C.Y, Houndsgaard J, Nicholson C. Effects of electric fields on transmembrane potential and excitability of turtle cerebellar Purkinje cells in vitro //Journal of Physiology (London). 1988. V. 402. P.751-771.

125. Chan C.Y., Nicholson C. Modulation by applied electric fields of Purkinje and stellate cell activity in the isolated turtle cerebellum // J. Physiol. 1986. V. 371. P. 89-114.

126. Chen Q, Chopp M, Bodzin G, Chen H. Temperature modulation of cerebral depolarization during focal cerebral ischemia in rats: correlation with ischemic injury // J Cereb Blood Flow Metab. 1993. V. 13. № 3. P. 389-394.

127. Chesler M, Kaila K. Modulation of pH by neuronal activity // Trends Neurosci. 1992. V. 15. № 10. P. 396-402.

128. Chester M. Regulation and modulation of pH in the brain // Physiol Rev. 2003. V. 83. P. 1183-1221.

129. Chu Y., Parada I., Prince D.A. Temporal and topographic alterations in expression of the alpha3 isoform of Na+, K(+)-ATPase in the rat freeze lesion model of microgyria and epileptogenesis // Neuroscience. 2009. V. 18. № 162(2). P. 339-348.

130. Chung S, Lee MY, Soh H, Jung W, Joe E. Modulation of membrane potential by extracellular pH in activated microglia in rats // Neurosci Lett. 1998. V. 249. №2-3. P. 139-142.

131. Coenen A.M.L., Drinkenburg W.H.I.M., Peeters B.W.M.M., Cossen J.M.H, Van Luutelaar E.LJ.M. Absence epilepsy and the level of vigilance in rats of the WAG/Rij strain // Neurosci Biobehav Rev. 1991. V. 15. P. 259-263.

132. Creutzfeldt O.D., Fromm G.H., Kapp H. Influence of transcortical DC-currents on cortical neuronal activity // Exp Neurol. 1962. V.5. P.436^152.

133. Debanne D., Daoudal G., Sourdet V., Russier M. Brain plasticity and ion channels //J. Physiol. Paris. 2003. V. 97. P.403-414.

134. Deschenes M., Veinante P., Zhang Z.W. The organization of corticothalamic projections: reciprocity versus parity // Brain Res. Rev. 1998. V. 28. P. 286-308.

135. Destexhe A., Sejnowski T.J. Interactions between membrane conductances underlying thalamocortical slow-wave oscillations // Physiol Rev. 2003. V. 83. P.1401-1453.

136. Dudek F.E., Snow R.W., Taylor C.P. Role of electrical interactions in synchronization of epileptiform bursts // Adv Neurol. 1986. V. 44. P. 593- 617.

137. Durand D.M. Electric field effects in hyperexcitable neural tissue: a review // Radiation Protection Dosimetry. 2003. V. 106. № 4. P. 325-331.

138. Durand D. Electrical stimulation can inhibit synchronized neuronal activity //BrainRes. 1986. V. 382. P.139-144.

139. Elbert T., Rockstroh B., Lutzenberger W., Birbaumer N. The influence of low-level, event-related DC-currents during time estimation in humans // Int. J. Neurosci. 1981. V. 15. № (1-2). P. 103-106.

140. Fehlings M.G., Tator C.H. The effect of direct current field polarity on recovery after acute experimental spinal cord injury // Brain Res. 1992. V. 1. № 579(1). P. 32-42.

141. Ferrucci R., Bortolomasi M., Vergari M., Tadini L., Salvoro B., Giacopuzzi M., Barbieri S., Priori A. Transcranial direct current stimulation in severe, drug-resistant major depression // J. Affect. Disord. 2009. V. 118. № 1-3. P. 215-219.

142. Gartside I.B. Mechanisms of sustained increases of firing rate of neurons in the rat cerebral cortex after polarization: reverberating circuits or modification of synaptic conductance? //Nature. 1968. V. 220. P.382-383.

143. Goldring S., O'Leary J.-L. Cortical DC changes incident to midline thalamic stimulation // Electroencephalog. and Clin. Neurophysiol. 1957. V.9, № 4. P. 577584.

144. Goldring S., O'Leary J.-L. Summation of certain enduring sequelae of cortical activation in the rabbi // Electroencephalog. and Clin. Neurophysiol.-1951.-V.3, No.3.-P.329-340

145. Granit R.,. Quantitative aspects of repetitive firing of mammalian motoneurones, caused by injected currents // J.Physiol (Lond). 1963a. V. 168. P. 911-931.

146. Granit R., Kernell D., Shortess G.K. The behaviour of mammalian motoneurones during long-lasting orthodromic, antidromic and transmembrane stimulation // J. Physiol. (Lond). 1963b. V.169. P. 743-754.

147. Grill W.M., Mclntyre C.C. Extracellular excitation of central neurons: Implications for the mechanisms of deep brain stimulation // Thalamus and Related Systems. 2001. V. 1. P. 269-277.

148. Gumiiit R.G. The distribution of direct current responses evoked by sounds in the auditory cortex of the cat // Electroencephalog. and Clin. Neurophysiol. 1961. V.13. № 6. P.889-895.

149. Gumnit R.G., Matsumoto H., Vasconetto C. DC activity in the depth of an experimental epileptic focus // Electroencephalog. and Clin. Neurophysiol. 1970. V.28. № 4. P. 333-339.

150. Gustafsson B., Jankowska E. Direct and indirect activation of nerve cells by electrical pulses applied extracellularly // J. Physiol. 1976. V. 258. P. 33-61.

151. Hallschmid M., Schultes B., Marshall L., Molle M., Kern W., Bredthauer J., Fehm H.L., Born J. Transcortical direct current potential shift reflects immediate signaling of systemic insulin to the human brain // Diabetes. 2004. V. 53. № 9. P. 2202-2208.

152. Hansen A.J., Leuthen T. Extracellular ion concentration during spreading depression and ischemia in the rat brain cortex // Acta physiol scand. 1981. Vol. 113, №4. P.437-445.

153. Hashimoto T., Elder C.M., Okun M.S., Patrick S.K, Vitek J.L. Stimulation of the subthalamic nucleus changes the firing pattern of pallidal neurons // J. Neurosci. 2003. V. 23. P. 1916-1923.

154. Hause L. A mathematical model for transmembrane potentials secondary to extracellular fields // In Electroanaesthesia «Biomedical and Biophysical Studies» (eds. Sances A. Jr and Larson S. J.). Chapt. 16. New York: Academic, 1975.

155. Heinemann U., Konnerth A., Pumain R., Wadman W.J. Extracellular calcium and potassium concentration changes in chronic epileptic brain tissue // Adv Neurol. 1986. V. 44. P. 641-661.

156. Hochman D.W., Baraban S.C., Owens J.W., Schwartzkroin P.A. Dissociation of synchronization and excitability in furosemide blockade of epileptiform activity // Science. 1995. V. 270. P. 99-102.

157. Hoffmann R.F., Bonato R.A., Armitage R., Wimmer F.L. Changes in direct current potentials during sleep deprivation// J. Sleep. Res. 1996. Vol.5, N3. P. 143149.

158. Hori Y., Yamaguchi K. Prolonged formation of a cortical dominant focus by anodal polarization // Med. J. Osaka. Univ. 1975. V. 26. № 12. P. 27-38.

159. Ikeda A., Nagamine T., Yarita M., Terada K., Kimura J., Shibasaki H. Reappraisal of the effect of electrode property on recording slow potentials // Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 1998. V. 107. № 1. P. 59-63.

160. Islam N., Moriwaki A., Hattori Y., Hayashi Y., Lu Y.F., Hori Y. c-Fos expression mediated by N-methyl-D-aspartate receptors following anodal polarization in the rat brain // Exp Neurol. 1995a. V. 133. №. 1. P. 25-31.

161. Islam N., Aftabuddin M., Moriwaki A., Hattori Y., Hori Y. Increase in the calcium level following anodal polarization in the rat brain // Brain Res. 1995b. V. 684. P. 206-208.

162. Jaffe L.F. Electrophoresis along cell membranes\ // Nature. 1977. V. 265. P. 600-602.

163. Jefferys J.G.R. Influence of electric fields on the excitability of granule cells in guinea-pig hippocampal slices // Physiol. 1981. V. 319. P. 143-152.

164. Jefferys J.G.R. Non-synaptic modulation of neuronal activity in the brain: electric currents and extracellular ions // Physiol. Rev. 1995. V. 75. P. 689-723.

165. Jung S., Jones T.D., Lugo J.N.Jr, Sheerin A.H., Miller J.W., D'Ambrosio R. Progressive dendritic HCN channelopathy during epileptogenesis in the rat pilocarpine model of epilepsy // J. Neurosci. 2007. V. 27. P. 13012-13021.

166. Kaplan B.J. The epileptic nature of rodent electrocortical polyspiking is still unproven // Exp Neurol. 1985. V. 88. P. 425-436.

167. Khaleghi Ghadiri M., Tutam Y., Wassmann H., Speckmann E.J., Gorji A. Periodic fasting alters neuronal excitability in rat neocortical and hippocampal tissues // Neurobiol Dis. 2009. V. 36. № 2. P.384-392.

168. Kiernan M.C., Bostock H. Effects of membrane polarization and ischaemia on the excitability properties of human motor axons // Brain. 2000. V. 123. Pt 12. P. 2542-2551.

169. Laschet J., Louvel J., Kurcewicz I., Gigout S., Trottier S., Devaux B., Turak B., Pumain R. Cellular mechanisms of the epilepsies: In vitro studies on human tissue // Neurochirurgie. 2008. V. 54. № 3. P. 141-147.

170. Lee D.C. Structure-function relationships in central nervous system neurons activated by extracellular electric fields // Dissertation for the degree of Doctor of Philosophy. 2004. P. 160.

171. Lee D.C., Mclntyre C.C., Grill W. M. Extracellular Electrical Stimulation of Central Neurons / Handbook of neuroprosthetic methods. In: Finn, W. E. and LoPresti, P. G. (Eds.). CRC Press, Boca Raton. 2003a.

172. Lee K.H., Roberts D.W, Kim U. Effect of high-frequency stimulation of the subthalamic nucleus on subthalamic neurons: an intracellular study // Stereotact Funct Neurosurg. 2003b. V. 80. P. 32-36.

173. Lehmenkuhler A., Richter F., Poppelmann T. Hypoxia- and hypercapnia-induced DC potential shifts in rat at the scalp and the skull are opposite in polarity to those at the cerebral cortex // Neurosci Lett. 1999. V. 270. № 2. P. 67-70.

174. Levin M. Large-scale biophysics: ion flows and regeneration // Trends in Cell Biology. 2007. V. 17. P. 261-270.

175. Li L., El-Hayek Y.H., Liu B, Chen Y., Gomez E., Wu X., Ning K., Li L., Chang N, Zhang L, Wang Z, Hu X, Wan Q. Direct-current electrical field guides neuronal stem/progenitor cell migration // Stem Cells. 2008. V. 26. № 8. P. 21932200.

176. Lian X.Y, Stringer J.L. Astrocytes contribute to regulation of extracellular calcium and potassium in the rat cerebral cortex during spreading depression // Brain Res. 2004. V. 1012. № 1-2. P. 177-184.

177. Liebetanz D, Nitsche M.A, Tergau F, Paulus W. Pharmacological approach to the mechanisms of transcranial DC-stimulation-induced aftereffects of human motor cortex excitability // Brain. 2002. V. 125. P. 2238 -2247.

178. Lin C.S, Kuwabara S, Cappelen-Smith C, Burke D. Responses of human sensory and motor axons to the release of ischaemia and to hyperpolarizing currents //J Physiol. 2002. V. 541. Pt 3. P. 1025-1039.

179. Loeb G.E, Gans C. Electromyography for Experimentalists // Electromyography for Experimentalists. The University of Chicago Press. London. 1986.

180. Lu Y.F, Hattori Y, Hayashi Y, Hori Y. Dual effects of cortical polarization on peripheral motor activity in the rabbit // Acta Med Okayama. 1994. V. 48. № 2. P. 81-86.

181. Lu Y.F, Hattori Y, Hayashi Y, Moriwaki A, Hori Y. Further characterization of cortical polarization-induced motor behavior in rabbits // Physiol Behav. 1992. V. 52. № 6. P. 197-200.

182. Liicke A, Woesler B, Speckmann E.J. Shifts of cortical d.c. potential induced by application of gamma-aminobutyric acid in rats in vivo // Exp Brain Res. 1997. V. 114. № 1. P. 143-148.

183. Luthi A, McCormick D.A. H-current: properties of a neuronal and network pacemaker // Neuron. 1998. Vol. 21. V. 9-12.

184. Mader E.C.Jr., Fisch B.J., Carey M.E., Villemarette-Pittman N.R. Ictal onset slow potential shifts recorded with hippocampal depth electrodes // Neurol Clin Neurophysiol. 2005. V. 4.

185. Marshall L., Molle M., Born J. Spindle and slow wave rhythms at slow wave sleep transitions are linked to strong shifts in the cortical direct current potential // Neuroscience. 2003. V. 121. № 4. P. 1047-1053.

186. Marshall L., Molle M., Fehm H.L., Born J. Changes in direct current (DC) potentials and infra-slow EEG oscillations at the onset of the luteinizing hormone (LH) pulse//Eur. J. Neurosci. 2000. V. 12. № 11. P. 3935-3943.

187. Marshall L., Molle M., Schreiber H., Fehm H.L., Born J. Scalp recorded direct current potential shifts associated with the transition to sleep in man // Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 1994. V. 91, № 5. P. 346-352.

188. McCormick D.A. Neurotransmitter actions in the thalamus and cerebral cortex and their role in neuromodulation of thalamocortical activity // Prog. Neurobiol. 1992. V. 39. P. 337-388.

189. McCormick D.A., Bal T. Sleep and arousal: thalamocortical mechanisms // Annu Rev. Neurosci. 1997. V. 20. P. 185-215.

190. Mclntyre C.C., Grill W.M., Sherman D.L., Thakor N.V. Cellular effects of deep brain stimulation: model-based analysis of activation and inhibition // J. Neurophysiol. 2004. V. 91. JVb 4. P. 1457-1469.

191. Mclntyre C.C., Sherman D.L., Thakor N.V. Cellular effects of deep brain stimulation: model-based analysis of activation and inhibition // J. Neurophysiol. 2004a. V. 91. P. 1457-1469.

192. Mclntyre C.C., Mori S., Sherman D.L., Thakor N.V., Vitek J.L. Electric field and stimulating influence generated by deep brain stimulation of the subthalamic nucleus // Clin Neurophysiol. 2004b. V. 115. P. 589-595.

193. Mclntyre C.C., Grill W.M. Excitation of central nervous system neurons by nonuniform electric fields // Biophys J. 1999. V. 76. P. 878-888.

194. Melzer P., Champney G.C., Maguire M.J., Ebner F.F. Rate code and temporal code for frequency of whisker stimulation in rat primary and secondary somatic sensory cortex // Exp Brain Res. 2006. V. 172. P. 370-386.

195. Miller J.W., Kim W., Holmes M.D., Vanhatalo S. Ictal localization by source analysis of infraslow activity in DC-coupled scalp EEG recordings // Neuroimage. 2007. V. 35. № 2. P. 583-97.

196. Mishima T., Hirase H. In Vivo Intracellular Recording Suggests That Gray Matter Astrocytes in Mature Cerebral Cortex and Hippocampus Are Electrophysiologically Homogeneous // The Journal of Neuroscience. 2010. V. 30. №8. P. 3093-3100.

197. Monaghan M.M., Menegola M., Vacher H., Rhodes K.J., Trimmer J.S. Altered expression and localization of hippocampal A-type potassium channel subunits in the pilocarpine-induced model of temporal lobe epilepsy // Neuroscience. 2008. V. 156. P. 550-562.

198. Morell F., Neiton P. Effect of cortical polarization of a conditioned evidence response // Exp. Neurol. 1962. V. 6. № 6. P. 507-523.

199. Murik S.E., Shapkin A.G. Simultaneous recording of the EEG and direct current (DC) potential makes it possible to asses the functional and metabolic state of the nervous tissue // Intern J. Neuroscience. 2004. V. 114. P. 921-934.

200. Nicolelis M.A.L., Fanselow E.E. Thalamcortical optimization of tactile processing according to behavioral state // Nat Neurosci. 2002. V. 5. P. 517-523

201. Nitsche M.A. Transcranial direct current stimulation: a new treatment for depression? // Bipolar Disord. 2002. V. 4. Suppl. 1. P. 98-99.

202. Nitsche M.A., Liebetanz D., Antal A, Lang N., Tergau F., Paulus W. Modulation of cortical excitability by weak direct current stimulation- technical, safety and functional aspects // Suppl. Clin. Neurophysiol. 2003a. V. 56. P. 255276.

203. Nitsche M.A., Fricke K., Henschke U., Schlitterlau A., Liebetanz D., Lang N. Pharmacological modulation of cortical excitability shifts induced by transcranial DC stimulation // J. Physiol. 2003b. V. 553. P. 293-301.

204. Nitsche M.A., Paulus W. Sustained excitability elevations induced by transcranial DC motor cortex stimulation in humans // Neurology. 2001. V. 57. P. 1899-1901.

205. Nowak L.G., Axons, but not cell bodies, are activated by electrical stimulation in cortical gray matter. I. Evidence from chronaxie measurements // Exp. Brain. Res. 1998a. V.l 18. P. 477-488.

206. Nowak L.G., Bullier J. Axons, but not cell bodies, are activated by electrical stimulation in cortical gray matter. II. Evidence from selective inactivation of cell bodies and axon initial segments //Exp Brain Res. 1998b. V. 118. P. 489-500.

207. Paxinos G., Watson C. The rat brain in stereotaxic coordinates. Ed 4. San Diego: Academic Press. 1998.

208. Poolos N.P. The h-channel: a potential channelopathy in epilepsy? // Epilepsy Behav. 2005. V. 7. № 1. P.51-56

209. Potez S., Larkum M. E. Effect of Common Anesthetics on Dendritic Properties in Layer 5 Neocortical Pyramidal Neurons // J. Neurophysiol. 2008. № 99. P. 1394-1407.

210. Purpura D.P., McMurtry J.G. Intracellular activities and evoked potential changes during polarization of motor cortex // J. Neurophysiol. 1965. V.28. P. 166-185.

211. Rail W. Time constants and electrotonic length of membrane cylinders and neurons // Biophys. J. 1969. V. 9. P. 1483-1508.

212. Ranck J. B. Which elements are excited in electrical stimulation of mammalian central nervous system: a review // Brain Res. 1975. V. 98. P. 417440.

213. Rattay F. The basic mechanism for the electrical stimulation of the nervous system//Neuroscience. 1999. V. 89. №. 2. P. 335-346

214. Richardson T.L., O'Reilly C.N. Epileptiform activity in the dentate gyrus during low-calcium perfusion and exposure to transient electric fields // J. Neurophysiol. 1995. V. 74. P. 388-399.

215. Richter F., Fechner R., Haschke W., Fanardijan V.V. Transcortical polarization in rat inhibits spreading depression // Int. J. Neurosci. 1994. V. 75. № 3.4. p. 145-151

216. Roberts W.J., Smith D.O. Analysis of threshold currents during microstimulation of fibres in the spinal cord // Acta Physiol Scand. 1973. V. 89. P. 384-394.

217. Rowland V., Andersen R. Brain stady potential shifts // Progr. Physiol. Psychol. 1971. V. 4. P. 37.

218. Rubinstein J. T. Axon termination conditions for electrical stimulation // IEEE Trans Biomed Eng. 1993. V. 40. P. 654-663.

219. Sakaki T., Graf R., Nozaki H., Rosner G., Heiss W.D. Possible control of intermittent cerebral ischemia by monitoring of direct-current potentials // J Neurosurg. 2001. V. 95. P. 495^199.

220. Schima T., Hossmann K., Daye H. Pial arterial pressure in cats following middle cerebral artery occlusion // Stroke. 1983. V. 14. № 5. P.713-716.

221. Schmitt Bio, Molle Mio, Marshall Lk>, Hallschmid Mio, Born J. Scalp recorded direct current (DC) potential shifts associated with food intake in hungry humans // Behav Brain Res. 2001. V. 119. № 1. P. 85-92.

222. Schmitz D., Schuchmann S., Fisahn A., Draguhn A., Buhl E.H., Petrasch-Parwez E., Dermietzel R., Heinemann U., Traub R.D. Axo-axonal coupling: a novel mechanism for ultrafast neuronal communication // Neuron. 2001. V. 31. № 5. P. 831-840.

223. Seigneur J, Kroeger D, Nita D.A., Amzica F. Cholinergic action on cortical glial cells in vivo. Cereb Cortex. 2006. V. 16. № 5. P. 655-668.

224. Semba K, Komisaruk B.R. Neural substrates of two different rhythmical vibrissal movements in the rat//Neuroscience. 1984. V. 12. P. 761-774.

225. Shaw F.Z. Is Spontaneous High-Voltage Rhythmic Spike Discharge in Long Evans Rats an Absence-Like Seizure Activity? // J. Neurophysiol. 2004. V. 91. P. 63-77.

226. Shinba T. 24-h profiles of direct current brain potential fluctuation in rats // Neurosci Lett. 2009. V. 465. № 1. P. 104-107.

227. Skinner J.E, Reed J.C, Welch K.M, Nell J.H. Cutaneous shock produces correlated shifts in slow potential amplitude and cyclic 35 adenosine monophosphate level in the perietal cortex of the consciousrat // J. Neurochem. 1978. V.30. №4. P. 699-704.

228. Skov J, Nedergaard S, Andreasen M. The slow Ca2+ -dependent K+ -current facilitates synchronization of hyperexcitable pyramidal neurons // Brain Res. 2009. V. 1252. P. 76-86

229. Snead O.C, Depaulis A, Vergnes M, Marescaux C. Absence epilepsy: advances in experimental animal models // Adv Neurol. 1999. V. 79. P. 253-278.

230. Somjen G.G, Rosenthal M. Evoked sustained potenciáis and oxidation of intramitochondrial entymesin normal and in pathological states // Origin of cerebral field potentials (Symposium, Muenster, Germany). Stuttgart. 1979. P. 164-174

231. Somjen J. Electrogenesis of sustain ad potentials // Progr. Neurobiol. 1973. V. 1. № 3. P. 199.

232. Song B., Zhao M., Forrester J.V., McCaig C.D. Electrical cues regulate the orientation and frequency of cell division and the rate of wound healing in vivo // PNAS. 2002. V. 99. № 13577-13582.

233. Sparing R., Mottaghy F.M. Noninvasive brain stimulation with transcranial magnetic or direct current stimulation (TMS/tDCS)-From insights into human memory to therapy of its dysfunction // Methods. 2008. V. 44.№ 4. p. 329-337.

234. Srinivas K.V., Sikdar S.K. Epileptiform activity induces distance-dependent alterations of the Ca2+ extrusion mechanism in the apical dendrites of subicular pyramidal neurons // Eur J Neurosci. 2008. V. 28. № 11. P. 2195-2212.

235. Stamm J.S, Rosen S.C. Cortical steady potential shifts and anodal polarization during delayed response performance // Acta Neurobiol Exp (Wars). 1972. V. 32. №2. P. 193-209.

236. Staiger J.F., Masanneck C., Bisler S., Schleicher A., Zuschratter W., Zilles K. Excitatory and inhibitory neurons express c-Fos in barrel-related columns after exploration of a novel environment // Neuroscience. 2002. V. 109. № 4. P. 687699.

237. Stodieck S.R., Wieser H.G. Epicortical DC changes in epileptic patients // Wolf P., Dam M., Janz D., Dreifuss F.E., editors // Advances in Epileptology. New York: Raven Press, 1987. P. 123-127.

238. Stollberg J., Fraser S.E. Acetylcholine receptor clustering is triggered by a change in the density of a nonreceptor molecule // The Journal of Cell Biology. 1990. V. 111. P. 2029-2039.

239. Strehl U., Leins U., Goth G., Klinger C., Hinterberger T., Birbaumer N. Self-regulation of slow cortical potentials: a new treatment for children with attention-deficit/hyperactivity disorder // Pediatrics. 2006. V. 118. № 5. P. 15301540.

240. Sundelacruz S., Levin M., Kaplan D.L. Role of membrane potential in the regulation of cell proliferation and differentiation // Stem. Cell. Rev. 2009. V. 5. № 3. P. 231-246.

241. Svirskis G., Gutman A., Hounsgaard J. Detection of a membrane shunt by DC field polarization during intracellular and whole cell recording // J. Neurophysiol. 1997. V. 77. P. 579-586.

242. Takaoka S., Pearlstein R.D., Warner D.S. Hypothermia reduces the propensity of cortical tissue to propagate direct current depolarizations in the rat // Neuroscience Letters. 1996. V. 218. № 1. P. 25-28.

243. Tallgren P., Vanhatalo S., Kaila K., Voipio J. Evaluation of commercially available electrodes and gels for recording of slow EEG potentials // Clin. Neurophysiol. 2005. V. 116. №> 4. P. 799-806.

244. Tang C-M., Dichter M., Morad M. Modulation of the N-methyl-d-aspartate channel by extracellular H+ // Proc. Natl. Acad. Sci. 1990. V. 87. P. 6445-6449.

245. Taylor C.P., Dudek F.E. Synchronous neural afterdischarges in rat hippocampal slices without active chemical synapses // Science. V. 218. P. 810812.

246. Telfeian A.E., Connors B.W. Layer-specific pathways for the horizontal propagation of epileptiform discharges in neocortex // Epilepsia. 1998. V. 39. № 7. P. 700-708.

247. Terzuolo C.A., Bullock T.H. Measurement of imposed voltage gradient adequate to modulate neuronal firing // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1956. V. 42. № 9. P. 687-694.

248. Tranchina D., Nicholson C. A model for the polarization of neurons by extrinsically applied electric fields // Biophysical Journal. 1986. V. 50. P. 11391159.

249. Trevelyan A., Sussillo D, Watson B.O., Yuste R. Modular Propagation of Epileptiform Activity: Evidence for an Inhibitory Veto in Neocortex // The Journal of Neuroscience. 2006. V. 26. № 48. P. 12447-12455.

250. Uhl F., Spoljari A. M., Feucht M., Benninger F. Slow potential shifts preceding human focal paroxysmal discharges, as represented by spikes of benign rolandic epilepsy of childhood // Neuroscience Letters. 1995. V. 192. №3. P. 177180.

251. Vanhatalo S., Holmes M.D., Tallgren P., Voipio J., Kaila K., Miller J.W. Very slow EEG responses lateralize temporal lobe seizures: an evaluation of noninvasive DC-EEG // Neurology. 2003. V. 60. № 7. 1098-1104.

252. Walden J., Speckmann E.J. Suppression of recurrent generalized tonic-clonic seizure discharges by intraventricular perfusion of a calcium antagonist // Electroencephalography and clinical neurophysiology. 1988. V. 69. № 4. P. 353362.

253. Warren R.J., Durand D.M. Effects of applied currents on spontaneous epileptiform activity induced by low calcium in the rat hippocampus // Brain Res. 1998. V.28. № 806. № 2. P. 186-195.

254. Watanabe K. Exchange steady potential by sensory stimulation, convulsive and sleep state // Fukushima Med. J. 1977. V.27, №> 5. P. 263-274.

255. Wiersma C.A.G., Furshpan E., Florey E. Physiological and pharmacological observations on muscle organ of the crayfish, Cambarus clarkii Girard // J. Exp. Biol. 1953. V.30. P.136-151.

256. Williams S.R., Stuart G.J. Site independence of EPSP time course is mediated by dendritic Ih in neocortical pyramidal neurons // J. Neurophysiol. 2000. V. 83. P. 3177-3182.

257. Wong R.K.S., M. Stewart. Different firing patterns generated in dendrites and somata of CA1 pyramidal neurons in guinea-pig hippocampus // J. Physiol. 1992. V. 457. P. 675-687.

258. Woolsey T. A., Van der Loos H. The structural organization of layer IV in the somatosensory region (SI) of mouse cerebral cortex // Brain Res. 1970. V.17. №>.2. P.205-242.

259. Woolsey T.A. Some anatomical bases of cortical somatotopic organization // Brain Behav.Evol. 1978. V. 15. P.325-371.

260. Wu A.D., Fregni F., Simon D.K., Deblieck C., Pascual-Leone A. Noninvasive brain stimulation for Parkinson's disease and dystonia // Neurotherapeutics. 2008. V. 5. № 2. P. 345-361.

261. Wu Y.R., Levy R., Ashby P., Tasker R.R., Dostrovsky J.O. Does stimulation of the GPi control dyskinesia by activating inhibitory axons? // MovDisord. 2001. V. 16. P. 208-216.

262. Yaari Y., Yue C., Su H. Recruitment of apical dendritic T-type Ca2+ channels by backpropagating spikes underlies de novo intrinsic bursting in hippocampal epileptogenesis // J. Physiol. 2007. V. 580. P. 435^50.

263. Zhao M., Song B., Pu J. Electrical signals control wound healing through phosphatidylinositol-3-OH kinase-c and PTEN // Nature. 2006. V. 442. P. 457460.

Информация о работе

Лысенко, Лариса Валерьевна
кандидата биологических наук
Ростов-на-Дону, 2010
ВАК 03.03.01

Диссертация

Исследование потенциал-зависимых механизмов влияния постоянного электрического тока на функционирование колонок соматической коры мозга крыс - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы