Механизмы регуляции локомоторной активности кошки при нарушенном супраспинальном контроле

Мусиенко, Павел Евгеньевич

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Механизмы регуляции локомоторной активности кошки при нарушенном супраспинальном контроле
ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Механизмы регуляции локомоторной активности кошки при нарушенном супраспинальном контроле"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ФИЗИОЛОГИИ им. И. П. ПАВЛОВА.

на правах рукописи

МУСИЕНКО ПАВЕЛ ЕВГЕНЬЕВИЧ

МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ ЛОКОМОТОРНОЙ АКТИВНОСТИ КОШКИ ПРИ НАРУШЕННОМ СУПРАСПИНАЛЬНОМ КОНТРОЛЕ

Специальность: 03.00.13 - физиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2005

Работа выполнена в лаборатории физиологии движений Института физиологии им. И.П. Павлова РАН

Научный руководитель: доктор биологических наук, ст. научн. сотрудник Герасименко Юрий Петрович

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Шаповалова Ксении Бесарионовиа

доктор медицинских наук, заслуженный деятель науки РФ, профессор Богданов Олег Викторович

Ведущая организация: Институт медико-биологических проблем РАН, г. Москва

Защита состоится /<? 2005 г. в /3 час.00 мин. на заседании Диссертационного

Совета по защите кандидатских диссертаций (К 002.020.01) при Институте физиологии им. И. П. Павлова РАН (199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, 6).

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

Автореферат разослан «8 » / / 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук

О. Г. Чивилбва

lûOÇrl

1891}

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Работа посвящена изучению спинальных механизмов регуляции локомоторной активности. Под локомоцией понимают совокупность координированных движений (ходьбу, бег, ползание, плавание и др.), с помощью которых животные активно перемешаются в пространстве (Баев, 1983). Согласно современным представлениям, программа локомоторной активности у млекопитающих формируется специализированной нейрональной сетью спинного мозга, называемой спинальным локомоторным генератором (Герасименко, 2002; Grillner, 1973, 1975; Shik, Orlovsky, 1976; Wetzel, Stuart, 1976; Forssberg, 1980; Dimitrijevic, Gerasimcnko, 1998). Шагательный генератор задних конечностей кошки локализован на уровне поясничного утолщения и находится под постоянным контролем со стороны головного мозга и периферического рецепторного аппарата (Баев, 1991; Stein, 1978; Armstrong, 1986; Whelan, 1996; Orlovsky, Deliagina, 1999).

После повреждения спинного мозга выше локализации нейрональной сети, ответственной за генерацию локомоторного паттерна, последняя оказывается в тонически подавленном состоянии (Шик, 1976; Rossignol, 1996). Несмотря на сохранность спинального генератора, а также периферической афферентной обратной связи, в этих условиях нервная система не способна самостоятельно генерировать шагательные движения.

Тем не менее, многочисленные исследования (Freusberg, 1874; Sherrington, 1906; Brown, 1911; Ten С ale, 1960; Grillner, Zangger, 1979; Rossignol, 2002) доказывают высокую степень автономности спинальной локомоторной программы. Еще в начале прошлого века было показано, что у спинализированной кошки ходьбу задних конечностей можно вызвать сильным экстероцептивным раздражением (Sherrington, 1910). В последующем установили, что локомоторная ритмика спинальных животных инициируется введением норадренергических (ДОФА, клонидин) и серотонинергических (5-НТР) агонистов, изолированно или в сочетании со стимуляцией аффереятов (Будакова, 1973; Grillner, 1969, 1975; Forsberg, Grillner, 1973; Barbeau,

Rossignol, 1991). Эти данные дают основания п< л£9Я>, ^MtjââtftArfïfeMAÎiOOTotf изоляции от

БИБЛИОТЕКА

супраспинальных влияний генератор шагательных движений возможно перевести в активное состояние.

В настоящем исследовании механизмы регуляции локомоторной активности у кошек в условиях нарушенного супраспинального контроля изучались с использованием разработанного в лаборатории физиологии движений метода электрической эпидуральной стимуляции спинного мозга (ЭССМ). Данный метод прямого воздействия на спинномозговые двигательные функции представляет интерес не только для экспериментальной работы на животных. Установлено, что посредством ЭССМ можно инициировать также шагательные движения у спинальных пациентов с клиникой полного поперечного поражения спинного мозга (Герасименко 2002; Оппйгуеис, Сегаипеоко, 1998). Вместе с тем, до настоящего времени механизмы и морфофункциональная основа действия эпидуральной стимуляции во многом остаются неизвестными.

Детальное изучение указанных вопросов может быть использовано для разработки системы внешнего управления двигательной функцией спинальных больных Это имеет высокую клиническую актуальность, так как проблема восстановления двигательных расстройств, возникающих вследствие повреждения спинного мозга, становится все более распространенной в современной медицине. Такая тенденция связана, в первую очередь, со стремительным увеличением частоты тяжелой вертебро-спинальной травмы в последние десятилетия (Коган, 1975; Косичкин, 1999; Леонтьев, 2003). Поэтому настоящее исследование, кроме фундаментального, имеет важное прикладное значение.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Цель работы состояла в исследовании механизмов регуляции локомоторной активности кошки в условиях нарушенного супраспинального контроля.

Эта цель предусматривала решение следующих основных задач-

1 На модели мезэнцефалической кошки изучить ритмогенез двигательной активности при эпидуральной стимуляции интактного спинного мозга.

2 Методом локальных повреждений спинного мозга на нижнегрудном уровне (Th8-Th9) определить влияние отдельных спинальных систем на локомоторный паттерн, инициируемый эпидуральной стимуляцией L5 спинномозгового сегмента

3. Исследовать локомоторные способности и динамику изменения рефлекторной активности спинного мозга в острый период после полной изоляции от супраспинальных влияний (спинапизации на уровне Th8-Th9)

4 Выяснить значение периферической афферентной обратной связи в регуляции локомоторной активности при эпидуральной стимуляции интактного и повреждбнного спинного мозга.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Впервые проведен детальный анализ механизмов формирования питательного паттерна при ЭССМ у мезэнцефалической кошки, который подтвердил, что L5 сегмент спинного мозга является оптимальной зоной для вызова шагательных движений при эпидуральной стимуляции Впервые установлено, что стимуляция каудальных сегментов (L7-S1), и конского хвоста (cauda equina) также вызывает локомоторный паттерн задних конечностей В этом случае (локомоторная активность обеспечивалась преимущественно разгибательными мышцами. Полученные факты свидетельствуют в пользу распределенной i локализации шагательных генераторов в поясничном утолщении с ведущей ритмообразующей

функцией его ростральных сегментов.

Получены приоритетные данные о рефлекторной организации мышечных ответов, участвующих в формировании пачечной электромиографической активности при ЭССМ Показано, что рефлекторный ответ на каждый эпидуральный стимул состоит из раннего и позднего компонентов Впервые представлены электрофизиологические доказательства

моносинаптической природы раннего компонента. Установлено ведущее значение поздней полисинапгической рефлекторной реакции в генерации локомоторного паттерна при ЭССМ.

Впервые доказана возможность вызова шагательных движений задних конечностей кошки с помощью эпидуральной стимуляции сегмента в острый период после спинализации на нижнегрудном уровне (ТЬв-ТЬ!?) и описана динамика изменений рефлекторной активности спинного мозга в этот период

Впервые показано, что снятие нисходящего тонического контроля после перерезки вентрального квадранта спинного мозга отражается на ритмообразующей функции спинального генератора, активируемого эпидуральной стимуляцией. Повреждение латеральных или медиальных нисходящих двигательных систем сказывается на пространственно-временной структуре шагательного цикла за счет изменения тонуса в мышцах-антагонистах.

Впервые установлено существенное увеличение значимости периферической обратной связи в генерации шагательных движений в острый период после спинализации, что, вероятно, является приспособительным механизмом, компенсирующим отсутствие супраспинального контроля.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ: 1. В основе инициации шагательных движений при ЭССМ лежит прямое влияние электрического тока на афферентные и проприоспинальные входы к локомоторному генератору без задействования длинной спинпо-стволово-спинальной петли

2 Локомоторная программа, заложенная в спинном мозге, может быть активирована с помощью ЭССМ даже в острый период после полной изоляции от супраспинальных влияний.

3 Афферентация от рецепторов конечностей играет ключевую роль в определении основных свойств локомоторного паттерна при ЭССМ. В условиях нарушенного супраспинального контроля значение периферической обратной связи существенно возрастает.

НАУЧНО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ. Проведенное исследование имеет важное теоретическое значение, так как расширяет наши представления о спинальных механизмах регуляции движений и раскрывает природу ритмогенеза локомоторной активности при электрической стимуляции спинного мозга Установление возможности вызова шагательных движений спинализированной кошки доказывает, что спинной мозг млекопитающих обладает структурно-функциональной организацией, способной генерировать локомоторный паттерн даже сразу после полной изоляции от головного мозга Доказательство электрической активации первичных афферентов разного сегментарного уровня при ЭССМ открывает новые возможности мультисегментарного моносинаптического тестирования для изучения локомоции экспериментальных животных Исследование афферентного контроля локомоторной функции при ЭССМ доказывает ведущую роль сенсорного входа в регуляции локомоторной активности, а также существенное увеличение его значимости в отсутствие супраспинальных влияний.

Электрическая стимуляция спинного мозга, как новый метод мультисегментарного моносинаптического тестирования, может быть рекомендована для функциональной неврологической диагностики Возможность инициации шагательных движений с помощью ЭССМ в острый период после полного перерыва спинного мозга может быть использована в клинике для разработки адекватного метода двигательной реабилитации пациентов с тяжелой вертебро-спинальной патологией Данные о высокой значимости афферентации в генерации шагательных движений при ЭССМ обосновывают целесообразность тренировки опорных реакций у пациентов такого профиля.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы исследований докладывались на Международной конференции MathTooIs'2003 (Санкт-Петербург, 2003); Всероссийской конференции молодых ученых России с международным участием «Фундаментальные науки и прогресс клинической медицины-2004» (Москва, 2004); Международной конференции по функциональной электрической стимуляции (Вена, Австрия, 2004); Международном конгрессе Neuroscience'2004 (Сан Диего, США, 2004); Международной конференции 5th Alberta Biomedical Engineering

(Альберта, Канада, 2004); Международной конференции «Идентификация систем и задачи управления» SICPRO (Москва, 2005); 35Л Congress of the International Union of Physiological Society (Сан Диего, США, 2005), 3-й Всероссийской с международным участием школе-конференции «Физиология мышц и мышечной деятельности» (Москва, 2005); Всероссийской конференции молодых исследователей (Санкт-Петербург, 2005), Международной конференции Postural and Gait Research (Марсель, Франция, 2005).

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликованы 2 статьи в рецензируемых журналах и 15 работ в сборниках трудов научно-практических конференций. 2 статьи приняты к печати:

1. Мусиенко П Е., Богачева И.Н , Герасименко Ю П Значение периферической обратной связи в генерации шагательных движений при эпядуральной стимуляции спинного мозга. Рос. Физиол. Журн. им. И.М.Сеченова, (принято к печати)

2. Богачева И.Н, Кучер В.И., Щербакова H.A., Мусиенко П.Е., Герасименко Ю.П. Математическое моделирование процессов формирования локомоторных паттернов при эпидуральной стимуляции спинного мозга с учетом периферической обратной связи. Биофизика, (принято к печати)

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит из введения, шести глав, включающих обзор данных литературы, описание методики, результаты собственных исследований и их обсуждение, выводов и библиографического указателя. Работа содержит 150 страниц машинописного текста, 32 рисунка. Список литературы включает 306 наименований, из которых 53 на русском языке и 253 на иностранных языках.

МЕТОДЫ И ОРГАНИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследование проведено в острых экспериментах на 30 децеребрированных кошках (мезэнцефалический препарат) весом от 1,8 до 3 кг. В качестве метода инициации локомоторной активности применялась эпидуральная стимуляция спинного мозга (Герасименко и др. 2001). Вызванные при ЭССМ шагательные движения мезэнцефалической кошки изучались при

изменении параметров стимулирующего воздействия, локализации эпидурального электрода, в разных состояниях афферентного притока, а также после частичной или полной изоляции от супраспинального контроля.

Децеребрация осуществлялась под эфирным наркозом на преколликулярном-постмамиллярном уровне При выбранном уровне проведения децеребрационного среза у препарата отсутствовала способность к спонтанной ходьбе при сохранности нормального мышечного тонуса конечностей. Эпидуральная стимуляция дорсальной поверхности спинного мозга осуществлялась стимулятором "ЭМГСТ-01" посредством серебряного монополярного шарикового электрода диаметром 2 мм. Перед этим проводилась обширная ламинэктомия на уровне L1-L7. Индифферентный электрод располагался в паравертебральных мышцах. В качестве оптимальных (Герасименко с соавт, 2001, 2003), использовались следующие параметры стимуляции' частота S Гц, длительность стимула 0,5 мс, сила тока 20-100 мкА, локализация электрода по средней линии дорсальной поверхности L5 спинномозгового сегмента. Исследовалась реакция на изменение частоты стимуляции в диапазоне 0,5-100 Гц и силы тока от 0 до 300 мкА. Также было проведено картирование дорсальной поверхности пояснично-крестцового отдела. Для этого двигательная активность регистрировалась после последовательного смещения эпидурального электрода на 2 мм в ростро-каудальном (от L1 до S3 и конского хвоста), а затем в поперечном (на уровне L5) направлениях После каждого опыта производился патологоанатомический контроль положения электрода. Для этого сопоставлялись уровни позвонков, спинномозговых сегментов и корешков.

Локальные повреждения дорсальных столбов, дорсальной части латерального канатика, вентрального квадранта спинного мозга и полную спииализацню осуществляли на нижнегрудном уровне (ТЬ8-ТЬ9) с помощью микрохирургического инструментария и операционного микроскопа.

Электромиографнческая активность (ЭМГ) регистрировалась в проксимальной (т. semitendmosus, т. quadriceps) и дистальной группе (т. tibialis anetnor, т. gastrocnemius) мышц задних конечностей Запись ЭМГ активности осуществляли биполярно серебряными

проволочными электродами, вживленными в исследуемые мышцы Биоэлектрическую активность усиливали миографом "MEDICOR-MG25" и через аналого-цифровой преобразователь с частотой квантования 1 кГц записывали на жесткий диск персонального компьютера ЮМ PC-Pentium.

Вибростимуляция мышц наносилась с помощью генератора колебаний "ВС-24М", обеспечивающего подачу вибрации через специальный шток в регулируемом частотном диапазоне от 1 до 30 Гц с амплитудой 1 мм.

Кинематический анализ локомоторной активности производился по видеозаписям, которые делались одновременно с регистрацией ЭМГ. Специальные метки были закреплены на коже животного в проекции всех основных суставов задней конечности. Это позволяло, работая с видеоизображениями, проводить реконструкцию движения и оценивать соответствующие изменения шагательного цикла в разных условиях.

Математическую обработку полученных данных проводили с использованием специально разработанного программного обеспечения и стандартных графических пакетов Grapher 1 30, Microsoft Excel 2002, Statgraphics 2.1, SPSS 13.0. Спектральный анализ пачечной ЭМГ активности осуществлялся с помощью преобразования Фурье, для получения огибающей электромиограммы использовалось преобразование Гильберта. Результаты проводимых исследований обработаны с применением вариационно-статистического метода и однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA) при уровне значимости р ¿0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

РИТМОГЕНЕЗ ЛОКОМОТОРНОЙ АКТИВНОСТИ ПРИ ЭПИДУРАЛЬНОЙ СТИМУЛЯЦИИ ИНТАКТНОГО СПИННОГО МОЗГА

Результаты картирования поясничного утолщения спинного мозга децеребрированной кошки показали, что оптимальной зоной для вызова хорошо координированных шагательных движений задних конечностей при ЭССМ (5 Гц, 20-100 мкА) является сегмент L5 При этом в мышцах задних конечностей регистрировалась пачечная ЭМГ активность, а кинематическая и

миографическая структура питательного цикла соответствовала естественной локомоготе кошки (рис 1, А, Б) После выключения стимуляции пачечная активность сохранялась еще в течение 2-6 секунд, так называемый, «эффект последействия» (рис. 1, В) Примечательно, что при эпидуральяой стимуляции передние конечности в локомоторную активность не вовлекались. Это указывало на то, что все события, связанные с инициацией шагательных движений, развиваются в пределах поясничного утолщения спинного мозга.

опора . перенос ^ опора

перенос

Jh.

■раннии компонент

. н—f-

поздний компонент

.............

стимул

Рис.1

Характеристики локомоторной активности мезэнцефалической кошки при эпидуральной стимуляции спинного мозга (5Гц, 80 мкА, L5 сегмент) в условиях движущейся со средней скоростью (0,3 м/с) ленты тредбана. ¡А] Кинематическая структура питательного цикла, сопоставленная по времени с ЭМГ-активносгью. ¡Б/ Пачечная ЭМГ-активносгь m.quadriceps (Q), m.scmitcndmosus (ST), m.tibialis anterior (ТА) и m.gastrocnemius lat.(GL). /в/Эффект выключения эпидуральной стимуляции.

1 с

При расположении эпидурального электрода на уровне Ь5 сегмента в структуре отдельного рефлекторного мышечного ответа на электрический стимул отчетливо выделялся ранний (5-20 мс) и поздний (60-180 мс) компоненты (рис 1, А\ рис 2) При детальном изучении ЭМГ в различных условиях стимуляции было обнаружено, что формирование пачечной

активности осуществляется посредством амплитудно-временной модуляции позднего компонента и амплитудной модуляции раннего компонента, как это продемонстрировано на примере двух пачек в двух мышцах на рис 1, А Спектральный анализ ЭМГ с помощью преобразования Фурье (Андреева, 1987), а также дополнительные вычисления с использованием такого методического приема, как "разложение" суммарной пачечной ЭМГ активности на раннюю и позднюю ее составляющие (Герасименко с со авт., 2003), подтвердили, что ведущее значение в формировании шагательной ритмики принадлежит позднему компоненту.

Как показало проведенное исследование, ранний компонент обусловлен электрической активацией первичных афферентов группы 1а (рис 2, А) и является эквивалентом классического Н-рефлекса. В пользу этого свидетельствует низкий порог раздражения, при котором начинает появляться ранний ответ (среднее и стандартное отклонение 24,6 ± 11,8 мкА), а также его короткий латентный период (в разных мышцах от 5 мс до 8 мс).

Для подтверждения предполагаемой морфофункциональной основы раннего рефлекторного ответа были проведены специальные тесты с вибрацией (Анисимова, 1987; Lance, 1973) и парной стимуляцией (Персон, 1985), которые доказали его моносинаптическую природу. При вибростимуляции мышцы в соответствующей миограмме ранние ответы уменьшались по амплитуде, либо полностью исчезали. При эпидуральном электрическом воздействии парными стимулами с интервалом между ними в 50-70 мс, ранний ответ на каждый второй стимул также угнетался. Подавление рефлекторного ответа обусловлено развитием пресинаптического торможения в терминалях первичных афферентов, что характерно для моносинаптических рефлексов (Персон, 1994; Gillies, 1968; Barnes, 1970).

При смещении эпидурального электрода в ростральном направлении (L2-L3) локомоторная ритмика прогрессивно ухудшалась При стимуляции более каудальных сегментов (L7-S1) локомоторный паттерн зависел от степени вовлечения в активность флексорных и экстензорных пулов мотонейронов (Romanes, 1951; Vanderhorst, 1997). Ранний ответ отсутствовал в мышцах, мотонейроны которых располагались ростральнее эпидурального электрода.

При стимуляции 81-83 сегментов (32,8 ± 12 мкА), наряду с моносиналтическим ответом, появлялся еще более коротколатентный ответ (2-5 мс), связанный, по-видимому, с прямой активацией волокон вентрального корешка (М-ответ) При стимуляции 47,2 ± 12 мкА моносинаптический ответ подавлялся, а М-ответ потенциировался.

Рис. 2. Гипотетическая схема действия эпидуральной стимуляции спишгого мозга (ЭССМ). [А] Морфо-функциональиая основа раннего рефлекторного мышечного ответа. 1а -первичные афференты группы let, МП - мотонейроны. [Б] Происхождение позднего рефлекторного мышечного ответа АФР - афференты флексорного рефлекса, ПЦД -генератор шагательных движений, ПСС - проприоспинальная система дорсолатерального канатика.

При электрической стимуляции конского хвоста (cauda equina) регистрировалась локомоторная активность на более низких порогах. Пачечная ЭМГ активность при этом была представлена исключительно поздним компонентом.

На основе полученных данных, происхождение позднего ответа связывается со стимуляцией высокопорговых аффереитов, проходящих в дорсальной части спинного мозга, а

также дорсальных корешках, и с активацией работы полисинатгтической системы вставочных нейронов афферектов флексорного рефлекса (АФР) (рис. 2, Б). Эта гипотеза подтверждается высокими (относительно пороговых) амплитудами эпидуральной стимуляции, при которых начинает регистрироваться поздний ответ (45 ± 14 мкА), а также латентным периодом его появления (60-110 мс), соответствующим латентному периоду активации системы флексорного рефлекса (Burges, 1973; Abraham, 1985) По мнению многих авторов (Jankowska, 1967, Костюк, 1983; Сафьянц, 1976), именно вставочные нейроны системы АФР могут быть реальным претендентом на роль интегрирующего элемента спинального генератора шагательных движений. Из этого следует, что активация афферентных входов данной системы может являться фактором, инициирующим деятельность генератора при ЭССМ, а также сильно влияющим на его работу. Продолжение следования пачек ЭМГ активности, состоящих только из поздних полисинаптических компонентов, ещё некоторое время после прекращения стимуляции (рис 1, Б) подтверждает, что ЭССМ действительно «заводит» некую автоматическую систему, миографическим коррелятом работы которой является частотно-амплитудная модуляция поздних ответов.

ЛОКОМОТОРНЫЕ СПОСОБНОСТИ СПИННОГО МОЗГА ПОСЛЕ ЧАСТИЧНОЙ И ПОЛНОЙ ИЗОЛЯЦИИ ОТ СУПРАСПИНАЛЬНЫХ ВЛИЯНИЙ

В данной серии экспериментов решались две задачи. Во-первых, методом локальных повреждений спинного мозга на нижнегрудном уровне (Th8-Th9) исследовать влияние отдельных супраспинальных систем на локомоторный паттерн, инициируемый эпидуральной стимуляцией L5 сегмента. И, во-вторых, проследить динамику рефлекторной активности спинного мозга при ЭССМ в острый период после спинализации.

После повреждения одного или обоих дорсальных канатиков существенных изменений локомоторной активности не наблюдалось. Изолированное разрушение дорсальной части латерального канатика увеличивало активность разгибательных мышц на ипсилатеральной стороне, что было связано, по всей видимости, с устранением влияния латеральной двигательной нисходящей системы (tractus rubro-spinalis, tractus reticulo-spinalis lateralis) на моторные функции

спинного мозга После перерезки вентрального квадранта (вентральной части латерального канатика и вентрального канатика) заметно ухудшалась ритмика ипсилатерально. Данный феномен объясняется повреждением тонких миелиновых ретикуло-спинапьных волокон, проходящих в вентральной части латерального канатика и ответственных за тонический супраспинальный контроль работы генератора шагательных движений. При этом амплитуда ЭМГ активности сгибательных мышц со стороны повреждения возрастала, а разгибательных -снижалась, что, вероятно, обусловлено устранением влияния медиальной двигательной нисходящей системы (tractus vestibulo-spinalis, tractus reticulo-spinalis medialis).

Проведённое исследование с локальными перерезками спинного мозга выше уровня стимуляционного воздействия доказывает принципиальную значимость волокон вешро-латерального канатика в тоническом супраспинальном кон фоле локомоторной активности. Фазный контроль обусловлен работой латеральной и медиальной быстропроводящих нисходящих систем. Полученные результаты согласуются с литературными данными (Орловский, 1970; Шик, 1976, 1997; Steeves, Jordan, 1980; Mon, 1987).

Сразу после полной спинализации способность к вызванной локомоторной активности при ЭССМ пропадала, а поздняя полисинаптическая активность в структуре рефлекторных ответов отсутствовала или становилась слабовыраженной. Это, вероятно, было связано с развитием спинального шока (Atkinson, 1996). В данный период рефлекторный ответ на электрический стимул, в основном, был представлен ранним моносинаптическим компонентом. Однако в течение 1-2 часов поздние компоненты либо снова появлялись, либо значительно усиливались. К 3-4 часу они объединялись во вспышки ЭМГ активности, следующие в ритме шагания (рис. 3).

Как следует из предыдущего раздела, инициация шагательных движений децеребрированного препарата посредством эпидуральной стимуляции может быть объяснена активацией афферентных входов к локомоторному генератору. Теоретически, это действие оказывается либо напрямую, либо опосредовано через супраспинальные центры, либо по обоим путям. В пользу прямого действия свидетельствует отсутствие шагательных движений в

передних конечностях, которые, скорее всего, вовлекались бы в активность при участии длинной спинно-сгволово-спинальной петли.

15 минут после спинализации

II I 2 цщ л поздний компонент

4 часа ранний компонент

стимул 0 2 с

Пачечная активность через 4 часа после спяналнзацян

i_J_I, I I ] I I I I I I_l_J_L_i_l_J_■ t ■*'■■■ ' ■■ii

стимул J c

Рис. 3. Динамика рефлекторных ответов на эпидуральную стимуляцию (S Гц, 60 мкА, LS сегмент) в m.tibialis anterior после спинализации.

Известно, что ритмическая стимуляция афферентов дорсального корешка также вызывает питательные движения у децеребрированной кошки (Будакова, 1971), однако вызвать «корешковую ходьбу» у спинального животного не удавалось. На основании этого был сделан вывод о том, что стимуляция дорсального корешка инициирует спинальную локомоторную программу, скорее всего, через длинную спинно-стволово-спинальную петлю (Будакова, 1971). Установление нами факта вызова шагательных движений задних конечностей животного с помощью ЭССМ в острый период после спинализации подтверждает прямой путь действия эпидуральной стимуляции. С другой стороны, данный факт дает основание полагать, что срабатывает механизм, принципиально отличный от эффекта стимуляции дорсального корешка. Это может быть объяснено, во-первых, несравнимо большим числом афферентов, активирующихся при ЭССМ, и, следовательно, большим тоническим действием на интернейронные сети. С учетом модельных исследований распространения электрического поля

при эпидуральной стимуляции (СоЬитп, 1985), в активность могут вовлекаться не только афференты, входящие из того дорсального корешка, который соответствовал локализации эпидуралъного электрода. Афферентные волокна от других сегментов, составляющие дорсальные и частично дорсолатеральные канатики, также находятся в области действия эпидуральной стимуляции и, по-видимому, вовлекаются в активность. Второе объяснение состоит в том, что воздействие эпидуральной стимуляции не ограничивается возбуждением афферентов. Вероятно, активируется также система проприоспинальных путей дорсолатеральных канатиков (рис. 2, Б). Известно, что эта система имеет обширные сегментарные и межсегментарные связи с АФР-интернейронами, мотонейрональным аппаратом, различными афферентными и супрастшальными системами (Ко$1уик, 1972; 1апко\у$ка, 1974; вЫк, 1997) и также может участвовать в переводе спинального генератора в активное состояние. В пользу обоих предположений свидетельствуют данные экспериментов на хронической спинальной модели кошки с перерезкой дорсолатерального канатика ниже локализации эпидурального электрода (Герасименко с соавт., 2001), после которой стимуляция становилась неэффективной в инициации шагательных движений.

Таким образом, полученные результаты доказывают, что спинной мозг обладает структурно-функциональной организацией, способной продуцировать и регулировать локомоторный паттерн даже после полной изоляции от супраспинальных влияний В основе инициации шагательных движений при ЭССМ лежит мощное по объёму вовлекаемых волокон прямое влияние электрического тока на афферентные и проприоспинальные входы к генератору шагательных движений без задействования длинной спинно-стволово-спинальной петли.

ЗНАЧЕНИЕ АФФЕРЕНТАЦИИ В ГЕНЕРАЦИИ ШАГАТЕЛЬНЫХ ДВИЖЕНИЙ ПРИ ЭПИДУРАЛЬНОЙ СТИМУЛЯЦИИ СПИННОГО МОЗГА

В специальной экспериментальной серии было изучено значение афферентного входа и, в

частности, опорных реакций в регуляции локомоторной активности, инициируемой эпидуральной стимуляцией спинного мозга. Искажение параметров естественной натуральной афферентации (неподвижный тредбан, безопорное положение) вызывало неустойчивость

локомоторной активности у мезэнцефалической кошки, а также нарушение структуры шагательного цикла Причем изменения касались преимущественно работы экстензорных мышц. Так, при неподвижной опоре экстензорная фаза значительно затягивалась, что приводило к преждевременному сгибанию контралатеральной конечности В безопорном положении, когда лапы не касались ленты тредбана, активность экстензоров сильно редуцировалась, либо совсем отсутствовала при относительной неизменности флексорной активности Несмотря на указанные нарушения, ритмика сохраняла шароподобный характер с альтернирующей активностью в правой и левой лапах Изменение скорости движения ленты также отражалось, в первую

Рис.4. Изменение длительности пачки и межпачечного интервала в электромиограммах m. tibialis anterior (сгибатель голеностопного сустава) и m. gastrocnemius lateralis (разгибатель голеностопного сустава) при изменении скорости движения ленты тредбана. Эпидуральная стимуляция L5 сегмента спинного мозга (5 Гц, 80 мкА). По оси абсцисс - скорость, по оси ординат - длительность пачки и межпачечного интервала. Обозначения мышц те же (см рис 1)

Приняв за основу теорию Брауна об устройстве гипотетического локомоторного генератора (Brown, 1914), полученные факты можно объяснить разной функциональной организацией флексорного и экстензорного полуцентров и различием их афферентного контроля По всей видимости, рецепторные структуры, задействованные в опорных реакциях, имеют преимущественные активирующие афферентные проекции на экстензорной часта интернейронной сети, ответственной за генерацию ритма Это предположение подтверждается экспериментами с электрической стимуляцией дистальных кожных нервов и непосредственной стимуляцией кожи стопы (Duysens, 1977) Показано, что активация двух видов афферентных входов - толстых кожных волокон, иннервирующих дистальные участки кожи конечности, и сухожильных афферентов разгибателей - особенно эффективно предотвращает переход от фазы опоры к фазе переноса Низкопороговая стимуляция дистальных кожных нервов или

непосредственная стимуляция кожи стопы во время фазы разгибания не только удлиняет, но и усиливает последнюю Наоборот, при стимуляции тонких высокопороговых афферентных волокон имеет место обратная реакция.

Полученные нами факты также свидетельствуют, что опорные реакции играют принципиально значимую роль в рефлекторном контроле фазы шагательного цикла Тот факт, что шагание вперед, вызванное эпидуральной стимуляцией, могло быть изменено на ходьбу назад путем одной смены направления движения ленты тредбана хорошо демонстрирует высокую значимость опорных рефлексов Благодаря соответствующим фазно-зависимым сдвигам в шагательном цикле, центральная программа даже в этих условиях оказывалась адекватной для передвижения животного, сохраняя свой основной рисунок (сгибание в фазу переноса, разгибание в фазу опоры).

Эксперименты, проведенные на спинализированиых кошках (см раздел Методика), показали, что к 3-4 часу после полной перерезки, одновременно с восстановлением у животного локомоторных способностей, отмечается увеличение значимости и необходимость афферентного входа в генерации шагательной ритмики. Так, при искажении параметров натуральной афферентации, когда тредбан останавливали или переводили животное в безопорное положение, ходьба пропадала. Только при естественных условиях натурального афферентного раздражения на движущейся ленте тредбана возникала локомоторная ритмика с частотой 0,7-0,8 Гц и реципрокностью следования пачек ЭМГ активности между проксимальными и дистальными мышцами, а также мышцами-антагонистами Увеличение роли афферентного входа проявлялось также в том, что после выключения стимуляции эффект последействия мог поддерживаться работающей лентой тредбана в 5-7 раз дольше, чем в случае мезэнцефалической модели (рис. 5) Через 15 часов после спинализации питательные движения продолжались еще 15-20 секунд вслед за выключением ЭССМ Без предшествующей эпидуральной стимуляции, одно раздражение л ал движущейся лентой не вызывало локомоторной активности

Одним из возможных объяснений полученных феноменов является снятие контролирующего, преимущественно тормозного, супраспинального влияния на сегментарные и

межсегментарные рефлексы и уменьшение уровня пресинаптического торможения различных афферентных терминалей (Wall, 1998; Rudomin, 1999). Невозможность вызова ходьбы в условиях искажённой натуральной афференташи указывает на неустойчивость центральной локомоторной программы, с одной стороны, а с другой - на увеличение роли опорных реакций в тоническом и фазно-зависимом контроле локомоторной деятельности. Существенное увеличение важности периферической обратной связи в генерации шагательных движений в ранний период после спинализации, по всей видимости, является приспособительным механизмом, в определенной степени компенсирующим отсутствие супраспинального контроля

Рис. 5. Эффект выключения ЭССМ через 4 часа после спинализации. Обозначения мышц те

же (см. рис.1).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разрыв связи между головным и спинным мозгом сопровождается устранением тонического норадренергического влияния со стороны стволовых локомоторных центров (Орловский, 1970; Шик, 1976). Это приводит к существенному снижению тонической активности интернейронной сети, ответственной за генерацию ритма, вернее, переводит ее в другое функциональное состояние. В данных условиях для активизации ритмообразующей системы требуется специальное дополнительное воздействие. В наших исследованиях эту функцию выполняла эпидуральная стимуляция.

В экспериментах Янковской (Jankowska, 1967), Гриллнера (Grillner, 1969) и других авторов (Lundberg, 1965; Anden, 1966) на острых спинальных препаратах в качестве такого воздействия использовалось введение ДОФА или его аналогов. В результате этого угнетались коротколатентные эффекты стимуляции афферентов флексорного рефлекса и появлялась способность создавать очень задержанные и продолжительные разряды АФР-нейронами. Эти

стимул

1с

разряды обеспечивали появление длительных ВПСП в мотонейронах и перекрёстные влияния с одной конечности на другую Поэтому было высказано предположение, что описанные явления лежат в основе возникновения локомоторной ритмики

Представленная работа доказывает, что ЭССМ также обладает способностью переводить интернейронную сеть, ответственную за генерацию шагательных движений, в активное состояние. Предполагается, что зпидуральиая стимуляция, как и введение норадренергических средств, повышает тоническую готовность спинальных структур, участвующих в формировании локомоторного ритма Однако, механизм достижения одного и того же результата различный. При фармакологическом воздействии активируются недегенерировавшие тонические норадренергические волокна от супраспинальных центров, тогда как эффект ЭССМ опосредуется усилением тонического влияния афферентных входов и, вероятно, стимуляцией проприоспинальной системы

Обобщая всё выше сказанное, можно заключить, что в основе механизма вызова локомоторной активности при ЭССМ лежит мощное по объему вовлекаемых волокон действие электрического тока на афферентные и проприоспинальные входы к генератору шагательных движений Причём характер этого действия является преимущественно тоническим и обусловлен прямым возбуждением большого количества проводящих путей и нейроналышх элементов, находящихся в зоне распространения электрического поля, либо их рефлекторной активацией.

Возможность инициации шагательных движений с помощью эпидуральной стимуляции после повреждения спинного мозга может быть реализована в клинике для восстановления локомоторных способностей пациентов с тяжелой вертебро-спинальной патологией Данные о высокой значимости афферентации в генерации шагательных движений при ЭССМ, особенно при нарушенном супраспинальном контроле, подтверждают также целесообразность тренировки опорных реакций у пациентов такого профиля. По-видимому, сочетание прямого и периферического воздействия на спинальный генератор шагательных движений может быть оптимальным для восстановления моторной функции спинного мозга.

ВЫВОДЫ

1 Оптимальная зона вызова питательных движений задних конечностей при эпидуральной стимуляции спинного мозга локализована в сегменте Ь5 При стимуляции более каудалъных сегментов локомоторный паттерн зависит от степени вовлечения в активность флексорных и экстрензорных пулов мотонейронов Полученные данные свидетельствуют в пользу распределенной локализации питательных генераторов в поясничном утолщении с ведущей ритмозадающей ролью его ростральных сегментов.

2 Формирование пачечной электромиографической активности при эпидуральной стимуляции спинного мозга осуществляется на основе взаимодействия ранних и поздних компонентов рефлекторного мышечного ответа на каждый эпидуральный стимул Ведущее значение в формировании шагательной ритмики принадлежит позднему компоненту

3 Доказано, что в основе раннего компонента лежит моносинаптический рефлекс, обусловленный возбуждением первичных афферентов группы Га. Природа позднего компонента связана с раздражением высокопороговых афферентных волокон дорсальной части спинного мозга, а также близлежащих корешков, и активацией полисинаптической системы вставочных нейронов афферентов флексорного рефлекса

4 Афференгация от рецепторов подушечек лап и опорные реакции, увеличивая экстензорную активность, играют принципиально важную роль в фазно-зависимом контроле локомоции мезэнцефалической кошки при эпидуральной стимуляции спинного мозга

5 Перерезка дорсальных столбов в грудном отделе существенно не влияет на локомоторную активность, вызванную эпидуральной стимуляцией 1.5 сегмента. Разрушение вентрального квадранта спинного мозга сказывается на ритмообр азующей функции спинального генератора, активируемого эпидуральной стимуляцией Повреждение латеральной и медиальной нисходящих двигательных систем приводит к нарушению фазного контроля локомоторной активности, влияя на распределение тонуса в мышцах-антагонистах

6 Доказано, что шагательные движения задних конечностей кошки можно вызвать с помощью эпидуральной стимуляции 1.5 сегмента в острый период после полного повреждения

спинного мозга на грудном уровне (ТЬ8-ТЬ9) Динамика восстановления локомоторных способностей в этот период коррелирует с появлением в электромиографических ответах поздних компонентов и их амплитудно-временпой модуляцией 7 В острый период после спинализации значимость периферической обратной связи в генерации локомоторной активности существенно увеличивается В этих условиях афферентный вход становится необходимым для вызова шагательных движений, что, по всей видимости, является приспособительным механизмом, компенсирующим отсутствие супраспинального контроля.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ

ДИССЕРТАЦИИ

1) Герасименко Ю П, Лавров И А, Богачева И Н., Щербакова Н.А, Кучер В И, Мусиеико П.Е Особенности формирования локомоторных паттернов у децеребрированной кошки при эпидуральной стимуляции спинного мозга // Рос Физиол Журн. им И М Сеченова - 2003. -Т 89,N9.-С. 1046-1057

2) Никитин О А, Герасименко Ю.П., Мусиенко П Е Адаптивные изменения работы генератора шагания спинализированной кошки в результате тренировок // В сб Современные проблемы физиологии и санокрезтологии. - Кишинев, 2005 - С 154-160

3) Кучер В И, Богачева И Н, Щербакова Н А , Мусиенко П Е. Герасименко Ю П О паттернах локомоторной активности и их модельной интерпретации // Труды IV международной конференции "Идентификация систем и задачи управления " 51СР1Ю - 2005 - С 375-381

4) Мусиенко П Е Адаптивные механизмы спинного мозга в регуляции движений при нарушенном супраспинальном контроле // Материалы конференции молодых ученых России с международным участием "Фундаментальные науки и прогресс клинической медицины", Москва. - 2004. - С.376.

5) Богачева И Н, Мусиенко П Е. Щербакова Н А , Кучер В И, Герасименко Ю.П Ритмические свойства локомоторных паттернов децеребрированной кошки // Док 19-го съезда физиол общ им. И.П.Павлова, ч 1 Рос. Физиол. Журн. им И М.Сеченова - 2004. - Т.90, N 8. - С 412-413.

6) Мусиенко П.Е . И Н Богачева, Ю П Герасименко Роль периферической обратной связи в регуляции шагания децеребрированных и спинализированных кошек при эпидурапьной стимуляции спинного мозга // Материалы П1 Всероссийской с международным участием школы-конференции по физиологии и мышечной деятельности Москва - 2005 - С 55

7) Gerasimenko Y , Lavrov 1, Bogacheva I., Shcherbakova N, Kucher V, Musienko P Formation of locomotor patterns in decerebrate cats in conditions of epidural stimulation of the spinal cord // Neurosci Behav Physiol -2005 - Vol 35 -N3 -P.291-298

8) Musienko P . Bogacheva I, Gerasimenko Yu Mechanisms of CPG activation in decerebrated and spinalized cats under epidural spinal cord stimulation // Artificial Organs (Vienna) - 2004 - Vol.28 -Issue 8.-P 756-757

9) Gerasimenko Y P, Moshonkina T R , Nikitin О A , Musienko P F. Dorofeev IV. Sensory mechanisms of regulation of locomotor activity m decerebrated and spinalized animals // Neuroscience, SfN's 34й1 Annual Meeting San Diego, USA - 2004 - Abstract N 883 22

10) Gerasimenko Y, Musienko P. Ichiyama R M, Ronald R R, Edgerton V R Peripheral feedback plays a key role in stepping during epidural spinal cord stimulation in decerebrated or spinalized animals // 35th Congress of the International Union of Physiological Society San Diego, USA - 2005. -Abstract № 5500.

11) Musienko P. I Bogacheva, Yu Gerasimenko Stepping movements induced by epidural spinal cord stimulation in decerebrated and spinalized cats in different conditions of afferent control // ISPGR International Society for Postural and Gait Research XVIIth Confeence, Marseille, France - 2005. -Abstract S62(10 15)

12) Musienko P. Bogacheva I, Gerasimenko Yu Significance of peripheral feedback in inducing stepping movements in decerebrated and spinalized cats during epidural spinal cord stimulation // 5th Alberta Biomedical Engineering Conference Banff Alberta, Canada -2004 -P143

Подписано в печать 03.10.2005. Формат 60x84 1/16.Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,4. Тираж 100 экз. Заказ №216

Отпечатано в (XX) «Издательство "ЛЕМА"»

199004, Россия, Санкт-Петербург, В.О., Средний пр., д.24, тел./факс: 323-67-74 e-mail: izd_lema@mail.ru

#2188§

РНБ Русский фонд

2006-4 18971

Содержание диссертации, кандидата медицинских наук, Мусиенко, Павел Евгеньевич

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 12 Основные компоненты и функциональная организация системы регуляции локомоции

История вопроса

Общая схема системы управления локомоции

Спинальный локомоторный генератор

Супраспинальный контроль

Афферентная обратная связь 25 Локомоция и её восстановление после повреждения спинного мозга

Клиническая значимость вопроса

Полная перерезка спинного мозга

Частичные перерезки спинного мозга

Роль сенсорного входа в спиналъной локомоции 34 Восстановление локомоторной функции у спинальных пациентов

Эпидуральная стимуляция спинного мозга

Глава 2. МЕТОДИКА И ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ

Децеребрация

Ламинэктомия, подготовка спинного мозга к стимуляции

Локальные перерезки спинного мозга

Перерезка дорсальной части латерального канатика

Перерезка дорсальных столбов

Перерезка вентрального квадранта спинного мозга

Спинализация

Эпидуральная стимуляция

Мониторинг жизненно важных функций, медикаментозная терапия

Методы регистрации и анализа двигательной активности

Глава 3. РИТМОГЕНЕЗ ЛОКОМОТОРНОЙ АКТИВНОСТИ ПРИ ЭПИДУРАЛЬНОЙ СТИМУЛЯЦИИ

ИНТАКТНОГО СПИННОГО МОЗГА

Введение Диссертация по биологии, на тему "Механизмы регуляции локомоторной активности кошки при нарушенном супраспинальном контроле"

Особенности кинематики и ЭМГ активности шагательных движений, вызываемых при ЭССМ 55

Структура рефлекторных ответов на эпидуральную стимуляцию 57 Эффекты изменения частоты стимулирующего воздействия 62

Эффекты изменения интенсивности стимулирующего воздействия 64

Картирование дорсальной поверхности поясничного утолщения 66 Эффекты смещения эпидурального электрода в латеральном направлении 73

Сравнение коротколатентных рефлекторных ответов на стимуляцию L5, S1 - S3 сегментов спинного мозга и п. tibialis 74

Эффекты вибростимуляции мышц и эпидуральной стимуляции двойными стимулами 76

Краткое заключение 78

Глава 4. ЛОКОМОТОРНЫЕ СПОСОБНОСТИ СПИННОГО МОЗГА ПОСЛЕ ЧАСТИЧНОЙ И ПОЛНОЙ ИЗОЛЯЦИИ ОТ СУПРАСПИНАЛЬНЫХ ВЛИЯНИЙ 79

Введение 79

Локальные перерезки 80

Эффекты перерезок дорсальных столбов 82

Эффекты перерезок дорсолатеральных канатиков 83 Эффекты перерезок вентральных отделов спинного мозга 85 Динамика рефлекторной активности полностью изолированного спинного мозга 86

Краткое заключение 91 Глава 5. ЗНАЧЕНИЕ АФФЕРЕНТАЦИИ В ГЕНЕРАЦИИ

ШАГАТЕЛЬНЫХ ДВИЖЕНИЙ ДЕЦЕРЕБРИРОВАННОЙ КОШКИ ПРИ ЭПИДУРАЛЬНОЙ СТИМУЛЯЦИИ

СПИННОГО МОЗГА 92

Введение 92

Изменение условий опоры 93

Изменение скорости движения ленты тредбана 97

Изменение направления движения ленты тредбана 98

Дополнительное афферентное раздражение 99 Роль афферентации в генерации локомоторной активности в ранний период после спинализации 100

Краткое заключение 101

Глава 6. ОБСУЖДЕНИЕ 103

ВЫВОДЫ 118

ЛИТЕРАТУРА 120

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ:

ЭССМ - эпидуралъная стимуляция спинного мозга

АФР - афференты флексорного рефлекса

СЛГ - спинальный локомоторный генератор

ДОФА - Ь-3,4-диоксифенилаланин

5-НТ - серотонин

5-НТР - 5-гидрокситриптофан

МЛО - мезэнцефалическая локомоторная область

ЭМГ - электромиографическая активность

ПСМТ - позвоночно-спинномозговая травма

ТБСМ - травматическая болезнь спинного мозга

ВВЕДЕНИЕ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Работа посвящена изучению спинальных механизмов регуляции локомоторной активности. Под локомоцией понимают совокупность координированных движений (ходьбу, бег, ползание, плавание и др.), с помощью которых животные активно перемещаются в пространстве (Баев, 1983). Согласно современным представлениям, программа локомоторной активности у млекопитающих формируется специализированной нейроналыюй сетью спинного мозга, называемой спинальным локомоторным генератором (СЛГ) (Герасименко, 2002; Grillner, 1973, 1975; Shik M.L., Orlovsky G.N., 1976; Wetzel, Stuart, 1976; Forssberg et al., 1980a; Dimitrijevic, Gerasimenko, 1998). Шагательный генератор задних конечностей кошки локализован на уровне поясничного утолщения и находится под постоянным контролем со стороны головного мозга и периферического рецепторного аппарата (Баев, 1991; Stein, 1978; Armstrong, 1986; Whelan, 1996; Orlovsky, Deliagina, 1999).

После повреждения спинного мозга выше локализации нейрональной сети, ответственной за генерацию локомоторного паттерна, последняя оказывается в тонически подавленном состоянии (Шик, 1976; Rossignol, 1996). Несмотря на сохранность спиналыюго генератора, а также периферической афферентной обратной связи, в этих условиях нервная система не способна самостоятельно генерировать шагательные движения.

Тем не менее, многочисленные исследования (Freusberg, 1874; Sherrington, 1906; Brown, 1911; Ten Cate, 1960; Grillner, Zangger, 1979; Rossignol, 2002a) доказывают высокую степень автономности спинальной локомоторной программы. Ещё в начале прошлого века было показано, что у спинализированной кошки ходьбу задних конечностей можно вызвать сильным экстероцептивным раздражением (Sherrington, 1910). В последующем установили, что локомоторная ритмика спинальных животных инициируется введением норадренергических (ДОФА, клонидин) и серотонинергических (5-НТР) агонистов, изолированно или в сочетании со стимуляцией афферентов (Будакова, 1973; Grillner, 1969, 1975; Forsberg, Grillner, 1973; Barbeau, Rossignol, 1991). Эти данные дают основания полагать, что даже после полной изоляции от супраспинальных влиянии генератор шагательных движений возможно перевести в активное состояние.

В настоящем исследовании механизмы регуляции локомоторной активности у кошек в условиях нарушенного супраспинального контроля изучались с использованием разработанного в лаборатории физиологии движений метода электрической эпидуральной стимуляции спинного мозга (ЭССМ). Данный метод прямого воздействия на спинномозговые двигательные функции представляет интерес не только для экспериментальной работы на животных. Установлено, что посредством ЭССМ можно инициировать также шагательные движения у спинальных пациентов с клиникой полного поперечного поражения спинного мозга (Герасименко 2002; Dimitrijevic, Gerasimenko, 1998). Вместе с тем, до настоящего времени механизмы и морфофункциональная основа действия эпидуральной стимуляции во многом остаются неизвестными.

Детальное изучение указанных вопросов может быть использовано для разработки системы внешнего управления двигательной функцией спинальных больных. Это имеет высокую клиническую актуальность, так как проблема восстановления двигательных расстройств, возникающих вследствие повреждения спинного мозга, становится всё более распространённой в современной медицине. Такая тенденция связана, в первую очередь, со стремительным увеличением частоты тяжёлой вертебро-спинальной травмы в последние десятилетия (Коган, 1975; Косичкин, 1999; Леонтьев, 2003). Поэтому настоящее исследование, кроме фундаментального, имеет важное прикладное значение.

Эта цель предусматривала решение следующих основных задач:

1. На модели мезэнцефалической кошки изучить ритмогенез двигательной активности при эпидуральной стимуляции интактного спинного мозга.

2. Методом локальных повреждений спинного мозга на нижнегрудном уровне (Th8-Th9) определить влияние отдельных спинальных систем на локомоторный паттерн, инициируемый эпидуральной стимуляцией L5 спинномозгового сегмента.

4. Выяснить значение периферической афферентной обратной связи в регуляции локомоторной активности при эпидуральной стимуляции интактного и повреждённого спинного мозга.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Впервые проведён детальный анализ механизмов формирования шагательного паттерна при ЭССМ у мезэнцефалической кошки, который подтвердил, что L5 сегмент спинного мозга является оптимальной зоной для вызова шагательных движений при эпидуральной стимуляции. Впервые установлено, что стимуляция каудальных сегментов (L7-S1), и конского хвоста (cauda equina) также вызывает локомоторный паттерн задних конечностей. В этом случае локомоторная активность обеспечивалась преимущественно разгибательными мышцами. Полученные факты свидетельствуют в пользу распределенной локализации шагательных генераторов в поясничном утолщении с ведущей ритмообразующей функцией его ростральных сегментов.

Получены приоритетные данные о рефлекторной организации мышечных ответов, участвующих в формировании пачечной электромиографической активности при ЭССМ. Показано, что рефлекторный ответ на каждый эпидуральный стимул состоит из раннего и позднего компонентов. Впервые представлены электрофизиологические доказательства моносинаптической природы раннего компонента. Установлено ведущее значение поздней полисинаптической рефлекторной реакции в генерации локомоторного паттерна при ЭССМ.

Впервые доказана возможность вызова шагательных движений задних конечностей кошки с помощью эпидуральной стимуляции L5 сегмента в острый период после спинализации на нижнегрудном уровне (Th8-Th9) и описана динамика изменений рефлекторной активности спинного мозга в этот период.

Впервые показано, что снятие нисходящего тонического контроля после перерезки вентрального квадранта спинного мозга отражается на ритмообразующей функции спинального генератора, активируемого эпидуральной стимуляцией. Повреждение латеральных или медиальных нисходящих двигательных систем сказывалось на пространственно-временной структуре шагательного цикла за счет изменения тонуса в мышцах-антагонистах.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

1. В основе инициации шагательных движений при ЭССМ лежит прямое влияние электрического тока на афферентные и проприоспинальные входы к локомоторному генератору без задействования длинной спинно-стволово-спинальной петли.

2. Локомоторная программа, заложенная в спинном мозге, может быть активирована с помощью ЭССМ даже после полной изоляции от супраспинальных влияний.

3. Афферентация от рецепторов конечностей играет ключевую роль в определении основных свойств локомоторного паттерна при ЭССМ. В условиях нарушенного супраспинального контроля значение периферической обратной связи существенно возрастает.

НАУЧНО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ.

Проведённое исследование имеет важное теоретическое значение, так как расширяет наши представления о спинальных механизмах регуляции движений и раскрывает природу ритмогенеза локомоторной активности при электрической стимуляции спинного мозга. Установление возможности вызова шагательных движений спинализированной кошки доказывает, что спинной мозг млекопитающих обладает структурно-функциональной организацией, способной генерировать локомоторный паттерн, даже сразу после полной изоляции от головного мозга. Доказательство электрической активации первичных афферентов разного сегментарного уровня при ЭССМ открывает новые возможности мультисегментарного моносинаптического тестирования при изучении локомоции экспериментальных животных. Исследование афферентного контроля локомоторной функции при ЭССМ доказывает ведущую роль сенсорного входа в регуляции локомоторной активности, а также существенное увеличение его значимости в отсутствие супраспинальных влияний.

Электрическая стимуляция спинного мозга, как новый метод мультисегментарного моносинаптического тестирования, может быть рекомендована для функциональной неврологической диагностики. Возможность инициации шагательных движений с помощью ЭССМ в острый период после полного перерыва спинного мозга может быть использована в клинике для разработки адекватного метода двигательной реабилитации пациентов с тяжёлой вертебро-спинальной патологией. Данные о высокой значимости афферентации в генерации шагательных движений при ЭССМ обосновывают целесообразность тренировки опорных реакций у пациентов такого профиля.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы исследований докладывались на Международной конференции MathTools'2003 (Санкт-Петербург, 2003); Всероссийской конференции молодых ученых России с международным участием «Фундаментальные науки и прогресс клинической медицины-2004» (Москва, 2004); Международной конференции по функциональной электрической стимуляции (Вена, Австрия, 2004); Международном конгрессе Neuroscience'2004 (Сан Диего, США, 2004); Международной конференции 5th Alberta Biomedical Engineering (Альберта, Канада, 2004); Международной конференции «Идентификация систем и задачи управления» SICPRO (Москва, 2005); 35ш Congress of the International Union of Physiological Society (Сан Диего, США, 2005); 3-й Всероссийской с международным участием школе-конференции «Физиология мышц и мышечной деятельности» (Москва, 2005); Всероссийской конференции молодых исследователей (Санкт-Петербург, 2005); Международной конференции Postural and Gait Research (Марсель, Франция, 2005).

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликованы 2 статьи в рецензируемых журналах и 15 работ в сборниках трудов научно-практических конференций. 2 статьи приняты к печати.

Заключение Диссертация по теме "Физиология", Мусиенко, Павел Евгеньевич

- 118-выводы

1. Оптимальная зона вызова шагательных движений задних конечностей при эпидуральной стимуляции спинного мозга локализована в сегменте L5. При стимуляции более каудальных сегментов (L7-S1) локомоторный паттерн зависит от степени вовлечения в активность флексорных и экстензорных пулов мотонейронов. Полученные данные свидетельствуют в пользу распределенной локализации шагательных генераторов в поясничном утолщении с ведущей ритмозадающей ролью его ростральных сегментов.

2. Формирование пачечной электромиографической активности при эпидуральной стимуляции спинного мозга осуществляется на основе взаимодействия ранних и поздних компонентов рефлекторного мышечного ответа на каждый эпидуральный стимул. Ведущее значение в формировании шагательной ритмики принадлежит позднему компоненту.

3. Доказано, что в основе раннего компонента лежит моносинаптический рефлекс, обусловленный возбуждением первичных афферентов группы 1а. Природа позднего компонента связана с раздражением высокопороговых афферентных волокон дорсальной части спинного мозга, а также близлежащих корешков, и активацией полисинаптической системы вставочных нейронов афферентов флексорного рефлекса.

4. Афферентация от рецепторов подушечек лап и опорные реакции, увеличивая экстензорную активность, играют принципиально важную роль в фазно-зависимом контроле локомоции мезэнцефалической кошки при эпидуральной стимуляции спинного мозга.

5. Перерезка дорсальных столбов в грудном отделе существенно не влияет на локомоторную активность, вызванную эпидуральной стимуляцией L5 сегмента. Разрушение вентрального квадранта спинного мозга сказывается на ритмообразующей функции спинального генератора, активируемого эпидуральной стимуляцией. Повреждение латеральной и медиальной нисходящих двигательных систем приводит к нарушению фазного контроля локомоторной активности, влияя на распределение тонуса в мышцах-антагонистах.

6. Доказано, что шагательные движения задних конечностей кошки можно вызвать с помощью эпидуральной стимуляции L5 сегмента в острый период после полного повреждения спинного мозга на грудном уровне (Th8-Th9). Динамика восстановления локомоторных способностей в этот период коррелирует с появлением в электромиографических ответах поздних компонентов и их амплитудно-временной модуляцией.

7. В острый период после спинализации значимость периферической обратной связи в генерации локомоторной активности существенно увеличивается. В этих условиях афферентный вход становится необходимым для вызова шагательных движений, что, по всей видимости, является приспособительным механизмом, компенсирующим отсутствие супраспинального контроля.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата медицинских наук, Мусиенко, Павел Евгеньевич, Санкт-Петербург

1. Аршавский Ю.И., Гельфанд И.М., Орловский Г.Н. Мозжечок и управление ритмическими движениями. -М.: Наука, 1984 137с.

2. Асратян Э.А. Физиология центральной нервной системы. -М.: Изд-во АМН СССР, 1953.

3. Асратян Э.А. Лекции по некоторым вопросам нейрофизиологии. М. 1959.

4. Баев К.В., Дегтяренко A.M., Завадская Т.В. и Костюк П.Г. Активность поясничных интернейронов во время фиктивной локомоции у таламической кошки. // Нейрофизиология. 1979. - 11. - С.329-338.

5. Баев К.В. Механизмы локомоции. // В кн.: Частная физиология нервной системы.-Л.: Наука, 1983. С. 171-217.

6. Баев К.В. Нейробиология локомоции. -М.: Наука, 1991.-199 с.

7. Березовский В.К. Морфологический анализ происхождения волокон локомоторной полоски спинного мозга кошки. // Нейрофизиология. — 1989. -Т.21. -С.327-335.

8. Бернштейн Н.А. О построении движений. М.: Наука, 1947. - 281 с.

9. Будакова Н.Н. Шагательные движения, вызываемые у мезенцефалической кошки ритмическим раздражением дорсального корешка. // Физиол. журн. СССР. 1971. - Т.57. -№11. - С. 1632-1640.

10. Будакова Н.Н. Шагательные движения спинальной кошки после инъекции

11. Герасименко Ю.П., Авелев В.Д., Никитин О.А., Лавров И.А. Инициация локомоторной активности спинализированных кошек при эпидуральной стимуляции спинного мозга. // Рос. физиол. журн. им. И. М. Сеченова.2001.-87.-С.1164-1170.

12. Герасименко Ю.П. Генераторы шагательных движений человека: спинальные механизмы их активации. // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2002. - Т.36. - №3. - С. 14-24. Герасименко Ю.П., Лавров И.А., Богачева И.Н., Щербакова Н.А., Кучер

13. B.И., Мусиенко П.Е. Особенности формирования локомоторных паттернов у децеребрированной кошки при эпидуральной стимуляции спинного мозга. // Рос. физиол. журн. им. И. М. Сеченова. 2003. - 89.1. C.1046-1057.

14. Гурфинкель B.C., Левик Ю.С., Казенников О.В., Селионов В.А. Существует ли генератор шагательных движений у человека? // Физиология человека. 1998. - Т.24. - №3. С.42-50.

15. Дроздова В.Н. К физиологии спииального шока. // В кн.: Вопросы экспериментального и клинического изучения последствий травмы спинного мозга. М., 1956.

16. Казенников О.В., Шик M.JL, Яковлева Г.В. Шагательные движения вызываемые раздражением дорсолатерального канатика спинного мозга у кошки. // Бюлл. эксп. биол. и мед. 1983. - 96. - С.8-10.

17. Казенников О.В., Шик МЛ. и Яковлева Г.В. Синаптические ответы проприоспинальных нейронов на стимуляцию шагательной полоски дорсолатерального канатика кошки. // Нейрофизиология. — 1985. — 17. -С.220-278.

18. Казенников О.В., Шик М.Л.и Будакова Н.Н. Активность спинальных нейронов и их ответы на стимуляцию шагательной полоски во время спонтанного локомоторного ритма. // Физиол. Журн. им. Сеченова. -1987. 73. - С.644-650.

19. Казенников О.В., Шик М.Л. и Иоффе М.Е. Происхождение волокон дорсолатерального канатика спинного мозга, необходимое для вызова локомоции у кошки. // Журн. Высш. Нервн. Деят. 1990. - 40. - С. 165168.

20. Казенников О.В., Яковлева Г.В. Синаптические ответы нейронов продолговатого мозга на раздражение шагательной полоски спинного мозга у кошки. // Нейрофизиология. 1991. -Т.23. -N.3 - С.328-333.

21. Коган О.Г. Реабилитация больных при травмах позвоночника и спинного мозга. -М.: Медицина, 1975. 240 с.

22. Козак В., Уестерман К. Вопросы пластичности спинальных рефлексов у кошек. // В сб.: Центральные и переферические механизмы двигательной деятельности животных и человека. М.: Наука, 1964. С.48-49.

23. Козловская И.Б. Афферентный контроль произвольных движений. М.: Наука, 1976.-293с.

24. Косичкин М.М., Гришина Л.П., Шапиро Д.М. Инвалидность вследствие травматического поражения спинного мозга, медико-социальная экспертиза и реабилитация. // Медико-социальная экспертиза и реабилитация. 1999. - 1. - С. 9 - 15.

25. Костюк П.Г., Скибо Г.Г. Структурная характеристика связей медиальных нисходящих систем с нейронами спинного мозга. // Нейрофизиология. -1972. Т.4. - №6. - С.579-586.

26. Костюк П. Г. Интегративные процессы в спинном мозге. // В кн.: Частная физиология нервной системы. Л.: Наука, 1983. - С.5-60.

27. Коц Я.М. Организация произвольного движения. Нейрофизиологические механизмы. М. Наука, 1975. - 248с.

28. Леонтьев М.А. Лечение и реабилитация пациентов с травматической болезнью спинного мозга. // В кн.: Реабилитация инвалидов с нарушением функции опоры и движения. Новосибирск. 2003. - С.299-335.

29. Лившиц А.В. Хирургия спинного мозга. М.: Медицина, 1990.

30. Несмеянова Т.Н. Стимуляция восстановительных процессов при травме спинного мозга. М.: Наука, 1971.

31. Николаев Л.П. Руководство по биомеханике в применении к ортопедии, травматологии и протезированию. Киев.: Гос. Мед изд-во УССР, 1947. -315 с.

32. Орловский Г.Н. Спонтанная и вызванная локомоция таламической кошки. // Биофизика. 1969.- 14.-С.1095-1102.

33. Орловский Г.Н. Связи ретикулоспинальных нейронов с "локомоторной полоской " ствола мозга. //' Биофизика. 1970. - 15. - С.171-177.

34. Орловский Г.Н., Фельдман А.Г. Классификация нейронов пояснично-крестцового отдела в соответствии с их разрядом при вызванной локомоции. // Нейрофизиология. 1972а. -Т.4. -№4. - С.410-417.

35. Орловский Г.Н., Фельдман А.Г. О роли афферентации в генерации шагательных движений. // Нейрофизиология. 19726. - Т.4. - №4. -С.401-409.

36. Персон Р.С. Спинальные механизмы управления мышечным сокращением. М.: Наука, 1985.- 184с.

37. Персон Р.С. Н-рефлекс в физиологических и медицинских исследованиях. // Физиология человека. 1994. - Т.20 - №4 - С.154-158.

38. Потехин Л.Д. Позвоночно-спинальная травма на грудном уровне, осложненная грубыми двигательными расстройствами, и принципы адекватной реабилитации: дис. . канд. мед. наук. Новокузнецк, 1989. -233 с.

39. Сафьянц В. И. Билатеральная интегративная деятельность спинного мозга. -Л.: Наука, 1976.

40. Сеченов И.М. Физиология нервных центров. М.: Изд-во АМН СССР, 1952. - С.236. (Из лекций, чит. в Собрании врачей в Москве в 1889-1890 гг.)

41. Цетлин М. Л. Исследования по теории автоматов и моделированию биологических систем. М.: Наука, 1969.

42. Шаповалов А.И., Курчавый Г.Г., Строганова М.П. Синаптические механизмы вестибуло-спинальных влияний на мотонейроны. // Физиол. журн. 1966. - 52. - С.1401-1409.

43. Шаповалов А.И., Грантынь А.А., Курчавый Г.Г. Коротколатентные ретикулоспинальные синаптические проекции на альфа мотонейроны. // Бюлл. экспер. биол и мед. 1967. - 7. - С.3-9.

44. Шик М.Л., Северин Ф.В., Орловский Г.Н. Управление ходьбой и бегом посредством электрической стимуляции среднего мозга. /7 Биофизика. -1966а.- 11.-С.659-666.

45. Шик М.Л., Орловский Г.Н., Северин Ф.В. Органазация локомоторной синергии. // Биофизика. 19666. - 11.- С.879-886.

46. Шик M.J1., Орловский Г.Н., Северин Ф.В. Локомоция мезенцефалической кошки вызываемая стимуляцией пирамид. // Биофизика. 1968. - 13. -С.127-135.

47. Шик М.Л. Управление наземной локомоцией млекопитающих животных. // В кн.: Физиология движения. Л. Наука, 1976. - С.234-275.

48. Шик М.Л., Ягодницын А.С. Понтобульбарная "локомоторная полоска". // Нейрофизиология. 1977. - Т.9. - №1. - С.95-97.

49. Шик М.Л. Локомоторная область мозгового ствола и гипотеза о «локомоторной колонне». // Успехи физиол. наук. 1985. - 16. - С.76-95.

50. Abraham L.D., Marks W.B., Loeb G.B. The distal hindlimb musculature of the cat: cutaneous reflexes during locomotion. // Exp. Brain. Res. 1985. - 58. -P.594-603.

51. Afelt Z. Reflex activity in chronic spinal cats. // Acta Neurobiol. Exp. -1970.-30. P.129-144.

52. Anden N.E., Jukes M.G., Lundberg A. The effect of dopa on the spinal cord. 2. A pharmacological analysis. // Acta Physiol. Scand. 1966. - 67. - P.387-397.

53. Anderson O., Grillner S. Periferal control of the cat's step cycle. I. Phase dependent effects of ramp-movements of the hip during "fictive locomotion". //ActaPhysiol. Scand. 1981.- 113.-P.89-101.

54. Armstrong D.M. Supraspanal contributions to initiation and control of locomotion in the cat. //Progr. Neurobiol. 1986. - 26. - P.273-361.

55. Arshavsky Y.I., Gelfand I.M. and Orlovsky G.N. The cerebellum and control of rhythmical movements. // Trends Neurosci. 1983. 6. - P.417-422.

56. Arshavsky Y.I., Beloozerova I.N., Orlovsky G.N., Panchin Y.V., Pavlova G.A. Control of locomotion in marine mollusk Clione limacina. II. Rhythmic neurons of pedal ganglia. // Exper.Brain Res. 1985. - 58. - P.263-272.

57. Atkinson P.P., Atkinson J.L. Spinal shock. // Mayo. Clin. Proc. 1996. - Vol.71. -N.4. - P.384-9.

58. Baev K.V. Central locomotor program for the cat's hindlimb. // Neuroscience. -1978.-3.-P.1081-1092.

59. Baev K.V. Polarization of primary afferent terminals in the lumbar spinal cord during fictitious locomotion. // Neurophysiol. 1980. - 12. -P.305-311.

60. Baev K.V., Beresovskii V.K., Kebkalo T.G. and Savoskina L.A. Afferent and efferent connections of brainstem locomotor regions study by means of horseradish peroxidase transport technique. // Neuroscience. 1988. - 26. - P. 871-892.

61. Baev K.V., Shimansky. Principles of organization of neural systems controlling automatic movements in animals. // Progress in Neurobiology. 1992. 39. -P.45-112.

62. Balanger M., Drew Т., Provencher J., Rossignol S. A comparison of treadmill locomotion in adult cats before and after spinal transection. // J. Neurophysiol. 1996. - 76. - P.471-91.

63. Bantli H., Bloedel R., Long D.M., Thienprasit P. Distribution of activity in spinal pathways evoked by experimental dorsal column stimulation. // J. Neurosurgery. 1975. - 42. - P.290-295.

64. Barbeau H. and Rossignol S., Recovery of locomotion after chronic spinalisation in the adult cat. // Brain. Res. 1987. - 412. - P.84-95.

65. Barbeau H., Rossignol S., Initiation and modulation of the locomotor pattern in the adult chronic spinal cat by noradrenergic, serotoninergic and dopaminergic drugs // Brain Res. 1991. - 546. - P.250-260.

66. Barbeau H., Rossignol S. Enhancement of locomotor recovery following spinal cord injury. // Current Opinion in Neurology. 1994. - 7. - P.517-24.

67. Barbeau H., Norman K., Fung J., Visintin M., Ladouceur M. Does neurorehabilitation play a role in the recovery of walking in neurological populations ? // Ann NY Acad Sci. 1998. - 860. - P.377-392.

68. Barbeau H., Ladouceur М., Norman К., Pepin A., Leroux A. Walking after spinal cord injury: evaluation, treatment and functional recoveiy. // Arch Phys Med Rehabil. 1999a. - 80. - P.225-235.

69. Barbeau H., McCrea D.A., O'Donovan M.J., Rossignol S., Grill W.M., Lemay M.A. Tapping into spinal circuits to restore motor function. // Brain Res. Brain Res. Rev. 1999b. - 30. - P.27-51.

70. Bard P. and Macht M.B. The behaviour of chronically decerebrate cats. // In: Neurological Basis of Behaviour, edited by G.E.W. Wolstenholme and C.M. O'Connor. Ltd. J.& A. London, 1958. - P. 55-75.

71. Barnes C.D., Joynt R.I., Schotielins B.F. Motoneuron resting potentials in spinal shock. // Amer. J. Physiol. 1962. - V.203. -N.6. - P.l 113-1116.

72. Barnes C.D., Pompeiano O. Inhibition of monosynaptic extensor reflex attributable to presynaptic depolarization of group la afferent fibers produced by vibration of flexor muscle. // Arch. Ital. boil. 1970. - 108. - P.233-258.

73. Barolat G. Current status of epidural spinal cord stimulation (Review). // Neurosurg Quart. 1995 -5. -P.98-124.

74. Bassler U. Neuronal basis of elementary behavior in stick insects. -Springer.: Berlin, 1983.

75. Bassler U. Afferent control of walking movements in stick insect Cuniculina impigra. II. Reflex reversal and the release of the swing phase in the restrained foreleg. //J. Сотр. Physiol. 1986. - 158. - P.351-362.

76. Beer R.D., Chiel H.J., Gallagher J.C. Evolution and analysis of model CPGs for walking: II. General principlesand individual variability. // J. Comput. Neurosci. 1999. - V.7. - N.2. - P.l 19-147.

77. Bernstein-Goral H., Diener P.S., Bregman B.S. Regenerating and sprouting axons differ in their requirements for axonal growth after injuiy. // Exp. Neural. -1997.- 148.-P.51-72.

78. Bouyer L. and Rossignol S. The contribution of cutaneous inputs to locomotion in the intact and the spinal cat. // In: O. Kiehn, R.M. Harris-Warrick, L.M.

79. Bregman B.S. Regeneration in the spinal cord. // Curr. Opin. Neurobiol. 1998. -8. - P.800-807.

80. Brjursten L.M., Norrsell K. and Norrsell U. Behavioural repertory of cats withoutcerebral cortex from infancy. // Exp. Brain Res. 1976. -25 - P.l 15-130. Brown T.G. Intrinsic factors in the act of progression in the mammal. // Proc. R.

81. Soc Lond. В. 1911.-84.-P.308-319. Brown T.G. The phenomenon of "narcosis progression" in mammals. // Proc. R.

82. Calancie В., Needham-Shropshire В., Jacobs P., Wilier K., Zych G. and Green A. Involuntary stepping after chronic spinal cord injury. Evidence for a central rhythm generator for locomotion in man. // Brain. 1994. - 117. - P. 11431159.

83. Carhart M.R., He J., Herman R., D'Luzansky S., Willis W.T. Epidural spinal-cord stimulation facilitates recovery of walking following incomplete spinal-cord injury. // IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng. 2004. - Vol.12. - N.l. -P.32-42.

84. Cazalets J.R., Grillner P., Menard I., Cremieux J. and Clarac F. Two types of motor rhythm induced by NMDA and amines in an in vitro spinal cord preparation. // Neurosci. Lett. 1990. - 108. - P.81-87.

85. Cazalets J.R., Sqalli-Houssaini Y. and Clarac F. Activation of the central pattern generators for locomotion by serotonin and excitatory amino acids in neonatal rat. // J. Physiol. (Lond.). 1992. - 455. - P. 187-204.

86. Cazalets J.R., Sqalli-Houssaini Y. and Clarac F. GABA-ergic inactivation of the central pattern generators for locomotion in isolated neonatal rat spinal cord. // J. Physiol. (Lond.). 1994.-447.-P. 173-181.

87. Cazalets J.R. Organization of the spinal locomotor network in neonatal rat. // In.: Kalb RG, Strittmater SM, editors. Neurobiology of spinal cord injury. -Totowa (NJ): Humana Press, 2000. P.89-111.

88. Chau C., Barbeau H. and Rossignol S. Effects of intrathecal ar and a2-noradrenergic agonists and norepinephrine on locomotion in chronic spinal cats. //J. Neurophysiol. 1998a. - 79. - P.2941-2963.

89. Chau C., Barbeau H. and Rossignol S. Early locomotor training with clonidine in spinal cats. // J. Neurophysiol. 1998b. - 79. - P.392-409.

90. Coburn B. Electrical stimulation of the spinal cord: two-dimensional finite element analysis with particular reference to epidural electrodes. // Med. Biol. Eng. Comput. 1980. - 18. - P.573-584.

91. Coburn В. A theoretical study of epidural electrical stimulation of the spinal cord. Part II. Effects on long myelinated fibers. // IEEE Trans. Biomed. Eng. 1985. -32. -P.978-986.

92. Coburn B, Sin WK. A theoretical study of epidural electrical stimulation of the spinal cord Part I: finite element analysis of stimulus fields. // IEEE Trans. Biomed. Eng. - 1985. - 32. - P. 971-977.

93. Creed R., Denny-Brown D., Eccles J., Liddel E., Sherrington C. Reflex activity of the spinal cord. Oxford, 1932.

94. Dai X., Douglas J. R., Nagy J. I., Noga B. R., Jordan L. M. Localisation of spinal neurons activated during locomotion using the dc-fos immunohistochemical method. // Soc Neurosci. Abstr. 1990. - 16. - P.889.

95. Deliagina T.G., Feldman A.G., Gelfand I.M. and Orlovsky G.N. On the role of central program and afferent inflow in the control of scratching movements in the cat. // Brain Res. 1975 - 100. - P.297-313.

96. Deliagina T.G., Orlovsky G.N., Pavlova G.A. The capacity for generation of rhythmic oscillations is distributed in the lumbosacral spinal cord of the cat. // Exp. Brain Res. 1983. - 53. - P.81-90.

97. De Leon R.D., Hodgson J.A., Roy R.R. and Edgerton V.R. Locomotor capacity attributable to step training versus spontaneous recovery after spinalisation in adult cats. // J. Neurophysiol. 1998. - 79. - P. 1329-1340.

98. De Leon R.D., London N.J., Roy R.R. and Edgerton V.R., Failure analysis of stepping in adult spinal cats. // Prog. Brain. Res. 1999a. - 123. - P.341-348.

99. De Leon R.D., Hodgson J.A., Roy R.R. and Edgerton V.R. Retention of hindlimb stepping ability in adult spinal cats after the cessation of step training. // J. Neurophysiol. 1999b. - 81. -P.85-94.

100. De Leon R.D., Tamaki H., Hodgson J.A., Roy R.R. and Edgerton V.R., Hindlimb locomotor and postural training modulates glycinergic inhibition in the spinal cord of the adult spinal cat. // J. Neurophysiol. 1999c. - 82. - P.359-369.

101. Dlener P.S., Bregman B.S. Neurotrophic factors prevent the death of CNS neurons after spinal cord lesions in newborn rats. // Neuroreport. 1994. - 5. -P. 1913-1917.

102. DiiCaprio R., Clarak F. Reversal of a walking reflex elicited by a muscle receptor. // J. Exp. Biol. 1981 - 90. - P. 197-203.

103. Dietz V., Colombo G., Jensen L. Locomotor activity in spinal man. // Lancet. -1994.-344.-P.1260-1263.

104. Dietz V., Colombo G., Jensen L., Baumgartner L. Locomotor capacity of spinal cord in paraplegic patients. // Ann. Neurol. 37. - P.574-582. 1995.

105. Dietz V., Wirz M., Curt A. and Colombo G. Locomotor pattern in paraplegic patients: training effects and recovery of spinal cord function. // Spinal Cord. -1998. 36. - P.380-390.

106. Dimitrijevic M.R., Faganel J. (Houston, Tex./Ljubljana): Motor Control in the Spinal Cord. // In: Recent Achievements in Restorative Neurology. 1. Upper Motor Neuron Functions and Dysfunctions. Karger, 1985. P. 150-162.

107. Dimitrijevic M., Gerasimenko Yu., Pinter M. Evidence for a spinal central pattern generator in humans. // Ann. N.Y. Acad. Sci. 1998. - 860 - P.360-376.

108. Duenas S.H., Rudomin P. Excitability changes of ankle extensor group la and lb fibers during fictive locomotion in the cat. // Exp. Brein Res. -1988. 70. -P. 15-25.

109. Duenas S.H., Loeb G.E. and Marks W.B. Monosynaptics and dorsal root reflexes during locomotion in normal and thalamic cats. // J. Neurophysiol. 1990. -63.-P. 1467-1476.

110. Duysens J. and Pearson K.G. The role of cutaneous afferents from the distal hindlimb in the regulation of the step cycle of thalamic cats. //Exp. Brain Res. 1976. - 24. - P.245-255.

111. Duysens J. Reflex control of locomotion as revealed by stimulation of cutaneous afferents in spontaneously walking premammilary cats. // J. Neurophysiol. -1977. V.40. - N.4. - P.737-751.

112. Duysens J., Pearson K. G. Role of skin and muscle afferents in the control of locomotion. // Proc. Intern. Union Physiol, sci 27th Intern, congr., symp. "Neurophysiological mechanisms of locomotion", Paris, 1977.

113. Duysens J., Stein R.B. Reflexes induced by nerve stimulation in walking cats with implanted nerve cuff electrodes. // Exp. Brain. Res. 1978. - 32. - P.213-224.

114. Duysens J.D., Pearson K.G. Inhibition of flexor burst generation by loading ankle extensor muscles in walking cats. // Brain Res. 1980. - V.187. - N.2. -P.321-332.

115. Eccles J.C. The neurophysilogical basis of mind. Oxford.: Clarendon Press, 1953.

116. Edgerton V.R., Grillner S., Sjostrom A. On the spinal stepping generator. // Soc. Neurosci. Abstr.- 1975.- l.-P. 615.

117. Edgerton V.R., Grillner S., Sjostrom A., Zangger P. Central generation of locomotion in Vertebrates. // Neural control of locomotion. New York. (Adv.in behav.biol. Vol.18) 1976. - 439-464.

118. Edgerton V.R. et al. Use-dependent plasticity in spinal stepping and standing. // In: Advances in Neurology: Neuronal Regeneration. Reorganization and

119. Repair. Seil E.J. Lippincott-Raven Publishers. Philadelphia. PA. 1997. 72. -P.233-247.

120. Forssberg H., Grillner S., Halbertsma J., Rossignol S. The locomotion of the low spinal cat. II. Interlimb coordination // Acta Physiol. Scand. 1980b. - 108. — P.283-295.

121. Freusberg A. Reflexbewegungen beim Hunde. Pfluegers Arch. Physiol. 1874. -9.-358-391.

122. Garcia-Rill E., Skinner R.D., Jackson M.B. and Smith M.M. Connections of the mesencephalis locomotor region (MLR). I.Substantia nigra afferents. // Brain Res. Bull. 1983. - 10. - P.57-62.

123. Gelfand I.M., Tsetlin M.L. Mathematical modeling of mechanisms of central nervous system. // In Models of structural-functional organization of central biological system. 1971. - P. 1-22.

124. Gerasimenko Yu., Garbuz A., Makarovsky A., Shapkov Yu. Effects of spinal cord stimulation on posture and gait in spinal patients. Posture and gait: control mechanisms. 1992.-P.372-375.

125. Gerasimenko Yu.P., McKay W.B., Polio F.E., Dimitrijevic M.R. Stepping movements in paraplegic patients induced by epidural spinal cord stimulation. // Soc. Neurosc. Abstr. 1996b. - 22. - P.543.5.

126. Gillies J.D., Lance J.W., Neilson P.D. Presynaptic inhibition of the spinal monosynaptic reflex pathway. // J. Physiol. 1969. - 205. - P.329-339.

127. Gillies J.D., Burke D.J. and Lance J.W. Tonic vibration reflex in the cat. // J. Neurophysiol. 1971. - 34. - P.252-262.

128. Giroux N., Rossignol S., Reader T.A. Autoradiographic study of alpha-1, alpha-2 noradrenergic and serotonin 1A receptors in the spinal cord of normal and chronically transected cats. // J. Сотр. Neurol. 1999. - 406. - P.402-14.

129. Giroux N., Reader T.A., Rossignol S. Comparison of the effect of intrathecal administration of clonidine and yohimbine on the locomotion of intact and spinal cats. // J. Neurophysiol. 2001. - 85. - P.2516-36.

130. Gorska Т., Bern T. and Majczynski H. Locomotion in cats with ventral spinal lesions: support patterns and duration of support phases during unrestrained walking. // Acta Neurobiol. Exp. 1990. - 50. - P. 191-200.

131. Goslow G. E., Reinking R. M., Stuart D. G. The cat step cycle: hind limb joint angles and muscle lengths during unrestrained locomotion. // J. Morphol. -1973. 141.-P.1-42.

132. Gossard J.P., Brownstone R.M., Barajon I., Hultborn H. Transmission in locomotor-related group lb pathway from hindlimb extensor muscles in the cat. // Expl. Brain. Res. 1994.-98.-P.213-228.

133. Grillner S. Supraspinal and segmental control of static and dynamic y-motoneurones in cat. // Acta Physiol. Scand. Suppl. 1969. - 327. - P. 1-34.

134. Grillner S. Locomotion in spinal cat. // In: Control of posture and locomotion/ Eds. R.B.Stein et al. New York: Plenum. 1973. -P.513-535.

135. Grillner S. Locomotion in vertebrates: Central mechanisms and reflex interaction. // Physiol. Rev. 1975. - 55. - P.247-304.

136. Grillner S., Zangger P. How detailed is the central pattern generation for locomotion? // Brain Res. 1975. - 88. - P.367-371.

137. Grillner S. and Rossignol S. On the initation of the swing phase of locomotion in chronic spinal cats. // Brain Res. 1978. - 146. - P.269-277.

138. Grillner S., Zangger P. On the central generation of locomotion in the low spinal cat. // Exp. Brain Res. 1979. - 34. - P.241-261.

139. Grillner S. Control of locomotion in bipeds, tetrapods and fish. // In: Handbook of Physiology. Sect 1, Vol. 2. The Nervous System, Motor Control. P. 1179-1236. Ed. V.B. Brooks. American Physiological Society: Bethesda, MD, 1981.

140. Grillner S. and Zangger P. The effect of dorsal root transection on the efferent motor pattern in the cat's hindlimb during locomotion. // Acta. Physiol. Scand. 1984.- 120,- P.393-405.

141. Grillner S., Wallen P. Centar pattern generators for locomotion, with special reference to vertebrates. // Annu. Rev. Neurosci. 1985. - 8. - P.233-261.

142. Grillner S. and Dubuc R. Control of locomotion in vertebrates: spinal and supraspinal mechanisms. // In: Functional Recovery in Neurological Disease / edited by Waxman S.G. New York: Raven Press, 1988. - P.425-453.

143. Guertin P., Angel M.J., Perreault M.C., McCrea D.A. Ankle extensor group I afferents excite extensors throughout the hindlimb during MLR evoked Active locomotion in the cat. //J. Physiol. 1995. -487. -P.l 97-209.

144. Harke H., Ladleif H.U., Rethage В., Grosser K.D. Epidural spinal cord stimulation in therapy resistant angina pectoris. // Anaestesist. - 1993. -Vol.42.-N.8.-P.557-568.

145. Harris-Warrick R. M. Chemical modulation of central pattern generators. // In: Neural Control of Rhythmic Movement in Vertebrates/ Eds. A.H. Cohen, S. Rossignol and Grillner. New York: John Wiley & Sons., 1988. - P.285-331.

146. Hiebert G.W., Gorassini M.A., Jiang W., Prochazka A. And Pearson K.G. Corrective responses to loss of ground support during walking, II. Comparison of intact and chronic spinal cats. // J. Neurophysiol. 1994. - 71. - P.611-622.

147. Hiebert G.W., Whelan P.J., Prochazka A. and Pearson K.G. Contribution of hind limb flexor muscle afferents to the timing of phase transitions in the cat step cycle. // J. Neurophysiol. 1996. - 75. - P.l 126-1137.

148. Hinsey J.C., Gutting C.C. The spinal rabbit and its reflexes. // Proc. Soc. Exp. Biol. Med. 1932. - 30. - P.134-135.

149. Hodgson J.A., Roy R.R., de Leon R.D., Dobkin В., Edgerton V.R. Can the mammalian lumbar spinal cord learn a motor task? // Med. Sci. Sports Exer. -1994. -26. -P.1491-7.

150. Ho S., O'Donovan M.J. Regionalization and intersegmental coordination of rhytm-generating networks in the spinal cord of the chick embryo. // J.Neurosci. 1993. - 13. - P.1354-1371.

151. Hochman S., Jordan L.M. and Macdonald J.F. N-methyl-D-aspartate receptor-mediated voltage oscillations in neurons surrounding the central canal in slices of rat spinal cord. // J. Neurophysiol. 1994. - 72. - P.565-577.

152. Holsheimer J. Computer modelling of spinal cord stimulation and its contribution to therapeutic efficacy. // Spinal Cord. 1998. - 36. - P.531- 540.

153. Huang D., McKerracher L., Braun P. and David S. A therapeutic vaccine approach to stimulate axon regeneration in adult mammalian spinal cord. // Neuron. 2000. - 24. - P.639-647.

154. Hultborn H., Jankowska E., Lindstrom S. Recurrent inhibition from motor axon collaterals of transmissions in the la inhibitory pathway to motoneurones. J Physiol. (Gr. Brit.). 1971. - V.215. - №3. - P.591-612.

155. Hultborn H., Meunier S., Morin C. and Pierrot-Deseilligny E. Assessing changes in presynaptic inhibition of la fibres: a study in man and the cat. // J. Physiol. (Lond.). 1987. - 389. - P.729-756.

156. Jankowska E., Jukes M.G.M., Lund S., Lundberg A. Reciprocal inner ation through interneuronal inhibition. // Neture. 1965. - V.206. - №4980. -P.198-199.

157. Jankowska E., Lund S., Lundberg A. The effect of DOPA on the spinal cord. 4. Depolarization evoked in the central terminals of contralateral la afferent terminals by volleys in the flexor reflex afferents. // Acta Physiol. Scand. -1966.- 68. P.337-341.

158. Jankowska E., Jukes M.G., Lund S., Lundberg A. The effect of DOPA on the spinal cord 6. Half-centere organization of interneurones transmitting effects from the flexor reflex afferents // Acta Physiol. Scand. 1967b. - 70. - P.389-402.

159. Jankowska E., Lundberg A., Roberts W. J., Stuart D. A long propriospinal system with direct effect on motoneurones and on interneurones in cat lumbosacral cord. // Exp.Brain Res. 1974. - 21. - P. 169-194.

160. Jordan L. M. Initiation of locomotion from the mammalian brainstem. // In: Neurobiology of Vertebrate Locomotion, edited by S. Grillner, P.S.G. Stein, D.G. Stuart and H. Forssberg. London. Macmillan,1986. P.21-37.

161. Kargo WJ, Giszter SF. Rapid correction of aimed movements by summation of force-field primitives. // J. Neurosci. 2000. - 20. - P.409-426.

162. Kawahara K., Mori S., Tomiyama T. and Kanaya T.Dascharges of neurons in the midpontine dorsal tegmentum of mesencepalic cat during locomotion. // Brain Res. 1985. - 341. - P.377-380.

163. Kazennikov O.V., Selionov V.A., Shik M.L. On the bulbospinal locomotion column in the cat. // In: Stance and Motion. Facts and Ccncepts. Plenum Press, New York, 1988.- P. 123-131.

164. Kiehn O., Kjaerulff O. Distribution of central pattern generators for rhythmic motor outputs in the spinal cord of limbed vertebrates. // Ann NY Acad Sci -1998.-860.-P.l 10-29.

165. Kimura K., Mori Y. Anesthesia with epidural spinal cord stimulation. // Masui. -1993. V.7. - P.985-989

166. Kjaerulff O, Kiehn O. Distribution of networks generating and coordinating locomotor activity in the neonatal rat spinal cord in vitro: a lesion study. // J. Neurosci. 1996. - 16. - P.5777-94.

167. Kling U., Szekely G. Simulation of rhythmic nervous activities. I. Function of networks with cyclic inhibitions. // Kybernetik. 1968. - 5. - P.89-103.

168. Kniffki K.D., Schomburg E.D., Steffens. Effects from fine muscle and cutaneous afferents on spinal locomotion in cats. // J. Physiol. (Lond.) 1981. - 319. -P.543-554.

169. Kostyuk P. G., Vasilenko D. A., Lang E. Propriospinal pathways in the dorsolateral funicle and their effects on lumbosacral motoneuronal pools. // Brain Res. 1972. - Vol.39 - N.2. - P.530-535.

170. Kriellaars D., Brownstone R.M., Noga B.R., Jordan L.M. Mechanical entrainment of fictive locomotion in decerebrated cat. // J. Neurophysiol. 1994. — 71. — P.l-13.

171. MacLean J. N., Hochman S., Magnuson D. S. Lamina VII neurons are rhythmically active during locomotor-like activity in the neonatal rat spinal cord. // Neurosci. Lefft. 1995. - 197. - P.9-12.

172. Magnus R. Some results of studies in the physiology of posture. // Lancet. 1926. - 2. - P.531-536.

173. Magnuson, Trinder Rhythmic locomotor like activity evoke by ventrolateral funiculus stimulation in the neonatal rat spinal cord. // Journal of Neurophysiology. 1997. - 77. - P.200-206.

174. Magnuson, Trinder Rhythmic locomotor like activity evoke by ventrolateral funiculus stimulation in the neonatal rat spinal cord.// Journal of Neurophysiology. 1977. - 77. - P.200-206.

175. Marcoux J., Rossignol S. Initiating or blocking locomotion in spinal cats by applying noradrenergic drugs to restricted lumbar spinal segments. // J. Neurosci. 2000. - 20. - P.8577-85.

176. Matsushita M. Some aspects of the international connections in cats spinal grey matter. //J. Сотр. Neurol. 1969 - V. 136. -N.l. -P.57-80.

177. McDonald J.W., Liu X.Z., Qu Y., Liu S., Mickey S.K., Turetsky D., Gottlieb D.I. and Choi D.W. Transplanted embryonic stem cells survive, differentiate and promote recovery in injured rat spinal cord. // Nat. Med. 1999. - 5. -P.1410—1412.

178. Melzack R., Wall P.D. Pain mechanisms: a new theory. // Science. 1965. - 150. - P.971-978.

179. Merton P.A. Speculation on serve control of movement. // The spinal cord. Ed. by C.E.W.Wolstenholme. Churchill Ltd. London. 1953. -P.247-255.

180. Mingoli A., Sciacca V., Tamorri M., Fiume D., Sapienza P. Clinical results of epidural spinal cord electrical stimulation in patients affected with limb-threatening chronic arterial obstructive disease. // Angiology. 1993. -Vol.44.-N1.-P.21-25.

181. Mori S. Integration of posture and locomotion in acute decerebrate cats and awake, freely moving cats. // Progress in Neurobiology. 1987. - 28. - P. 161195.

182. Mori S., Shik M.L. and Yagodnitsyn A.S. Role of pontine tegmentum for locomotor control in mesencephalic cat. // J. Neurophysiol. 1977. - 40. -P.284-295.

183. Mori S., Nishimura H., Kurakami, C., Yamamura, T. and Aoki, M. Controlled locomotion in the mesencephalic cat: distribution of facilitatory and inhibitory regions within pontine tegfmentum. // J. Neurophysiol. 41, 1580-1591. 1978.

184. Mori S., Matsuyama K., Kohhyama J., Kobayashi Y., Takakusaki K. Neuronal constituents of postural and locomotion control systems and their interactions in cat. // Brain Dev. 1992. - 14. - S.109-S.120.

185. Muybridge, E. Animal in Motion. New York: Dover, 1957. (From Animal Locomotion, 1887.)

186. Nathan P.W., Smith M.C. Fasciculi proprii of the spinal cord in man (review of present knowledge). //Brain. 1959. -Vol.82. -N.6-P.610-688. 1959.

187. North RB, Roark GL. Spinal cord stimulation for chronic pain (Review). // Neurosurg Clin North Am. 1995. - 6. - P. 145-155.

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

189. O'Donovan M.J., Ho S., Yee W. Calcium imaging of rhithmic network activity in the developing spinal cord of the chick embryo. // J. Neurosci. 1995. - 14. -P.6354-6369.

190. Orlovsky G.N., Feldman A.G. Classification of lumbosacral neurons by their discharge pattern during evoked locomotion. // Neurophysiology. Kiev. -1972. 4. - P.410-417.

191. Orlovsky G.N., Deliagina T.G., Grillner S. Neuronal control of locomotion. From mollusk to man. // Oxford etc.: Oxford Univ. Press. -1999. 324 p.

192. Pearson K.G., Duysens J. Function of segmental reflex in the control of stepping in cockroaches and cats. // In: Neural control locomotion. New York-London, 1976. — P.519-537.

193. Pearson K.G., Rossignol S. Fictive motor patterns in chronic spinal cats. // J. Neurophysiol. 1991. - 66. - P. 1874-1887.

194. Pearson K.G., Collins D.F. Reversal of the influence of group lb afferents from plantaris on activity in medial gastrocnemius muscle during locomotion activity. // J. Neurophysiol. 1993. - 70. - P. 1009-1017.

195. Pearson K.G. Proprioceptive regulation of locomotion. // Ctw. Opin Neurobiol. -1995. 5. -P.786-791.

196. Philippson M. L'autonomic et la centralisation dans le systeme nerveux des animaux. // Trav. Lab. Physiol. Inst. Solvay, Bruxelles. 1905. - 7. - P.l-208.

197. Pierotti D.J., Roy R.R., Gregor R.G., Edgerton V.R. Electromyographic activity of cat hindlimb flexors and extensors during locomotion at varying speeds and inclines. // Brain Res. 1989. - 481. - P.57-66.

198. Pinter M.M., Dimitrijevic M.R. Gait after spinal cord injury and the central pattern generator in humans. // Spinal Cord. 1999. - 37. - P.531-537.

199. Pinter M.M., Gerstenbrand F., Dimitrijevic M.R. Epidural electrical stimulation of posterior structures of the human lumbosacral cord: 3. Control of spasticity. // Spinal Cord. 2000. - 38. - P.524-531.

200. Prodanov D., Marani E., Holsheimer J. Functional Electric Stimulation for sensory and motor functions: Progress and Problems. // Biomedical Reviews. -2003.- 14.-P.23-50.

201. Prochazka A., Sontag K.H. and Wand P. Motor reactions to perturbations of gait: proprioceptive and somesthetic involvement. // Neurosci. Lett. 1978. - 7. -P.35-39.

202. Rattay F., Minassian K., Dimitrijevic MR. Epidural electrical stimulation of posterior structures of the human lumbosacral cord: 3. quantitative analysis by computer modeling. // Spinal Cord. 2000. - 38. - P.473-489.

203. Remy-Neris O., Barbeau H., Daniel O., Boitcau F., Bussel B. Effects of intrathecal clonidine injection on spinal reflexes and human locomotion in incomplete paraplegic subjects. // Exp Brain Res. 1999. - 129. - P.433-440.

204. Renshaw B. Central effects of centripetal impulses in axons of spinal rots. // J.Neurophysiol. 1945. - Vol.9 - №3 - P. 191 -204.

205. Rexed B.A. A cytoarchitectonic atlas of the spinal cord in the cat. // J.Comp.Neurol. 1954. - Vol.100. - №3. - P.297-397.

206. Richardson R.R., Cerullo L.J., McLone D.G., Gutierrez F.A., Lewis V. Percutaneous epidural neurostimulation in modulation of paraplegic spasticity. Six case reports. // Acta Neurochir.(Wien.). 1979.-49. -P.235-243.

207. Robinson G.A. and Goldberger M.E. The development and recovery of motor function in spinal cats. II. Pharmacological enhancement of recovery. // Exp. Brain Res. 1986. - 62. - P.387-400.

208. Romanes G. The motor cell collumns of the limbo-sacral spinal cord of the cat. // J. Сотр. Neurol. 1951.-Vol.94.-N.3.-P.313-336.

209. Rossignol S. and Julien C. Crossed hindlimb reflexes during fictive locomotion in acute spinal cats. // Soc. Neurosci. Abstr. 1980. - 6. - P.392.

210. Rossignol S. and R. Dubuc. Spinal pattern generation. // Curr. Opin. Neurobiol. -1994. 4. - P.894-902.

211. Rossignol S. Neuronal control of stereotypic limb movements. // In: Handbook of physiology. Eds L.Rowell and J.Shepard. American physiological society. -1996. P.173-215.

212. Rossignol S., Chau C., Brustein E., Belanger M., Barbeau H., Drew T. Locomotor capacities after complete and partial lesions of the spinal cord. // Acta Neurobiol Exp. 1996. 56. - P.449-63.

213. Rossignol S., Chau C., Brustein E., Giroux N., Bouyer L., Barbeau H., Reader T.A. Pharmacological activation and modulation of the central pattern generator for locomotion in the cat. // Ann. N. Y. Acad. Sci. Nov. 1998. -860. -P.346-59.

214. Rossignol S., Drew Т., Brustein E. and Jiang W. Locomotor performance and adaptation after partial or complete spinal cord lesions in the cat. // Prog. Brain Res. 1999. - 123. - P.349-365.

215. Rossignol S. Locomotion and its recovery after spinal injury. // Curr Opin Neurobiol. 2000. - V. 10. - N.6. - P.708-16.

216. Rossignol S. Locomotion and its recovery after spinal injury in animal models. // Neurorehabil. Neural. Repair. -2002a. V. 16. -N.2. -P.201-6.

217. Rossignol S., Bouyer L., Bartelem D., Langlet C., Leblond H. Recovery of locomotion in the cat following spinal cord lesions // Brain Res. Rev. 2002b. -40. -P.257-266.

218. Rossignol S., Chau C., Giroux N., Brustein E., Bouyer L., Marcoux J., Langlet C., Barthelemy D., Provencher J., Leblond H., Barbeau H., Reader T.A. The cat model of spinal injury. // Prog Brain Res. 2002c. - 137. - P.151-68.

219. Rudomin P. & Shmidt R. F. Presynaptic inhibition in the vertebrate spinal cord revisited.//Exp. Brain Res. 1999.-Vol. 129.-P.1-37.

220. Ryall R., Piercey M.F., Polosa C. Intersegmental and intrasegmental distribution of mutual inhibition of Renshaw cells. // J. Neurophysiol. 1971. - V.34. -N.4. - P.700-707.

221. Satterlie R.A., Spencer A.N. Swimming in the pteropod mollusk Clione limacine. II. Physiology. // J. of Exper. Biol. 1985. - 116. - P.205-222.

222. Selionov V.A. and Shik M.L. Medullry locomotor strip and column in the cat. // Neuroscience. 1984. - 13. - P.1267-1278.

223. Shealy C.N., Mortimer J.T., Reswick J.B. Electrical inhibition of pain by stimulation of the dorsal columns: preliminary clinical report. // Anesth. Analg. 1967. - 46. - P.489-491.

224. Shefchyk S.J., Stein R.B. and Jordan L.M. Synaptic transmission from muscle afferents during fictive locomotion in the mesencephalis cat. // J. Neurophysiol. 1984. - 51. - P.986-997.

225. Shefchyk S., McCrea D., Kriellaars D., Fortier P. and Jordan L. Activity of interneurons within the L4 spinal segment of the cat during brainstem-evoked fictive locomotion. // Exp. Brain Res. 1990. - 80. - P.290-295.

226. Sherrington C.S. On the spinal animal. // Medico-Chirurgical. Transactions. -1899. 82. - P.449-486.

227. Sherrington C.S. The integrative action of the nervous system. New Haven, Yale Univ. Press, 1906.

228. Sherrington C.S. Flexion-rehlex of the limb, crossed extension-reflex, and reflex stepping and standing. // J.Physiol. 1910. - 40. - P.28-121.

229. Shik M.L. and Orlovsky G.N. Neurophysiology of locomotor automatism. // Physiol. Rev. 1976. - 56. - P.465-501.

230. Shik M.L. Recognizing Propriospinal and Reticulospinal Systems of Initiation of Stepping.//Motor Control. 1997.- 1.-P.310-313.

231. Simpson B.A. Spinal cord stimulation in 60 cases of intractable pain. // J. Neurol. Neurosurg. Psychiatiy. 1991. - 54. - P. 196-199.

232. Simpson B.A. Spinal cord stimulation. // Pain Reviews. 1994. - 1. - P.l99 -230.

233. Smith J.L., Smith L.A., Zernicke R.F. and Hoy M., Locomotion in exercised and non-exercised cats cordotomized at two or twelve weeks of age. // Exp. Neurol. 1982. - 76. - P.393^13.

234. Smith D.S., Skene J.H.P.: A transcription-dependent switch controls, competence of adult neurons for distinct modes of axon growth. //J. Neurosci. 1997. - 17.1. P.646-658.

235. Szekely G., Czeh G. Localization of motoneurones in the limbmoving spinal cord segments of Ambystoma. // Acta Physiol Acad Sci Hung. 1967 - V.32 - №1.- P.3-17.

236. Tatton W.G., Bruce I.C. Comment: a schema for the interaction between motor programs and sensory input. // Can. J.Physiol.Pharmacol. 1981. - V.59. -№7. -P.691-699.

237. Ten Cate J. Locomotion movement in the spinal pigeon // J. Exptl. Biol. 1960. -37. - P.609-613.

238. Thallmair M., Metz G.A.S., Z'Graggen W.J., Raineteau O., Kartje G.L., Schwab M.E. Neurite growth inhibitors restrict plasticity and functional recovery following corticospinal tract lesions. // Nat. Neurosci. 1998. - 1. - P. 124-1 31.

239. Tower S., Bodian D., Howe H. Isolation of intrinsic and motor mechanism of the monkey's spinal cord. // J. Neurophysiol. 1941. - Vol. 4. - N.4. - P.388-397.

240. Vanderhorst VGJM and G. Organization of lumbosacral motoneuronal cell groups innervating hindlimb, pelvic floor, and axial muscles in the cat. // J. Сотр. Neurol. 1997. - 382. - P.46-76.

241. Vanek P., Thallmair M., Schwab M.E., Kapfhammer J.P. Increased lesion-induced sprouting in the myelin-free rat spinal cord. // Eur. J. Neurosci. -1998.- 10.-P.45-56.

242. Viala D., Buisseret-Delmas C., Portal J.J. An attempt to localize the lumbal locomotor generator in the rabbit using 2-deoxy-C14. glucose autoradiography. // Neurosci. Lett. 1988. - 86. - P.139-143.

243. Waller W.H. Progression movements elicited by subthalamic stimulation. // J .Neurophysiol. 1940. - 3. - P.300-307.

244. Wall P. D. Some unanswered questions about the mechanism and function of presynaptic inhibition. // In: Rudomin P., Romo R., Mendell L. (eds) Presynaptic inhibition and neural control. Oxford University Press, New York, 1998.-P. 303-314.

245. Wetzel M.C. and Stuart D.G. Ensemble characteristics of cat locomotion and its neuronal control. // Prog. Neurobiol. 1976. - 7. - P. 1-98.

246. Whelan P.J. Control of locomotion in the decerebrate cat. // Progr. Neurobiol. -1996. -49.-P.481-515.

247. Wieler M., Stein R.B., Ladouceur M., Whittaker M., Smith A.W., Naaman S., Barbeau H., Bugaresti J., Aimone E. Multicenter evaluation of electrical stimulation systems for walking. // Arch Phys Med Rehabil. 1999. - 80. -P.495-500.

248. Yamaguchi T. Fictive stepping evoke by electrical stimulation of the white matter of the cervical cord in decerebrate cats. // J. Physiol. Soc. Japan. 1981 -43(303). - abstr. N.108.

249. Ye J.H., Houle J.D. Treatment of the chronically injured spinal cord with neurotrophic factors can promote axonal regeneration from supraspinal neurons. // Exp. Neural. 1997. - 143. - P.70-81.

Информация о работе

Мусиенко, Павел Евгеньевич
кандидата медицинских наук
Санкт-Петербург, 2006
ВАК 03.00.13

Диссертация

Механизмы регуляции локомоторной активности кошки при нарушенном супраспинальном контроле - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы