Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Морфометрическое и функциональное изучение созревания клеток Пуркинье мозжечка в онтогенезе зрело- и незрелорождающихся животных

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Морфометрическое и функциональное изучение созревания клеток Пуркинье мозжечка в онтогенезе зрело- и незрелорождающихся животных"

Институт эволюционной физиологии и биохимии им.И.М.Сеченова РАН

На правах рукописи

МОРФОМЕТРИЧЕСКОЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ СОЗРЕВАНИЯ КЛЕТОК ПУРКИНЬЕ МОЗЖЕЧКА В ОНТОГЕНЕЗЕ ЗРЕЛО- И НЕЗРЕЛОРОЖДАЮЩИХСЯ ЖИВОТНЫХ

Специальности: 03.00.13 - Физиология

03.00.25 - Цитология, гистология и клеточная биология

. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Санкт-Петербург

2004

Работа выполнена в Институте эволюционной физиологии и биохимии им И.М Сеченова РАН

Научные руководители.

Официальные оппоненты:

Ведущее учреждение

доктор биологических наук,

профессор

РА.Григорьян

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Г.П.Демьяненко

доктор биологических наук, профессор В П.Лапицкий

член-корреспондент РАМН доктор медицинских наук, профессор В.А.Отеллин

Педиатрическая медицинская Академия МЗ РФ

Защита состоится

на заседании Диссертационного совета Д 002.127.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора биологических наук при Институте эволюционной физиологии и биохимии им.И.М.Сеченова РАН (194223, Санкт-Петербург, пр.М.Тореза, д 44, большой конференц-зал)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института эволюционной физиологии и биохимии им И.М.Сеченова РАН

Автореферат разослан

Ученый секретарь _7

Диссертационного совета • ^^

доктор биологических наук,

профессор ^ЬСС-'г- П М Н.Маслова

ВВЕДЕНИЕ

1. Актуальность проблемы

Одной из фундаментальных- проблем современной, эволюционной нейрофизиологии является изучение закономерностей морфофункционального созревания мозга в ходе онтогенеза. Среди структур мозга важную роль в контроле и координации движений играет мозжечок (Dow R.S., Momzzi G., 1958; Орбели Л.А., 1962; Ito M., 1984; Разумеев А.Н., Григорьян РА 1976). Морфологическая и функциональная- зрелость клеточных элементов мозжечка является одним из важных критериев его вовлечения в контроль стато-кинетических рефлексов при выполнении рефлекторных и сложных произвольных движений • (Altaian J.and Sudarschan К., 1975; Thach, 1978; Фанарджян В.В., Григорьян РА, 1983; Григорьян РА, Пригарина Э.И., 1988).

Для успешного выполнения функций быстрого и точного контроля движений мозжечок обладает богато развитой системой афферентной иннервации, ключевым элементом которой является клетка Пуркинье - единственный эфферентный нейрон мозжечка, идущий к его ядрам (Eccles J.C., Ito M. and Szentagothai J., 1967; Фанарджян В.В., 1976; Григорьян РА, Тарасова Э.И., 1979; Тарасова Э.И., Григорьян Р.А., 1984; Фанарджян В.В., Григорьян Р.А., 1983; Фанарджян В.В., 2000).

С анатомической точки зрения клетка Пуркинье (КП) представляет весьма удобный объект для изучения цитоархитектоники мозжечковой коры благодаря своей упорядоченной - сравнительно однообразной, монослойной организации у всех позвоночных, своеобразию дендритной арборизации с обилием шипиков и уникальным в пределах ЦНС двойственным типом афферентной иннервации-системами мшистых и лазящих волокон (Cajal R., 1911; Eccles J.C.et al, 1967; Mugnaini E., 1972; Ito M., 1984; Voogd J., 1992, Llinas, 1992; Braitenberg V., 2002; Womack et al., 2002).

В пределах класса млекопитающих размеры сомы КП заметно варьируют, но в большинстве случаев вертикальная ось КП всегда меньше горизонтальной ее оси (Mugnaini Е., 1972). Сома клеток Пуркинье содержит ядро, тельце Ниссля,

агранулярный ретикулум, митохондрии, t—пгтппппт Ггтттти. лизосомы,

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ

| библиотека

3 « - -Ml

микротрубочки и нейрофиламенты (Palay S.L., Chan-Palay V., 1974). В ряде работ показано, что с возрастом происходят инволюционные изменения в дендритной арборизации и размерах сомы КП, которые в конечном счете сопровождаются гибелью клеток, и нарушение афферентной иннервации (Sturrock R.R., 1989, 1990; Bertoni-Freddari C.et al., 1991). В результате гибели эффективность синаптического действия КП в контроле движений ослабевает, движения становятся некоординированными, возникет шаткость в походке, теряется, плавность, быстрота и точность движений.

Общеизвестно, что двойственный характер иннервации КП выражается в неодинаковом синаптическом возбуждающем действии на дендриты КП двух афферентных входов - систем лазящих и мшистых волокон. Лазящие волокна устанавливают прямой, моносинаптической контакт с проксимальной частью дендритов, оказывая на КП самое сильное синаптической действие в пределах ЦНС, которое завершается сложным спайком (Eccles J.C.et al, 1967; Brooks V.B., Thach W.T., 1981; Brooks V., Kozlovskaja Let al., 1973; Llinas R., Sugimori M., 1992). В отличие от лазящих волокон терминали мшистых волокон вступают в контакт с апикальной частью дендритов КП, и тем самым оказывают слабое синаптическое действие, завершающееся простым спайком.

Приведенные данные позволяют сделать заключение, что морфологическая и функциональная зрелость клетки Пуркинье имеет критическое значение для эффективности синаптического действия афферентных входов на возбудимость КП, и по мере ее структурно-функционального оформления в ходе онтогенеза оказывавает более эффективный контроль координации движений.

Сочетание морфометрического исследования с изучением активности идентифицированных клеток Пуркинье у животных с разным уровнем развития двигательной деятельности в постнатальном периоде жизни является адекватным и актуальным и будет способствовать более углубленному пониманию тонких механизмов контроля движений и стато-кинетических рефлексов в период их формирования.

2. Цели и задачи работы

Цель настоящей работы заключалась в морфометрическом и электрофизиологическом изучении клеток Пуркинье мозжечка у зрело- и

незрелорождающихся животных по мере их роста и развития в ходе онтогенеза. В задачи работы входило:

1. Изучить морфометрически изменение горизонтальных, вертикальных диаметров и объема клеток Пуркинье у зрелорождающихся морских свинок в ходе их постнатального развития.

2. Провести сравнительное морфометрическое исследование тех же параметров формы и объема клеток Пуркинье у незрелорождающихся - котят в ходе их постнатального онтогенеза.

3. Сопоставить морфометрические данные роста и развития клеток Пуркинье у изученных зрело- и незрелорождающихся животных с созреванием электрической активности идентифицированных клеток Пуркинье.

4. Сравнить скорость и темпы изменения диаметров клетки и созревания ее до дефинитивной формы со становлением поведенческих и стато-кинетических рефлексов (стояние, опорная реакция и переворачивания, ходьба и бег) у зрело- и незрелорождающихся животных: морских свинок и кошек..

3. Научная новизна работы

Новизна работы состоит в том, что в ней впервые морфометрически изучены изменения горизонтальных и вертикальных размеров и объема КП и ядра у представителей зрело- и незрелорождающихся животных в постнатальном периоде, начиная с новорожденных и вплоть до достижения сомы КП дефинитивной формы

В работе впервые установлены сроки и темпы развития формы и размеров КП а также показаны критические периоды наиболее быстрого роста вертикальных и горизонтальных диаметров КП, в ходе постнатального развития зрело- и незрелорождающихся животных.

Наконец, новым в работе является сопоставление полученных изменений морфометрических параметров клетки Пуркинье у зрело- и незрелорождающихся животных с функциональной активностью идентифицированных клеток Пуркинье и поведенческим проявляением стато-кинетичесих рефлексов в соотвествующих возрастных группах исследованных животных.

4. Научная и практическая значимость работы

Экспериментальные данные, полученные в работе, могут быть использованы в практике для более точной диагностики двигательных расстройств мозжечковой этиологии как у детей различного возраста, так и у взрослых. А также в качестве теоретического обоснования тактики хирургических операций на мозжечке в условиях патологии (статический и интенциональный тремор, расстройство походки, гематомы мозжечка) с учетом соматотопической локализации в мозжечке. Помимо этого результаты данного исследования могут быть использованы при чтении курса по физиологии ЦНС в вузах биологического и медицинского профиля. Данные этой работы, как и предыдущих, выполненных в лаборатории, могут войти в руководства по физиологии. В целом полученный экспериментальный материал углубляет теоретические представляния о механизмах восприятия мозжечком афферентной информации, поступающей к его ключевой структуре - клеткам Пуркинье, которые осуществляют контроль и регуляцию быстроты, точности и плавности двигательного акта.

5. Основные положения, выносимые на защиту

1. У зрелорождающихся морских свинок процесс формирования дефинитивной формы клетки Пуркинье мозжечка занимает 4 недели постнатальной жизни. К этому сроку функционально созревают электрическая активность идентифицированных клеток Пуркинье и все стато-кинетические рефлексы.

2. В отличие от зрелорождающихся у незрелорождающихся котят сроки формирования дефинитивной формы и темпы возрастания объема клеток Пуркинье мозжечка заметно затягиваются до 6 - 7 недель постнатальной жизни. Соответственно изменению сомы клеток Пуркинье у котят повышается электрофизиологическая активность клеток Пуркинье и расширяется ассортимент позно-моторных реакций от простого стояния к быстрой ходьбе и бегу.

3. При формировании дефинитивного строения сомы клетки Пуркинье мозжечка у зрелорождающихся животных наибольшие изменения размеры клеток Пуркинье претерпевают в первую и четвертую неделю постнатальной жизни, тогда как у незрелорождающихся животных котят - в третью и четвертую.

6. Апробация работы

Материалы диссертационной работы докладывались в 1994 году на международном симпозиуме в Японии, посвященном позе и походке (Матсумото), на XXXIII международном Конгрессе физиологических наук (С-Петербург, 1997), на заседаниях Санкт-Петербурского общества физиологов в 2000, 2001, 2002 годах, на ежегодных собраниях Американского общества нейронаук: 30 Annual Meeting of American Society for Neuroscience (New Orleans, 2000), 31st Annual Meeting of American Society for Neuroscience (San Diego, 2001), 32nd American Society for Neuroscience (Orlando, 2002), на заседании лаборатории физиологии движений Рокфеллеровского университета США (1996) и на семинаре лаборатории физиологии ЦНС неврологического института Р.С.Дау в Портленде (США) в 1996 году.

7. Публикации

Основное содержание диссертации отражено в 12 публикациях, из них 4 статьи и 8 тезисов.

8. Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания-методик и объектов исследования, изложения результатов, их обсуждения, выводов

и списка использованной литературы, включающего_работ отечественных и

_зарубежных авторов. Материал диссертации изложен на_страницах,

иллюстрирован_рисунками и_таблицами.

МЕТОДИКА

Данная работа проведена на двух видах животных: морских свинках (зрелорождающиеся), котятах (незрелорождающиеся). Такой выбор животных был обусловлен разной степенью двигательной активности как при рождении, так и во время первых месяцев постнатальной жизни. Так как полное созревание мозжечка мозжечка, исходя из литературных данных (ссылку) происходит к двухмесячному возрасту, в нашем исследовании кошки были разделены на 6 возрастных групп: новорожденные, недельные, двухнедельные, трехнедельные, четырехнедельные и шестинедельные; морские свинки на 5 возрастных групп: новорожденные,

недельные, двухнедельные, трехнедельные и четырехнедельные. В каждой группе морфометрическому исследованию подвергалось по 8 животных одного вида. Таким образом, исследования -проводились на 48 кошках и 40 морских свинках. Поскольку существенных половых различий в морфологии мозжечка у данных животных до настоящего времени не выявлено, то пол животных не фиксировался. Извлечение мозжечка проводилось под уретановым наркозом, который вводился внутрибрюшинно из расчета 1200 мг на кг веса животного. Далее проводилась фиксация мозжечка в 10%-ном формалине на 96%-ном спирте. После продолжительной фиксации (более 3-х недель) мозжечок обезвоживался в спиртах восходящей концентрации (96%, абсолютный спирт), далее через спирт-ксилол и ксилол заливался в парафин. Затем изготавливали сагиттальные срезы толщиной 15 мкм, которые после депарафинирования окрашивали по методике Ниссля 5% водным раствором крезил-виолета. В зависимости от возраста и вида животного из одного мозжечка получали от 500 до 1500 срезов. Чтобы избежать ошибок измерения вследствие фрагментации клеток, толщина срезов была подобрана так, чтобы одна клетка, попавшая в срез через ядро и ядрышко, была измерена только один раз в данном срезе. Выбирались клетки, в которых как ядро, так и ядрышко находились в плоскости среза. Так как до настоящего времени не имеется данных об асимметрии в строении мозжечка исследуемых животных, срезы выбирали произвольно из симметричных структур левого и правого полушария мозжечка. Измерения горизонтальных и вертикальных диаметров клеток Пуркинье и их ядер проводили с помощью насадки на окуляр микроскопа при увеличении в 600 раз. Для измерения и последующей статистической обработки подбирали срезы из 3 областей мозжечка: латеральной (pars ansiformis) и медиальной частей полушария (pars intermedia) и срединной части червя (vermis). Прежде всего необходимо было выяснить нет ли различий у одного и того же животного в размерах клеток Пуркинье, взятых из разных областей мозжечка. С этой целью у животного обсчитывалось по 30 срезов из трех вышеуказанных областей. Результаты измерений сравнивали и статистически оценивали по критерию Стьюдента (Ивантер Э.В., Коросов А.В., 1992). Во всех случаях отличия в размерах клеток Пуркинье и их ядер в разных областях мозжечка у одного и того же животного были статистически не достоверны. Таким образом, результат можно было

усреднить по 90 срезам через один мозжечок у одного животного. Далее выводилось среднее по возрастной группе одного вида и статистически оценивались полученные результаты. После определения вертикального и горизонтального диаметров клетки Пуркинье вычисляли ее объем. Для этого пользовались формулой, предложенной Харревелдом и Шадэ (Harreveld, Shade, 1962), которая позволяет оценить объем клетки, имеющей вытянутую форму, по ее линейным размерам.

где V - объем клетки; а - наибольшая ось перикариона, проведенная через ядрышко; Ъ - наименьшая ось перикариона, проведенная через ядрышко.

Светооптические исследования давно показали, что в любой ткани имеется определенное ядерно-плазменное отношения, закономерно меняющееся в онто- и филогенезе (Блинков СМ., Глезер И.И., 1964). Вследствие этого по объему ядра, а также по объему перикариона клетки можно косвенно судить о росте и длине дендритов. А по установлению дефинитивной формы клетки можно примерно определить сроки окончания синаптогенеза.

Фотографирование полученных морфологических препаратов производилось с помощью фотоаппарата «Зенит-Е» с микрофотонасадкой МФН12, так, что увеличение на снимке размером 9 X 13 см составляло 630 раз, при этом использовалась пленка с высоким разрешением «Konica monochrome VX400».

В физиологическом разделе работы представлены наиболее типичные функциональные корреляты активности клеток Пуркинье и морфологических картин одних и тех же возрастных групп у зрело- (морские свинки) и незрелорождающихся (котята) животных. Это позволило сравнить степень функциональной связи морфологической картины формирования дефинитивной формы клеток Пуркинье с ее электрической активностью и зрелостью моторных рефлексов. С этой целью были избраны два наиболее типичных критических периода в морфо-функциональном развитии клеток Пуркинье у представителей зрелорождающихся - морских свинок: первый день постнатальной жизни, четырнадцатый и тридцатый. Эти возрастные группы служили для сравнения с темпом становления функциональной зрелости клеток Пуркинье и моторного

поведения у котят. Мы основывались на том, что в нашей лаборатории проблемы функционального созревания клеток Пуркинье у морских свинок были хорошо изучены и было показано, что полное функциональное созревание мозжечка у морских свинок происходит к 4-й неделе постнатальной жизни (Тарасова Э.И., Григорьян РА, 1984).

Опыты на морских свинках (18 особей) и котятах (18 особей) проводились под уретановым наркозом - 1200 мг/кг. Черепная кость и твердая мозговая оболочка над мозжечком удалялись и открывалась кора над областью червя мозжечка - HIV - HVI долек по Ларселлу (Larsell О., 1934). Обнаженная поверхность коры мозжечка постоянно орошалась теплым физиологическим раствором (0,9% раствор NaCl), а затем заливалась 6% раствором агар-агара, приготовленным на физиологическом растворе. Внеклеточное отведение импульсной активности клеток Пуркинье осуществлялось с помощью стандартных стеклянных микроэлекгродов, заполненных 2,5 М раствором NaCl, с сопротивлением кончика от 4 до 6 мОм. Индифферентный электрод вкалывался в мышцы черепа. Сигнал от микроэлектрода подавался на усилитель биопотенциалов, на экран осциллографа и записывался на магнитофон. Частота разрядов клетки Пуркинье в дальнейшем, после преобразования временной последовательности импульсов в амплитудную, подвергалась количественному анализу, с помощью которого оценивалась частота и величина межимпульсных интервалов в разряде клетки Пуркинье. Оценивались средняя частота простых и сложных спайков и длительность тормозной паузы. Среднюю частоту простых и сложных спайков определяли за одни и те же отрезки времени - от 30 сек до 5 мин. Для выяснения достоверности разницы полученных средних значений использовали критерий Стьюдента (Ивантер Э.В.и др., 1992).

Тестирование позно-моторых рефлексов проводили на интактных животных. Исследовали статические рефлексы (положение тела относительно горизонтальной поверхности, равновесие во время лежания, стояния и сидения), стато-кинетические рефлексы (ползание, лифтная реакция, реакция переворачивания в свободном падении) и локомоцию (бег, прыжки). Тестирование проводили общепринятыми способами (Магнус Р., 1962).

ю

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Одной из задач данного исследования было сравнить насколько временной ход развития формы клетки Пуркинье у зрелорозкдающихся животных (морские свинки) отличается от такового у незрелорождающихся (кошки). Для этой цели данные, полученные на морских свинках сравнивались с результатами у котят. Надо заметить, что судя как по электрофизилогическим исследованиям, так и по изучению моторных реакций, онтогенетическое созревание формы и объема клеток Пуркинье происходило неравномерно. Два вида выбранных животных имеют разные скорости и темпы развития клеток Пуркинье до показателей, характерных для взрослых животных.

Морские свинки Учитывая тот факт, что клетка Пуркинье в дефинитивном состоянии имеет грушевидную форму, у одной и той же клетки измеряли одновременно как горизонтальный, так и вертикальный диаметры, поскольку их соотношение дает более правильное представление об относительном изменении формы клетки и ядра в течение первого месяца постнатального развития.

На основании наших данных по световой микроскопии можно сказать, что у новорожденных животных клетки Пуркинье овальной или каплевидной формы с хорошо различимым крупным и бледным ядром, в котором выделяется темное базофильное ядрышко. У двух из восьми исследованных особей клетки Пуркинье в глубине борозд не образовывали правильный монослой, их тела были расположены с некоторым отклонением вверх и вниз от горизонтальной оси.

Вертикальный диаметр клетки Пуркинье у новорожденных морских свинок был равным 19,2 ± 0,16 мкм, а горизонтальный - 14,2 ± 0,15 мкм. Объем клетки составил 2585 ± 62,6 мкм3. На рисунке 1 представлена фотография с препаратов мозжечка у новорожденных морских свинок. Хорошо видны клетки Пуркинье (КП) со светлым ядром и ядрышком, молекулярный слой (МС) и зернистый слой мозжечка (ЗС). У однонедельных животных происходило заметное увеличение вертикального диаметра клетки Пуркинье (в 1,12 раз), горизонтальный же диаметр претерпевал значительно меньшие изменения (в 1,06 раз). Объем увеличивался в 1,33 раза (см.таблицу 1).

и

ФОТОГРАФИИ С ПРЕПАРАТОВ МОЗЖЕЧКА МОРСКИХ СВИНОК II

КОШЕК

(окраска по Нисслю, увеличение х 420)

«зягчгхут.....-—ч * Л о "« -ч ......^ ■■.....^........ -' у ]

Морская свинка новорожденная Морская свинка 30 дней

. ил* у V»"1 »-Г И^^^Шй

Кошка новорожденная Кошка 30 дней

Рис. 1. Объяснена! в тексте

В течение второй и третьей недели постнатальной жизни измеренные параметры изменялись более или менее равномерно, без резких скачков. В результате к 21 дню постнатального развития морская свинка имеет вертикальный диаметр клетки .Пуркинье мозжечка, равный 23,4 ± 0,18 мкм (увеличенный по сравнению с новорожденными в 1,2 раза), и горизонтальный - 16,8 ± 0,15 мкм (также увеличенный в 1,2 раза).

К 30 - 31 дням постнатальной жизни у морских свинок увеличивался как вертикальный, так и горизонтальный диаметры клеток Пуркинье. Однако, если вертикальный диаметр увеличивался в 1,3 раза по сравнению с новорожденными (прирост составляет 1,8 мкм), то горизонтальный - в 1.4 раза (прирост - 3,5 мкм). Итак, в течение первого месяца жизни

вертикальный диаметр клетки Пуркинье увеличился на 6 мкм, а горизонтальный диаметр - на 6,1 мкм. Такое увеличение хорошо демонстрирует рисунок 1, сделанный с морфологического препарата мозжечка одномесячной морской свинки.

Таблица 1

Количественные данные размеров и объемов клеток Пуркинье мозжечка и их ядер в онтогенезе зрело- и незрелорождающихся животных

Животное Возраст (сутки) Вертикальный диаметр КП (мкм) Горизонтальный диаметр КП (мкм) Объем КП (мкм') Объем ядра КП (мюг)

Морские свинки 0-1 19,2*0,16 14,2 ±0,15 2585 ±62,6 671 ± 19,2

7-8 21,5 ±0,18 15,1 ±0,17 3422 ± 73,4 751 ±19,9

14-15 22,5 ±0,19 15,8 ±0,16 4100 ±81,4 976 ±21,4

21-22 23,4 ±0,18 16,8 ±0,15 4420 ±89,8 1165 ±20,6

30-31 25,2 ±0,20 20,3 ±0,19 6487 ±85,3 1279 ±19,7

Котята 0-1 15,5 ±0,18 11,1 ±0,15 1277 ±57,2 389 ±17,5

7-8 16,1 ±0,19 11,5 ±0,18 1577 ±59,1 516 ±17,9

14-15 18,6 ±0,17 13,8 ±0,18 2305 ± 63,4 581 ± 18,6

21-22 22,4 ±0,19 16,2 ±0,20 3902 ±84,7 900 ±19,6

30-31 24,6 ±0,20 20,2 ±0,19 6302 ± 75,8 1100 ±20,1

45-46 26,7 ±0,19 21,0 ±0,18 7476 ±94,3 1281 ±20,8

Для удобства сравнения изменений, происходящих в размерах клетки Пуркинье, был высчитан средний прирост в мкм как вертикального так и горизонтального за каждую неделю в течение одного месяца. Для вертикального диаметра эта цифра составила 1,5 мкм, для горизонтального - 1,51 мкм. Далее для оценки увеличения недельных приростов обоих диаметров, их сравнивали с полученными средними арифметическими. Получено, что вертикальный диаметр клетки Пуркинье мозжечка у морской свинки имел два пика увеличения - в первую неделю и в четвертую неделю постнатальной жизни. Причем сразу после рождения данный параметр увеличивался более стремительно (прирост 2,3 мкм, что превышает средне-арифметический в 1,5 раза), в четвертую же неделю пририрост составил 1,8 мкм (возрос в 1,2 раза). Для горизонтального диаметра существует только один пик - в четвертую неделю постнатальной жизни - который

характеризуют следующие цифры 3,5 мкм и 2,3 раза. Объем клетки Пуркинье в течение первого месяца постнатальной жизни увеличился в 2,5 раза.

Соответственно ходу созревания дефинитивной формы клетки Пуркинье в онтогенетическом развитии морской свинки имели место значительные изменения в активности клеток Пуркинье и в позно-моторных реакциях (таблица 2).

Таблица 2

Активность клеток Пуркинье мозжечка и позио-моторные реакции в онтогенезе морских свинок и котят

Воаркт в днях Позно-моторные реакции Частота разряда клеток Пуркинье мозжечка (имп/с) и длительность тормозной паузы (мс) (средняя ± ошибка среднего арифметического)

Мо рские свинки Котята

Морские свинки Котята ПС СС ТП ПС СС ТП

0-1 Рефлекс стояния, опорная реакция Лежание в положении пронации И.4±11 0 44±0 05 381±54 1.36±0 02 0 69±0 07 >1000

1314 Быстрый бег, прыжки Быстрое ползание, сидение 19.6±2 2 1 04±0 06 ]90±38 8 80±1 1 0 76±0.07 336±72

3032 Реакции взрослых животных Лифтяая реакция, ходьба 30.3±2 9 0б9±006 152+26 26 8±2 5 1.10±0 10 251±36

ПС - простые спайки (имп/с), СС - сложные спайки (имл/с), ТП - тормозная пауза (мсек);

Как уже отмечалось во введении, фоново-активная клетка Пуркинье была идентифицирована разрядом простых и сложных спайков соответственно отражающих синаптическую активацию КП по афферентным входам мшистых и лазающих волокон, и появлением тормозной паузы после сложных спайков. Буквально через несколько часов после рождения у морских свинок регистрировалась электрическая активность клеток Пуркинье. Средняя частота простых спайков у новорожденных была равна 11,4 ± 1,1 имп/с, сложных спайков -0,44 ± 0,05 и длительность тормозной паузы 381 ± 54 мс (см.таблицу 2). Ко второй неделе постнаталъного развития частоты как простых, так и сложных спайков возросли, в то время как длительность тормозной паузы существенно сократилась. К месячному возрасту частота простых спайков увеличивалась до 30,3 ± 2,9 имп/с, т е. почти в 3 раза по сравнению с новорожденными животными. В то же время увеличение частоты разряда сложных спайков было гораздо меньшим - до 0,69 ±

0,06 имп/с. Параллельно с общим повышением частоты разряда КП тормозная пауза сократилась до 152 ± 25 .мс, т.е. в 2,5 раза по сравнению с новорожденными животными.

Наблюдения за поведением и моторными реакциями морских свинок начинались практически сразу после рождения. В это время большинство новорожденных животных лежало, однако, к концу первых суток у большинства свинок был выражен рефлекс стояния, а позже и опорная реакция. На второй неделе жизни наблюдались быстрый бег и прыжки. И наконец, у четырехнедельных морских свинок все позно-моторные реакции соответствовали уровню взрослых животных.

Котята В результате проведенных измерений были получены данные, характеризующие рост и развитие клеток Пуркинье мозжечка кошек и их ядер как процесс, неравномерный во времени.

У кошек клетки Пуркинье в первый день постнатальной жизни имеют овальную форму, а ядро также как и у морских свинок несколько смещено. Практически у всех исследованных новорожденных кошек клетки Пуркинье в глубине борозд частично погружены в нижележащий слой мозжечка. Это хорошо видно на фотографии с препарата мозжечка новорожденной кошки, представленной на рисунке 1. На фото отмечены клетки Пуркинье (КП), внешний зернистый (ВнЗС), молекулярный (МС) и внутренний зернистый слои (ЗС).

Вертикальный и горзонтальный диаметры клеток Пуркинье у новорожденных котят значительно меньше, чем у морских свинок и составляют 15,5 ± 0,18 и 11,1 ± 0,15 мкм соответственно. В первую неделю клетки Пуркинье изменялись мало, прирост для вертикального диаметра составляет 0,6 мкм, для горизонтального - 0,4 мкм, различия достоверны. Во вторую неделю увеличение для обоих диаметров произошло в 1,2 раза по сравнению с новорожденными животными, в третью - в 1,45 раз. К тридцатому дню постнатального развития вертикальный диаметр замедлил свое увеличение, а горизонтальный становился в 1,8 раза больше по отношению к неонатальным кошкам, объем же клетки Пуркинье к этому возрасту увеличивается почти в 5 раз, что наглядно показывает фотография с препарата мозжечка месячной кошки, где хорошо видны клетки Пуркинье (КП) с крупным темным ядрышком (рис.1).

Так же как у морских свинок, у котят были вычислены средние арифметические приросты за неделю в течение первого месяца постнатального развития, для вертикального диаметра эта величина составила 2,3 мкм, для горизонтального - 2,5 мкм. Таким образом, для вертикального диаметра можно сделать вывод о пике увеличения в третью неделю постнатального развития (прирост составил 3,8 мкм, что в 1,6 раз больше средне-арифметического), а для горизонтального - в четвертую неделю (4 мкм, в 1,6 раз, соответственно).

Рис. 2. График изменения частоты простых спайков в онтогенезе морских свинок и котят. На заднем плане - морские свинки, на переднем - котята.

Таким образом, на основании полученных данных можно сделать вывод, что у двух видов исследованных животных по разному происходит морфологическое созревание клетки Пуркинье в течение раннего онтогенеза. Прежде всего надо отметить, что наибольшее увеличение клетки происходит у незрелорождающихся животных, в отличие от зрелорождающихся морских свинок, которые появляются на свет с клетками, близкими к дефинитивным. Наибольшему изменению подвергается горизонтальный диаметр клетки Пуркинье у всех животных, так как клетка изначально вытянута в плоскости, перпендикулярной листку мозжечка. Приобретение дефинитивной грушевидной формы приводит как раз к увеличению поперечного диаметра сомы КП. Интересно, что у незрелорождающихся животных этот параметр увеличивается почти в 2 раза, а у морских свинок всего в 1,4.

Следующим параметром, который наиболее подвержен увеличению является вертикальный диаметр, что говорит о вытягивании сомы клетки вследствие роста дендритного дерева.

У новорожденных котят удалось зарегистрировать редкие простые спайки КП со средней частотой 1,36 ± 0,02 имп/с, которая к месячному возрасту достигла частоты 26,8 ± 2,5 имп/с, т.е. увеличилась почти в 20 раз. Интересно отметить, что заметное увеличение активности КП имело место после прозревания котят, а именно на 13 - 14 день постнатальной жизни, когда частота разряда простых спайков КП повысилась в 6,5 раза по сравнению с новорожденными (рис. 2). Далее же с двухнедельного возраста до месячного этот параметр увеличивался всего в 3 раза. Частота сложных спайков, также как и у зрелорождающихся морских свинок, в ходе первого месяца жизни у котят увеличивается (см.таблицу 2), а длительность тормозной паузы сокращается более чем в 4 раза

Исследование позно-моторных реакций показало, что сразу после рождения котенок может лежать на животе и пытается ползти вперед. После полного раскрытия глаз, на второй неделе жизни, котенок уже может сохранять вертикальное положение тела, опираясь на 4 конечности (реакция антигравитации). В это время он может сидеть, держа вертикально голову и верхнюю часть тела, при этом опираясь на передние лапки. К месячному возрасту котенок может ходить, бегать и прыгать. Таким образом, можно сделать заключение, что реакция равновесия и локомоция созревают у котят к 30 - 32 дням жизни, хотя они еще не вполне зрелые: имеет место небольшой тремор туловища и всех конечностей. Совершенствование всех позно-моторных реакций у котят происходило вплоть до 60 - 64 дней постнатального онтогенеза.

Вместе с тем следует также отметить, что несмотря на то, что в целом время развития формы КП у котят идет медленнее, чем у морских свинок, хотя по показателям функциональной активности КП, темп прироста их активности сравним с таковым у морских' свинок (см. табл. 2). Одним из объяснений такого быстрого роста активности КП у котят по сравнению с морскими свинками, может быть относительное большее увеличение объема КП у котят - в 5 раз по сравнению с морскими свинками (в 2,5 раза) к одному и тому же возрасту. Можно думать, что

большое увеличение объема влечет за собой более интенсивный внутриклеточный метаболизм.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Полученные морфометрические данные относительно сроков и темпов приобретения дефинитивной формы и размеров клеток Пуркинье мозжечка у зрело- и незрелорождающихся животных в целом совпадают со сроками функционального созревания у этих животных основных афферентных входов -систем мшистых и лазящих волокон к клеткам Пуркинье мозжечка, а также таких стато-кинетических рефлексов как рефлекс стояния, опорная и лифтная реакции. В ходе онтогенеза процесс полного созревания как формы КП мозжечка, так и электрофизиологических показателей ее активности, а также ряда позно-моторных рефлексов, у зрелорождающихся (морские свинки) занимает около 4 недель, тогда как у незрелорождающихся (котята) он более продолжителен и занимает около 6-7 недель постнатальной жизни. Поскольку афферентные сигналы, поступают к КП через зернистые клетки, то их нейрогенез имеет критическое значение для активности клеток Пуркинье. Важной особенностью нейрогенеза коры мозжечка-является то, что в начальные периоды постнатального развития происходит миграция зернистых клеток из наружного слоя во внутренний (Антонова А.М., 1971; Addison W.H., 1911; Ito М, 1984). У морских свинок этот процесс миграции-завершается к 6-му дню постнатальной жизни (Altman J., Das G., 1967), тогда как у кошек он более продолжителен и завершается к 35 - 60 дням жизни (Dacey M L, Wallace R.B, 1974; Ito M, 1984). Таким образом, сравнительно сжатые сроки созревания афферентов мшистого входа к КП у морских свинок обусловлены быстрым завершением миграции элементов зернистого слоя, который начался в эмбриональном периоде, а в постнатальном позволил осуществлять активацию синапса параллельные волокна - клетка Пуркинье (Ito М., 1984; Eccles J.C. at all., 1967; Llinas R., Simpson J., 1981; Григорьян Р.А., Тарасова ЭИ., 1979), участвующего в контроле позно-моторных рефлексов (Bloedel J., Courville J., 1981). Следует отметить, что другим афферентным входом, контролирующим начало и конец движения, является система лазящих волокон, оказывающая на КП самое сильное сииаптическое возбуждающее в пределах ЦНС действие, на единственный выходной элемент мозжечка - клетку Пуркинье (Strata P.G., Montarolo P.G., 1982;

Braitenberg V., 2002). В отличие от зрелорождающихся, у незрелорождающихся котят процесс созревания формы КП занимает более длительный период (до 6 - 7 недель) и происходит медленнее, чем у морских свинок, а именно повышается частота разряда простых спайков и совершенствуются позно-моторные рефлексы. Сравнивая сроки созревания формы КП можно отметить тесную связь между продолжительностью, степенью и временем развития ее электрофизиологической активности и координацией движений животного. Как у морских свинок, так и у котят созревание позно-моторых реакций и активности КП происходило параллельно достижению полной морфологической зрелости КП, хотя и в разные сроки. Особенно это касается соотношения простых и сложных спайков. Если у морских свинок к моменту достижения морфологической зрелости отношение частот простых и сложных спайков увеличивалось примерно вдвое (1,8), то у котят оно увеличивалось в 12 раз (см. таблицу 2). Определенный интерес представляет рассмотрение длительностей тормозных пауз (ТП) после синагггической активации КП входом лазящих волокон. В раннем онтогенезе они значительно продолжительнее у котят по сравнению с морскими свинками. Большую длительность ТП в этом периоде жизни трудно приписать лишь одной фазе инактивации (Granit R., Phillips C.G., 1956), не превышающей 100 - 200 мс. Большой разброс длительностей тормозных пауз, по-видимому, связан" с неравномерностью созревания как самих нейронов, так и их синаптических контактов на дендритах КП. Из морфологических работ известно, что созревание тормозных нейронов мозжечка (корзинчатые, звездчатые клетки, клетки Гольджи) происходит неравномерно, как по глубине коры, так и тангенциально по всей коре (Mugnaini E., 1972). Таким образом, суммируя сказанное, можно отметить, что сравнивая темп развития формы КП и ее электрофизиологические характеристики у морских свинок и котят можно сделать заключение, что наиболее высокий темп созревания у зрелорождающихся наблюдается в первую и четвертую недели постнатального онтогенеза (см. рис. 2), а у незрелорождающихся - в третью и четвертую. Сходная динамика имеется и при становлении позно-моторных рефлексов у этих животных.

выводы

1. Морфологическое созревание формы и объема клетки Пуркинье мозжечка (КП) у зрелорождающихся животных (морские свинки) занимает 4 недели постнатальной жизни, причем увеличение вертикального диаметра клетки Пуркинье идет сравнительно равномерно в ходе онтогенеза (с 19,2 ± 0,25 до 25,2 ± 0,20 мкм), тогда как горизонтальный диаметр, увеличиваясь с 14,2 ± 0,2 мкм до 20,3 ± 0,19 мкм, наибольшие изменения претерпевает в четвертую неделю постнатальной жизни. Объем клеток Пуркинье к периоду установления дефинитивной формы увеличивается по сравнению с новорожденными, в 2,5 раза (с 2585 ± 62,6 до 6487 ± 85,3 мкм ), что возможно свидетельствует о большей арборизации дендритов и повышении внутриклеточного метаболизма.

2. Ко времени приобретения дефинитивной формы электрическая активность идентифицированных клеток Пуркинье мозжечка, включая тормозную паузу, и стато-кинетические рефлексы (стояние, опорная и лифтная реакции, реакция переворачивания при свободном падении) у морских свинок достигают уровня, характерного для взрослых животных.

3. В отличие от морских свинок, у незрелорождающихся кошек приобретение дефинитивной формы КП занимает 6 недель постнатальной жизни. За первый месяц жизни вертикальный диаметр у котят увеличивается в 1,7 раза (от 15,5 ± 0,26 до 24,6 ± 0.20 мкм), тогда как горизонтальный - примерно в 2 раза (от 11,1 ±0,21 до 20,2 ±0,19 мкм), причем наибольшее увеличение наблюдается после полного прозревания - для вертикального диаметра в третью неделю, а для горизонтального - в четвертую неделю постнатальной жизни. Объем клеток Пуркинье у этих животных к первому месяцу жизни увеличивается, по сравнению с новорожденными, в 5 раз (от 1277 ± 57,2 до 6302 ± 75,8 мкм3).

4. У котят к этому периоду зрелости клеток Пуркинье мозжечка (1 месяц) проявления электрической активности и в большей степени позно-моторные рефлексы несколько отстают от таковых у морских свинок. Что касается электрофизиологических характеристик КП, особенно это проявляется в частоте синаптической активации клеток Пуркинье афферентным входом мшистых волокон.

5. Отношение частоты простых (ПС) и сложных спайков (СС) в разряде клеток Пуркинье мозжечка у морских свинок и котят имеет тенденцию к увеличению по мере их роста и развития. Однако у морских свинок к 30 дням постнатального развития это отношение увеличивается в 1,8 раза, тогда как у котят - более чем в 12 раз. Такое различие индекса ПС/СС у морских свинок и кошек в ходе онтогенеза обусловлено прежде всего значительно, меньшей частотой синаптической активации КП входом мшистых волокон у новорожденных котят, по сравнению с морскими свинками.

6. Исследование формы и размеров клеток Пуркинье мозжечка с параллельной регистрацией физиологических феноменов (активность КП и позно-моторные рефлексы) у зрело- и незрелорождающихся животных выявило их взаимозависимость в ходе раннего постнатального онтогенеза.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

Статьи:

1. Grigorian R., Prigarina E., Olejnick Т., Chaban Т. Maturation of the stato-kinetic reflexes and activity of the cerebellar Purkinje cells in Ciimea Pigs, Rats and Kittens: role of the eye opening time // In: Vestibular and Neural Front, Elsevier, Amsterdam, 1994 p. 175-79

2. Олейник Т.Л. Морфометрическое изучение клеток Пуркинье мозжечка в раннем постнатальном онтогенезе крыс // Труды победителей конкурса грантов 1998 года для .студентов, аспирантов и молодых ученых Санкт-Петербурга, направление «Биология», Санкт-Петербург, 1998с. 166-67

3. Олейник Т.Л., Григорьян Р.А. Морфометрическое изучение развития клеток Пуркинье мозжечка в постнатальном онтогенезе крыс // Журнал эволюционной биохимии и физиологии, т.34, № 4, 1998, стр.480-484

4. Григорьян Р.А., Пригарина Э.И., Олейник Т.Л., Карелина Т.В. Функциональная роль клеток Пуркинье мозжечка в онтогегезе позно-моторных реакций у зрело- и незрелорождающихся млекопитающих // Журнал эволюционной физиологии и биохимии, т.39, № 6, 2003, с.559-567

Тезисы:

1. Олейник Т.Л. Морфометрические показатели созревания клеток Пуркинье мозжечка крыс в онтогенезе // Мат.Конф.молодых физиологов и биохимиков России "Биохимические и биофизические механизмы физиологических функций", 1995

2. Olejnick Т., Demjanenko G. Morphometric study of the horizontal and vertical diameters of the rats cerebellar Purkinje cells in ontogeny // Develpomental 11th Biennal Meeting of the International Society for Neuroscience, Program and Abstract, Tampere, Finland, 1996

3. Олейник Т.Л., Григорьян РА., Демьяненко Г.П. Морфометрические данные о гороизонтальном и вертикальном диаметрах клетки Пуркинье мозжечка крыс в онтогенезе // I (XI) Международное совещание по эволюционной физиологии, Санкт-Петербург, 1996

4. Olejnick T.L. The size and shape of cerebellar Purkinje cells in rats and kittens: early ontogenetical data// XXXIII International Congress of physiological sciences, St.Petersburg, June 30 - July 5, 1997

5. Grigorian R., Prigarina E., Olejnick T. Age-related changes of the ratio simple spikes complex spikes of cerebellar Purkinje cells discharges and motor reaction in guinea pigs and kittens // 13th International Symposium on Posture and Gait, Paris, 1997

6. Olejnick T.L, Olejnick S.A., Grigorian RA. The change in size of the kitten's cerebellar Purkinje cells in early ontogeny // 30th Annual Meeting of American Society for Neuroscience, Abstr № 255.11, New Orleans, 2000

7. Olejnick T.L., Olejnick S.A., Grigorian R.A. The morphometric relationships between diameters of cerebellar Purkinje cells and their nuclei in the kittens // 31st Annual Meeting of American Society for Neuroscience, Abstr № 516.3, San Diego, 2001

8. Grigorian R.A., Prigarina E.I., Olejnick T.L., Chaban T.V. Correlation between simple ans complex in cerebellar Purkinje cells discharges and maturation of motor reaction in Ginea pigs, rats and kittens // 32nd American Society for Neuroscience,, Abstr № 360.16, Orlando, 2002

Подписано в печать 22.03.2004 Объем: 1,0 п. л. Тираж 70 эю. Заказ № 769 Отпечатано в типографии ООО «КОПИ-Р», С-Пб, пер. Гривиоеа 66 Лицензия ПЛД№ 69-338 от 12.02.99t.

5- 590 Ï

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Олейник, Татьяна Леонидовна

ВВЕДЕНИЕ.:.:.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. МАКРО- И МИКРОСКОПИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ КОРЫ

МОЗЖЕЧКА.:.

1.2. ОНТОГЕНЕЗ КЛЕТОК ПУРКИНЬЕ И ЗЕРНИСТЫХ КЛЕТОК МОЗЖЕЧКА.

1.3. МШИСТЫЕ ВОЛОКНА.

1.4. ЛАЗЯЩИЕ ВОЛОКНА.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.1. МОРФОМЕТРИЧЕСКИЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ ПО КЛЕТКАМ ПУРКИНЬЕ МОРСКИХ СВИНОК.

3.2. МОРФОМЕТРИЧЕСКИЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ ПО КЛЕТКАМ ПУРКИНЬЕ КОТЯТ.

ГЛАВА 4.ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Морфометрическое и функциональное изучение созревания клеток Пуркинье мозжечка в онтогенезе зрело- и незрелорождающихся животных"

Актуальность проблемы. Одной из фундаментальных проблем современной эволюционной нейрофизиологии является изучение закономерностей морфофункционального созревания мозга в ходе онтогенеза. Среди структур мозга важную роль в контроле и координации движений играет мозжечок (Dow R.S., Moruzzi G., 1958; Орбели JI.А!, 1962; Ito М., 1984; Козловская И.Б., 1976; Разумеев А.Н., Григорьян Р.А. 1976). Морфологическая и функциональная зрелость клеточных элементов мозжечка является одним из важных критериев его вовлечения в контроль стато-кинетических рефлексов при выполнении рефлекторных и сложных произвольных движений (Altman J.and Sudarshan К., 1975; Thach, 1978; Фанарджян В.В., Григорьян Р.А., 1983; Григорьян Р.А., Пригарина Э.И., 1988).

Для успешного выполнения функций быстрого и точного контроля движений мозжечок обладает богато развитой системой афферентной иннервации, ключевым элементом которой является клетка Пуркинье - единственный эфферентный нейрон мозжечка, идущий к его ядрам (Eccles J.С., Ito М. and Szentagothai J., 1967; Фанарджян В.В., 1975; Григорьян Р.А., Тарасова Э.И., 1979; Тарасова Э.И., Григорьян Р.А., 1984; Фанарджян В.В., Григорьян Р.А., 1983; Фанарджян В.В., 2000).

С анатомической точки зрения клетка Пуркинье (КП) представляет весьма удобный объект для изучения цитоархитектоники мозжечковой коры благодаря своей упорядоченной сравнительно однообразной, монослойной организации у всех позвоночных, своеобразию дендритной арборизации с обилием шипиков и уникальным в пределах ЦНС двойственным типом афферентной иннервации - системами мшистых и лазящих волокон (Cajal R., 1911; Eccles J.C.et al, 1967; Mugnaini E., 1972; Ito M., 1984; Voogd J., 1992, Llinas R., Sugimori M, 1992; Braitenberg V., 2002).

В пределах класса млекопитающих размеры сомы КП заметно варьируют, но в большинстве случаев вертикальная ось КП всегда меньше горизонтальной ее оси (Mugnaini Е., 1972). Сома клеток Пуркинье содержит ядро, тельце Ниссля, агранулярный ретикулум, митохондрии, аппарат Гольджи, лизосомы, микротрубочки и нейрофиламенты (Palay S.L., Chan-Palay V., 1974). В ряде работ показано, что с возрастом происходят инволюционные изменения в дендритной арборизации и размерах сомы КП, которые, в конечном счете, сопровождаются гибелью клеток, и нарушение афферентной иннервации (Sturrock R.R., 1989а, 1989b, 1990; Bertoni-Freddari C.et al., 1991). В результате гибели эффективность синаптического действия КП в контроле движений ослабевает, движения становятся нескоординированными, возникает шаткость в походке, теряется плавность, быстрота и точность движений.

Общеизвестно, что двойственный характер иннервации КП выражается в неодинаковом синаптическом возбуждающем действии на дендриты КП двух афферентных входов - систем лазящих и мшистых волокон. Лазящие волокна устанавливают прямой, моносинаптической контакт с проксимальной частью дендритов, оказывая на КП самое сильное синаптической действие в пределах ЦНС, которое завершается сложным спайком (Eccles J.C.et al, 1967; Brooks V.B., Thach W.T., 1992; Brooks V., Kozlovskaja I.et al., 1973; Llinas R., Sugimori M., 1992). В отличие от лазящих волокон терминали мшистых волокон вступают в контакт с апикальной частью дендритов КП, и тем самым оказывают слабое синаптическое действие, завершающееся простым спайком.

Приведенные данные позволяют сделать заключение, что морфологическая и функциональная зрелость клетки Пуркинье имеет критическое значение для эффективности синаптического действия афферентные входов на возбудимость КП, и по мере ее структурно-функционального оформления в ходе онтогенеза оказывает более эффективный контроль координации движений.

Сочетание морфометрического исследования с изучением активности идентифицированных клеток Пуркинье у животных с разным уровнем развития двигательной деятельности в постнатальном периоде жизни является адекватным и актуальным и будет способствовать более углубленному пониманию тонких механизмов контроля движений и стато-кинетических рефлексов в период их формирования.

Цели и задачи работы

Цель настоящей работы заключалась в морфометрическом и электрофизиологическом изучении клеток Пуркинье мозжечка у зрело- и незрелорождающихся животных по мере их роста и развития в ходе онтогенеза. В задачи работы входило:

1. Изучить морфометрически изменение горизонтальных, вертикальных диаметров и объема клеток Пуркинье у зрелорождающихся морских свинок в ходе их постнатального развития.

2. Провести сравнительное морфометрическое исследование тех же параметров формы и объема клеток Пуркинье у незрелорождающихся - котят в ходе их постнатального онтогенеза.

3. Сопоставить морфометрические данные роста и развития клеток Пуркинье у изученных зрело- и незрелорождающихся животных с созреванием электрической активности идентифицированных клеток Пуркинье.

4. Сравнить скорость и темпы изменения диаметров клетки и созревания ее до дефинитивной формы со становлением поведенческих и стато-кинетических рефлексов (стояние, опорная реакция и переворачивания, ходьба и бег) у зрело- и незрелорождающихся животных: морских свинок и кошек. Научная новизна работы

Новизна работы состоит в том, что в ней впервые морфометрически изучены изменения горизонтальных и вертикальных размеров и объема КП и ядра у представителей зрело-и незрелорождающихся животных в постнатальном периоде, начиная с новорожденных и вплоть до достижения сомы КП дефинитивной формы.

В работе впервые установлены сроки и темпы развития формы и размеров КП, а также показаны критические периоды наиболее быстрого роста вертикальных и горизонтальных диаметров КП, в ходе постнатального развития зрело- и незрелорождающихся животных.

Наконец, новым в работе является сопоставление полученных изменений морфометрических параметров клетки Пуркинье у зрело-и незрелорождающихся животных с функциональной активностью идентифицированных клеток Пуркинье и поведенческим проявлением стато-кинетичесих рефлексов в соответствующих возрастных группах исследованных животных.

Научная и практическая значимость работы

Экспериментальные данные, полученные в работе, могут быть использованы в . практике для более точной диагностики двигательных расстройств мозжечковой этиологии, как у детей различного возраста, так и у взрослых. А также в качестве теоретического обоснования тактики хирургических операций на мозжечке в условиях патологии (статический и интенциональный тремор, расстройство походки, гематомы мозжечка) с учетом соматотопической локализации в мозжечке. Помимо этого результаты данного исследования могут быть использованы при чтении курса по физиологии ЦНС в вузах биологического и медицинского профиля. Данные этой работы, как и предыдущих, выполненных в лаборатории, могут войти в руководства по физиологии. В целом полученный экспериментальный материал углубляет теоретические представления о механизмах восприятия мозжечком афферентной информации, поступающей к его ключевой структуре - клеткам Пуркинье, которые осуществляют контроль и регуляцию быстроты, точности и плавности двигательного акта.

Основные положения, выносимые на защиту

1. У зрелорождающихся морских свинок процесс формирования дефинитивной формы клетки Пуркинье мозжечка занимает 4 недели постнатальной жизни. К этому сроку функционально созревают электрическая активность идентифицированных клеток Пуркинье и все стато-кинетические рефлексы.

2. В отличие от зрелорождающихся у незрелорождающихся котят сроки формирования дефинитивной формы и темпы возрастания объема клеток Пуркинье мозжечка заметно затягиваются до 6 - 7 недель постнатальной жизни. Соответственно изменению сомы клеток Пуркинье у котят повышается электрофизиологическая активность клеток Пуркинье и расширяется ассортимент позно-моторных реакций от простого стояния к быстрой ходьбе и бегу.

3. При формировании дефинитивного строения сомы клетки Пуркинье мозжечка у зрелорождающихся животных наибольшие изменения размеры клеток Пуркинье претерпевают в первую и четвертую неделю постнатальной жизни, тогда как у незрелорождающихся животных котят - в третью и четвертую.

Апробация работы

Материалы диссертационной работы докладывались в 1994 году на международном симпозиуме в Японии, посвященном позе и походке (Матсумото), на XXXIII международном Конгрессе физиологических наук (С-Петербург, 1997), на заседаниях Санкт-Петербургского общества физиологов в 2000, 2001, 2002 годах, на ежегодных собраниях Американского общества нейронаук: 30th Annual Meeting of American Society for Neuroscience (New Orleans, 2000), 31st Annual Meeting of American Society for Neuroscience (San Diego, 2001), 32nd American Society for Neuroscience (Orlando, 2002), на заседании лаборатории физиологии движений Рокфеллеровского университета США (1996) и на семинаре лаборатории физиологии ЦНС неврологического института Р.С.Дау в Портленде (США) в 1996 году.

Публикации

Основное содержание диссертации отражено в 12 публикациях, из них 4 статьи и 8 тезисов. 4

Заключение Диссертация по теме "Физиология", Олейник, Татьяна Леонидовна

выводы

1. Морфологическое созревание формы и объема клетки Пуркинье мозжечка (КП) у зрелорождающихся животных (морские свинки) занимает 4 недели постнатальной жизни, причем увеличение вертикального диаметра клетки Пуркинье идет сравнительно равномерно в ходе онтогенеза (с 19,2 ± 0,25 до 25,2 ± 0,20 мкм), тогда как горизонтальный диаметр, увеличиваясь с 14,2 ± 0,2 мкм до 20,3 ± 0,19 мкм, наибольшие изменения претерпевает в четвертую неделю постнатальной жизни. Объем клеток Пуркинье к периоду установления дефинитивной формы увеличивается по сравнению с новорожденными, в 2,5 раза (с 2585 ± 62,6 до 6487 ± 85,3 мкм3), что, возможно, свидетельствует о большей арборизации дендритов и повышении внутриклеточного метаболизма.

2. Ко времени приобретения дефинитивной формы электрическая активность идентифицированных клеток Пуркинье мозжечка, включая тормозную паузу, и стато-кинетические рефлексы (стояние, опорная и лифтная реакции, реакция переворачивания при свободном падении) у морских свинок достигают уровня, характерного для взрослых животных.

3. В отличие от морских свинок, у незрелорождающихся котят t приобретение дефинитивной формы КП занимает 6 недель постнатальной жизни. За первый месяц жизни вертикальный диаметр у котят увеличивается в 1,7 раза (от 15,5 ± 0,26 до 24,6 ± 0,20 мкм), тогда как горизонтальный - примерно в 2 раза (от 11,1 ± 0,21 до 20,2 ± 0,19 мкм), причем наибольшее увеличение наблюдается после полного прозревайия - для вертикального диаметра в третью неделю, а для горизонтального - в четвертую неделю постнатальной жизни. Объем клеток Пуркинье у этих животных к первому месяцу жизни увеличивается, по сравнению с новорожденными, в 5 раз (от 1277 ± 57,2 до 6302 ± 75,8 мкм3).

4. У котят к этому периоду зрелости клеток Пуркинье мозжечка (1 месяц) проявления электрической активности и в большей степени позно-моторные рефлексы несколько отстают от таковых у морских свинок. Что касается электрофизиологических характеристик КП, особенно это проявляется в частоте синаптической активации клеток Пуркинье афферентным входом мшистых волокон.

5. Отношение частоты простых (ПС) и сложных спайков (СС) в разряде клеток Пуркинье мозжечка у морских свинок и котят имеет тенденцию к увеличению по мере их роста и развития. Однако у морских свинок к 30 дням постнатального развития это отношение увеличивается в 1,8 раза, тогда как у котят - более чем в 12 раз. Такое различие индекса ПС/СС у морских свинок и кошек в ходе онтогенеза обусловлено, прежде всего, значительно меньшей частотой синаптической активации КП входом мшистых волокон у новорожденных котят, по сравнению с морскими свинками.

6. Исследование формы и размеров клеток Пуркинье мозжечка с параллельной регистрацией физиологических феноменов (активность КП и позно-моторные рефлексы) у зрело- и незрелорождающихся животных выявило их взаимозависимость в ходе раннего постнатального онтогенеза.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Олейник, Татьяна Леонидовна, Санкт-Петербург

1. Андреева Н.Г., Обухов Д.К. Эволюционная морфология нервной системы позвоночных. Санкт-Петербург. 1999

2. Антонова A.M. Структурные комплексы коры мозжечка и их функциональные особенности в сравнительно-анатомическом ряду млекопитающих // Структурная и функциональная организация мозжечка. J1, Наука, 1971. С. 4-10

3. Блинков С.М., Глезер И.И. Мозг человека в цифрах и таблицах. Ленинград. Медицина, 1964.

4. Гилерович Е.Г. Иммуногистохимическое изучение структурных основ торможения в центральных ядрах мозжечка у мышей // Рос. физиол. ж. 1998. Т. 84. С. 1325-1333

5. Григорьян Р.А. Эволюция афферентного входа в мозжечок: онто- и филогенетический аспект//Усп. физиол. наук 1972. Т.З. С. 45—72.

6. Григорьян Р.А., Тарасова Э.И. Созревание активности клеток Пуркинье мозжечка морских свинок в онтогенезе // Нейронные механизмы интероцептивной деятельности мозжечка. Ереван, 1979. С. 66 — 72

7. Григорьян Р.А., Пригарина Э.И. Созревание активности клеток Пуркинье мозжечка и лифтная реакция // Ж. эвол. биохим. и физиол. 1988. Т. 24. С. 344 349

8. Ивантер Э.В., Коросов А.В. Основы биометрии. Введение в статистический анализ биологических явлений и процессов. Петрозаводск, 1992. 168 с. ,

9. Карамян А.И. Эволюция конечного мозга позвоночных. Ленинград, Наука, 1976. 255 с.

10. Козловская И.Б. Афферентный контроль произвольных движений. М., 1976

11. Костюк П.Г. Кальций и клеточная возбудимость. М., 1986. С. 162-163

12. Лапицкий В. П. Головные ганглии и двигательная активность насекомых. Л., 1990. С. 130 131

13. Магнус Р. Установка тела. Экспериментально-физиологические исследования отдельных определящих установку тела рефлексов, их взаимных влияний и их расстройств. Москва, 1962. 624 с

14. Мелик-Мусян А.Б. Мозжечок кошки. Анатомо-гистологический атлас. Ленинград, 1980. 100 с.

15. Орбели JI.A. Новые представления о функциях мозжечка // Избр. тр. М.,-Л„ 1962. Т.2. С. 213-226

16. Отеллин В.А., Арушанян Э.Б. Нигро-стрио-нигральная система. М., Медицина. 1990

17. Пригарина Э.И., Григорьян Р.А. Посгнатальное развитие активности клеток Пуркинье мозжечка и позно-двигательные рефлексы у котят // В кн.: Мозжечок и структуры ствола мозга. 1995. Ереван, С. 96 102

18. Пушкарев Ю.П. Начала физиологии. С-Пб., 2002

19. Пушкарев Ю.П., Лобов Г.И. Трудные вопросы физиологии. С-Пб., 2003

20. Разумеев А.Н., Григорьян Р. А. Мозжечок и гравитация. Москва, 1976.

21. Сентоготаи Я., Арбиб М. Концептуальные модели нервной системы. М.,1976

22. Свидерский В.Л., Плотникова С.И. Насекомые и позвоночные: аналогичные структуры в высших интегративных центрах головного мозга // Ж. эвол. физиол. и биохим. 2002. Т. 38. С. 492 501

23. Смолянинов В.В. О струьсгруных инвариантах коры мозжечка // В кн.: Мозжечок и структуры ствола мозга. 1995. Ереван, С. 387 394

24. Тарасова Э.И., Григорьян Р.А. Созревание клеток Пуркинье мозжечка в ранние сроки постнатального онтогенеза зрелорождающихся // Материалы симпозиума «Мозг и движение»: Тез.докл. Ереван, 1973. С.

25. Тарасова Э.И., Григорьян Р.А. Некоторые электрофизиологические показатели созревания клеток Пуркинье мозжечка в онтогенезе // Современные представления о функциях мозжечка. Ереван, 1984. С. 65 76

26. Толкунов Б.Ф. Стриатум и сенсорная специализация нейронной сети. Л., Наука. 1978

27. Фанарджян В.В. О нейронной организации эфферентных систем мозжечка. Ленинград, 1975

28. Фанарджян В.В. Мозжечок и организация поведения: сравнительно-физиологический аспект//Ж.эвол.биохим.и физиол. 2000. Т. 36. С. 178 183

29. Фанарджян В.В., Григорьян Р.А. Интегративные механизмы мозжечка // Руководство по физиологии. Частная физиология нервной системы. Л.: Наука, 1983. С. 112-170

30. Цехмистренко Т.А. Количественные изменения грушевидных нейронов коры мозжечка человека от рождения до 20 лет // Морфология. 1998. Т. 113. С. 57-61

31. Addison W.H.F. The development of the Purkinje cells and the cortical layers in the cerebellum of the albino rat // J. Сотр. Neurol. 1911. V. 21. P. 459 -490

32. Altman J. Postnatal development of the cerebellar cortex in the rat.I. The external germinal layer and the transitionsl molecular layer // J. Сотр. Neurol. 1972a. V. 145. P. 353 398

33. Altman J. Postnatal development of the cerebellar cortex in the rat. II Phases in the maturation of Purkinje cells and of the molecular layer // J Сотр. Neurol. 1972b. V. 145. P. 399-464

34. Altman J. Postnatal development of the cerebellar cortex in the rat. Ill Maturation of the components of the granular layer // J. Сотр. Neurol. 1972c. V. 145. P. 465-513

35. Altman J., Anderson W.J. Experimental reorganizatin of the cerebellar cortex. I Morphological effect of elimination of all microneurons with prolonged X-irradiation started at birth // J. Сотр. Neurol. 1972. V. 146. P. 355 406

36. Altman J., Bayer S.A. The development of the cerebellar system. In relation to its evolution, structure and functions. CRC Press. 1997

37. Altman J., Das G.D. Postnatal neurogenesis in the gunea pig // Nature. 1967. V. 214. P. 1098- 1101

38. Altman J., Sudarshan K. Postnatal development of locomotion in the laboratory rat// Anim. Behav. 1975. V. 23. P. 896 920

39. Andersen B.D., Gundersen H.J., Pakkenberg B. Aging of the human cerebellum: stereological study//J. Сотр. Neurol. 2003. V. 446. P. 356 365

40. Andersen P., Eccles J.C. Locating and identifying postsynaptic inhibitory synapses by the correlation of phisiological and histochemical data // Modern trends in neuromorphology: Abstr. Symp. Biol. Hung. 1965. V. 5. P. 219 249

41. Apfel M.I., Esberard C.A., Rodrigues F.K., Bahamad F.M.Jr., Sillero R.O. Stereologic study of the cerebellar Purkinje cells submitted to alcoholic intoxication in Wistar rats // Arg Neuropsiquiatr. 2002. V. 60. P. 258 263t

42. Armstrong D.M., Schild R.F. A quantitative study of the Purkinje cells in the cerebellum of the albino rat // J. Сотр. Neurol. 1970. V. 139. P. 449 456

43. Armstrong D.M. Functional significance of connections of the inferior olive // Physiol Rev. 1974. V. 54. P. 358 416

44. Armstrong D.M., Coglell В., Harvey R.J. Discharge patterns of Purkinje cells in cats anaesthetized with a-chloralose // J. Physiol. (Gr. Br.). 1979. V. 291. P. 351-366

45. Bakalian A., Corman В., Delhaye-Bouchaud N., Mariani J. Quantitative analysis of the Purkinje cell population during extreme ageing in the cerebellum of the Wistar/Louvain rat // Neurobiol. of Aging. 1991. V. 12. P. 425 430

46. Bedi K.S., Hall R., Davies C.A., Dobbing J. Stereological analysis of thecerebellar granule and Purkinje cell of 30-day-old and rats undernourished duringearly postnatal life // J. Сотр. Neurol. 1980. V. 193. P. 863 870 i

47. Bertoni-Freddari C., Fattoretti P., Casoli T. Neurobioilogy of the agingbrain: morphological alterations at synaptic region // Arch. Gerontol, and Geriatr. 1991. V. 12. P. 253-259

48. Bloedel J., Courville J. A review of cerebellar afferent systems // Handbook of Physiology / Ed V.B.Brooks. Baltimore: 1981. V.2. P. 795 830

49. Bok S.T. Histonomy of the cerebral cortex. Amsterdam, 1959

50. Braitenberg V., Atwood R.P. Morphological observation on the cerebellar cortex // J. Сотр. Neurol. 1958. V. 109. P. 2 27

51. Braitenberg V. In defense of the cerebellum // Ann. N. Y. Acad. Sci. 2002. V. 978. P. 175 -183

52. Brooks V.B., Thach W.T. Cerebellar control of posture and movement // Handbook of Physiology. Section 1, V.2, Pt 2/ Ed. V.B.Brooks. Bethesda: Am. Physiol. 1 Society, 1981: 877-946

53. Brooks V.B., Kozlovskaja I.В. Effects of cooling dentate nucleus on traking task performance in monkeys // J. Neurophysiol. 1973. V. 36. P. 974 995

54. Cajal R. Histologic du systeme nerveux de l'homme et des Vertebres. 1911. II. Maloine. Paris

55. Chan-Palay V., Palay S.L. Tendril and glomerular collaterals of climbing fibers in the granular layer of the rat's cerebellar cortex // Z. Anat. Enwickl. Gesch. 1971a. V. 133. P. 247-273

56. Chan-Palay V., Palay S.L. The synapse en marron between Golgi II neurons and mossy fiber in the rat's cerebellar cortex // Z. Anat. Entwickl. Gesch. 1971b. V. 133. P. 274-289

57. Chan-Palay V. Arrested granule cells and their synapses with mossy fiber in the molecular layer of the cerebellar cortex // Z. Anat. Entwikl. Gesch. 1972. V. 139. P. 11 -20

58. Chen S., Hillman D.E. Regulation of granule cell number by a predetermined number of Purkinje cells in development // Development Brain Research. 1989. V. 45. P. 137 -147

59. Chen W.J., Edwards RB., Romero R.D, Parnell S.E., Monk RJ. Long-term nicotine exposure reduas Purkinje cell number in the adult rat cerebellar vermis // Neurotoxicol. Teratol. 2003. V. 25. P. 329 334

60. Chiarugi E., Pompeiano O. Sui rapporti fra istogenesi ed eccitabilita del lobus anterior nel gatto neonato. // Arch. Sci. Biol. 1954. V. 38. P. 493 531

61. Conmez E., Herrup K. Role of staggerer gene on determining cell number in cerebellar cortex. II. Granule cell death and persistence of the external granule cell layer in young mouse chimeras // Dev. Brain Res. 1984. V. 12. P. 271 285

62. Crepel F., Delhaye-Bouchaud N., LeGrand J. Electrophysiological analysis of the citcuitry and of the corticonuclear relationships in the agranular cerebellum of irradiated rats // Arch. Ital. Biol. 1976. V. 114. P. 49 74

63. Dacey M.L., Wallace RB. Postnatal neurogenesis in the feline cerebellum: a structural/functional investigation // Acta Neurobiol. Exp. 1974. V. 34. p. 253 -263

64. Das G.D., Nornes H.O. Neurogenesis in the cerebellum of the rat: An autoradiographic study //Z. Anat. Entwickl. Gesch. 1972. V. 138. P. 155 165

65. Delhaye-Bouchaud N. Activity of Purkinje cells, parallel fibers, and climbing fibers in the developing rabbit cerebellum // Dev. Psychobiol. 1971. V. 4. P. 375 390

66. Dlugos C.A., Pentney R.J. Morphometric analyses of Purkinje and granule cells in aging F344 rats // Neurobiol. Ageing. 1994. V. 15. P. 435 440

67. Druge H., Heinsen H., Heinsen Y.L. Quantitative studies in ageing Chbb: THOM (Wistar) rats. II. Neuron number in lobules I, Vib+c and X // Bibl. Anat. 1986. V. 28. P. 121 137

68. Dow R.S., Moruzzi G. The physiology and pathology of the cerebellum / Minneapolis: Univ. Minnesota Press, 1958

69. Eccles J.C., Ito M. and Szentagothai J. The cerebellum as a neuronal machine. New York. Heidelberg: Springer-Verlag. 1967

70. Eccles J.C., Llinas R, Sasaki K. The excitatory synaptic action of climbing fibres on the Purkinje cells of the cerebellum // J.Physiol. (London). 1966. V. 182. P. 268 296.

71. Ellis R.S. A preliminary quantitative study of Purkinje cells in normal, subnormal and senescent human cerebella, with some notes on functional localization // J. Сотр. Neurol. 1919. V. 30. P. 229 252

72. Earhart G.M., Bastian A.J. Selection and coordination of human locomotor forms following cerebellar damage // J. Neurophysiol. 2001. V.85. P. 759-769.

73. Fattoretti P., Bertoni-Freddari C., Caselli U., Paoloni R, Meier-Ruge W. Impaired succinic dehydrogenase activity of rat Purkinje cell mitochondria during aging//Mech. Ageing. 1998. V. 101. P. 175 182

74. Fatemi S.H., Halt A.R, Realmuto G., Earle J., Kist D.A., Thuras P., Merz A. Purkinje cell size in reduced of cerebellum of patient with autism // Cell. Mol. Neurobiol. 2002.V. 22. P. 171 175

75. Fox C.A., Bernard J.W. A quantitative study of the Purkinje cell dendritic branchlets and their relationship to afferent fibers // J. Anat. 1957.V. 9. P. 299 313

76. Fox C.A., Hillman D.E., Siegesmund K.A., Dutta C.R. The primate cerebellar cortex: A Golgi and electron microscopic study // The cerebellum / Eds by C.AFox and Snider. Progress in brain research. Amsterdam: Elsevier, 1967 V. 25. P. 174-225

77. Friede R.L. Cerebellar edeme // Neurology. 1963. V. 8. P. 67 81i

78. Friedrich V.L., Brand S. Density and relative number of granule and Purkinje cells in cerebellar cortex of cat // Neuroscience. 1980. V. 5. P. 349 356

79. Fukuda M., Yamamoto Т., Llinas R. The isochronic band hypothesis and climbing fiber regulation of motricity: an experimental study // Eur. J. Neurosci. 2001. V. 13. P. 315-326

80. Goldowitz D., Hamre K. The cells and molecules that make a cerebellum // Trends in Neurosci. 1998. V. 21. P. 375 382

81. Goodlett C.R., Eilers A.T. Alcohol-induced Purkinje cell loss with a single binge exposure in neonatal rats: a stereological study of temporal windows of vulnerability // Alcohol. Clin. Exp. Rs. 1997. V. 21. P. 738 744

82. Goodlett C.R., Hamre K.M., West J.R. Regional differences in the timing of dendritic outgrowth of Purkinje cells in the vermal cerebellum demonstrated by MAP2 immunocytochemistry // Dev.Brain Res. 1990. V. 53. P. 131 134

83. Granit R., Philips C.G. Two types of inhibitory cerebellar Purkinje cells // J. Physiol. (London). 1956. V. 132. P. 57-58

84. Grey E.G. The granule cells, mossy synapses and Purkinje spine synapses of the cerebellum. Ligth and electron microscope observation // J. Anat. 1961.V. 95. P. 345-356

85. Grigorian R.A., Prigarina E.I.The eye opening time as a factor accelerating maturation of cerebellar Purkinje cells in the kittens // Abstr. 22nd Ann. Meeting of Am. Soc. of Neurosci. 1992

86. Hama K., Kosaka T. Purkinje cell and related neurons and glia cells under high-voltage electron microscopy // Progress in neuropathology / Ed. H.M.Zimmerman. New York: Raven press, 1979. V. 4. P. 61 77

87. Hamori J., Szentagothai J. The "crossing over" synapse: an electron microscope study of the molecular layer in the cerebellar cortex // Acta Biol. Acad. Sci. Hung. 1964. V. 15. P. 95-117

88. Harreveld van A., Shade J.P. Nerve cell destruction by asphyxiation of the spinal cord // J. Сотр. Neurol. 1962. V. XXI. P. 410 423

89. Harvey R.J., Napper R.M.A. Quantitative study of granule and Purkinje cells in the cerebellar cortex of the rat // J. Сотр. Neurol. 1988. V. 274. P. 151 -157

90. Harvey R.J., Napper R.M.A. Quantitative studies on the mammalian cerebellum // Progr. Neurobiol. 1991. V. 36. P. 437 463

91. Hatten M.E., Furie M.B., Rifkin D.B. Binding of developing mouse cerebellar cells to fibronectin: A possible mechanism for the formation of the external granular layer //J. Neurol. 1982. V. 2. P. 1195 1206

92. Haines D.E., Dietrichs E. An HRP study of hypothalamo-cerebellar and cerebello-hypothalamic connections in squirrel monkey (Saimiri sciureus) // J. Сотр. Neurol. 1986. V.250. P. 377 388

93. Henrique R.M., Rocha E., Reis A., Marcos R., Olivera M.H., Silva M.W., Monrero R.A. Age-related changes in rat cerebellar basket cells: a quantitative study using unbased stereological methods //J. Anat. 2001. V. 198. P. 727 736

94. Hillman D.E., Chen S. Vulnerability of cerebellar development in mailnutrition. I Quantitation of layer volume and neuron numbers // Neurosci. 1981. V. 6. P. 1249 1262

95. Hillman D.E., Chen S. Vulnerability of cerebellar development in mailnutrition. II. Intrinsic determination of total synaptic area on Purkinje cell spines//Neurosci. 1981. V. 6. P. 1263 1275

96. Inukai T. On the loss of Purkinje cells, with advancing age, from cerebellat cortex of the albino rat//J. Сотр. Neurol. 1928. V. 45. P. 1 31

97. Ito M. The cerebellum and neural control. Raven Press New York. 1984

98. Ito M. Historical Review of the Significance of the Cerebellum and the Role of Purkinje cells in Motor Learning // Ann.N.Y. Acad. Sci. 2002. V. 978. P. 273 288

99. Kawana E., Sandri C., Akert K. Ultrastructure of growth cones in the cerebellar cortex of the neontal rat and cat // Z. Zellforsch. 1971. V. 115. P. 284 -298i

100. Komuro H., Yacubova E., Rakic P. Mode and tempo of tangetial cell migration in the cerebellar external granular layer // J. of Neurosci. 2001. V. 21 P. 527 540

101. Korbo L., Andersen B.B. The destribution of Purkinje cell perikaryon and nuclear volume in human and rat cerebellum with the nucleator method // J. Neurosc. 1995. V. 69. P. 151 158

102. Lang E.J., Sugihara I., Llinas R. GABAergic modulation of complex spike activity by the cerebellar nucleoolivary pathway in rat // J. Neurophysiol. 1996. V. 76. P. 255 275

103. Lang E.J., Sugihara I., Welsh J.P., Llinas R. Pattern of spontaneous Purkinje cell complex spike activity in the awake rat // J. Neurosci. 1999. V. 19. P. 2728 2739

104. Lange W. Cell number and cell density in the cerebellar cortex of man and some other mammals. Cell Tissue Res. 1975; 157 (1): 115-124

105. Larramendi L.M. Analysis of synaptogenesis in the cerebellum of the mouse. Neurobiology of cerebellar evolution and development. / Ed by R.Llinas. Chicago: AMA, 1969. P. 803 843

106. Larramendi L.M., Victor T. Soma-dendritic gradient of spine resorption in the Purkinje cell of the cerebellum of the mouse during postnatal development: an electronmicrocrographic study// Anat. Rec. 1966. V. 154. P. 373

107. Larsell O. Morphogenesis and evolution of the cerebellum // Arch. Neurol, and Psychiatry. 1934. V. 31. P. 373 395

108. Lemkey-Jonston N., Larramendi L.M. Type and distribution of synapses upon basket ans stellate cells of the mouse cerebellum. An electron microscope study//J. Сотр. Neurol. 1968. V. 134. P. 73 112

109. Lewandowska E., Kujawa V., Jedrzejewska A. Ethanol-induced changes in Purkinje cells of rat cerebellum. II The ultrastructural changes after chronic ethanol intoxication (Morphometric evaluation) // Folia Neuropathol. 1994. V. 32. P. 61 -64

110. Li H.P., Miki Т., Gu H., Satriomo I., Mastumo Y., Кита H., Gonzales D., Bedi K.S., Suwaki H., Takeuchi Y. The effect of the timing of prenatal X-radiation on Purkinje cell number in rat cerebellum // Brain Res. Dev. Brain Res. 2002. V. 139. P. 159 166

111. Liesi P., Akinsyola E., Matsuba K., Lange K., Morest K. Cellular migration in the postnatal rat cerebellar cortex: confocal infrared microscopy and the rapid Golgi method//J. Neurosci. Res. 2003. V. 72. P. 290 302

112. Llinas R. Neural operation in cerebellar transactions // The neurosciences. Second study program. New York: Rockfeller Press. 1970. P. 409 425

113. Llinas R. Electrophysiology of Purkinje cells in vitro // Neurobiology of the cerebellar system: A centenary of Ramon Y Cajal's description of cerebellar circuits. 1988. P. 22

114. Llinas R., Baker R, Sotelo C. Electronic coupling between neurons in cat inferior olive // J. Neurophysiol. 1974. V. 37. P. 560 571

115. Llinas R., Leznik E., Makarenko V.I. On the amazing olivocerebellar system // Ann. N.Y. Acad. Sci. 2002. V. 978. P. 258 272

116. Llinas R, Simpson S. Cerebellar control of movement // Hanbook of Behavior. Neurobiology / Ed. RLlinas. New York: Univ. Med. Center, 1981. V. 5. P. 231 -302

117. Llinas R, Sugimori M. The Electrophysiology of the Cerebellar Purkinje Cell Revisited//The cerebellum revised / Ed. RLlinas, C.Sotelo. 1992. P. 167 181

118. Llinas R, Sugimori M. Calcium conductances in Purkinje cell dendrites: their role in development and integration // Development and chemical specificity of neurons. Amsterdam: Elsevier-North-Holland. S.a. Progr. Brain Res. V. 51. 1980. P. 323-334

119. Llinas R. Welsh J. P. On the cerebellum and motor learning // Curr. Opin. Neurobiol. 1993. P. 958 965

120. Llinas R., Yarom Y. Elecrophysiology of mammalian inferior olivary neurones in vitro. Different types of voltage -dependent ionic conductances // J. Physiol. (Lond.). 1981. V. 315. P. 549 567

121. Marchesi G.F., Strata P. Mossy and climbing fiber activity during phasic and tonic phenomena of sleep // Pflugers. Arch. 1971. V. 323. P. 219 240

122. Marcussen B.L., Goodlett C.R., Mahoney J.C., West J.R. Developing of rat Purkinje cells are more vulnerable to alcohol-induced depletion during differentiation than during neurogenesis. Alcohol. 1994 mar-Apr; 11 (2): 147-56

123. Mason C.A., Christakos S., Cafalano S.M. Early climbing fiber interaction with Purkinjee cells in the postnatal mouse cerebellum // J. Сотр. Neurol. 1990. V. 297. P. 77 90

124. Messenger J.B. The effects locomotion of lesion to the visio-motor system in Octopus // Proc. Roy. Soc. London. 1967. V. 167. P. 252 281

125. Miki Т., Harris S., Wilce P., Takeuchi K., Bedi K.S. The effect of the timing of ethanol during early life on total number of Purkinje cells in rat cerebellum //J. Anat. 1999. V.194. P. 423 431

126. Mlonyeni M. The number of Purkinje cells and inferior olivary neurones in the cat//J. Сотр. Neurol. 1973. V. 147. P. 1 10

127. Monteiro R.A., Rocha E., Mavini-Abreu M.M. Quantitative age-related changes on nuckear invaginations of neocerebellar Purkinje cells // Neuroreport. 1992. V.3. P. 1089- 1092

128. Monteiro R.A.F., Rocha E., Marini-Abreu M.M. Age-related quantitative changes in inhibitory axo-somatic synapses on Purkinje cells of rat neocerebellum (Cms I and Crus II) // J. Submicrosc. Cytol.and Pathol. 1992. V. 24. P. 351 357

129. Nandi K. Morphological changes in the cerebellar cortex of aging Macacanemestrina//Neurobiol. Aging. 1981. V. 2. P. 61 64 i

130. O'Leary J.L., Inukai J., Smith J. Histogenesis of cerebellar climbing fiber in the rat// J. Сотр. Neurol. 1971. V. 142. P. 377 391

131. Ogata R, Ikari K., Hayashi M., Tamai K., Tagawa K. Age-related changes in the Purkinje's cells in rat cerebellar cortex: a quantitative electron microscopic stady//Folia Psychiatr. Neurol .Jpn. 1984. V. 38. P. 159 167

132. Palay S.L., Chan-Palay V. Cerebellar cortex. New York, Heidelberg, Berlin: Springer Verlag, 1974

133. Palay S.L., Chan-Palay V.Cerebellar cortex. Cytology and organization. Berlin. 1974

134. Palkovits M., Magyar P. and Szentagothai J. Quantitative histological analysis of the cerebellar cortex in the cat. I. Number and arrangement in space of the Purkinje cells // Brain Research. 1971a. V. 32. P. 1 13

135. Palkovits M., Magyar P. and Szentagothai J. Quantitative histological analysis of the cerebellar cortex in the cat. II. Cell number and dendriteies in granular layer// Brain Res. 1971b. V. 32. P 15 30

136. Palkovits M., Magyar P. and Szentagothai J. Quantitative histological analysis of the cerebellar cortex in the cat. III. Structural organization of the molecular layer //Brain Res. 1971c. V. 34. P. 1-18

137. Palkovits M, Magyar P. and Szentagothai J. Quantitative histological analysis of the cerebellar cortex in the cat. IV. Mossy fiber Purkinje cell numerical transfer//Br. Research 1972. V. 45. V. 15 -29

138. Pauli J., Wilce P., Bedi K.S. Acute exposure to alcohol during early postnatal life causes a deficit in the total number of cerebellar Purkinje cells in the rat//J. Сотр. Neurol. 1995. V. 360. P. 506 512

139. Pellet J.R., Grigorian R. Responses of the cat cerebellar units to mechanical stimulation of the Achilles tendon// Arch. Ital. Biol. 1979. V. 117. P. 361 402

140. Pentney R.J. Quantitative analysis of dendritic networks of Purkinje neurons during aging // Neurobiol. Aging. 1986. V. 7. P. 241 248

141. Philips S.C., Harper C.G. A quantitative histological study of the cerebellar vermis in alcoholic patients // Brain. 1987. V. 110. P. 301 314

142. Pierce D.R, Williams D.K., Light K.E. Purkinje cell vulnerability to developmental ethanol exposure in the rat cerebellum // Alcohol. Clin. Exp. Res. 1989. V. 23. P. 1650- 1659

143. Pitts F.N., Quick C. Brain succinate semialdehyde dehydrogenase. II. Changes in the developing rat brain // J. Neurochem. 1967. V. 14. P. 561 570

144. Privat A., Drian M.J. Specificity of the formation of the mossy fibre -granule ells synapse in the rat cerebellum. An in vitro study // Brain Res. 1975. V. 88. P. 518-524

145. Riedel A., Klekamp J., Harper C., Kretschmann H.J. Morphometric study on the postnatal growth of the cerebellum of Australian aborigines and Caucasians // Brain Res. 1989. V. 499. P. 333 343

146. Rogers J., Lornetzer S.F., Bloom F.E., Mervis R.E. Senescent microstructural changes in rat cerebellum // Brain Res. 1984.V. 292. P. 23 32

147. Ruela C., Matos-Lima L., Sobinho-Simoes M.A., Paula-Barbose M.M. The number of parallel fiber Purkinje dendrite synapses. A morphometric evaluation. //Experientia. 1979. V. 35. P. 1092 - 1093

148. Ruela C., Matos-Lima L., Sobrino-Simoes M.A, Paula-Barbosa M.M. Comparative morphometric study of cerebellar neurons. II. Purkinje cells. // Acta Anat. 1980. V. 106. P. 270 275

149. Rushmer D.S., Roberts W.J., Augter G.K. Climbing fiber responses of cerebellar Purkinje cells to passive movement of the cat forepaw.// Brain Res. 1976. V. 106, P. 1-20.

150. Scherini E., Bolchi F., Biggiogera M., Bernocchi G. Further evidence of different morphofunctional aspects in the Purkinje cell population of adult ratcerebellum. An ultrastructural study//J. Submicrosc. Cytol. 1981. V. 13. P. 17 29t

151. Snider R.S. Studies on the developing cerebellum. II. The ultrastructure of the external granular layers. // J. Сотр. Neurol. 1972. V. 144. P. 131 139

152. Sorensen F.W., Larsen J.O., Eide R., Schioning J.D., Neuron loss in cerebellar cortex of rats exposed to mercury vapor: stereological study // Acta neuropahol (Berl). 2000. V. 100. P. 95 100

153. Sotelo C., Llinas R., Baker R. Structural study of Inferior olivary nucleus of the cat: morphological correlates of electronic coupling // J. Neurophysiol. 1974. V. 37. P. 541 -559

154. Strata P.G., Montarolo P.G. Functional aspects of the inferior olive // Arch. Ital. Biol. 1982. V. 120. P. 321 -329

155. Strata P., Rossi F. Cellular plasticity at the climbing fibre-Purkinje cell synapse as a model of plasticity in adulthood and aging // Neurochem. Int. 1994. V.25. P. 85-91.

156. Sturrock RR. Changes in neuron number in the cerebellar cortex of the ageing mouse //J. Hirnforsch. 1989a. V. 30. P. 499 503

157. Sturrock RR. Age related changes in Purkinje cell number in the cerebellar nodulus of the mouse // J. Hirnforsch. 1989b. V. 30. P. 757 760

158. Sturrock RR. A comparison of quantitative histological in different regions of the ageing mouse cerebellum //J. Hirnforsch. 1990. V. 31. P. 481 486i

159. Szentagothai J., Rajkovets K. Uber den Ursprung der Kletterfasern des Kleinhims // Z. Anat. Entwicklungsgech. 1959. V. 121. P. 130 141

160. Tabbaa S, Dlugos C, Pentney R. The number of granule cells and spine density on Purkinje cells in aged, ethanol-fed rats // Alcohol. 1999. V.17. P. 253 -260

161. Takacs J., Hamori J. Developmental dynamics of Purkinje cells and dendritic spines in rat cerebellar cortex // J. Neurosci Res. 1994. V. 38. P. 515 530

162. Thach W.T. Correlation of neuronal discharge with pattern and force of muscular activity, joint position, and direction of intended next movement in motor cortex and cerebellum //J. Neurophysiol. 1978. V. 41. P. 654 676

163. Thach W.T., Cerebellar output: multiple maps and modes of control in movement coordination // The cerebellum revised / Ed. R-Llinas, C.Sotelo. 1992. P. 283 300

164. Thach W.T. What is the cerebellum in motor cognition // Neuron. 1996. V. 100. p. 13-15

165. Thomas J.D., Goodlett C.R., West J.R. Alcohol-induced Purkinje eels loss depends on developmental timing of alcohol exposure and correlates with motor performance // Brain Res. Dev. Brain Res. 1998. V. 105. P. 159 166

166. Tran K.D., Smutzen G.S., Doty R.L., Arnold S.E. Reduced Purkinje cell size in the cerebellar vermis of elderly pftient with schizophrenia // Am. J. Psychiatry. 1998. V. 155. P. 1288 1290

167. Traub R.D., Llinas R. Hippocampal piramidal cells: significance of dendritic ionic conductances for neuronal function and epileptogenesis // J. Neurophysiol. 1979. V. 42. P. 476 496

168. Van Mier H.I., Petersen S. Role of the cerebellum in motor cognition // Ann. New York Acad. Sci. 2002. V. 978. P. 334 353.

169. Voogd.J. Anatomical evidence for sagittal compartments in the cerebellum //Neurosci. Lett. Suppl. 1978. V. 1. P. 417

170. Voogd J. The morphology of the cerebellum the last 25 years // Eur. Morphol. 1992. V. 30. P. 81 96

171. Woodruf-Pak D.S., Vogel R.W.3rd, Ewers M., Coffey J., Boyko L.B., Lemieus S.K. MRI-assesed volume of cerebellum correlates with associative learning // Neurobiol. Learn. Mem. 2001. V. 76. P. 342 357

172. Yu M.C., Spero D. Hypoxia and cerebellar development: electron microscopic and golgy studies // Anat. Rec. 1979. V. 193. P. 729 730

173. Yu M.C., Yu Wan-Huan A. Effect on cerebellar development: morphologic and radioautographic studies // Exp. Neurol. 1980. V.70. P. 652 664

174. Zagon I.S. Prolonged gestation and cerebellar development in the rat // Exp. Neurol. 1975. V. 46. P. 69-77

175. Zagon I.S., McLaughlin P.J. Smith S. Neural populations in the human cerebellum: Estimations from isolated cell nuclei // Brain Res. 1977. V. 127. P. 279 -282