Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Механизмы глутамат-дофаминергического взаимодействия прилежащего ядра и неостриатума

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Механизмы глутамат-дофаминергического взаимодействия прилежащего ядра и неостриатума"

ЙГб од

2 9 ШЙ ЮЗз

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ФИЗИОЛОГИИ им. И.П.ПАВЛОВА

на правах рукописи

САУЛЬСКАЯ НАТАЛЬЯ БОРИСОВНА

МЕХАНИЗМЫ ГЛУТАМАТ-ДОФАМИНЕРГИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПРИЛЕЖАЩЕГО ЯДРА И НЕОСТРИАТУМА

Специальность 03.00.13 - физиология человека и животных

АВТОРЕФЕРАТ д иссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1995.

Работа выполнена в лаборатории физиологии высшей нервной деятельности (заведующий док.биал.наук Шуваеэ В.Т.) Института физиологии им И. П. Павлова РАН.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

Заслдеят.науки России, доктор мед. наук, профессор В.А. Отеллин, доктор ме&наук, профессор Б.Ф.Толкунов, заслдаят.шуки России, доктор медгаук, профессор В.Г.Шалятшна.

Ведущее учреждение - Институт мозга человека РАН, Санкт-Петербург.

Защита состоится Ш<Ж-4 1995 г. в на заседании специализированного совета по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора тук (Д 002.36.01) при Институте физиологии имЛППаалова РАН (199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова 6)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физиологии им. И.П.Павлова РАН.

Автореферат разослан "/£" * 1995 г.

Ученый секретарь специализированного совета доктор биол. наук Н.М.Вавнлона.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Прилежащее ядро и неостриатум -родственные структуры переднего мозга, относящиеся к базальным ганглиям и имеющие сходный план построения афферентных и эфферентных проекций (Heimer et al.,1985; Parent,1986). Основными афферентами пршежащего ядра н неостриатума являются глутаматсршческие топически организованные проекции из различных областей коры и таламу-са, а также дофамииергические проекции из вешралшой тегменталыюй области и компактной зоны черной субстанции (Арушанян, Огеллин, i976;.Parent, 1986; Отеляш, Арушанян, 1989; Чивилева,1992; Горбачевская, 1993; Grcenewegen et ai., 1993).

Изучение закономерностей анатомической и функциональной организации нсостриатума и прилежащего ядра привело к появлению представлений о включения этих ядер в относительно независимые а морфологическом и функциональном плане кортико-стрио-фугальные параллельные подсистемы (Heimer, WiIson,1975; Heimer et al.,1985; Alexander et al.,198S; Alexander.Crutcher, ! 390,1991; Groenewegen et al., 1993). Этот вывод базировался, з частности, на данных о функциональной гетерогенности неостриатума и прилежащего ядра и на сведениях о функциональном единство различных отделов стриатума и кннервируго щих эти отделы областей коры (Johnson et at., 1968; Суворов,Баранов,1978; Шаповалова,1989; Mittlcman et al.,1990; Hauderet al,1991; Шаповалова и др. 1992; Schmidt et al.,1992; Шуваев, 1994).

С другой стороны, накопились сведения о том, что прилежащее ядро и неостриатум зачастую участвуют в реализации взаимодополняемых компонентов поведения (Kelly,Iversen, 1986; Шаповалова, 1988; Mittleman et al, 1990; Jones,Robbins, 1992; Dickson et al, 1994), что предполагает существование механизмов, координирующих их работу.

В настоящей работе рассматривается о,чин из возможных путей взаимодействия прилежащего ядра и неостриатума, осуществляемый за счет взаимодействия дофаминергических систем этих ядер, к которым относятся терминальные отделы 1шгро<ггриатной и мезо-лимбической до-фамшергических систем (Bjorklimd, Liiidvalü986), представленные в этих структурах сетью дофаминергических терминален.

г!дея взаимодействия дофаминергичесшвс систем прилежащего ядра и неостриатума основана на сведениях о пусковой роли дофаминсргичос-кой стимуляции прилежащего ядра для вызова "неостриаткого" феномена вращения у крыс с унилатеральными повреждениям! нифо-стриат-ного пучка (Kclicy.Moore, 1977), а также иа данных о длительных компенсирующих эффектах одновремишой дофаминергической стимуляции

прилежащего ядра и неостриатума у животных с акинетической формой каудатной патологии (Шаповалова, 1989). Однако до сих пор отсутствовали прямые нейрохимические доказательства взаимодействия дофаминер-пмеских систем прилежащего ядра и неостриатума, не были исследованы нейрохимические механизмы, лежащие в его основе. Важным вопросом этой проблемы является исследование роли глутаматерги-ческих входов этих ядер в осуществлении названного взаимодействия, поскольку конвергенция глутаматергичееккх и дофаминергичееккх терминален на нейронах прилежащего ядра (Sesack,Pickel,1990) и неостриатума (Bo!am,Smith,1990) обеспечивает морфологическую основу взаимных влияний этих нейромедиаторных систем. Актуальность этих исследовании для физиологии высшей нервной деятельности определяется важной ролыо прилежащего ядра и неостриатума в организации ус-лоб!юрефлекторного поведения, когнитивных функций, в инициации и реализации произвольного движения и в патогенезе ряда неврологических заболеваний человека (Толкунов,1978; 1991; Суворов,1980; Волынки-на,Суворов, 1981; Отеллин, Арушанян, 1989; Шаповалова, 1989; Grace,1991; Шаповалова и др.,1992; Войлокова,1994; Шуваеа,1994).

Наиболее адекватным методическим подходом, позволяющим исследовать нейрохимические механизмы взаимодействия прилежащего ядра и неостриатума в условиях прижизненного эксперимента, максимально приближенных к естественным, является вкутримозгоаой микродиализ. Сочетание этого метода с направленными фармакологическими воздействиями дзет возможность произвести детали ¡ый нейрохимический анализ взаимодействия даже таких небольших и близко расположенных структур, как прилежащее ядро и неостриатум. Микродиализ, отражающий поступление биологически активных веществ в экстраклеточное пространство мозга, является одним из лучших методов исследования объемной трансмиссии нейромеднаторов, осуществляемой путем их диффузного распространения по экстраклеточному пространству (Groves et al.,1981; Отеллин, Григорьев, 1984; Отеляии, Арушанян, 1989; Zigmond et а!., 1990; Garcia-Munoz et al,!991-A; Grace ,1991; Zigrriond, 1991; Scheider, 1994) Изучение закономерностей регуляции экстраклеточного содержания дофамина и глутамата в прилежащем ядре и иеостриату-ме при реализации поведения актуально в плане исследования возможной функционалыюй ¡юли обьемной трансмиссии этих нейромедиатороа.

Выяснение путей и нейрохимических механизмов, обеспечивающих координацию работы неостриатума и прилежащего ядра, играющих важную роль в регуляции нроиззолшото движения, условнорсфлекгорной деятельности, копшивных процессов, способствует пониманию

закономерностей объединения отделыгых элементов поведения, регули руемых этими ядрами, в целостный поведенческий акт.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Цель данной работы - изучение нейрохимических закономерностей и возможной функциональной роли взаимодействия дофаминергических систем прилежашего ядра и неостриатума, а также оценка вклада глутаматергических входов этих ядер в его осуществление.

Задачи исследования состояли в следующем:

1. Изучить соотношение тканевых уровней дофамина и его метаболитов в вентральном стриатуме и неостриатуме у крыс с активной и пассивной стратегиями поведения при выработке условного рефлекса избегания а Т-образном лабиринте в условиях дефицита времени.

2. Оценить влияние введений нейротоксина б-пирокевдофамина в прилежащее ядро крыс с разрушениям! дофаминергических нейронов черной субстанции на параметры тканевого метаболизма дофамина в неостриатуме.

3. Произвести анализ прижизненных изменении выброса дофамина и параметров его метаболизма а экстраклеточном пространстве неостриатума при введениях агонистоз и антагонистов дофамина в прилежащее ядро.

4. Исследовать влияние блокада ГАМК-ергического входа медиального отдела компактной зоны черной субстанции на регуляцию дофами-нерпгческой системой прилежащего ядра выброса дофамина в неостриатуме.

5. Оценить влияние блокады глутаматергического входз неостриатума на регуляцию дофаминергической системой прилежащего ядра выброса дофамина в неостриатуме.

6. Исследовать роль глутаматергического входа прилежащего ядра в осуществлении влияний этой структуры на выброс дофлмшш в неостриатуме.

7. Исследовать роль глутаматергического входа прилежащего ядра в регуляции условнорсфлекторного выброса дофамша в этой структуре в ходе эмоционального условного ответа.

8. Произвести анализ прижизненных изменений уровня глугаматя и ГАМК в экотраклеточном пространстве прилежащего ядра в процессе эмоционального услсзного отпета.

ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ.

1. Прилежащее ядро и неостриатум, включаемые в параллели гые кортико-стрио-фугалыше функциональные петли, могут координировать работу путем взаимодействия своих дофаминергических систем. Тонические тормозные влияния дофаминергической системы прилежащего

ядра направлены на регуляцию тканевых и экстраклеточных параметров метаболизма дофамина в неостриатуме, а так же на его объемную транс-шссию в этой структуре. .

2. Согласованность изменений параметров метаболизма дофамина в неостриатуме и вентральном стриатуме, наблюдаемая у большинства экспериментальных животных и, ввдимо, отражаются взаимодействие этих структур, важна для выбора оптимальной поведенческой стратегии в трудных оборонительных ситуациях, требующих, по нашим прежним данным, повышенного уровня лабильности дофаминергаческих систем мозга. Дисбаланс уровней дофамина в неостриатуме и веотральном стриатуме может быть предпосылкой появления депрессивноподобиых форм поведения.

3. Тонические тормозные влияния дофамшергической системы прилежащего ядра на выброс дофамина в неостриатуме передаются с использованием механизмов пресинаптической регуляции дофаминергических фунта да неостриатума со стороны глутаматергнческого входа неостриатума и с участием рецепторов возбуждающих аминокислот не НМДА типа. Эти влияния не направлены на нигральный уровень дофа-минершческой системы, то есть на сами дофамшергические нейроны. Знак фазшескнх влияний прилежащего дара на дофаминергнческую систему неостриатума зависит от дофащщ-глугамагергического взаимодействия в прилежащем даре.

4. Переход от состоят« спокойного бодрствования к выработке и реализации эмоционального условного ответа на обстановочные стимулы, ранее сочетавшиеся с болевым подкреплением, сопровождается изменениями механизмов глутамат-дофамшергичеекого взаимодействия в прилежащем ядре. Это проявляется в появлении после обучения НМДА-зависимого компонента фонового выброса дофамина, который отсутствует у необученных животных, а также в том, что при реализации эмоционального условного ответа глутаматерпмеский вход прилежащего ядра, предположительно, используя объемную трансмиссию глутамата и НМДА.-рецепторше механизмы, продлевает услош юрефлектор!¡нк выброс дофамина в этой структуре, что важно для организации адаптивного поведенческого ответа в ситуации опасности

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Основные результаты, полученные в работе, являются приоритетными.

Впервые получены прямые нейрохимические доказательства существования влияний прилежащего ядра на дофаминергнческую систему неостриатума, которые затрагивают тканевые и экстраклеточные параметры метаболизма дофамина, а также процесс его объемной трансмиссии в неостриатуме. Показано, что медиальный отдел компактной зоны

черной субстанции, рассматриваемый в морфологической литературе как потенциальная область интеграции, опосредующая возможное взаимодействие дофаминсргических систем прилежащего ядра и неостризтума, не вовлекается в заметной степени в передачу влияний прилежащего ядра га дофамннергическую систему неостриатума.

Впервые продемонстрировано, что влияния прилежащего ядра на процесс объемной трансмиссии дофамина в неостриатуме опосредуются глугаштергичееккм входом неостриатума с использованием рецепторов возбуждающих аминокислот не НМДА типа и что знак этих влияний определяется наличием кли отсутствием сочетанной глутамат-дофаминер-гической стимуляции прилежащего ядра. Эти неизвестные ранее закономерности, полученные в модельных фармакологических экспериментах, показывают важную роль глутаматергических афферентов прадежащеш ядра и неостриатума в осуществлении взаимодействия дофаминсргических систем этих структур. Впервые а условиях прижкзнештой регистрации выброса дофамина, глутамата и ГАМК в прилежащем ялре проведено исследование глуташт-дофаминергического взаимодействия в этой структуре в процессе естественной физиологической шгруэки - выработки и реализации эмоционального условного ответа.

Впервые установлено, что выработка эмоционального условного ответа сопровождается появлением НМДА-завкснмого компонента фонового выброса дофамина в этой структуре, который отсутствует у необученных живот!1ых. Продемонстрирована способность обстановочных стимулов, ранее сочетавшихся с болевым подкреплением, вызывать в прилежащем ядре, кроме показанного ранее условнорефлекгорного выброса дофамина, запаздавающий относительно поведенческой сесс.ш кратковременный выброс глутамата в этой структуре. Причем, впервые удалось показать, что условнорефлекгоркьш выброс дофамина имеет ГШДА/АМРА-независимый и НМДА-завксимый компоненты.

Кроме того, впервые показано увеличение экстраклеточных концентраций ГАМК в прилежащем ядре во время различных поведенческих ситуаций, требующих повышенной реактивности, как то: исследовательское поведение, оживание опасности, болевое подкрепление, возвращение в безопасное место.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ. Полученные в работе данные о механизмах регуляции гггстраклеточных концентраций дофамина в неостриатуме и сведения об изменениях экст-ргклрто'цялх концентраций дофамина, глутамата и ГАМК в кода реализации поведения важны ддя развития нового направления нейрофизиологии - теории объемной трансмиссии классических нейромедиато-ров. Изменении экстраклеточных концентраций исследованных нейро-

медиаторов в связи с поведением могут свидетельствовать об информационной роли их диффузного распространения в мозге ори реализации поведенческих функц ий.

Продемонстрированные нейрохимические закономерности, лежащие в основе влияний дофаминергической системы прилежащего ядра на др-фаминергичсскую систему кеостриатума расширяют представления о путях взаимодействия отдельных стрнатных субъели! иц. включенных в параллели ¡ые кортико-стриофугальные петли н вовлекаемых в контроль различных компонентов поведения к имеют прежде всего теоретическое значение дав физиологии и функциональной нейрохимии базальных ганглиев. Результаты исследований о согласованных изменениях параметров метаболизма дофамшш в прилежащем ядре и неостриатуме крыс с активной стратегией поведении и рассогласованных изменениях тканевого уровня дофамина в этих ядрах у животных пассивного типа с преобладанием денрессизноподобных реакций указывают на важность координированной работы дофаминергических систем названных структур для выбора оптимальной стратегии поведения в трудных д ля экспериментальных животных ситуациях и могут представлять интерес дта клиницистов, занимающихся вопросами профилактики и лечения депрессивных расстройств у человека. Показанный в работе ранее неизвестный путь управления со стороны прилежащего ядра стриатными дофами-шргическими функциями может бить использован для разработки новых способов коррекции нигро-стриатной дофаминергической патологии.

Разработанная и примененная в работе оригинальная высокоэффективная диализная канюля, на которую получено авторское свидетельство на изобретение (Саульская,199|'), в сочетании с методом прижизненного внутримозгового диализа может бить применена в клинических и экспериментальных целях для мониторинга содержания биолодаккжи активных веществ в различных биолотческих тканях и жидкостях и введения фармакологических препаратов. Это изобретение шю^жно в лабораторную практику Института щюбдем оиколоши н раднобишюпш Академии тук Украины им.Р.Е.Каиецдого, Института биохимии Академии наук Белоруссии, Института экспсрименталыюй медицина Академии медицинских наук России.

Полученные данные могут быть нсполитованы в лекционных к>рсах нообпа'й физиологии и фажолоши высшей нервной деятел! л ости.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ.

Основные результаты работы были доложены на XV Всесоюзном сьезде филишшшческого общее та им. И. П. Наг л она (Кишинев,1987), на всесоюзном симпозиуме "Риуннция сепсомошрних функций" (Ви1тикл,1969), на IV Всесоюзном симпозиуме" Стрнатная систем?! и

поведение в норме и патологии" (Алушта, 1988), на V Всесоюзной конференции "Физиология и биохимия медиаторных процессов"( Москва, 1990), на XXIX Совещании по проблемам высшей нервной деятельности (Санкт-Петербург, 1994), на конференции "Молекулярно-клстспше и генетические механизмы адаптивного поведения" (Санкт-Петербург, 1994), на V и VI Междушродлых конференциях "Monitoring Molecules in Neuroscience" (Нордвикерхоут, Нидерланды, 1991, Сейгносс, Франция,1994), на Международной конференции "Сенсор-Техно. Сенсорные системы и компоненты" (Санкт-Петербург. 1993), на трех конференциях Британской Ассоциации Фармакологов (Лондон, Кембридж, Брайтон, 1994, Великобритания), на [V Международной конференции стипендиатов Международного научного фовда "Wellcome Trust" (Лондон, 199t).

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 30 научных работ в отечестпетюй и зарубежной печати, среди них обзор, глава коллективной монографии, изобретение.

СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания методов исследования, шести глав результатов собственных наблюдений, рбиюго заключения, выводов и библиографии. Диссертация изтожена га ucSLreTpaiiraax печатного текста, иллюстрирован ¿{Р рисунками oif таблицами.

Указатель литературы включает прусский к ¿L2$ иностранных источников.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Работа выполнена га 337 белых крысах самидх линии Вистар, Спрег-Доули и Листер весом 200-350 г. Основным методическим приемом, использованным для решения поставлешшх в работе задач, являлся прижизненный внутримозговой мккродизлиз (Ungeistedt,i984), сочетавшийся с направленными внутримозговыми фармакологическими воздействиями и параллельной регистрацией выброса дофамина (ДА) в экстраклеточное пространство прилежащего ядра и/или неострнзтума.

В ряде экспериментов микродиализ сочетали с поведенческим тестированием, выработкой и реализацией эмоционального условного ответа (ЭУО) (Saulskaya, Marsrien,lS9i>. Кроме ДА s некоторых экспериментах в диализате определяли содержание его кислых метаболитов, а та гаке содержание нейромедиаторннх аминокислот - глутамата и ГАМК

Перед началом экспериментов крысам под гексеналовым или галота-новым наркозом вживляли диализные кангали иесколысих типов (Ungerstedt,1984; Саульскап,1990,1991; Якимовский,Саульская,1991;

LouTcncevMarsdcn,1992). Вживления проводили ушматералшо в нео-стриатум (координаты: дорсальнее брегмы на 0.5 мм, латеральнее сагиттального шва на 2.5 мм, глубина погружения - 6 мм от поверхности черепа ) и прилежащее ядро (координаты: ростральнее брегмы на 2.5 мм, латеральнее сагиттального шва - на 1.2 мм, глубина погружения - 8 мм от поверхности черепа). В сдаой из серий, в дополнение к диализным канюлям, вживленным в неосгриатум, ипсилатерально в прилежащее ядро (координаты те же, что и для канюль) и в область над медиальным отделом черной субсганщш (координаты: назад от брегмы на 5 мм, латеральнее стреловвдного шва ra i .5 мм, глубина погружения - 6.8 мм от поверхности мозга) вживляли направляющие для проведения микроинъекций. Во время микроинъекций иглу микрошприца опускали в мозг на 0.5 мм глубже направляющих. В ряде экспериментов диализные канюли вживляли в медиальный отдел правого прилежащего ядра (координаты: ростральнее брегмы на 1.6 мм, латеральнее сагиттального шва - га 0.9 мм, глубина погружения - 8 мм от поверхности черепа).

Эксперименты с использованием микродиализа проводили на следующий день после вживления канюль. Диализную перфузию осуществляли при скорости 1-2 мкл/мин. Длительность сбора одаой порции диализата варшровала от 5 до 50 мин в зависимости от используемого аналитического метода и анализируемого вещества.

Введения фармакологических препаратов в мозг производили в основном методом диализной ипфузии, добавляя вводимые вещества в искусственную спинномозговую жидкость (ИСМЖ), используемую для перфузии структур.

В качестве аналитических методов анализа уровня ДА в диализате использовали радаоэнзиматический анализ (Peuler, Johnson,1977, Шаляпина и др.1993) или высокоэффективную жидкостную хроматографию с электрохимической детекцией (ВЭЖХ/ЭД) (Ungerstedt,!984). В экспериментах с использованием радиоэнзиматического анализа пользовались стандартными наборами "Катехала" (Чехословакия). Определение радиоактивности образцов производили на жидкостном ецннтилляциондам счетчике (LKB \УаПас,Финлявдия )

ВЭЖХ/ЭД также применяли для анализа экстраклеточного уровня глутамата, ГАМК (Roley et al.,1994) и кислых метаболитов ДА (Ungerstedt,1984). Использовали хроматографические системы "BAS" LC3 и LC4B (США), "Lîquachrom" (Венгрия), "Antee" (Нидерланды), НПО "Диагностикум" (Россия). Хроматограммы выводили на потенпдо-метрнческий самописец или интегрировали на компьютерном интеграторе "SIM29ûf' (США). Уровень нейромедиаторов в диализате выражали

в процентах по сравнешда с собственными фоновыми значениями перед тестирова!шем.

По око(!ча!ШИ экспериментов проводили идентификацию попаданий кашель в структуры на фронтальных срезах мозга.

В двух сериях экспериментов диализ не применяли, а производили ex vivo анализ уровня ДА и его кислых метаболитов и ГАМК в неостри-атуме, структурах вентралшого стрнатума (прилежащем ядре и обонятельном бугорке) и черной субстанции у животных с различным типом поведенческого ответа при выработке условного рефлекса одностороннего избегания в условиях дефицита времени (Саульская,1987) и у животных с искусственной дофаминергнческой недостаточностью (¡¡ведения нейротоксина 6-гидроксидофамина в черную субстанцию и/или прилежащее ядро ). Исследовательское поведение животных оценивали в тесте открытого поля (Саульская.1992).

Для ex vivo анализа уровня ДА и его метаболитов в тканях мозга использовали колоночную хроматографию на сефадексе GlOc последующей флуориметрической детекцией фракций (Eariey,Leonard,!978).

Все данные обрабатывали статистически по t критерию Стыоде1гга или методом регрессионного анализа. Использовали стандартный статистический пакет Statview (Macintosh), а также программу статистической обработки TOPHY (IBM) версия 2.0 (автор Н.Ю.Алешин).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

ПАРАМЕТРЫ МЕТАБОЛИЗМА ДОФАМИНА В НЕОСТРИАТУ-МЕ И ВЕНТРАЛЬНОМ СТРИАТУМЕ У КРЫС С РАЗЛИЧНОЙ СТРАТЕГИЕЙ ПОВЕДЕНИЯ ПРИ ВЫРАБОТКЕ УСЛОВНОГО РЕФЛЕКСА ОДНОСТОРОННЕГО ИЗБЕГАНИЯ В Т-ОБРАЗНОМ ЛАБИРИНТЕ

Прежде чем приступить к исследованию нейрохимических механизмов взаимодействия прилежащего ядра и неостриатума методом направленного фармакологического анализа, было проведено исследовагаге с целью показать, 'по в норме без фармакологических вмешательств такое взаимодействие реализуется и что оно существенно для организации сложного поведения животных в оборонительной ситуации.

У 48 крыс лш-ши Вистар вырабатывали рефлекс активного избегают а условиях дефицита времени в течение четырех дней. Процедура выработки рефлекса выявила различия в поведении экспериментальных животных. Большинство животных (п=40) успешно справлялось с задачей. В последний день уровень реализации рефлекса ( процент правильных условнорефлекторных ответов за опыт) у них составил 78±5 %. У некоторых ж1шотных в ходе экспериментов мы наблюдали

депресснвнопсдобные реакщш кеизбавления: животные, не реализовавшие рефлекс и получающие болевое подкрепление, демонстрировали пассивную стратегию, отказываясь от попыток избавиться от ударов тока. У части животных (п=8) такие реакщш закреплялись и к последнему даю экспериментов вытеснили у них все прочие типы ответов.

Через две недели животных декантировали и производили тканевый анализ уровга ДА и ею метаболитов - днгидроксифенилуксушой (ДОФУК) и гомозакилиноаой (ГВЮ кислот в неостриатуме и вентральном стриатуме.

У животных активного типа, справлявшихся с выработкой рефлекса, применение метода регрессионного анализа выявило наличие прямой лилейной корреляции между вентральным стриатумом с одной стороны и неострштумом с другой стороны по содержанию ДОФУК (Ккор= 0.31, р= 0.05) и ГВК (Кшр = 0.37, р < 0,05), что является косвенным свидетельством существования взаимодействия между дофаминсргичес-кими системами этих структур.

Рис. 1. Содержание ДА и его метаболитов (мкг/г) в прилежащем ядре и иеостриатуме у животных активного (баше столбики) и пассивного (темные столбики) типов поведения.

Здесь и далее: * - р<0.05,** - р<0.01.

Животные пассивного типа характеризовались некоторым дисбалансом параметров тканевого метаболизма ДА в ветралшом стриатуме н неостриатуме (рис 1).Тание животные имели повышенный уровень ДА в вентральном стриатуме и пониженный в неостриатуме и более низкое содержание ГВК в вешралыюм стриатуме и ДОФУК в неостриатуме по сравнению с животными активного типа, успешно справлявшимися с выработкой рефлекса в предложенных условиях. Наблюдавшиеся у крыс

пассштого типа реакции неизбаалегаи по характеру протекания напоминали выученную беспомощность, используемую как экспериментальную модель депрессии (Wagner et al.,1977). Выученная беспомощность -это состояние поведенческой пассивности, наблюдаемое при попытке выработать рефлекс избегания п камере, где ранее подопытное животное получало неизбегаемое болевое раздражение (Hellhammer et al.,1984).

Эти данные позволяют думать, что в норме у животных существует сложное взаимодействие между дофаминергическими системами прилежащего ядра и неостриатума, особенности которого возможно являются одной из причин, обуславливающих различное поведение животных в трудных оборонительных ситуациях.

У большинства животных наблюдается положительная корреляция параметров обмена дофамина между прилежащим ядром и неостриату-мом. Это можно рассматривать как одно из условий организации оптимального поведенческого ответа в оборошггелыгой ситуации. Частичная рассогласованность изменений параметров обмена дофамши в этих структурах может стать предпосылкой для появления состояний поведенческой пассивности, пограничных с патологией поведения.

ВЛИЯНИЯ ПРИЛЕЖАЩЕГО ЯД РА НА ДОФАМИНЕРГИЧЕС-КУ10 СИСТЕМУ НЕОСТРИАТУМА: ГОЛЬ ЧЕРНОЙ СУБСТАНЦИИ.

1 .ВЛИЯНИЯ РАЗРУШЕНИЙ 6-ШДРОКОЩОФАМИНОМ ЧЕРНОЙ СУБСТАНЦИИ НА ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ДОФАМИНЕРГИ-ЧЕСКИХ СИСТЕМ ПРИЛЕЖАЩЕГО ЯДРА И НЕОСТРИАТУМА.

EX VIVO АНАЛИЗ.

У крыс линии Вистар вырабатывали рефлекс одностороннего избегания в Т-образном лабиргагге в условиях дефицита времени в течение 5-ти дней, после чего 74-м крысам, достигшим уровня реализации 80 %, билатерально вводили 6-гидроксвдофашн (15 мкг в 1 мкл,"Sigma",США) в прилежащее ядро (п=Т7), черную субстанцию (п=16) или одновременно в черную субстанцию и прилежащее ялро (п=12). Контрольной группе крыс (п=29) вводили 1 мкл физиологического раствора в обе структуры. Спустя 5 дней послс операции крыс тестировали в открытом поле. В последующие 4 дня проверяли уровень реализации условного рефлекса ошюстошшго избегания.

Спустя 12-15 дней после операции животных декапитировали и проводили определение тканевого уровня ДА, ДОФУК, ГВК в неостриату-ме, прилежащем ядре и черной субстанции.

и

Введшие б-падроксидофашна в прилежащее ядро, снижавшее уровень ДА в месте введения в среднем на 50%, а уровень ДОФУК и ГВК соответственно на 30 % и 40 %, сопровождалось небольшим, но достоверным ростом уровня ДА в неостриатуме и приводило к двукратному увеличению уровня ДОФУК н ГВК в этой структуре. Это может свидетельствовать о существовании тонических тормозных влияний дофами-нергической системы прилежащего ядра на тканевый метаболизм дофамина в неостриатуме.

Од ним из возможных путей передачи таких влияний являются проекции прилежащего вдра на дофамннергические нейроны медиального отдела компактной зоны черной субстанции, иянервируюшде неостриатум (Somogyi et al.,1981; Scarnati ei al., 1983).

Введение 6-гвдрокснд.офамина в черную субстанцию, снижающее уровень ДА и era метаболитов как в месте введения, так и в неостриатуме, не предотвращало рост уровня ДОФУК и ДА в неостриатуме в ответ на введение таким животным 6-гедрошшофамина в прилежащее ядро. Следовательно, тормозные влияния дофамшергической системы прилежащего ядра на параметры метаболизма дофамина в неостриатуме не опосредуются дофамшергкчеекимк нейронами черной субстанции.

Анализ поведения животных с изолированными и сочетании ми введениями 6-гидроксвдофамина в прилежащее ядро и черную субсганщоо показал, что введение 6-гидрокседофамина а прилежащее вдро животным с разрушенной этим же нейротоксином черной субстанцией увеличивает горизонтальную дангатслшую активность в тесте открытого поля и ускоряет послеоперационное восстановление условнорефлееторного поведения в Т-образном лабиринте по сравненшо с крысами, которым нейротоксин вводили только в черную субстанцию.

1. ВЛИЯНИЕ БЛОКАДЫ ГАМКЕРШЧЕСКИХ РЕЦЕПТОРОВ МЕДИАЛЬНОГО ОТДЕЛА ЧЕРНОЙ СУБСТАНЦИИ БИКУКУЛЛИ-НОМ НА ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПРИЛЕЖАЩЕГО ЯДРА И НЕОСГГРИ-ЛТУМА- IN WO АНАЛИЗ *

На 32 наркотизированных гексеналом (280 мг/кг, в/б) крысах линии Вистар методом прижизненного внутримозгового диализа исследова ли выброс ДА в иеостриатуш при воздействиях на прилежащее ядро и черную субстакиню (рис. 2).

Фоновое содержаше ДА в диализате неостриатума составило 1.3±0.23 нМ. С учетом эффективности использованных канюль это означает, что фоновый уровень ДА в экстраклеточном пространстве

•Исследование выполнено совместно с А.Ф. Якимовским и И В. Карповой.

пеостриатума составил 44.3±7.7 нМ, что совпадает с литературными данными (1шрега1о, К СЫага, 1985; Westerink.De Уп'ез,1988; ^БИсе,1991; НоЬЫпэоп, Сатр,1991 ).

Микрогагъекции в прилежащее ядро фетмина отечественного производства (0.5 мхг в 0.2 мкл ИСМЖ), вызывающего несинаптический выброс ДА из дофаминергических терминален в месте втсдетш (Ьелп,Яа!1еп,1993), сопровождались снижением выброса ДА в неостриа-туме по сравнению с собствешшм фоном перед тестированием (рис.2).

прилежащее ядро

V

фенамин бикукуллкн

вентральная тегментальная область

нео-стриатум

ДА

Ó черная субстанция

ДА

ч>

J 00% ***

Рис. 2. Выброс дофамина в неостриатуме при введении фенамина в прилежащее ядро и бикукуллша в черную субсганцшо. Здесь и далее: *** • р<0.001.

Следовательно, дофамшергическая систе.'/л прилежащего ядра оказывает тормозные атаяния на выброс ДА в неостриатуме.

Блокада ГАМК-А рецепторов медиального отдела черной субстанции бикукуллином (0.2 мкг в 0.2 мкл ИСМЖ, "Serva", Германия), интенсифицирующая выброс ДА в неостриатуме, не предотвращает падение уровня экстраклеточного ДА в этой структуре в ответ на введете фенамина в прилежащее ядро (рис 2). Более того, фенамин, вводимый в прилежащее ядро, нивелирует эффекты введений бикукуллша в черную субстанцию на выброс ДА в неостриатуме. Следовательно, выброс ДА в неостриатуме находится под тормозными влияниями дшЬминсргической системы прилежащего ядра и этот путь управления дофаминергичесюдаи функция?,ж пеостриатума, видимо, не включает в себя черную субстанцию и осуществляется с большим приоритетом по сравнению с ниграль-ными ГАМК-А-зависимыми влияниями.

ВЛИЯНИЯ ПРИЛЕЖАЩЕГО ЯДРА НА ДОФАМИНЕРГИЧЕС-КУЮ СИСТЕМУ НЕОСГРИАТУМА: РОЛЬ ГЛУТАМАТЕРШЧЕСКО-ГО ВХОДА НЕОСТРИАТУМА. IN VIVO АНАЛИЗ.

На 73 бодрствующих крысах линии Спрег-Доули исследовали выброс ДА в неостриалуме ири введениях дофаминергических препаратов в прилежащее ядро на фоне блокада глутаттергического входа неостриатума (табл.1).

Таблица 1.

Влияние блокады глута-матергическопо входа неостриатума на взаимодействие дофаминергических систем прилежащего ядра н иеяегриатума.

Здесь и далее: ГАЛ - гало пери-дол; ГЛУ - глутамат; ФЕИ -фенамин. Остальные сокращения в тексте.

Введения фармакологических препаратов осуществляли методом диализной инфузии. Фоновое содержание ДА в экстраклеточном пространстве неостриатума в этих экспериментах составило 17±3 нМ и было неизменно в течение эксперимента. Введение фенамина (1 мМ) в прилежащее ядро вызвало падение содержания экстраклеточного ДА в неостриатуме на 50%. Добавление в среду для перфузии прилежащего ядра галопервдола (1 мМ, "Sigma", США), напротив, приводило к росту уров(ся ДД в зкстраклеточком пространстве неостриатума. Следователь-да, тормозные влияния дофаминергической системы прилежащего ядра на выброс ДА в неостриатуме являются тоническими, то есть постоянно присутствующими в состоянии спокойного бодрствования.

Блокада глутаматергических рецепторов неостриатума дазтнлошм эфиром глутаминовой кислоты (ДЭГ) или юшуренатом (КИН) (оба 100

Фармакологические препараты, вводимые в Чжлэ животных Выброс дофамина в неостриатуме в % к фону

неостри атум прилежа щее ядре

Ж-1 8 177±21***

ДЭГ 54 212*36***

А(Ш 4 М±14**

ФЕН 7 50±!0**

ГАЛ 13 176±28***

K№i ГАЛ 7 240+40***

ДЭГ ГАЛ 4 1Ю±зг>**

дэг ФЕН 4 192±36*

А<т ГАЛ 7 154±И***

без вэдайй 5 10б±15

мкМ, "Sigma".США ), блокаторами рецепторов возбуждающих аминокислот широкого спектра действия, увеличивала уровень ДА в диализате неостриатума, а введшие в неостриатум 0,Ь2-амино-5-фосфоиовалериа-новой кислоты (АФВК), блокатора N-мстил-В-аспартатных (НМДА) рецепторов (100 мкМ, "Sigma", США), уменьшало этот показатель Диализная перфузия прилежащего ядра галопервдолом, производимая на фоне введения в неостриатум КИН, сопровождалась ростом экстраклеточных концентраций ДА неостриатума на 240% относительно фона, im> достоверно (р<0,05) превышало увеличение фонового уровня ДА в диализате неостриатума, вызываемое включением в среду для перфузии неостриатума КИН (177% относительно фона). Введение галоперидола в прилежащее ядро на фоне блокады НМДА рецепторов неостриатума АФВК (100 мкМ) увеличивало содержание ДА в экстраклеточном пространстве неостриатума относительно уровня ДА при изолированном введении АФВК в неостриатум (р<0,СЮ1). Галопервдол, вводимый в прилежащее ядро при одновременной перфузии неостриатума раствором ДЭГ, приводил к такому же увеличению уровня ДА в диализате неостриатума, как и введение ДЭГ в неостриатум само по себе. Введение в прилежащее ядро фенамина на фоке блокады глутаматергических рецепторов неостриатума ДЭГ сопровождалось ростом зкетраклеточных концентраций ДА в диализате неостриатума на 192%, что не отличалось от изменений этого показателя при введении в неостриатум ДЭГ (212%). Следовательно, блокада глутаматергических рецепторов неостриатума не НМДА типа предотвращает эффекты введений дофзмшер-гических средств в прилежащее ядро на выброс дофамина в неостриатуме.

ПАРАМЕТРЫ МЕТАБОЛИЗМА ДОФАМИНА В НЕОСТРИАТУМЕ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИЯХ НА ПРИЛЕЖАЩЕЕ ЯДРО. IN VIVO АНАЛИЗ.

На 25 бодрствующих крысах линии Спрег-Доули изучали эффекты введений апоморфипа, галоперидола и лрокаина на содержание метаболитов ДА, ДОФУК и ГВК в эксгракяеточном пространстве неостриатума бодрствующих крыс в условиях прижизненной регистрации. Введения фармакологических средств проводили методом диализной инфузии.

Введение в прилежащее ядро апоморфина (20 мкМ, "Sigma", США) снижало уровень ДОФУК в экстраклеточгом пространстве неостриатум (около 15% от фоновых значений, р от 0.05 до 0.001) в течение всего периода наблюдения (60 мин). Мы зарегистрировали только кратковременное пятнадцатиминутное падение уровня ГВК в неостриатуме (р < 0.01)

в ответ tía введение аломорфина в прилежащее ядро, после чего уровень ГВК восстанавливался до фоновых значении.

Введение в прилежащее ядро шгоперидола (1 мМ, "Sigma",США) сопровождалось кратковременным ростом (+ 15 %, р < 0.01) уровня ДОФУК в диализате неостриатума (первая проба после начала введения галопервдола). За ним следовало понижение уровня ГВК, минимальное значение которого (-14%, р<0.01) наблюдалось через 30 мин после начала введения галопервдола.

Наши данные показывают, что процесс поступления ДОФУК в экстраклеточное пространство неостриатума находится под тормозными влияниями дофаминергической системы прилежащего ядра. И, так как показано, »mi экстраклеточные содержания ДОФУК в неостриатуме отражают изменения пула вновь синтезированного ДА (Zetterstrom et al.,1987,1988), то наши данные косвенно свидетельствуют о существовании слабых тормозных влияний дофаминергической системы прилежащего ядра на синтез ДА в неостриатуме.

Обратимое "выключение" прилежащего ядра преданном (10 мкМ, "Sigma",США) вызывали небольшой подъем (от 10 до 15 %, р < 0.01) экстраклеточных концентраций ДОФУК и ГВК в диализате неостриатума. Следовательно, прилежащее ядро в целом оказывает слабые тонические тормозные влияния на экстранейрональный уровень метаболитов ДА в неостриатуме.

ВЛИЯНИЯ ПРИЛЕЖАЩЕГО ЯДРА НА ВЫБРОС ДОФАМИНА В НЕОСТРИАТУМЕ: РОЛЬ ГЛУТАМАТЕРГИЧЕСКОГО ВХОДА ПРИЛЕЖАЩЕГО ЯДРА. IN VIVO АНАЛИЗ.

На 24 бодрствующих крысах линии Спрег-Доули в условиях прижизненной регистрации исследовали влияние одновременной дофамин-глутаматергической стимуляции прилежащего ядра и его обратимого выключения тетродотоксшгом на выброс ДА в неостриатуме (рис.3).

Введение глутамата (I мМ,"Sigma", США) в прилежащее ядро так-(1 ыМ) в эту структуру приводило к паде-

Н4% соответственно).

Введение блокатора рецепторов возбуждающих аминокислот ДЗГ (1 мМ) в прилежащее ядро не сопровождалось достоверными изменениями выброса ДА как в этой структуре, так и в неостриатуме. Одновременное введение фетиша и глутамата в указанных дозах в прилежащее ядро приводило к росту уровня экстраклеточнога ДА в прилежащем ядре (477±94 %, р < 0.001) и в неостриатуме (322±107 %, р < 0.01).

ДА в экстраклеточном пространстве

Рис. 3. Выброс дофамина в неосгриатуме при введении фармакологических

препаратов в прнлогащье ядро.ТТХ - тетродотохсин Наблюдение за поведением животных во время опытов показало, что при введении фенамина в прилежащее ядро в одном случае из четырех поведение животного изменялось: у крысы появлялись поисковые движения. Эти реакции возникали спустя 15 мин после начала введения фенамина и длились 10 мин При вводами глутамата у одной крысы из шести также наблюдали поисковую стереотипию, которая возникала через 10 мин после начала фармакологического воздействия, продолжалась 15 мин и иногда прерывалась вращательными движениями в сторону, противоположную месту введения. Во всех случаях совместного введения фенамина и глутамата в прилежащее ядро отмечалось доигательное возбуждение животных, поисковая стереотипия, вздрагивание при неожиданных внешних стимулах, груминг, то есть поведение, характерное для гэтивироаания дофаминергических систем обоих ядер. Эти изменения происходили в течение 1030 мин опыта и в четырех случаях из десяти продолжались после окончания перфузии еще 5-10 мин.

Введение блокатора'натриевых каналов тетродотоксина в прилежащее ядро (1 мМ, "Б'^па", США), тормозящее выброс ДА в месте введения, приводило к росту уровня экстраклеточного ДА о неосгриатуме (Н6±4 %, р < 0.0011

Следовательно, в состоянии спокойного бодрствования пркдакащее ядро в целом, также как и его дофаминерг.гческая система, оказывает тонические тормозные влияния га выброс ДА в неосгриатуме. Глутамз тергаческий вход прилежащего ядра не вносит вклада а формирование этих тонических влияний. Однако сочетанная дрфамин глутаматерпичес-кая стимуляция прилежащего ядра может изменить знак влиянии прилежащего ядра на выброс ДА в неосгриатуме.

ГЛУТАМАТ-ДОФАМИНЕРПИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ В ПРИЛЕЖАЩЕМ ЯДРЕ В ХОДЕ ЭМОЦИОНАЛЬНОГО УСЛОВНОГО ОТВЕТА. IN VIVO АНАЛИЗ.

Ввиду важности глутамат-дофамшергического взаимодействия в прилежащем ядре для формирования знака выходных влияний этой структуры, направленных на дофаминергическую систему неостриатума, было предпринято исследование этого взаимодействия в условиях естественной физиологической нагрузки, при реализации поведения, регулируемого глутаматергическими кортикальными аффереотами прилежащего ядра - эмоционального условного ответа (ЭУО) на обстановочные стимулы, ранее сочетавшиеся с болевым подкреплением.

1. ВЛИЯНИЕ БЛОКАДЫ ГЛУТАМАТЕРГИЧЕСКОГО ВХОДА ПРИЛЕЖАЩЕГО ЯДРА НА ВЫБРОС ДОФАМИНА В ПРИЛЕЖАЩЕМ ЯДРЕ В ХОДЕ ЭМОЦИОНАЛЬНОГО УСЛОВНОГО ОТВЕТА.

На 43-х крысах линии Листер в условиях прижизненного эксперимента исследовали выброс ДА в медиальной области прилежащего ядра в ходе выработки и реализации ЭУО и влияние на него блокады НМДА и АМРА/каинатных рецепторов. Фоновый уровень дофамина в экстра-клеточиом пространстве этой структуры составил в среднем 30 нМ, что близко к литературам (Justice, 1991) и нашим собственным данным, полученным в других сериях. Выработка ЭУО включала предъявление 10 ударов тока (0.5 мА, 1 сек) с интервалом 1 мин в сочетании со звуковым условным сигналом (тон частотой 1120 Гц, изолированное действие 9 сек, сочетанное действие 1 сек) в экспериментальной камере, куда животное переносили из домашней клетки на 10 мин опыта. Выработка ЭУО сопровождалась запаздывающим относительно периода тестирования ростом выброса ДА в экстраклеточное пространство прилежащего ядра, достигающим максимума (135±4%) через 50 мин после окончания поведенческой сессии (рис.4).

Помещение животных контрольной группы в экспериментальную камеру на 10 мин, где им предъявляли звуковые, но не болевые раздражители, сопровождалось тенденцией роста уровня ДА в экстраклеточном пространстве прилежащего ядра. Через два часа после выработки ЭУО мы вводили в экстраклеточное пространство прилежащего ядра блокатор НМДА рецепторов МК-801 (50 мкМ, Research Biochemical Inc., США). Неэффективное у контрольной группы крыс, такое введение вызывало тридцатипроцентное снижение уровня экстраклеточного дофамина у обученных животных (р<0.05). Введшие блокатора рецепторов каината и

амшо-3-гидрокси-5-метил4-изоксазолепропионовой кислоты (АМРА) CNQX (6ииапа7-штрогуи!шксолии-2,3,-дио11, Cambridge Research В!осЬегшса1,Великобрктания) в концентрации 100 икМ не меняло уровень ДА ни у обученных, ни у контрольных животных. То есть, во-первых, в состоянии спокойного бсшрствова!шя глутаматерпнческий вход прилежащего ядра не оказывает влияния на выброс ДА в этой структуре, во-вторых, классическое обуславливаше на болевом подкреплении сопровождается появлением НМДА-зависимого компонента фонового выброса ДА, отсутствующего у необученных животных.

прямоугольник - период поведенчиской сессии.

Реализация ЭУО на обстановочные стимулы, включавшая помещение крыс т 10 мин в камеру, где 220 мин наззд им предъявляли болевые стимулы, вызывала условиорефлекторный выброс ДА в прилежащем ядре, который характеризовался совпадающим с поведенческой сессией началом и длительным (80 мин) течением (рис.5). Блокада НМДА рецепторов прилежащего ядра МК-801 не влияла на первоначальный компо-не(гг выброса ДА в ходе ЭУО, но полностью предотвращала появление поздних компонентов выброса (рис. 5). Блокада АМПА/гаишных рецепторов CNQX не меняла величину и временное течение услсзнореф-лекториого выброса ДА. в ходе ЭУО. Следовательно, услсанорефлекторный выброс ДА в ходе ЭУО на обстановочные стимулы имеет НМДА- и АМРА/каинат-независимын первоначальный и НМДА-зависимый запаздывающий компонент. То есть, глутаматергичес-кий вход прилежащего ядра в процессе ЭУО продлевает периоды дофа-мннергической активации, которая является необходимой предпосыл-

Рис. 5. Уровни ДА и глутамата (а % к фону) в экстраклсточном пространстве прилежащего адра при реализации ЭУО.

кой организации адаптивного поведенческого ответа в ситуации опасности (Саульская 1981;1985; Суворов, Саульская, Чивилева.1982; Ап1е1тап,СЫас1о, 1984). Можно ожидать, что появление позднего НМДД-зависимого компонента условнорефлееторного выброса ДА связано с инициацией запаздывающего выброса глутамата, который, действуя пресинаптнчески, вызывает запаздывающие компоненты выброса ДА в ходе ЭУО. Проверке этого предположения был посвящен следующий этап работы.

2. УРОВЕНЬ ГЛУТАМАТА И ГАМК В ЭКСТРАКЛЕТОЧНОМ ПРОСТРАНСТВЕ ПРИЛЕЖАЩЕЮ ЯДРА В ПРОЦЕССЕ ВЫРАБОТКИ И РЕАЛИЗАЦИИ ЭМОЦИОНАЛЬНОГО УСЛОВНОГО ОТВЕТА

У 18-ти крыс линии Листер исследовали эксграклеточшй уровень глутамата и ГАМК в медиальной части прилежащего ядра в ходе

алло- и мезокортикаль-ные зоны

О

неокортикальныв зоны

TW

прилежа-щев

ядро О

о°о

flOO о °

° О #

НМДА

центральная область

4 ■ т J .и мд

—

ДА

-гегменгальная

О

•

X

вп вл

черная ^ субстанция

Рис 6. Предполагаемая схема взаимодействия прилежащего ядра и неостриатума. НМДА. - присинаптический НМДА рецептор. МД ВП, ВЛ -

таламнчоские ядра.

Действительно, нам удалось показать, что глутаматергический вход неостриатума с использованием рецепторов возбуждающих аминокислот не НМДА типа, опосредует участие прилежащего ядра в регуляции выброса ДА в неостриатуме. Известно, что электрофизиологический эффект ДА на клетки-мишени в прилежащем ядре качественно зависит от характера гиппокамлальной импульса пии (De France et al.,I985). Данные элек-тронномикроскопических исследова!шй свидетельствуют о близком соседстве катехоламинергических и пш/юкампальных (глутаматергнчес-ких) афферентов на одних и тех же дендритных шишках эфферентных нейронов прилежащего ядра (Sesack, Pickel,1990), что может быть основой глутамат-дофаминергического взаимодействия в прилежащем ядре. Все эти факты, взятые вместе, указывают, что выходной сигнал нейронов прилежащего ядра, а следовательно, к изучаемые влияния на дофз-минергнческую cwrrewy неостриатума формируются в условиях обязательно/« взаимодействия пяутаматергичеекого и дофамилершчсс кош входов этой структуры. Для неострцатуш показано отсутствие тонических влияний глугаматершческого входа этой структуры на

ТАМК-ергический выход (O'Connor et al.,1994). Видимо в прилежащем ядре реализуется та же закономерность, поскольку в состоянии спокойного бодрствования глутаматергический. вход этой структуры по нашим данным не вносит вклад в формирование тонических влияний прилежащего ядра в целом на дофамииергическую систему неостриатума. Об этом свидетельствует отсутствие изменений выброса ДА в неостриатуме после введений ДЗГ, блокатора возбуждающих аминокислот широкого спектра действия, в прилежащее ялро. Однако глутаматергичсский вход прилежащего ядра способен контролировать выброс ДА в неостркатуме фазически в условиях, моделирующих одновременную активацию глута-матергического и дофаминсргического входов прилежащего ядра. Причем одновременная дофамин-глугаматергическая стимуляция прилежащего ядра изменяет знак влияний прилежащего ядра на выброс ДА в неостриатуме, делая эти влияния из тормозных актнвационными. Последствием сочетанной дофамин-глутаматергической стимуляции прилежащего ядра является одновременный выброс ДА в экстраклето'шое пространство прилежащего ядра и неостриатума, на фоне которого развивается двигательная активация, характерная для возбуждешшого состояния дофами-нергических систем обоих ядер (локомоция, груминг, исследовательская стереотипия).

Причины двойственности влияний прилежащего ядра на выброс ДА в неостриатуме кроются, на наш взгляд, в особенностях глутамат-дофа-минергического взаимодействия в самом прилежащем ядре. Изучение механизмов этого взаимодействия в ходе вырзботки и реализации ЭУО на обстановочные стимулы, сочетавшиеся с болев™ подкреплешгем, выявило следующие закономерности. Также как в модельных фармакологических экспериментах с сочетанной глутамат-дофаминсргической стимуляцией прилежащего ядра, в опытах по выработке и реализации ЭУО нами продемонстрировано изменение механизмов глутамат-дофами-нергического взаимодействия в прилежащем ядре при переходе от состояния спокойного бодрствования к адекватной функциональной нагрузке - реализации поведения, в регуляцию которого вовлечены кортикальные глутаматергические афференты прилежащего ядра (Hitchcock, Davis, 1991; Phillips, Le Doux.1992; Seiden et al., 1993; Frysztak, Edward, 1994). Это проявлялось, во-первых, в появлении после обучения НМДА-зависимого компонента фонового выброса дофамина в названной структуре, который отсутствует у необученных живота«, и, во-вторих, в том, что глутаматергичееккй вход прилежащего ядра, неактивным в состоянии покоя, при реализации ЭУО продлевал условнорефлекторный выброс ДА в этой структуре предположительно за счет пресинантическо-го действия глутамата, диффундирующего по экстраклеточному

пространству до дофамииергической термшили и действующего на локализованные там НМДА ренрпторы. Последнее утверждение подкреплено полученными в работе фактами о том, что условнорефлекторный выброс ДА в ходе реализации ЭУО имел НМДА/ ЛМРА-нсзависимий первоначальный и НМДА-зависимый запаздывающий компоненты. Причем появление запаздывающего компонента выброса ДА в прилежащем ядре в ходе реализации ЭУО совпадало по времени с инициацией объемной трансмиссии глутамата в этой структуре.

Дофаминер1ические системы мозга относят к регуляторным. Одной из наиболее важных их функций считают обеспечение энергетического компонента поведения путем регуляции уровней функциональной реактивности стриатума и связанных с ним через паллкдо-таламические проекции кортикалцтых зон, что приводит к изменению уровня arousal (Stricker, Zigmonri,1986; Cartsson,Cartsson,1990). Анализ литературных данных позволяет думать, что эта функция реализуется с использованием объемной трансмиссии ДА в прилежащем ядре и неостриатуме, поскольку выброс ДА в экстраклеточное пространство этих ядер не отражает детали поведения, не зависит от наличной мотивации и характера двигательного ответа, и наблюдается в любой ситуации, требующей повышенного уровня поведенческой реактивности. (O'Neill, Fiilenz,1982; Louilot et al.,1985; Salamone et al .lS87.I9b9; Joseph et al„ 1989.1991; Pleim et al.,1990; Mark et al.. 1991; Phillips et al ,1991; Puglisi-Allegra et al .1991; Damsma el al.,1992; Imperato et al., 1992; Young et al.,l992-A; 1992 B, 1993; СаульскаиДЭЭЗ; McCullough et at.,1993; Wenkstem et al.,1993; Saulskaya, Maralen, 1994).

Если это справедливо, то изученные в работе механизмы глутама-тершческой регуляции объемной трансмиссии дофамина в прилежащем ядре и неостриатуме являются механизмами глугаматергической (возможно кортикальной) регуляции уровня функционалыюй реактивности этих ядер. Важной чертой зарегистрированных глутаматергнческих влияний является то, что они отсутствуют в состоянии спокойного бодрствования и видимо осуществляются только но ходу поведения. Мы предполагаем, что глутаматерпгческий процесс, реализуемый с нслолъэо-ванисм об1^мной трансмиссии глутамата и НМДА рецепторов, осуществляется параллелыю с основным глутяматертческим процессом, основанным на сииаптнчсской трансмиссии глутамата и ответственным на поступление а прилежащее ядро и нсостриятум специализированной кортикальной импулк-ации, которая в значительной степени определяет функциональную специфичность этих ядер .

Можно ожидать, что объемная трансмиссия других нейромедиато |x)ii стриатного комплекса также участвует в peiy/nuuui уровня

неспсцифической активации, ассоциируемой с arousal. По крайней мерс, иаши данные свидетельствуют о росте экстраклеточных концентраций ГАМК, нейромедиатора эфферентных нейронов прилежащего ядра, во время различных поведенческих состояний, требующих повышенной поведенческой реактивности. Кроме того диффузное распространение гормонов. поступающих в экстраклеточное пространство прилежащего ядра и неостриатума и действующих на локализованные в этих структурах гормональные рецепторы (Ракицкая и др.,1990; 1993; Шаляпина и др., 1993) также может вносить вклад в этот процесс.

Таким образом, в работе изучен один из механизмов взаимодействия прилежащего ядра и неостриатума (рис.6). Мы предполагаем, что с помощью этого механизма прилежащее ядро, получающее проекции из лимбических областей мозга, имеющих отношение к мотивационным и когнитивным процессам, регуляции висцеральных функций (Spiegier, Mishkin,1981; КЫЬ, 1984,1990; Cador et ai.,1989; Everitt et al.,1991), может оказывать влия1ше на дофаминершческую систему неостриатума, функции которого в болшей степени связывают с инициацией и регуляцией произвольного движения (Шаповалова, 1989). Показанные влияния реализуются через глутаматергический вход неостриатума и рецепторы возбужоаюпих аминокислот не НМДА типа и направлены на регуляцию объемной трансмиссии ДА в этой структуре. Эти влияния являются тормозными в состоянии покоя и активациошмми в условиях функциональной нагрузки, что обусловлено особенностями дофамин-глу-таматергического взаимодействия в прилежащем ядре.

ВЫВОДЫ

1. Согласованность изменений параметров метаболизма дофамина в вентральном стриатуме и неостриатуме является предпосылкой для организации адаптивного поведенческого ответа при выработке рефлекса одностороннего избегания в условиях дефицита времени. Частичный дисбаланс параметров обмечи дофамина в неостриатуме и вентральном стриатуме может быть одной из причин для появления в этих условиях состояний поведенческой пассивности, пограничных с патологией поведения.

2. В состоянии спокойного бодрствования животных дофамшерги-ческая система прилежащего ядра оказывает тонические тормозные влияния га тканевый уровень и параметры тканевого метаболизма дофамина в неостриатуме, а также на выброс дофамина в этой структуре и, в меньшей степени, на экстранейрональные показатели метаболизма этого нейромедиатора в неостриатуме.

3.Тормозные влияния дофашшергической системы прилежащего ядра на дофаминергнческую систему неостриатума передаются с использованием глутаматергического входа неостриатума и рецепторов возбуждающих аминокислот не НМДА типа и не опосредуются FAMFC-A рецепторами и дофаминергическими нейронами компактной зоны черной субстанции.

4. В состоянии спокойного бодрствования животных прилежащее ядро в целом оказывает тонические тормозные влияния на выброс дофамина в неостриатуме. Глутаматергический вход прилежащего ядра не участвует в формировании этих тонических влияний, но может влиять на выброс дофамина в неостриатуме фазически. Сочетшшая дофамнн--слутаматергическая стимуляция прилежащего ядра, моделирующая функциональную активацию дофаминергического и глутаматергического входон этой структуры, изменяет знак влияний прилежащего ядра на выброс дофамина в неостриатуме.

5. Выработка эмоционального условного ответа характеризуется падением уровня глутамата в экстраклеточпом пространстве прилежащего ядра с последующим его кратковременным подъемом. Этот подъем сопровождается длительным выбросом дофамина, который приобретает после возвращения к исходному уровню НМДА-зависимый компонеот, отсутствующий у необученных животных.

6. Обстановочные стимулы, ранее сочетавшиеся с болевым подкреплением, вызывают условнорефлекторный подъем уровня дофамина в экстраклеточпом пространстве прилежащего ядра, имеющий НМДА/АМРА-независимый первоначальный и НМДА-зависимый (поздний) компоненты. Инициация позднего компонента условнорефлектор-ного выброса дофамина созщдзег по времени с появлением rana экстраклеточцого глутамата. Глутаматергический вход прилежащего ядра, используя НМДА-реи£Пторные механизмы, продлевает условнорефлекторный выброс дофамина в этой структуре в ходе эмоционального условного ответа.

7. Функциональная нагрузка, естественшя или моделированная фармакологически, изменяет механизмы глутаматергической регуляции дофаминергических функций прилежащего ядра и неостриатума.

8. Кратковременный подъем экстраклеточных концентраций ГАМК в прилежащем ядре наблюдается в ситуациях, требующих повышенной поведенческой реактивности, таких как болевое подкрепление, реализация эмоционального условного ответа, возвращение в безопасное место, исследовательская ЛОКОМОЦИЯ.

9. Получешсые данные позволяют предположить, что прилежащее ядро и неостриатум, включаемые в лараллелыше кортико-стрио-

фугальпые петли и вовлекаемые в реализацию разных форм поведения, могут функционировать согласованно с помощью взаимодействия своих дофаминергических систем, осуществляемого при участии глута-матергических входов этих структур. Глутаматергический вход прилежащего ядра, не участвует в поддержании фонового выброса дофамина в этой структуре и неостриатуме, но при реализации оборонительного поведения регулирует объемную трансмиссию дофамина в прилежащем ядре и возможно в неостриатуме, исполюуя объемную трансмиссию глутамата и НМДА рецепторы. Этот механизм по ходу повеления обеспечивает глутаматергическую регуляцию поддерживаемого объемной трансмиссией дофамина уровня функциональной реактивности прилежащего ядра и неостриатума, что важно для организации адаптивного поведенческого ответа в ситуации опасности.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ. ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕ МЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Саульская Н.Б. Метаболизм дофамина и уровень ГАМК в структурах нигро-стриарной и мезолимбической систем мозга крыс при экспериментальной патологии высшей нервной деятельности. / /Журн.высш.нервн.деят. 1987. Т.38. вып.6. С.1145-1151.

2. Саульская Н.Б. Нейрохимические доказательства взаимодействия мезолимбической и нигро-стриатной системы мозга крыс. / / Стриатная система и поведение в норме и патологии. Л: Наука. 1988. С.98 -100.

3. Суворов Н.Ф., Саульская Н.Б., Якимовский А.Ф. Дофамин- и ГАМК-ергические механизмы стрионигральной системы при экспериментальной патологии ВНД. //Неврозы: Экспериментальные и клинические исследования. / Отв.ред. В.Б.Захаржевский, Н.Ф.Суворов. Л: Наука. 1989. С.22-39.

4. Саульская Н.Б.. Якимовский А.Ф. Изменения уровня дофамина в диализате стриатума крыс после введения фенамина в прилежащее ядро //Фнзиол.журн. им. НМ Сеченова. 1989. Т.75. N1. С.148-150.

5. Саульская Н.Б., Якимовский А.Ф., Карпова И.В. Влияние микроинъекций фенамина в прилежащее ядро и бикукуллина в черную субстанцию на синаптический выброс дофамина в стриатуме крыс. / /Нейрохнмия. 1989 Т.8. N3. С.390-394.

6. Сяулнгкая Н.Б. Роль взаимодействия дофаминергических систем прилежащего ядра и стрнагума в контроле двигательного поведения

крыс в оборонительной ситуации.//Мат. Всесоюзного симп. "Регуляция сенсомоторних функций". Виннииа 1989. С.137.

7. Сеульская Н 6. Влияние одновременной дофамин и глугаматс-рги-ческой стимуляции прилежащего ядра на синаптический выброс дофами на в стриатуме свободно двигающихся крыс.//Нейрофизиология. 1990. Т.22. N5. С.631-635.

8. Саульская Н.Б. Спиральная канюля для прижизненного внутри-мозгового микродиализа.//Физиол.журн.им. И.М.Сеченова. 1990 Т.76. N11. С. 1636-1638.

9. Саульская Н.Б. Роль глутаматергическнх входов стрнатума и прилежащего ядра в регуляции взаимодействия между этими структурами / / Мат. 3-ей Всесоюзной конф. по иейронаукам. Киев. 1990. С. 161-162.

10. Саульская Н.Б. Регуляция прилежащим ядром синаптическо-го выброса дофамина в стриатуме крыс. //Мат. 5-ой Всесоюзной конф. "Физиология и биохимия меднаторных процессов". Москва. 1990. 253С.

11. Саульская Н.Б. Устройство для внутримозгового диализа. Авт сввд. СССР N 1718970. 1991.

12. Saulskaya N. The role of striatal giutamatergic input in the n.accumbens and the striatum interactions; a microdialysis study.// Monitoring molecules in neuroscience./Eds: H.Rollcma, B.H.C.Westerink, W.J.Drijfrout. Univ. Centre for Pharmacy. Groningen. 1991. P.9697.

13. Саульская Н.Б. Влияние изолированных и совместных введений 6-гвдроксндофзмина в прилежащее ядро и черную субстанцию на поведение у крыс. //Физиол. жури. им. М И. Сече i кжа. 1992. Т.78. N4. С. 14-20.

14. Saulskaya N. Kynurenate infused into striatum does nol prevent accurnbenal contribution in striatal synaptic dopamine release ./ / Abstracts of 7th international catecholamine symposium. Amsterdam. 1992. P.282.

15. Шаповалова КБ., Горбачевская А И., Саульская Н.Б Структурные и нейрохимические механизмы участия прилежащего ядра во взаимодействии лимбической и моторной систем и регуляции двигательного поведения. / /Жури высш.нернн.деят. 1992. Т.42. вып.2 .С. 226 276.

16. Saulskaya N. The influence of injections of frhydroxydopamiiie into the nucleus accumbens and the substantia nigra on the behavior of rats. / /Neurosd. and Beh Phisiology. 199-3. V. 23. N5. P470475

17. Ruban V.F., Saulskaya N. Sensor system "Microdialysiscapillary separation device with and aniperometric detector". / /Proceeding of

international conference "Sensor Techno. Sensor systems and Components". St.Petersburg. 1993. P.22. '

18. Saulskaya N., Ruban V.F. Microdialysis sensors as a too! for investigating emotional memory. //Proceeding of international conference "Sensor Techno. Sensor Systems and Components". St.Petersburg. 1993. P.23.

19. Ruban V.F.,Saulskaya N. Combining capillary HPLC with microdialysis//LC-GC International. The magazine of separation science.

1993. V.6. N10. P.624-628.

20. Saulskaya N. Effect of blocking of glutamatergic inputs to the striatum on regulation of extracellular dopamine level in the striatum by the n.accumbens. //Neurophysiology. 1993. V.25. N4. P.256-259.

21. Saulskaya N., Marsden С A Glutamatergic control of conditioned dopamine release in the rat nucleus accumbens. // Monitoring molecules in neuroscience./ Eds: A.Llouiiot, T.Durtdn, U.Spampinato, M.Cador. Bordeaux: Bordeaux University. 1994. P.173-174.

22. Saulskaya N.. Marsden C.A. Effect of MK-801 on dopamine release in the rat nucleus accumbens during a conditioned emotional response to a contextual cue. //British J. Pharmacol. 1994. V.I 12. 297P.

23. Saulskaya N.. Marsden CA Role of NMDA receptors in the control of dopamine release during conditioned behaviour. A microdialysis study.//Abstrart book of 4th international fellow meeting of the Wellcome Trust London. 1994. P. 157.

24. Saulskaya N., Marsden C.A. Effects of CNQX on dopamine release in n.accumbens during a conditioned emotional response. //Proceeding of the meeting of British Association of Psychopharmacology. Cambridge. 1994. P. 151.

25. Горбачевская А.И., Саульская Н.Б., Чивилева О.Г. Взаимодействие между прилежащдм вдром и дорсальным стриатумом. Морфологическое и нейрохимическое исследование. // Успехи физиол. шук.

1994. Т.26. N1. С. 107-108.

26. Саульскяя Н.Б., Марсден Ч.А. Участие глутаматергического входа прилежащего ядра в регуляции синаптического выброса дофамина в процессе ассоциативного обучения.// Физиол. жури. им.И.М.Сеченова 1994.T.80.N12 С.45-54.