Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Исследование структуры гиппокампальной тета-активности и ее регуляции при ориентировочном поведении крысы

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Федотова, Ирина Ростиславовна

Список сокращений.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ДАННЫХ ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 Организация гиппокампальной тета-активности.

1.1.1 Источники гиппокампальной ЭЭГ тета-активности.

1.1.2 Виды гиппокампальной ЭЭГ, соактивация отделов головного мозга в ритме тета.

1.1.3 Современные представления о работе септального генератора.

1.1.4 Влияние гиппокампа на тета-активность.

1.1.5 Обсуждение.

1.2 Метод оценки размерности сигнала и опыт его применения к анализу ЭЭГ.3'

1.2.1 Алгоритм Грассбергера-Прокаччо и выбор параметров алгоритма.3!

1.2.2 Обсуждение.

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА.:.

2.1 Методика проведения операций (крысы).

2.2 Экспериментальная установка.

2.3 Методика подбора параметров тестирующей стимуляции и тетанизации проекций КШ, раздражения РФ и оценка пригодности крысы к экспериментам.

2.4 Методика проведения экспериментов и регистрации ЭЭГ у крыс.5.

2.5 Методика проведения операций и экспериментов на кроликах.

ГЛАВА 3. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ОЦЕНКИ РАЗМЕРНОСТИ СИГНАЛА К АНАЛИЗУ ЭЭГ.

3.1 Методика анализа записей ЭЭГ.

3.2 Применение метода оценки размерности сигнала к анализу высокочастотной ЭЭГ кролика.

3.3 Исследование ЭЭГ тета-активности гиппокампа крыс методом оценки размерности сигнала.

3.3.1 Оценка размерности ЭЭГ тета-активности в парадоксальной фазе сна и при

ОП животного и соотношение регулярная/иррегулярная составляющая сигнала.

3.3.2 Частотная структура регулярной и иррегулярной составляющих ЭЭГ тета-активности.

3.3.3 Исследование аномальной ЭЭГ тета-активности, полученной при раздражении РФ.

3.3.4 Обсуждение результатов анализа ЭЭГ тета-активности.

3.4 Разработка нового подхода к анализу ЭЭГ тета-активности.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Исследование структуры гиппокампальной тета-активности и ее регуляции при ориентировочном поведении крысы"

Актуальность проблемы

ЭЭГ в диапазоне тета-частот является отражением процесса активации структур головного мозга в ритме тета и имеет корреляты с проявлением ряда сложных функций мозга: ориентировочным поведением и вниманием [Виноградова, 1975; Gogolak et al., 1968; Kemp, Kaada, 1975; Klemm, 1976], обучением и памятью [Шульгина, 1978; Ливанов, 1989; Adey, Walter, 1963; Gaztelu, Buno, 1982; Buzsaki, 1989; Eichenbaum, Otto, 1992], мотивациями и эмоциями [Симонов, Фролов, 1970; Ониани и др., 1972; Grastyan et al., 1966], произвольными движениями [Vanderwolf, 1975; Dutar et al., 1995; Oddie, Bland, 1998]. В связи с этим, изучению генеза ЭЭГ тета-активности уделяется большое внимание отечественными и зарубежными исследователями.

Как известно, гиппокампальная ЭЭГ тета-активности является суммой постсинаптических потенциалов нейронов гиппокампа, возникающих под воздействием тета-ритмических разрядов нейронов септума [Bland, 1986; Miller, 1991; Vinogradova, 1995; Vertes, Kocsis, 1997]. Многочисленные связи септума разной медиаторной природы [Senut et al., 1989], проецирующиеся к различным элементам нейронных сетей гиппокампа [Freund, Antal, 1988; Smythe et al., 1992], свидетельствуют о сложности организации системы его активации. В то же время, существование афферентных связей септума от разных областей мозга [Хамильтон, 1984; Swanson, Cowan, 1979], основными из которых являются связи со стороны стволовых структур и гиппокампа, указывает на возможную сложность регуляции этой системы. Тета-ритмическая активность нейронов септума достаточно хорошо изучена [Vinogradova, 1995]. Однако, изучение отдельных элементов системы активации гиппокампа еще не дает полного понимания организации работы системы в целом. Так, например, остается неясным продуцируется ли вся система тета-ритмических разрядов, поступающих на нейронные сети гиппокампа, одной популяцией нейронов септума с единой регуляцией 7 или система активации гиппокампа состоит из подсистем, продуцирующих совокупности разрядов, имеющих свое функциональное значение и проявляющихся в виде соответствующих компонент ЭЭГ. В этом случае неясно также взаимосвязаны или независимы эти подсистемы и как осуществляется регуляция их активности со стороны стволовых структур и гиппокампа при обеспечении того или иного режима активации. Исследование вопросов активации нейронных сетей гиппокампа необходимо для понимания принципов его организации и функционирования, а также для формирования представлений об общей системе активации структур головного мозга в ритме тета и является важной и актуальной задачей. Одним из подходов к исследованию этих вопросов может быть изучение структуры гиппокампальной ЭЭГ тета-активности и влияния на нее со стороны стволовых структур и полей гиппокампа.

Для исследования структуры ЭЭГ делаются попытки применения различных математических методов, в том числе и метода оценки размерности сигнала, предназначенного для исследования сложности продуцирующей его системы [Dvorak, Siska, 1986а; Mayer-Kress et al., 1988]. При этом предполагается, что проявление ЭЭГ как хаотического процесса может указывать на существование нескольких взаимосвязанных подсистем, продуцирующих сигнал. Этот же метод мог бы выявить присутствие в ЭЭГ независимых компонент.

Если подсистемы независимы, а согласованность их работы обеспечивается системой афферентных воздействий на них, то при стимуляции стволовых структур, видимо, возможно рассогласование воздействий и получение ЭЭГ с нарушенным соотношением компонент. Так, при стимуляции некоторых областей РФ могут наблюдаться различные виды гиппокампальной ЭЭГ [Anchel, Lindsley, 1972; Vertes, 1981] и, возможно, ЭЭГ тета-активности с нарушенным соотношением компонент, что могло бы быть использовано при исследовании ее структуры. 8

Компоненты ЭЭГ тета-активности, продуцируемые отдельными подсистемами, возможно, имеют разное функциональное значение и могут по-разному проявляться в различных режимах активации гиппокампа, которые соответствуют разным состояниям животного. Поэтому исследование структуры гиппокампальной ЭЭГ необходимо проводить для разных поведенческих состояний животного и при изменении этих состояний.

Изучение структуры гиппокампальной ЭЭГ тета-активности также необходимо проводить в расширенном диапазоне частот, охватывающем все составляющие сигнала. Так, в ряде работ гиппокампальная ЭЭГ тета-активности анализируется в полосе частот, выходящей за пределы диапазона тета-ритма, и при этом в спектре помимо основной наблюдаются кратные ей вторая и третья гармоники сигнала [Feenstra, Holsheimer, 1979; Leung et al., 1982; Czurko et al., 1999].

Влияние стволовых структур на тета-активность в целом достаточно хорошо изучено [Vertes, 1981; Vinogradova, 1995; Vertes, Kocsis, 1997]. Исследование же влияния на нее полей гиппокампа сопряжено с существенными методическими трудностями. Большинство методов, используемых для исследования неспецифических структур, здесь малопригодно и в решении этого вопроса наблюдается отставание. На основании ряда данных, полученных при изучении гиппокампа, сложились некоторые представления о роли поля САЗ в инициации ОП животного и сопровождающей его тета-активности [Виноградова, 1975]. Поле СА1 также обладает системой своих связей с септумом [Leranth, Frotscher, 1989; Gaykema et al., 1991; Toth et al, 1993] и РФ [Виноградова, 1975; Хамильтон, 1984] и, видимо, может участвовать в регуляции тета-активности. Однако, характер влияния поля СА1 на тета-активность до настоящего времени остается неясным. 9

Цель работы и основные задачи исследования

Основной целью настоящей работы было исследование структуры гиппокампальной ЭЭГ тета-активности и влияния на нее поля CAI гиппокампа при ОП крысы. Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:

1.) Изучить возможности применения метода оценки размерности сигнала к анализу ЭЭГ и исследовать сложность организации ЭЭГ тета-активности этим методом.

2.) Исследовать возможность выявления компонент ЭЭГ тета-активности с помощью стимуляции различных областей РФ.

3.) Исследовать компоненты ЭЭГ тета-активности при разных состояниях животного и переходе от одного состояния к другому.

4.) Изучить влияние поля CAI гиппокампа на тета-активность при ОП животного путем внесения изменений в работу поля, не нарушающих функциональной целостности септо-гиппокампального комплекса.

Положения, выносимые на защиту

1. ЭЭГ тета-активности гиппокампа не является низкоразмерным хаотическим процессом, а состоит из регулярной и иррегулярной составляющей высокой размерности.

2. ЭЭГ тета-активности гиппокампа помимо общеизвестной низкочастотной компоненты на тета-частоте содержит высокочастотную компоненту на двукратной тета-частоте, имеющую независимую регуляцию уровня. Обе компоненты ЭЭГ тета-активности по-разному проявляют себя в различных режимах активации гиппокампа и при изменении этих режимов.

3. Поле CAI участвует в регуляции тета-активности при ОП крысы, увеличивая уровень ее низкочастотной компоненты, понижая тета-частоту, стабилизируя во времени параметры тета-ритмических воздействий септума на нейронные сети гиппокампа.

10

Научная новизна исследований

Впервые с использованием метода оценки размерности сигнала показано, что ЭЭГ тета-активности не является низкоразмерным хаотическим процессом, а состоит из регулярной и иррегулярной составляющей высокой размерности. Показана частотная структура иррегулярной составляющей и связь ее компонент с амплитудно-частотной модуляцией сигнала и изменчивостью формы волны. Предложен новый метод оценки регулярности ЭЭГ тета-активности и компонент ее изменчивости, основанный на сочетании спектрального метода анализа с методом оценки размерности сигнала.

Впервые показано существование в ЭЭГ тета-активности гиппокампа высокочастотной компоненты, имеющей независимую регуляцию уровня. Результаты исследования низкочастотной и высокочастотной компонент тета-активности в разных режимах активации гиппокампа и при изменении этих режимов указывают на их возможную самостоятельную роль в процессе активации нейронных сетей гиппокампа.

Впервые при сохранении функциональной целостности септо-гиппокампального комплекса и внесении изменений в работу поля CAI, близких к естественным (путем ДПП части проекций КШ), исследован характер влияния поля на тета-активность при ОП крысы.

Научно-практическая значимость работы

Полученные результаты по исследованию структуры гиппокампальной ЭЭГ тета-активности и влиянию на нее поля CAI гиппокампа дали существенный вклад в понимание организации и регуляции системы активации гиппокампа.

Предложенный в настоящей работе метод оценки регулярности ЭЭГ тета-активности и компонент ее изменчивости может найти применение при решении широкого класса задач, связанных с анализом этого вида гиппокампальной ЭЭГ.

Методика внесения изменений в работу гиппокампа с помощью ДПП внутригиппокампальных связей, сохраняющая функциональную целостность септо

11 гиппокампального комплекса, может быть использована при исследовании работы комплекса.

Апробация работы

Основные результаты работы доложены на международной конференции по нейроинформатике и нейрокомпьютерам (Ростов-на-Дону, 1995), на международной конференции по нейронным сетям (NEURONET) (Прага, 1996), на годовой институтской конференции (1996), а также на совместных семинарах лабораторий MHO и НО ИВНД и НФ (1999).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ.

Объем и структура диссертации

Диссертация содержит следующие разделы: введение, обзор данных литературы, методику, три главы, содержащие результаты исследований и их обсуждение, заключение, выводы и библиографический указатель, включающий работы на русском (24) и иностранных (148) языках. Диссертация изложена на 182 страницах машинописного текста и содержит 3 таблицы и 22 рисунка.

Заключение Диссертация по теме "Физиология", Федотова, Ирина Ростиславовна

ВЫВОДЫ

1. Применение метода оценки размерности сигнала к анализу ЭЭГ тета-активности гиппокампа, регистрируемой в диапазоне 0-30 Гц, показало, что она не является низкоразмерным хаотическим процессом, а состоит из регулярной и иррегулярной составляющей высокой размерности. Иррегулярная составляющая сигнала состоит из частотных компонент, образующих боковые полосы кратных гармоник. Боковые полосы первой гармоники являются следствием амплитудно-частотной модуляции сигнала, а боковые полосы второй и третьей гармоник, кроме того, содержат составляющую от изменчивости формы волны от периода к периоду процесса.

2. Разработан метод оценки регулярности ЭЭГ тета-активности и компонент ее изменчивости: амплитудно-частотной модуляции и изменчивости формы волны, основанный на сочетании спектрального анализа с методом оценки размерности сигнала.

3. Уровни сигналов первой и кратной ей второй частотных групп гиппокампальной ЭЭГ тета-активности при ориентировочном поведении животного в среднем соотносятся как 2:1, а при десинхронизации в состоянии неподвижного бодрствования в среднем равны. Корреляция временных изменений амплитуд волн сигналов частотных групп при ориентировочном поведении животного отсутствует. При переходе от состояния неподвижного бодрствования к состоянию ориентировочного поведения уровень сигнала первой частотной группы изменяется однонаправленно в сторону увеличения, в то время как уровень сигнала второй частотной группы - разнонаправленно: как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения, в зависимости от уровня его исходной выраженности.

165

4. ЭЭГ тета-активности гиппокампа в исследуемом диапазоне частот помимо общеизвестной низкочастотной компоненты на тета-частоте содержит высокочастотную компоненту на удвоенной тета-частоте, имеющую независимую регуляцию уровня. Обе компоненты ЭЭГ тета-активности по-разному проявляют себя в различных режимах активации гиппокампа. Показана возможность влияния РФ на высокочастотную компоненту ЭЭГ тета-активности.

5. При моделировании зоны активности в поле CAI гиппокампа с помощью долговременной потенциации части проекций коллатералей Шаффера происходит увеличение общей регулярности ЭЭГ тета-активности. При этом увеличивается амплитуда низкочастотной компоненты тета-активности, уменьшается ее амплитудная и частотная модуляция, уменьшается изменчивость формы волны от периода к периоду сигнала, а также наблюдается падение частоты. Эти изменения не сопровождались изменениями амплитуды высокочастотной компоненты.

6. Уменьшение частотной модуляции и частоты ЭЭГ тета-активности говорит об изменении воздействия поля CAI на РФ. Увеличение амплитуды волны низкочастотной компоненты ЭЭГ тета-активности при падении частоты говорит о том, что это увеличение происходит за счет изменения прямых влияний поля CAI на септум. Увеличение амплитуды волны низкочастотной компоненты, сопровождающееся падением частоты, указывает на смещение режима активации гиппокампа в сторону режима тета2.

166

ГЛАВА 6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ: МОДЕЛЬНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СИСТЕМЕ АКТИВАЦИИ ГИППОКАМПА И ЕГО ВЛИЯНИИ НА ОРГАНИЗАЦИЮ ТЕТА-АКТИВНОСТИ ПРИ ОП КРЫСЫ

В настоящей работе исследовалась структура гигаюкампальной тета-активности, а также регуляция тета-активности при ОП животного. Обобщение полученных результатов и литературных данных позволило предложить некоторые модельные представления о системе активации гиппокампа и ее регуляции при ОП животного.

Вначале коротко излагаются имеющиеся в литературе представления о пейсмекерных механизмах септума и механизмах вовлечения его нейронов в тета-ритмическую активность. Затем излагаются представления о популяциях нейронов септума, участвующих в активации гиппокампа и их регуляции, сложившиеся на основании исследования их проявлений в гиппокампальной ЭЭГ в разных режимах активации. На основании материалов, полученных при исследовании характера влияния поля CAI гиппокампа на тета-активность, и литературных материалов о работе поля САЗ предложены модельные представления о влиянии гиппокампа на организацию тета-активности при ОП животного.

6.1 Пейсмекерные механизмы септума

В работах [Бражник, Виноградова, 1986; Vinogradova, 1995] авторы выделяют две основные группы нейронов септума. Нейроны первой группы не проецируются непосредственно к структурам, активируемым септумом, и синхронизируют тета-ритмическими разрядами импульсную активность остальных септальных нейронов. Нейроны второй группы (вторично и третично вовлекаемые в тета-ритмическую активность) воздействуют своими разрядами непосредственно на нейронные сети активируемых структур.

153

Согласно [Бражник и др., 1984], нейроны первой группы составляют 4-6 % от общего числа септальных нейронов. Они обладают высокорегулярными разрядами в ритме тета, а плотность импульсов в тета-разряде сохраняется при изменении тета-частоты. В их числе, как отмечают авторы, находятся "базовые пейсмекеры", непосредственно задающие частоту тета-ритмических разрядов (п. 1.1.3).

Сети гиппокампа активируются совокупностями сдвинутых во времени разрядов нейронов септума (п. 1.1.1.1). Возможно, это связано с пространственно-временным характером обработки сигналов и задержкой их при движении от уровня к уровню дендритной системы пирамид, что требует активации дендритов на каждом уровне сдвинутыми во времени разрядами нейронов септума.

Возможно, число "базовых пейсмекеров", задающих начало циклов активации, невелико. Остальные нейроны первой группы, видимо, обеспечивают продуцирование совокупности разрядов, каждый из которых привязан к определенной фазе цикла активации. Схематично работу такой системы можно было бы представить следующим образом. "Базовые пейсмекеры", задающие начала циклов активации, воздействуют на вход цепочки нейронов, каждый из которых продуцирует разряд с определенной задержкой после воздействия на его вход. Единая система регуляции длительности цикла активации и задержек могла бы при этом обеспечить продуцирование системы разрядов, каждый из которых привязан к определенной фазе цикла активации. При этом нейроны второй группы синхронизируются каждый определенным нейроном цепочки и разряжаются на той же фазе, что и синхронизирующий их нейрон. Таким образом, разряды нейронов второй группы, воздействующие на нейронные сети активируемых структур, оказываются привязанными к определенным фазам цикла активации. Упомянутое свойство сохранения плотности импульсов в тета-разряде у нейронов первой группы при изменении тета-частоты обеспечивает постоянный уровень их воздействия на нейроны второй группы.

154

Постоянный фазовый сдвиг между сигналами ЭЭГ (п. 1.1.2.2) может существовать, если они являются проявлением разрядов нейронов второй группы, импульсная активность которых синхронизована различным частями единой "цепочки" пейсмекерного механизма септума. Переменный фазовый сдвиг (п. 1.1.2.2) предполагает разные синхронизирующие "цепочки".

При этом популяция нейронов первой группы, где "базовые пейсмекеры" и нейроны цепочек охвачены единой системой регуляции, видимо, образуют популяцию пейсмекерного механизма септума.

6.2 Популяция нейронов низкочастотной компоненты тета-активности

Согласно [Бражник, Виноградова, 1986; Уто^ас1оуа, 1995], субпопуляции нейронов септума, вторично и третично вовлекаемые в тета-ритмическую активность, имеют различные пороги и становятся чувствительными к синхронизирующим разрядам нейронов пейсмекерного механизма септума при наличии определенного уровня афферентных неритмических воздействий. При этом их нерегулярная или слаборегулярная активность сменяется на строго ритмическую. Механизмы вовлечения популяций нейронов в тета-ритмическую активность имеют два звена: холинергическое и звено вовлечения, на которое воздействуют стволовые структуры (медиатор неизвестен). Исследованию особенностей двух видов тета (тета2 и тета!) посвящены многочисленные работы (п.п.1.1.2.1 и 1.1.2.2). Однако, как следует из [Бражник, Виноградова, 1986; Уик^гаёоуа, 1995], отличия, в основном, имеются в механизмах вовлечения (п. 1.1.3). В первом случае в механизме вовлечения ведущую роль играет холинергическое звено. Во втором случае регуляция механизма вовлечения осуществляется со стороны стволовых структур.

Влияние стволовых структур на низкочастотную компоненту тета-активности достаточно хорошо изучено (п. 1.1.4.2). Применение той же методики исследования к гиппокампу (п. 1.1.4.2) демонстрировало угнетающее влияние гиппокампа на тета

155 ритмическую активность нейронов септума. Из результатов настоящей работы по исследованию характера влияния поля CAI на тета-активность вытекает, что гиппокамп может увеличивать уровень низкочастотной компоненты. Это происходит за счет воздействия гиппокампа через свои прямые связи с септумом, возможно, на холинергическое звено механизма вовлечения популяции нейронов. При ОП животного наблюдается смешанный режим тета-активности, при котором в той или иной степени активны оба звена механизма вовлечения.

Низкочастотная компонента гиппокампальной ЭЭГ, регистрируемой в области базальных и апикальных дендритов, имеет фазовый сдвиг 130 — 180° (п. 1.1.2.2). Когерентность обоих сигналов, видимо, указывает на то, что, они являются проявлением разрядов, продуцируемых популяцией нейронов септума с единой регуляцией вовлечения в тета-ритмическую активность. Постоянный фазовый сдвиг между этими сигналам и указывает на то, что они могут продуцироваться группами нейронов этой популяции, импульсная активность которых синхронизирована разными частями единой "цепочки" нейронов пейсмекерного механизма септума.

6.3 Популяция нейронов высокочастотной компоненты тета-активности

В литературе отсутствуют какие-либо сведения о существовании независимой высокочастотной компоненты, и в настоящей работе она исследуется впервые.

Полученные результаты говорят о том, что высокочастотная компонента ЭЭГ тета-активности является проявлением совокупности разрядов, продуцируемых популяцией нейронов, имеющей отдельную систему регуляции, на которую поступают свои афферентные воздействия. Это проявляется в отсутствии корреляции между временными изменениями низкочастотной и высокочастотной компонент тета-активности и в разном характере изменений компонент при переходе животного от состояния НБ к ОП.

156

Кратность частот компонент свидетельствует о том, что популяции нейронов, продуцирующие совокупности разрядов компонент синхронизированы от единого источника - пейсмекерного механизма септума. Обе компоненты являются, видимо, составляющими единого процесса активации нейронных сетей гиппокампа. Это проявляется в определенных соотношениях этих компонент в разных режимах активации и закономерных их изменениях при изменении состояния животного. Это говорит в пользу того, что обе популяции нейронов, продуцирующие разряды компонент, принадлежат септуму. Но в септуме отсутствуют нейроны с разрядами на двукратной тета-частоте. Возможно, совокупность разрядов высокочастотной компоненты состоит из двух групп тета-разрядов, сдвинутых относительно друг друга на полпериода тета-частоты, продуцируемых двумя группами нейронов, синхронизированных разными частями единой цепочки пейсмекерного механизма септума. При этом обе группы нейронов охвачены единой системой регуляции уровня их активности. Высокий уровень высокочастотной компоненты (при ОП животного сигнал второй частотной группы в среднем составляет 0.5 от сигнала первой, а при НБ они равны), а также разный характер изменений обоих компонент при изменении режимов активации указывает на самостоятельную функциональную роль высокочастотной компоненты в процессе активации нейронных сетей гиппокампа.

При стимуляции различных областей РФ, видимо, вследствие нарушения соотношения воздействий ее на септум были получены сигналы с сильно увеличенной высокочастотной компонентой, которые в естественных условиях не встречаются. Это говорит о том, что РФ может влиять на популяцию нейронов высокочастотной компоненты. Влияния поля CAI гиппокампа на высокочастотную компоненту обнаружить не удалось. Возможно, популяция нейронов высокочастотной компоненты имеет одно звено механизма вовлечения и регулируется только стволовыми структурами.

157

6.4 Активирующие и тормозные воздействия септума

В настоящей работе наблюдался лишь суммарный эффект тормозных воздействий септума на нейронные сети гиппокампа проявляющийся в прекращении собственных колебаний нейронных сетей или уменьшении этих колебаний (п. 1.1.2.1). При этом вклад в общий процесс торможения различных механизмов торможения остается неясным.

При ОП животного, сопровождающимся усилением активирующих воздействий со стороны септума, не наблюдается даже следов М-ритма, что указывает на присутствие также достаточно сильных тормозных воздействий, исключающих возможность собственных колебаний нейронных сетей. В состоянии НБ в ЭЭГ кроме компонент тета-активности могут присутствовать и М-волны той или другой выраженности, что указывает на ослабление тормозных воздействий септума. При стимуляции РФ, видимо, вследствие нарушения соотношения воздействий ее на септум, были получены сигналы, где наряду с сильно выраженной низкочастотной компонентой тета-активности наблюдались достаточно выраженные М-волны. Это указывает на то, что популяции нейронов септума, оказывающие активирующие и тормозные воздействия, имеют отдельные системы регуляции, а также на то, что регуляция тормозных воздействий возможна со стороны РФ. Однако, это не исключает того, что и гиппокамп может оказывать подобные воздействия через свои прямые связи с септумом.

6.5 Режимы активации и виды электрической активности

Таким образом, все виды электрической активности гиппокампа в диапазоне от 0 до 30 Гц, видимо, определяются состоянием популяции пейсмекерных нейронов септума, популяции нейронов низкочастотной компоненты, популяции нейронов высокочастотной компоненты, а также, возможно, популяции (или популяций) нейронов септума, оказывающих тормозное воздействие на элементы нейронных сетей гиппокампа. Популяции нейронов септума имеют независимую регуляцию. При этом режим активации определяется соотношением афферентных неритмических воздействий на эти популяции.

158

Частота тета-активности определяется воздействием стволовых структур на популяцию пейсмекерных нейронов септума. Уровень низкочастотной компоненты определяется воздействиями стволовых структур и гиппокампа на свои звенья механизмов вовлечения этой популяции нейронов. Уровень высокочастотной компоненты определяется, видимо, воздействиями стволовых структур. Уровень тормозных воздействий на нейронные сети гиппокампа определяется, по-видимому, воздействием стволовых структур и, возможно, гиппокампа на свои звенья механизмов вовлечения популяции или популяций нейронов септума, оказывающих тормозные воздействия на сомы и дендритные системы пирамидных клеток.

Все виды электрической активности гиппокампа в диапазоне от 0 до 30 Гц могут быть разделены на тета-активность, когда не наблюдается даже следов собственных колебаний сетей гиппокампа, "смешанный" вид активности, когда одновременно наблюдаются сигналы тета-активности и М-активности, собственные колебания сетей гиппокампа, когда в ЭЭГ уже не наблюдается тета-активности. При "смешанном" виде активности сигналы могут иметь самый разнообразный вид, являясь суперпозицией волн низкочастотной и высокочастотной компонент тета-активности и М-волн с разным уровнем и модуляцией.

Наиболее адекватным описанием электрической активности гиппокампа является описание в параметрах, отражающих состояние популяций нейронов септума, участвующих в активации и торможении нейронных сетей гиппокампа. Так, цикл активации может характеризоваться его длительностью, уровнем низкочастотной и высокочастотной компонент, а также наличием или отсутствием М-волн, отражающих в той или иной степени уровень торможения нейронных сетей гиппокампа. Однако, следует отметить, что разделение сигналов электрической активности на указанные компоненты для случая их низкой регулярности, что особенно часто наблюдается при "смешанном" виде активности, не всегда оказывается возможным без существенных погрешностей.

159

6.6 Фазовые соотношения активирующих воздействий септума

Совместная активация структур головного мозга наиболее изучена для ЭК и гиппокампа. Структуры ЭК связаны многочисленными прямыми связями со структурами гиппокампа [Виноградова, 1975; Отмахов, 1993; Amaral, Witter, 1989; Witter, 1993], а начиная с поля CAI гиппокамп связан и обратными связями с ЭК [Виноградова, 1975; Отмахов, 1993; Amaral, Witter, 1989; Witter, 1993]. ЭЭГ тета-активности, регистрируемые в структурах гиппокампа и ЭК, а также в различных слоях этих структур, имеют определенные фазовые соотношения (п. 1.1.2.2). В то же время, в процессе обучения или решения животным конкретной задачи могут наблюдаться изменения сдвигов фаз активации между ЭК и гиппокампом (п. 1.1.2.2).

Таким образом, режим активации при совместной работе ЭК и гиппокампа характеризуется высоким уровнем активации нейронных сетей и устойчивым соотношением фаз активации от цикла к циклу процесса, которые, в то же время, видимо, могут закономерно изменяться в процессе обучения и решения задачи. Последнее указывает на то, что популяции нейронов септума, активирующие эти структуры, могут быть синхронизированы разными цепочками пейсмекерного механизма септума.

Как отмечается в [Бражник и др., 1984; Vinogradova, 1995], при раздражении РФ или сенсорных воздействиях наблюдается явление "reset": вначале - сильное уменьшение спонтанной активности септума и далее увеличение частоты разрядов, ужесточение их фазовых соотношений, увеличение доли нейронов, участвующих в тета-ритмической активности. Все это, отмечают авторы, свидетельствует о важности точной установки фазы при обработке сенсорной информации, сенсомоторной интеграции.

6.7 Активация септумом других отделов головного мозга

Существуют некоторые данные относительно того, что тета-активность может наблюдаться в гиппокампе в отсутствие ее в коре и наоборот [Kaada et al., 1967; Blaszczyk et

160 al., 1996]. Если это так, то активация этих отделов мозга осуществляется отдельными популяциями нейронов септума, имеющими независимую регуляцию.

Общеизвестно, что некоторые из областей коры связаны прямыми связями с МС-ДП. К их числу относятся ЭК, цингулярная кора, периринальная, фронтальная, а также сенсомоторная кора [Voneida, Royce, 1974; Yoshihara, De France, 1976; Troiano et al., 1978; Jaskiw et al., 1991]. В работе [Vinogradova, 1995] показано, что раздражение лимбических, а также ряда других областей коры может вызывать появление тета-ритмической активности у нейронов МС-ДП, но чаще стимуляция этих областей так же, как и стимуляция гиппокампа, сопровождается подавлением тета-ритмической активности, десинхронизацией, замедлением тета-залпов нейронов МС-ДП. Вероятно, как и в случае гиппокампа, метод раздражения кортикальных областей не является достаточно адекватным методом для выяснения характера их влияния на тета-активность. Возможно, что по аналогии с гиппокампом с помощью своих прямых связей с септумом они могут воздействовать на механизмы вовлечения популяций нейронов, обеспечивающих их активацию, а через связи с РФ - влиять на другие параметры тета-активности.

6.8 Влияние гиппокампа на организацию тета-активности

Как отмечалось, в состоянии НБ животного, в ЭЭГ присутствует тета-активность: слабо выраженная низкочастотная компонента и соизмеримая с ней высокочастотная. Уже в этом режиме активации возможно обнаружение гиппокампом изменения внешней среды и множественный разряд ансамбля клеток в поле САЗ.

При обнаружении изменения внешней среды и активации поля САЗ оно воздействует через свои связи на РФ, инициируя ориентировочный рефлекс. Одновременно, воздействуя на септум через свои прямые связи и связи через РФ, оно изменяет режим активации гиппокампа, увеличивая частоту тета-активности и уровень низкочастотной компоненты [Виноградова, 1975]. По-видимому, при этом септумом активируется и ЭК.

При преодолении сигналом с поля САЗ порога поля CAI оно активируется и начинается пропуск им сенсорного сигнала, соответствующего выделенному изменению внешней среды, в другие образования лимбической системы. Это сопровождается вовлечением в совместную, согласованную во времени работу ряда отделов головного мозга, участвующих в оценке значимости обнаруженного изменения внешней среды, принятии решения и фиксации следа в долговременной памяти. Естественно предположить, что это сопровождается активацией септумом этих отделов мозга и популяции нейронов септума, обеспечивающие активацию этих структур, вовлекаются в тета-ритмическую активность. Таким образом, возможно, поле CAI инициирует активацию отделов головного мозга, вовлекаемых в совместную работу.

Поле CAI одновременно через свои прямые связи с септумом, а также через РФ изменяет режим активации нейронных сетей гиппокампа. При этом уменьшение частотной модуляции и небольшое уменьшение частоты тета-активности происходит за счет связей поля CAI с РФ, а увеличение амплитуды волны низкочастотной компоненты тета-активности - за счет прямых связей поля CAI на септум (видимо, воздействующих на холинергический механизм вовлечения нейронов септума).

Увеличение амплитуды низкочастотной компоненты и стабильности ее уровня от цикла к циклу процесса активации указывает на увеличение уровня активации нейронных сетей гиппокампа и увеличение стабильности этого уровня во времени. Уменьшение всех компонент изменчивости тета-активности: ее частотной модуляции, амплитудной модуляции низкочастотной компоненты, изменчивости формы волны от цикла к циклу процесса свидетельствует об увеличении стабильности всего временного распределения совокупности разрядов нейронов септума, участвующих в активации нейронных сетей гиппокампа. По-видимому, этот же режим активации характерен и для других отделов мозга, вовлеченных в совместную работу. В терминах двух режимов тета-активности существующий сдвиг

162 смешанного режима активации сетей гиппокампа можно интерпретировать как сдвиг в сторону режима тета2.

Высокочастотная компонента тета-активности при переходе животного от состояния НБ к ОП существенным изменениям не подвергается, оставаясь в среднем на том же уровне. Окончание ОП животного обычно сопровождается одновременным спадом низкочастотной и высокочастотной компонент тета-активности, а также уменьшением ее частоты, что указывает на ослабление воздействий РФ на септум.

Изложенные выше представления носят гипотетический характер, но они позволили сопоставить полученные результаты и их интерпретацию с литературными материалами для воссоздания целостной картины активации нейронных сетей гиппокампа и влияния его на тета-активность при ОП животного.

Таким образом, итогом проделанной работы явилось следующее: Исследована методом оценки размерности сигнала организация ЭЭГ тета-активности и показано, что она не является низкоразмерным хаотическим процессом. Рассмотрена связь между компонентами частотной структуры сигнала и компонентами его изменчивости. Предложен метод оценки регулярности ЭЭГ тета-активности и компонент ее изменчивости.

Исследована структура ЭЭГ тета-активности и выявлена высокочастотная компонента тета-активности, имеющая независимую регуляцию уровня.

Исследованы проявления низкочастотной и высокочастотной компонент тета-активности в разных режимах активации гиппокампа и при изменении этих режимов.

Показана возможность отдельной регуляции активирующих и тормозных воздействий септума на нейронные сети гиппокампа.

163

Выявление высокоуровневой высокочастотной компоненты явилось важным вкладом в существующие представления об активации нейронных сетей, а также об организации и регуляции септальной системы активации гиппокампа.

При сохранении функциональной целостности септо-гиппокампального комплекса показан характер влияния поля CAI гиппокампа на тета-активность. Рассмотрены возможные пути этого влияния. Полученные результаты явились важным вкладом в понимание роли полей гиппокампа в организации тета-активности при ОП животного. Предложены модельные представления о роли поля CAI в селекции сигналов о внешней среде.

Сопоставлены полученные результаты и литературные данные и предложены модельные представления об организации и регуляции системы активации гиппокампа.

164

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Федотова, Ирина Ростиславовна, Москва

1. Белоусов А.Б., Виноградова О.С. Моделирование регуляции тета-ритма возрастающим афферентным притоком на септальных срезах in vitro // Журн. высш. нерв, деят. 1989. Т. 39. Н 5. С. 924-934

2. Вельский Ю.Л., Веделяпин А.Б., Дмитриев A.C. и др. Диагностика патологических состояний мозга на основе анализа электроэнцефалограмм методами нелинейной динамики // Радиотехника и электроника. 1993. Т. 38. Н 9. С. 1625-1635

3. Бражник Е.С., Виноградова О.С., Каранов A.M. Регуляция тета-активности нейронов септум кортикальными и стволовыми структурами // Журн. высш. нерв. деят. 1984. Т. 34. HI. С. 71-80

4. Бражник Е.С., Виноградова О.С. Действие антихолинергических веществ и их комбинации с нембуталом на залповые тета-нейроны септум у кроликов // Журн. высш. нерв, деят. 1986. Т. 36. Н 6. С. 1083-1092

5. Виноградова О.С. Гиппокамп и память // М.: Наука. 1975. 333 с.

6. Виноградова О.С. Современные представления об общих свойствах и пластических явлениях в нейронах гиппокампа // Успехи физиологических наук. 1984. Т. 15. Н 1. С. 28-54

7. Ефремова Т.М., Труш В.Д. Динамика частотных характеристик биопотенциалов коры головного мозга кролика при становлении условного оборонительного рефлекса // Журн. высш. нерв. деят. 1971. Т. 21. Н 5. С. 963-970

8. Ефремова Т.М., Куликов М.А., Козлов М.К., Резвова И.Р. (Федотова И.Р.) О структуре фоновой ЭЭГ кролика в высокочастотной части спектра // Журн. высш. нерв. деят. 1991а. Т. 41. Н 4. С. 761-768

9. Ефремова Т.М., Куликов М.А., Резвова И.Р. (Федотова И.Р.) Участие нелинейных динамических процессов в формировании высокочастотной ЭЭГ кролика // Журн. высш. нерв. деят. 1991b. Т. 41. Н 5. С. 998-1006

10. Ефремова Т.М., Куликов М.А., Резвова И.Р. (Федотова И.Р.) Анализ нелинейных динамических состояний мозга при разных уровнях его активации (исследования в высокочастотном диапазоне ЭЭГ кролика) // Биофизика. 1993. Т. 38. Н 2. С. 321-326

11. Королькова Т.А. Анализ функционального значения пространственной синхронности фоновых потенциалов неокортекса кролика // Автореф. дис. докт. биол. наук. М.: Институт ВИД и НФ АН СССР. 1977

12. Ливанов М.Н. Пространственно-временная организация потенциалов и системная деятельность головного мозга (Избранные труды) // М.: Наука. 1989. 400 с.

13. Маркевич В.А., Зосимовский В.А., Коршунов В.А. и др. Выявление скрытого состояния, возникающего в гиппокампе после прекращения длительной потенциации // Журн. высш. деят. 1993. Т. 43. Н 4. С. 770-777

14. Ониани Т.Н., Коридзе М.Г., Абзианидзе Е.В. Электроэнцефалографические и вегетативные проявления эмоциональных реакций // Физиологический журнал. 1972. Т. 58. Н 7. С. 1040-1049

15. Отмахов H.A. Нейрональная сеть гиппокампа: морфологический анализ // Успехи физиологических наук. 1993. Т. 24. Н 4. С. 79-101

16. Потапов А.Б. Программы вычисления корреляционного показателя и оценки обобщенной энтропии по временному ряду // М.: Институт прикладной математики им. Келдыша М.В. 1991. Препринт номер 27. 31 с.168

17. Резвова И.Р. (Федотова И.Р.), Фролов A.A., Маркевич В.А. Исследование тета-ритма гиппокампа крыс как нелинейного динамического процесса // Журн. высш. нерв. деят. 1994. Т. 44. H 4-5. С. 721-730

18. Симонов П.В., Фролов М.В. Электроэнцефалографические симптомы эмоционального напряжения // Проблемы физиологии и патологии высшей нервной деятельности (под ред. Бирюкова Д.A.). JL: Медицина. 1970. Вып. 4. С. 149-159

19. Федотова И.Р., Фролов A.A., Маркевич В.А. Исследование влияния поля CAI гиппокампа на тета-активность при ориентировочном поведении крысы // Журн. высш. нерв, деят. 1997. Т. 47. H 5. С. 889-897

20. Хамильтон Л.У. Основы анатомии лимбической системы крысы // М.: Издательство МГУ. 1984. 184 с.

21. Харкевич A.A. Спектры и анализ // М.: Государственное издательство физико-математической литературы. 1962. 236 с.

22. Шульгина Г.И. О функциональной роли медленных колебаний потенциала и упорядоченных потоков импульсации // Успехи физиологических наук. 1976. Т. 7. HI. С. 47-66

23. Шульгина Г.И. Биоэлектрическая активность головного мозга и условный рефлекс // М.: Наука. 1978. 231 с.

24. Abraham N.B., Albano A.M., Das В. et al. Calculating the dimension of attractors from small data sets // Physics Letters. 1986. V. 114A. N 5. P. 217-221

25. Achermann P., Hartmann R., Gunzinger A. et al. All-night sleep EEG and artificial stochastic control signals have similar correlation dimensions // EEG and Clin. Neurophysiol. 1994. V. 90. N 5. P. 384-387169

26. Adey W.R., Dunlop C.W., Hendrix C.E. Hippocampal slow waves. Distribution and phase relationships in the course of approach learning // Arch. Neurol. 1960. V. 3. P. 74-90

27. Adey W.R., Walter D.O. Application of phase detection and averaging techniques in computer analysis of EEG records in the cat // Exp. Neurol. 1963. V. 7. P. 186-209

28. Aftanas L.I., Lotova N.V., Koshkarov V.I. et al. Non linear dynamic complexity of the human EEG during evoked emotions // Int. J. Psychophysiol. 1998. V. 28. N 1. P. 63-76

29. Alonso A., Kohler C. Evidence for separate projections of hippocampal pyramidal and nonpyramidal neurons to different parts of the septum in the rat brain // Neurosci. Lett. 1982. V. 31. P. 209-214

30. Amaral D.G., Witter M.P. The three-dimensional organization of the hippocampal formation: a review of anatomical data // Neuroscience. 1989. V. 31. N 3. P. 571-591

31. Anchel H., Lindsley D.B. Differentiation of two reticulo-hypothalamic systems regulating hippocampal activity // EEG and Clin. Neurophysiol. 1972. V. 32. N 3. P. 209-226

32. Arnaud C., Gauthier P., Gottesmann C. Atropine effects on the intermediate stage and paradoxical sleep in rats // Psychopharmacology. Berl. 1994. V. 116. N 3. P. 304-308.

33. Babloyanz A., Destexhe A. Strange attractors in the human cortex // Temporal disorders in human oscillatory systems (Eds. Rensing L. et al.). Berlin: Springer. 1987. V. 36. P. 48-56

34. Basar E. Brain natural frequencies are causal factors for resonances and induces rhythms // Induced rhythms of the brain (Eds. Bullock T.H. et al.). Cambridge: MIT Press. 1991. P. 425-467

35. Bland B.H. The physiology and pharmacology of hippocampal formation theta rhythms // Prog. Neurobiol. 1986. V. 26. P. 1-54.

36. Bland B.H., Oddie S.D. Anatomical, electrophysiological and pharmacological studies of ascending brainstem hippocampal synchronizing pathways // Neurosci. Biobehav. Rev. 1998. V. 22. N2. P. 259-273

37. Blaszczyk M., Grabowski R., Eckersdorf B. et al. The rhythmic slow activity recorded from entorhinal cortex in freely moving cats // Acta Neurobiol. Exp. Warsz. 1996. V. 56. N 1. P. 161-164170

38. Burgess A.P., Gruzelier J.H. Short duration synchronization of human theta rhythm during recognition memory I I Neuroreport. 1997. V. 8. N 4. P. 1039-1042

39. Buzsaki G. Electroanatomy of the hippocampal rhythmic slow activity (RSA) in the behaving rat // Electrical activity of the archicortex ( Eds. Buzsaki G. et al.). Budapest: Akademiai Kiado. 1985. P. 143-164

40. Buzsaki G. Two-stage model of memory trace formation: a role for "noisy" brain states // Neuroscience. 1989. V. 31. N 3. P. 551-570

41. Buzsaki G., Leung LW.S., Vanderwolf C.H. Cellular bases of hippocampal EEG in the behaving rat // Brain Res. Rev. 6 (Brain Res. 267). 1983. P. 139-171

42. Buzsaki G., Rappelsberger P., Kellenyi L. Depth profiles of hippocampal rhythmic slow activity ("Theta rhythm") depend on behaviour // EEG and Clin. Neurophysiol. 1985. V. 61. P. 77-88

43. Buzsaki G., Czopf J., Kondakor I. et al. Laminar distribution of hippocampal rhythmic slow activity (RSA) in the behaving rat: current source density analysis, effects of urethane and atropine //BrainRes. 1986. V. 365. P. 125-137

44. Buzsaki G., Gage F.H., Kellenyi L. et al. Behavioral dependence of the electrical activity of intracerebrally transplanted fetal hippocampus // Brain Res. 1987. V. 400. N 2. P. 321-333

45. Buzsaki G., Ponomareff G.L., Bayardo F. et al. Neuronal activity in the subcortically denervated hippocampus: a chronic model for epilepsy // Neuroscience. 1989. V. 28. P. 527-538

46. Celletti A., Villa A.E. Low-dimensional chaotic attractors in the rat brain // Biol. Cybern. 1996. V. 74. N5. P. 387-393

47. Chrobak J.J., Buzsaki G. Gamma oscillations in the entorhinal cortex of the freely behaving rat // J. Neurosci. 1998. V. 8. N 1. P. 388-398

48. Colom L.V., Nassif-Caudarella S., Dickson C.T. et al. In vivo intrahippocampal microinfusion of carbachol and bicuculline induces theta-like oscillations in the septally deafferented hippocampus // Hippocampus. 1991. V. 1. P. 381-390

49. Cortese B.M., Krahl S.E., Berman R.F. et al. Effects of prenatal ethanol exposure on hippocampal theta activity in the rat // Alcohol. 1997. V. 14. N 3. P. 231-235

50. Czurko A., Hirase H., Csicsvari J. et al. Sustained activation of hippocampal pyramidal cells by "space clamping" in a running wheel // Europ. J. of Neuroscience. 1999. V. 11. P. 344-352

51. Dickson C.T., Trepel C., Bland B.H. Extrinsic modulation of theta field activity in the entorhinal cortex of the anesthetized rat // Hippocampus. 1994. V. 4. N 1. P. 37-51

52. Dutar P., Bassant M.H., Senut M.C. et al. The septo-hippocampal pathway: structure and function of a central cholinergic system // Physiological Rev. 1995. V. 75. N 2. P. 393-427

53. Dvorak I, Siska J. Teorie deterministickeho chausu a jeji aplikace v biologickych a lekarskych vedach // Praha: Alsovice. 1986a. 100 c.

54. Dvorak I., Siska J., Wackermann J. et al. Evidence for interpretation of the EEG as a deterministic chaotic process with a low dimension // Activitas nervosa superior. 1986b. V. 28. N 3. P. 228-231

55. Dvorak I., Klaschka J. Modification of the Grassberger-Procaccia algorithm for estimating the correlation exponent of chaotic systems with high embedding dimension // Phys. Lett. A. 1990. V. 145. N5. P. 225-231

56. Efremova T.M., Kulikov M.A., Rezvova I.R. (Fedotova I.R.) High-frequency rabbits EEG contains a chaotic component that represents the functional state of the brain // Man, neuron, model. Moscow. 1992. V. 1

57. Eichenbaum H., Otto T. The hippocampus what does it do? // Behav. Neural Biol. 1992. V. 57. P. 2-36172

58. Faris P.D., Sainsbury R.S. The role of the pontis oralis in the generation of RSA activity in the hippocampus of the guinea pig // Physiol. Behav. 1990. V. 47. N 6. P. 1193-1199

59. Feenstra B.W.A., Holsheimer J. Dipole-like neuronal sources of theta rhythm in dorsal hippocampus, dentate gyrus and cingulate cortex of the urethane-anaesthetized rat // EEG and Clin. Neurophysiol. 1979. V. 47. P. 532-538

60. Fell J., Roschke J. Nonlinear dynamical aspects of the human sleep EEG // Int. J. Neurosci. 1994. V. 76. N (1-2). P. 109-129

61. Fell J., Roschke J., Mann K. et al. Discrimination of sleep stages: a comparison between spectral and nonlinear EEG measures // EEG and Clin. Neurophysiol. 1996. V. 98. N 5. P 401-410

62. Fifkova E., Marsala J. Stereotaxic atlases for the cat, rabbit and rat // Electrophysiological methods in biological research (Eds. Bures J. et al.). New York: Acad, press. 1960. P. 653

63. Fox S.S. Membrane potential and impedance changes in hippocampal pyramidal cells during theta-rhythm // Exp. Brain Res. 1989. V. 77. P. 283-294

64. Fox S.E., Wolfson S., Ranck J.B. Hippocampal theta rhythm and the firing of neurons in walking and urethane anaesthetised rats // Exp. Brain Res. 1986. V. 62. P. 495-508

65. Freund T.F. GABAergic septal and serotonergic medianraphe afferents preferentially innervate inhibitory interneurons in the hippocampus and dentate gyrus // Epilepsy Res. Suppl. 1992. V. 7. P. 79-91

66. Freund T.F., Antal M. GABA-containing neurons in the septum control inhibitory interneurons in the hippocampus // Nature. 1988. V. 326. N 6195. P. 170-173

67. Frotscher M. Central cholinergic synapses: the septo-hippocampal system as a model // Central cholinergic synaptic transmission (Eds. Frotscher M. et al.). Basel: Birkhauser. 1989. P.33-41

68. Frotscher M., Leranth C. Cholinergic innervation of the rat hippocampus as revealed by choline acetyltransferase immunocytochemistry: a combined light and electron microscopic study // J. Comp. Neurol. 1985. V. 239. P. 237-246173

69. Gaykema R.P.A., Luiten P.G.M., Nyakas C. et al. Cortical projection patterns of the medial septum-diagonal band complex // J. Comp. Neurol. 1990. V. 293. N 1. P. 103-124

70. Gaztelu J.M., Buno W. Septo-hippocampal relationships during EEG theta rhythm // EEG and Clin. Neurophysiol. 1982. V. 54. P. 375-387

71. Gogolak G., Stumpf C., Petsche H. et al. The firing pattern of septal neurons and the form of the hippocampal theta wave // Brain Res. 1968. V. 7. P. 201-207

72. Gong Y., Xu J., Ren W. et al. Determining the degree of chaos from analysis of ISI time series in the nervous system: a comparison between correlation dimension and nonlinear forecasting methods // Biol. Cybern. 1998. V.78. N 2. P. 159-165

73. Grassberger P., Procaccia I. Measuring the strangeness of strange attractors // Physica D. 1983a. V. 9. P. 189-208

74. Grassberger P., Procaccia I. Characterization of strange attractors // Phys. Rev. Lett. 1983b. V. 50. P. 346-349

75. Grastyan E., Karmos G., Vereczkey L. et al. The hippocampal electrical correlates of the homeostatic regulation of motivation // EEG and Clin. Neurophysiol. 1966. V. 21. P. 34-53

76. Havstad J.W., Ehlers C.L. Attractor dimension of nonstationary dynamical systems from small data sets // Physical Rev. A. 1989. V. 39. N 2. P. 845-853

77. Jacobs B.L., Fornal C.A. Activity of brain serotonergic neurons in the behaving animals // Pharmac. Rev. 1991. V. 43. P. 563-578

78. Jakab R.L., Leranth C. Catecholaminergic, GABAergic, and hippocamposeptal innervation of GABAergic "somatospiny" neurons in the rat lateral septal area // J. Comp. Neurol. 1990. V. 302. N2. P. 305-321

79. Jaskiw G.E., Tizabi Y., Lipska B.K. et al. Evidence for a frontocortical-septal glutamatergic pathway and compensatory changes in septal glutamate uptake after cortical and fornix lesions in the rat // Brain Res. 1991. V. 550. P.7-10

80. Kaada B.R., Thomas F., Alnaes E. et al. EEG synchronization induced by high frequency midbrain reticular stimulation in anesthetized cats // EEG and Clin. Neurophysiol. 1967. V. 22. N 3. P. 220-230

81. Kemp I.R., Kaada B.R. The relation of hippocampal theta activity to arousal, attentive behaviour and somato-motor movements in unrestrained cats // Brain Res. 1975. V. 95. P. 323-343

82. Kirk I.J. Frequency modulation of hippocampal theta by the supramammillary nucleus, and other hypothalamo-hippocampal interactions: mechanisms and functional implications // Neurosci. Biobehav. Rev. 1998. V. 22. N 2. P. 291 -302

83. Kirk I.J., McNaughton N. Supramammillary cell firing and hippocampal rhythmical slow activity//Neuroreport. 1991. V. 2. P. 723-725

84. Klische W., Weiss C.O., Wellegehausen B. Spatiotemporal chaos from a continuous Na2 laser // Physical Rev. A. 1989. V. 39. N 2. P. 919-922

85. Klemm W.R. Physiological and behavioral significance of hippocampal rhythmic, slow activity ("theta-rtythm") // Prog. Neurobiol. 1976. V. 6. P. 23-47

86. Kocsis B., Vertes R.P. Dorsal raphe neurons: synchronous discharge with the theta-rhythm of the hippocampus in the freely behaving rat // J. Neurophysiol. 1992. V. 68. P. 1463-1467

87. Kocsis B., Vertes R.P. Phase relations of rhythmic neuronal firing in the supramammillary nucleus and mammillary body to the hippocampal theta activity in urethane anesthetized rats // Hippocampus. 1997. V. 7. N 2. P. 204-214

88. Kohler C., Chan-Palay V., Wu J.Y. Septal neurons containing glutamic acid decarboxylase immunoreactivity project to the hippocampal region in the rat brain // Anat. Embryol. 1984. V. 169. P. 41-44

89. Komisaruk B.R. Synchrony between limbic system theta activity and rhythmical behaviour in rats // J. Comp. Physiol. Psychol. 1970. V. 70. P. 482-492

90. Konopacki J. Theta-like activity in the limbic cortex in vitro // Neurosci. Biobehav. Rev. 1998. V. 22. N2. P. 311-323

91. Koukkou M., Lehmann D., Wackermann J. et al. Dimensional complexity of EEG brain mechanisms in untreated schizophrenia // Biol. Psychiatry. 1993. V. 33. N 6. P. 397-407

92. Mayer-Kress G. Application of dimension algorithms to experimental chaos // Directions in chaos. (Eds. Mayer-Kress G.). Singapoure: World Scientific. 1987. P. 122-147

93. Mayer-Kress G., Yates F.E., Benton L. et al. Dimensional analysis of nonlinear oscillations in brain, heart and muscle // Mathematical Bioscience. 1988. V. 90. N (1-2). P. 155-182

94. Miller R. Cortico-hippocampal interplay and the representation of contexts in the brain // Berlin: Springer. 1991. 253 p.

95. Mitchell S.J., Ranck J.B. Generation of theta rhythm in medial entorhinal cortex of freely moving rats // Brain Res. 1980. V. 189. P. 49-66

96. Molnar M., Skinner J.E. Correlation dimension changes of the EEG during the wakefixlness-sleep cycle // Acta Biochim. Biophys. Hung. 1991-1992. V. 26. N (1-4). P. 121-125

97. Montoya C.P., Heynen A. J., Faris P.D. et al. Modality specific type 2 theta production in the immobile rat // Behav. Neurosci. 1989. V. 103. N 1. P. 106-111

98. Ning T., Bronzino J.D. Nonlinear analysis of the hippocampal subfields of CA1 and the dentate gyrus // IEEE Trans. Biomed. Eng. 1993. V. 40. N 9. P. 870-876

99. Nio J., Breton P. Effects of organophosphates on rabbit pyramidal cells firing pattern and hippocampal theta rhythm // Brain Res. Bull. 1994. V. 33. N 3. P. 241-248

100. Nunez A., Garcia-Austt E., Buno W. Synaptic contributions to theta rhythm genesis in rat CA1-CA3 hippocampal pyramidal neurons in vivo // Brain Res. 1990. V. 533. P. 176-179

101. Nunez A., de Andres I., Garcia-Austt E. Relationships of nucleus reticularis pontis oralis neuronal discharge with sensory and carbachol evoked hippocampal theta rhythm // Exp. Brain Res. 199b. V. 87. N 2. P. 303-308

102. Oddie S.D., Kirk I.J., Whishaw I.Q. et al. Hippocampal formation is involved in movement selection: evidence from medial septal cholinergic modulation and concurrent slow-wave (theta rhythm) recording // Behav. Brain Res. 1997. V.88. N 2. P. 169-180178

103. Oddie S.D., Bland B.H. Hippocampal formation theta activity and movement selection // Neurosci. Biobehav. Rev. 1998. V. 22. N 2. P. 221-231

104. Palus M. Nonlinearity in normal human EEG: cycles, temporal asymmetry, nonstationarity and randomness, not chaos // Biol. Cybern. 1996. V. 75. P. 389-396

105. Partlo L.A., Sainsbury R.S. Influence of medial septal and entorhinal cortex lesions on theta activity recorded from the hippocampus and medial raphe nucleus // Physiol. Behav. 1996. V. 59. N (4-5). P. 887-895

106. Peck B.K., Vanderwolf C.H. Effects of raphe stimulation on hippocampal and neocortical activity and behaviour // Brain Res. 1991. V. 568. P. 244-252

107. Pijn J.P., Neerven J.V., Noest A. et.al. Chaos or noise in EEG signals; dependence on state and brain site // EEG and Clin. Neurophysiol. 1991. V. 79. N 5. P. 371-381

108. Pijn J.P., Velis D.N., van der Heyden M.J. et al. Non-linear dynamics of epileptic seizures on basis of intracranial EEG recordings // Brain Topogr. 1997. V. 9. N 4. P. 249-270

109. Pritchard W.S., Duke D.W., Krieble K.K. Dimensional analysis of resting human EEG. 2. Surrogate-data testing indicates nonlinearity but not low-dimensional chaos // Psychophysiology. 1995. V. 32. P. 486-491

110. Raisman G. A comparison of the mode of termination of the hippocampal and hypothalamic afferents to the septal nuclei as revealed by electron microscopy of degeneration // Exp. Brain Res. 1969. V. 7. P. 317-343

111. Ramsey J.B., Yuan HJ. Bias and error bars in dimension calculations and their evaluation in some simple models // Physics Lett. A. 1989. V. 134. N 5. P. 287-297

112. Rezvova I.R. (Fedotova I.R.), Frolov A.A., Markevich V.A. The role of the CA1 hippocampal field in the septo-hippocampal complex work during the orienting behaviour // Neural Network World. 1996. V. 6. N 3. P. 910-915

113. Ruelle D. Deterministic chaos: the science and the fiction // Proc. Roy. Soc. London A. 1990. V. 427. N 1873. P. 241-248

114. Sainsbury R.S. Hippocampal theta: a sensory-inhibition theory of function // Neurosci. Biobehav. Rev. 1998. V. 22. N 2. P. 237-241

115. Semba K., Komisaruk B.R. Phase of theta wave in relation to different limb movements in awake rats // EEG and Clin. Neurophysiol. 1978. V. 44. P. 61-71

116. Shute C.C.D., Lewis P.R. Electron microscopy of cholinergic terminals and acetylcholinesterase containing neurones in the hippocampal formation in the rat // Z. Zellforsch. 1966. V. 69. P. 334-343

117. Skaggs W.E., McNaughton B.L., Wilson M.A. et al. Theta phase precession in hippocampal neuronal populations and the compression of temporal sequences // Hippocampus. 1996. V. 6. P. 149-172

118. Smith L.A. Intrinsic limits on dimension calculations // Phys. Lett. A. 1988. V. 133. N 6. P. 283-288

119. Smythe J.W., Colom L.V., Bland B.H. The extrinsic modulation of hippocampal theta depends on the coactivation of cholinergic and GABAergic medial septal inputs // Neurosci. Biobehav. Rev. 1992. V. 16. N 3. P. 289-308180

120. Staiger J.F., Nurnberger F. The efferent connections of the lateral septal nucleus in the guinea pig: intrinsic connectivity of the septum and projections to other telencephalic areas // Cell Tissue Res. 1991. V. 264. P. 415-426

121. Stam C.J., Jelles B., Achtereekte H.A. et al. Investigation of EEG non-linearity in dementia and Parkinson's disease // EEG and Clin. Neurophysiol. 1995. V. 95. N 5. P. 309-317

122. Stam C.J., Jelles B., Achtereekte H.A. et al. Diagnostic usefulness of linear and nonlinear quantitative EEG analysis in Alzheimer's disease // Clin. Electroencephalogr. 1996. V. 27. N 2. P.69-77

123. Staubli U., Lynch G. Stable hippocampal long-term potentiation elicited by "theta" pattern stimulation // Brain Res. 1987. V. 435. N 1. P. 227-234

124. Stewart M. Disinhibition of hippocampal pyramidal cells during the transition into theta rhythm // Exp. Brain Res. 1993. V. 93. N 1. P. 1-5

125. Stewart M., Fox S.E. Hippocampal theta activity in monkeys. // Brain Res. 1991. V. 538. P. 59-63

126. Swanson L.W., Cowan W.M. The connections of the septal region in the rat // J. Comp. Neurol. 1979. V. 186. P. 621 -656

127. Theiler J. Spurious dimensions from correlation algorithms applied to limited time-series data // Physical Rev. A. 1986. V. 34. N 3. P. 2427-2432

128. Theiler J., Rapp P.E. Re-examination of the evidence for low-dimensional nonlinear structure in the human electroencephalogram // EEG and Clin. Neurophysiol. 1996. V. 98. N 3. P. 213-222

129. Toth K., Freund T.F. Calbindin D28K-containing nonpyramidal cells in the rat hippocampus: their immunoreactivity for GABA and projection to the medial septum // Neuroscience. 1992. V. 49. P. 793-805181

130. Toth К., Borhegyi Z., Freund T.F. Postsynaptic targets of GABAergic liippocampal neurons in the medial septum-diagonal band of Broca complex // J. Neurosci. 1993. V. 13. N 9. P. 3712-3724

131. Traub R.D., Miles R., Buzsaki G. Computer simulation of carbachol-driven rhythmic population oscillations in the С A3 region of the in vitro rat hippocampus // J. Physiol. 1992. V. 451. P. 653-672

132. Troiano R., Boehme C., Siegel A. A corticothalamic projection involving the midline septum in the cat // Brain Res. 1978. V. 139. N 2. P. 348-353

133. Van der Zee E.A., Benoit R., Strosberg A.D. at al. Coexistence of muscarinic acetylcholine receptors and somatostatin in nonpyramidal neurons of the rat dorsal hippocampus // Brain Res. Bull. 1991. V. 26. P. 343-351

134. Vanderwolf C.H. Neocortical and hippocampal activation in relation to behaviour: effects of atropine, eserine, phenothiazines and amphetamine // J. Сотр. Physiol. Psychol. 1975. V. 88. N 1. P. 300-323

135. Vanderwolf C.H., Leung LW.S., Cooley R.K. Pathways through cingulate, neo- and entorhinal cortices mediate atropine-resistant hippocampal rhythmic slow activity // Brain Res. 1985. V. 347. P. 58-73

136. Vertes R.P. An analysis of ascending brain stem systems involved in hippocampal synchronization and desynchronization // J. Neurophysiol. 1981. V. 46. N 5. P. 1140-1159

137. Vertes R.P., Kocsis B. Brainstem-diencephalo-septohippocampal systems controlling the theta rhythm of the hippocampus // Neuroscience. 1997. V. 81. N 4. P. 893-926

138. Vinogradova O.S. Expression, control and probable functional significance of the neuronal theta-rhythm // Prog. Neurobiol. 1995. V. 45. P. 523-583.

139. Voneida T.J., Royce G.J. Ipsilateral connections of the gyrus proreus in the cat // Brain Res. 1974. V. 76. N3. P. 393-400

140. Watt R.S., Ehlers K.C., Scipione P.L. et al. Dimensional analysis of the electroencephalogram during general anesthesia // Proc. 11-th Annu. Int. Conf. IEEE Eng. Med. and Biol. Soc. New York. 1989. V 6/6. P. 1881-1882

141. Whishaw I.Q., Sutherland RJ. Sparing of rhythmic slow activity (RSA) in two hippocampal generators after kainic acid CA3 and CA4 lesions // Exp. Neurol. 1982. V. 75. P. 711-728

142. Wiig K.A., Heynen A.J. Bilkey D.K. et al. Effects of kainic acid microinfusions on hippocampal type 2 RSA (theta) // Brain Res. Bull. 1994. V. 33. N 6. P. 727-732

143. Wilson C.L., Motter B.C., Lindsley D.B. Influences of hypothalamic stimulation upon septal and hippocampal electrical activity in the cat // Brain Res. 1976. V. 107. P 55-68

144. Winson J. Hippocampal theta rhythm. 1. Depth profiles in the curarised rat // Brain Res. 1976. V. 103. P. 57-70

145. Witter M.P. Organization of the entorhinal-hippocampal system: a review of current anatomical data // Hippocampus. 1993. V. 3. P. 33-44