Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Нейрофизиологическая организация классического слюноотделительного условного рефлекса

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Нейрофизиологическая организация классического слюноотделительного условного рефлекса"

£^3337

АКАДЕМИЯ МЕДИЦИНСКИХ НАУ1{ СССР

23ГО

/у6

ОРД[VIЛ ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНЛМНИИ НАУЧНО-ИССЛВДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ МЕДИЦИНЫ

На правах рукописи ПИРОГОВ Анатолий Александрович

УДК 612.82+612,014.3

НЕЙРОФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛАССИЧЕСКОГО СЛЮНООТДШТЕШЬНОГО УСЛОВНОГО РЕФЛЕКСА

03.00.13 - физиология человека и животных

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Работа выполнена в Физиологическом отделе им.И.П.Иавлова (руководитель - член-корреспондент АМН СССР Г.А.Вартшшн) ордене Трудового красного Знамени научно-исследовательского института экспериментальной медицины АМН СССР(директор - академик Н.П.Бехте рева).

Научный консультант: член-корреспоадент АМН СССР Г.А. Вартш/ян.

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор Н.Н.Василевский,

доктор биологических наук, профессор В.М.Сторожук.

доктор биологических наук С.В.Медведев. Ведущее учреждение - Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии АН СССР, Москва.

ошцита состоится " "...............1989г. в.......час. на

заседании специализированного ученого совета (Д 001.23.01) по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора биологических наук при ордена Трудового Краснох'о Знамени научно-исследовательском институте экспериментальной медицины АМН СССР(197022, Ленинград, ул. акад.Павлова, 12).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИЭМ АМН СССР. Автореферат разослан " ".............1989г.

Ученый секретарь специализированного Совета, доктор биологических наук, профессор

В, А.Илюхинп

3.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Анализ современного состояния изучения выс-вей'-.нервной деятельности животных на нейронном уровне обнаруживает три основных линии научных исследований. Первая связана,глав-чым образом, с анализом индивидуальных пластических свойств нейро--юв, с целью использования получаемых данных для объяснения меха--шзма " замыкания" временной связи в целостном мозге(Соколов, 1981; Воронин,1982; Максимова, Балабан,1983; Kandel ,1980;

Voody ,1980 и мн.др.). Вторая направлена на обнаружение

в различных функционально специализированных областях мозга перестроек импульсной активности(ИА) нейронов, коррелирующих с различными типовыми поведенческими реакциями,что стало возможным в связи г развитием техники регистрации такой активности у бодрствующих кивотных(Швырков,1083; Фадеев, 1988; iSiater ,1980; Rolla, 1982; Наеппу et al,, 1988 и мн.др.). Третья,и самая обширная по накопленному фактическому материалу,линия исследований связана с раскрытием клеточных и системных механизмов приобретения и реализации условнорефлекторных навыков адаптивного поведения животных(Гасанов и др.,1983; Судаков,1984; Сторожук,198б; Котляр,1988; Суворов,1988; Oebriel et ál4, 1980; Ihompeon et al., 1982; Hakamura, 1987 и мн.др.).

На фоне всех этих исследований в отношении классического секреторного (слюнного) условного рефлекса сложилась по меньшей мере странная ситуация. Метод, который по замыслу И.П.Павлова должен был служить основой для раскрытия физиологических механизмов поведения, остался до последнего времени вне поля зрения нейрофизиологов. В результате сейчас, т.е. спустя более 50 лет после смерти И.П.Павлова и более 30 лет после появления первых работ по регистрации импульсной активности у бодрствующих животных, клеточная нейрофизиология не располагает данными о конкретных нейрофизиологических закономерностях физиологии внсшей нервной деятельности, сформулированных вв создагелем - И.П.Павловым на основе тщательного изучения слюноотделительных условных рефлексов. В значительной мере остаются неизвестнши нейрональные основы "движения основных нервных процессов" ,их иррадиации, концентрации и взаимной индукции, эффектов последовательного торможения и следового растормаживания условных рефлексов. Нет сколько-нибуль оп-регеленных данных о механизмах различных видов условного то-може-чи? классических рефлексов, которые наряду с проблемой эадгыквния временной связи является иентльнши вопросами ívatoniv/.r.

нервной деятельности.

Вышеизложенное свидетельствует о том, что одним из ключевых моментов текущего развития физиологии высшей нервной деятельности должно стать освоение богатого фактического материала, накопленного школой И.П.Павлова, раскрытие его нейрофизиологического содержания и современная интерпретация, которые можно осуществить только путем установления клеточных коррелятов основных условнорефлек-торных явлений, связанных с реализацией условного слюнного рефлекса у собак. Ццея не только концептуального, но и методического объединения физиологии высшей нервной деятельности с современной клеточной нейрофизиологией для раскрытия нейронных основ клас .ичес-ких закономерностей условнорефлекторной деятельности возникла в конце 70-х годов в Физиологическом отделе им.И.П.Павлова Института экспериментальной медицины. Единственный путь реализации этой идеи заключался в полном совмещении павловской методики слюнных усло.вных рефлексов с мультизлектродной регистрацией импульсной активности Нейронов в различных зонах мозга в рамках единого методического комплекса. Отсутствие прототипов комплекса как в нашей . г,гоане, так и за рубежом потребовало специальную разработку метода многочасовой регистрации активности нейронов у нефиксированных собак с параллельной регистрацией слюнной секреции. Только после его освоения стало возможным осуществление этой работы.

Проведенное исследование выполнялось в рамках Всесоюзной программы " Мозг" АН СССР и комплексной программы" Фундаментальные науки - медицине" АН и АМЙ СССР.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы являлось выявление на нейрональном уровне принципов и закономерностей центральной организации классического(слюнного) условного рефлекса у собак.

В соответствии с этим в ходе проведения исследований решались следующие основные задачи:

1. Провести анализ системных и клеточных механизмов организации на неокортикальном уровне положительного условного рефлекса

и процессов условного торможения на примере дифференцировки условного рефлекса.

2. Сопоставить особенности региональной и нейрональной организации механизма " движения основных нервных процессов" по И,П.Павлову в сомато-сеноорной и лобной коре мозга.

3. Выявить нейродинамичеокие закономерности активации под-

крепляющих систем мозга и их роль в условнорефлекторной деятельности.

4.Определить информационные параметры в "структуре межимпульсных интервалов(МИИ) активности отдельных нейронов, определяющие их участие в обеспечении условнорефлекторной деятельности.

5. Изучить возможности детерминации функциональной связи между нейронами мозга на основе структуры МИИ нейронов и определить ее роль в установлении новых условнорефлекторных связей.

Научная новизна.В рамках единого исследования впервые реализован комплексный экспериментальный подход, совмещающий достижения регистрации импульсной активности отдельных нейронов у бодрствующих животных и методов выявления функциональных связей между нейронами мозга с методом классиче' ких секреторных условных рефяексов с последующим, с целью конт «зтизации механизмов, моделированием обнаруженных закономерностей на"гтростых нервных системах". Благодаря применению этого подхода,установлены ранее неизвестные региональные и функциональные нейроди-намические отношения, лежащие в основе условнорефлекторной деятельности! формирование нейронных эквивалентов условной секреции слюны и ее торможения в лобной коре; воспроизведение сенсорных признаков прошлого условного сигнала в специфической проек*-Ционмой лоне коры и параллельное возникновение амбивалентных информационных состояний у нейронов лобной коры, сопровождающие процессы Смены условнорефлекторной деятельности; генез>в мозге специального " сигнала подкрепления", связанного с "эмоциональным перекиванием" животного. Впервые показано, что структура^ состав) Межимпульсных интервалов в разрядах нейронов определяет "вектор" или направление их функциональной связи с другими нейронами мозга. Установлено, что в основе этого процесса лежит неизвестное ранее свойство циклического изменения воз-буг.пмости нейронов, возникающего у них после первичной подпоро-говсР деполяризации. На основе соединения всей совокупности полученных результатов сформирована новел гипотеза информационного переключения условнорефлекторной деятельности и зашка-тельной" функции мозга,

Практическая значимость. Проведенное и^следовеяие носит, а основном, фундаментальный характер, так как оно нацелено на анализ центральной организации классического слюнного условного рофл?к-

::эхан:?«!.-ов условного торможения, "памыкатчлыюй" функции из-71 г ги-з»'.;") '.а.зв'/т>. на ооеремонном уровне оснорныо гтоложенгг

б.

учения о высшей нервной деятельности И.П.Павлова. В нейропсихоло-гическом аспекте полученные результаты по существу раскрывает закономерности нейродинамических отношений в лобной коре мозга и, таким образом, могут послужить основой для создания новых концепций в области патогенеза и компенсаторных процессов ряда нервн психических заболеваний, например, " лобного синдрома" человека. Получены принципиально новые результаты, раскрывающие реализацию в мозге мнестических функций (кратко-и долгосрочной памяти, процессов смены программ поведения), что позволяет решать ряд принципиальных проблем памяти на качественно новом уровне исследсвани! Выявленные принципы организации классического рефлекса и динамики функциональных связей нейронов могут быть использованы в качестве отправных при конструировании нейрокомпьютеров. Использование разработанных методов анализа импульсной активности нейронов в практике нейрофизиологических исследований позволяет значительно повысить информативность отдельного эксперимента и разрешающую способность существующих методов. Исследование существенно расти-, ряет существующие представления по всем разделам преподаваемого в ВУЗах курса физиологии ШД, в связи с чем создается основа для глубокого пересмотра этого курса, преподавания донного предмета студентам и создания новых учебных пособий.

Положения, выносимые на защиту.

I. Раскрытие нейрофизиологического содержания установленных на основе динамики периферических слюнных условных рефлексов основных закономерностей физиологии высшей нервной деятельности (условное торможение, " движение основных нервных процессов" и их проявление в виде последовательного торможения и следового растормаживания рефлексов),сформулированных И.П.Павловым,является необходимым отапом современного развития нейрофизиологии и "инструментом", позволяющим выявить неизвестные ранее механизмы центральной организации поведенческих актов.

2. Построение нейродинамических отношений в мозге при классическом условном рефлексе не является простым процессом запуска "центра" безусловного раздражителя условным сигналом, а представляет собой сложную и координированную деятельность большого числа специализированных систем, каждая из которых вносит свой вклад в организацию ^штарного периферического рефлекса. Активность у части этих систем постоянно возникает при действии уелов-

г

зго раздражителя, у другой части детерминирована мнестическими, ^утренними процессами, имеющими свой аналог в психической актив-ости человека. Универсальность классического рефлекса заключается е только в возможности объяснения внешних проявлений приспособи-ельной деятельности организма, но и в возможности полного анализа ейродинамических процессов, организующих ату деятельность.

3.8 основе периферических эффектов последовательного торможе-1ия и следового растормаживадая условных секреторных рефлексов 1а центральном уровне лежит активный процесс перехода с одной извле-саемой из долгосрочной памяти программы поведения на Другую,противоположную по своему периферическому эффекту. Этот процесс характеризуется включением/выгшочением специализированных систем мозга, Vгя активации которых значимыми явятотся не конкретные сенсорные признаки текущих раздражителей, а их отношения с прошлый» и будучи ми событиями в сфере безусловного подкрепления,

4. Классические феномены " движения основных нервных процессов" по И.П.Павлову не связаны с процессами иррадиации волн возбуждения или торможения по субстрату соиато-сонсорной коры, а обусловлены регулируемой текущим подкрепланша/нэподкреплением активацией механизма изменения сигнальной вначийосги условных раздражителей в контексте их территориальной(пространственной> принадлежности к классу положительныхСподкрепляемых) и дифферакцировочных (неподкрепляемых) раздражителей внешней среди. Происходит наблюдаемый в отдельном опыте,' в отдельной реализации условного рефлекса процесс переобучения животного адекватному реагированию на стимуляцию участков кожи, ближайших к подкрепляемой(неподкрепляемой) зоне тактильного условного раздражителя. ■

5. п Замыкательная " функция мозга может реализовываться в мозге путем фиксаций в нейронах новых интервалоселективных свойств реагирования и соответственно этим свойствам-заключаться в возникновении новой системы межнейрониых связей. Роль подкрепления заключается в формировании в ЩС некоего " управляющего сигнала", вероятно, пептидной природы, приводящего к фикаации. имеющихся или активированных в данный момент межнейронных связей. Соответственно, воспоминание или актуализация энграммы долгосрочной памяти представляет собой восстановление с помощь» этого сигнала в прежнем виде всей системы межнейронных отношений вплоть до выхода(секреция, движете). 3 формировании управляющего сигнала участвует специализированная мозговая система оценки подкг.эплония'ССП), кортикальное представительстве которой находится в ложной норе мол г».

Апробация диссертационного материала . Материалы диссертации докладывались и представлялись на Всесоюзных съездах Физиологического общества им.И.П.ПавяоваШУ - Баку, 1983; ХУ- Кишинев, 1987); Всесоюзных конференциях по нейрокибернетике(УШ,1Х - Ростов-на-Дону, 1983; 1989); 27-ом Всесоюзном совещании по проблемам высшей нервной деятельности(Ленинград,1984); Всесоюзной конференции " Сов ременные проблемы физиологии нервной и мышечной систем(Тбилиси, 1985); 1-й Всесоюзной конференции"Принципы и механизмы деятельности мозга человека"(Ленинград,1985); Всесоюзном симпозиуме"Ней-рональные механизмы коркового торможения(Киев,1985); Всесоюзной конференции"Бионика и биомедкибернетика - 85(Ленинград, 1985); Пленумах Научного Совета АН и АШ СССР и Президиума СО А!,!H СССР (3-ем "Сенсомоторная и кинестетическая чувствительность в норме и патологии", 4-ом "Механизмы повреждения и восстановления целостного мозга" - Иркутск,1985; 1987); 1-ой, посвященной 100-летию со дня рождения акад.АН УССР Д.С. Воронцова, и 2-й Всесоюзных конференциях по нейронаукам(Киев,1986; 1988); Всесоюзной конференции, посвященной 50-летию Института физиологии им.И.С.Бери-ташвили АНГССР(Тбилиси,1986); 30-м Всемирном физиологическом конгрессе(Канада, Ванкувер,1986); 2-м Всемирном конгрессе по нейронаукам ИБРО(Венгрия, Будапешт,1987); Международной школе -семинаре Интермозга " Обучающийся мозг"(Репино,1987); Международном симпозиуме " Интегративная деятельность нейрона: молекулярные основы", посвященном 90-летию со дня рождения П.К.Ано-хина(Ялта,1988); 2-й Всесоюзной конференции " Простые нервные систем и их значение для Теории и практики (Казань, 1988); на заседаниях секции ВНД московского и ленинградского отделений Всесоюзного физиологического общества.

Апробация диссертации состоялась 8 июня 1989года на научном заседании Физиологического отдела им.И.П.Павлова НИИЭМ АМН СССР.

Публикация результатов исследования. Основные положения и результаты диссертации изложены в 31 печатной работе.

Объем и структура диссертации.Общим объем диссертации составляет страниц машинописного текста. Работа проиллюстрирована рисунками и таблицами. Список литературы включает в себя работ отечественных и зарубежных авторов. Диссертация состоит иэ введения, обзора литературы, описания методов исследования, четырех глав с изложением полученных результатов и их соотношением с литературными данными., эак-

очения и выводов.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Разработка методических приемов регистрации активности ней-онов у собак осуществлена на 3-х животных, основные исследования проведены на 10-и беспородных собаках - самцах. В модель-[ых экспериментах использована также более 100 нелинейных крыс-:амцов, вес 200-250 г, и моллюски Ьусшаеа atagnalis (пру-(овики).

Методика регистрации импульсной активности нейронов у собак. Хпя целей проведения настоящей работы бьша разработана методика регистрации импульсной активности нейронов нефиксированных со-5ак(Пирогов и др.,1983), в основу которой была положена более ранняя разработка приемов регистрации активности нейронов у обезьян(Пирогов, Орлов» 1977; 1978). Конструкция вживляемой в мозг микроэлектродной системы состояла из 4-х серебряных микроэлектродов с диаметром 2-II мкм, каждый в стеклянной изоляции с диаметром 65-85 мкм и сопротивлением 0,5-2,0 МОм, распаянных на специальной колодке и продетых в иглу. Колодка крепилась на каретке механического микроманипулятора( щаг резьбы подающего винта 100 мкм). При этом пучок микроэлектродов защищался направляющей иглой манипулятора; Подготовленная таким образом система электродов в стерильных условиях устанавливалась на несущие пробки из оргстекла, предварительно вживленные в череп животного. Каждая пробка имела один или несколько центральных каналов, закрытых зондами. Длина зондов точно соответствовала длине направляющих игл микроманипуляторов.

Операцию вживления пробок, металлического держателя для крепления на голове входного устройства усилителя и кронштейна для установки защитного "шлема" проводили под гексеналовым нарко-эом(40 мг/кг, в/п) с предварительной премедикацией животного фентанклом и дроперидолом(2 мл в пропорции 1:1, в/м). По окончании операции животному вводили бемегрид(5 мг/кг,в/в), и антибиотики (бициллин-5). Пробки устанавливали по стереотаксическим координатам мозга собаки О.С. Адрианова и Т.А.Меринг(1959 ).Всем животным предварительно, за 2-3 месяца, в аналогичных условиях были выведены на поверхность щек протоки околоушных слюнных желез.

Через день - два после операции вживления пробок из них в стерильных условиях вынимали зонды, специальной иглой перфорировали через канал в пробке твердую мозговую оболочку, вставлял: в него манипулятор , который затем закрепляли на пробке с помощью винта. На одном животном устанавливали 2-3 манипулятора, которые оставляли на голове в течение всего периода наблюдений, длящихся обычно 2-3 месяца. Защита систем электродов от физических повреждений осуществлялась с помощью " шлема", закрепляемого на голове на вживленные кронштейны. Животные после операции содержались в обычных условиях в виварии.

Для предотвращения обрыва проводников и повреждения электрод ных систем во время эксперимента животное фиксировалось лямками к стенка камеры, снимался шлем и на держатель, являющийся одновременно индифферентным электродом, устанавливалось 6-ти канал! ное входное устройство усилителя, собранное на микросхемах серии К284СС2А. Поиск нейронов осуществляли передвижением пучка микроэлектродов при вращении винта манипулятора, Сбор слюнной секре-' ции проводили с помощью гибких катетеров, вводимых до регистрации нейронов в протоки слюнных желез согласно разработанной нами методике(Пирогов и др.,1984). Данный способ обеспечивал надежную регистрацию слюны в течение всего опыта, длящегося обычно 2-3 часа.

Уел о внорефле кторные программы и обучение животных. В качестве основной условнорефлекторной процедуры, осуществленной на 7 собаках, была использована выработка классической дифференциров-ки. Животные обучались дифференцированию звуковых сигналов(ин-тенсивность 40 дБ): положительного - тона 1000 Гц или метронома 300 уд/мин, и дифференцировочного - тона 500 Гц или метронома 60 уд./мин. У двух из Этих собак параллельно с классическим условным рефлексом были выработаны инструментальные реакции нажатия на педаль правой передней конечностью. В данном случае условным раздражителем классического рефлекса являлся метроном 300 уд./мин, инструментального рефлекса - тон 1000 Гц, общей к ним дифференцировкой - метроном 60 уд/мин.

Три собаки использовались для изучения нейрофизиологических коррелятов " движения основных нервных процессов" и били обучены дифференцированию тактильных условных раздражителей, расположенных на передней конечности , контралатерпльной исслепуемому

п.

лушарию - вариант методики Н.И.Красногорекого(19П). В ка-стве условных раздражителей применяли дозированную струю воз-ха, подаваемую от компрессора(тип 830, з-д "Красногвардеец") рез коммутаторное клапанное устройство в область кожи на ла-ральной стороне стопы(положительный раздражитель), локтя и еча(две дифференцировки). Фронт нарастания воздушного толчка максимального значения, приводящего к прогибу кожи на 0,5 -0 мм,составлял 180 мс.

Изолированное действие условных раздражителей составляло |-25 с (иногда 5 с). Раздражители подавались в случайном поряд-

с произвольными интервалами в 1,5-3 мин. Подкрепление (25г [со- сухарного пороика) подавалось животному автоматически ихронно с окончанием положительных условных раздражителей [и с задержкой Зс. Использовались также различные дополнитель-ie функциональные тесты: предъявление животному новых сенсорных ¡гналов, внезапная смена вида подкрепления(на кусочки вареного ;са или молоко), предъявление кормушек с кормом и без него без >едваряющих условных раздражителей, предотвращение возможности мучения корма закрытием кормушки прозрачным экраном, появле-ie в поле зрения животного знакомых и незнакомых лиц; экспозиция 1вотному в опыте прозрачного ящика с кошкой или крысой, смазыва-ie у одной собаки солевым раствором выведенных наружу по методе К.С. Абуладзе(1961) частей языка, испуг животного ударами гонг, постепенное или " острое", с помощью обильного кормления, а.сьпцение животного, переносы тактильных условных раздражителей 1 новые " необученные" участки кожи; стереотипное предъявление злобных раздражителей.

Аппаратурное обеспечение экспериментов'и обработка данных, аблюдение за животным в опыте осуществляли с помощью телэусга-эвки ПТУ-42. Усиление импульсной активности производилось на ниверсальной б-ти канальной электрофизиологической установке роизводства мастерских ИЭМ АМН СССР при ограничении частот от 30 до 10000 Гц. Слюнная секреция регистрировалась прибором 4РС-2(производство мастерских ИЭМ). Подача раздражителей, под-эепления, установка временных параметров условнорефлекторной зограммы, контроль актограммы инструментального движения осу-5ствлялись с помощью систамы управления экспериментом, вклю-дащей стимуляторы ЭСЛ-2, фоно-фотостимулятор КЗ - 2F3

(Япония), таймеры СТЦ-14, реле и коммутаторы. Импульсная акти! ность, слюноотделение(в каплях), актограмма, отметки программь опыта записывались на многоканальный магнитофон НО-62. При об работке результатов производили разделение потенциалов действи от различных нейронов по амплитуде на многоуровневом дискримин торе электрофизиологической установки; стандартные импульсы, соответствующие спайкам одного уровня, подавали на анализатор 1ЛА -1024(Венгрия) или через интерфейс на ЭВМ"Электроника ДЗ-28". Программы ЭВМ, включающие различные способы построения перистимульных гистограмм(ПСГ) импульсной активности, гистогра» кросскорреляции двух импульсных последовательностей и методы ю статистического анализа, были составлены ст.инженером В.В.Шаба-евым.

В соответствии с задачами исследования использовали способ анализа импульсной активности, сочетающий в себе одновременно свойства ПСГ и гистограмм МИИ, Для этого? народу с построением обычной ПСГ, основанной на интенсивности появления импульсов в ответ на стимул, анализировали интенсивность появления МИИ определенного ранга(или рангов), которые составляли импульсную ак тивность исследуемого нейрона.

В результате для каждого нейрона получали общую ПСГ и семейс во из 8-ми гистограмм МИИ в непересекающихся рангах. Поиск такю рангов в кавдом случае осуществлялся методом перебора. Достоверность реакции определялась по Х2 и Р - критериям с увровнем значимости 0,05. Все гистограммы нормировались по значению максимального бина из всех рангов МИИ.

Аналогичное построение использовали при анализе кросскорре-ляционных зависимостей двух импульсных потоков. В этом случае ве роятность возникновения импульса у второго нейрона расчитывали относительно конца МИИ определенных рангов в активности первого нейрона. Построение общих ПСГ и соответстсугощих гистограмм МИИ на один и тот же раздражитель осуществляли дважды с учетом вида предшествующего условного рефлекса: I) когда предшествовал тот же и 2) противоположный рефлекс. Результаты анализа нейронной активности выводились на двухкоординатный прибор Н307. В отдельных случаях проводили прямую регистрацию активности нейронов с помощью фоторегистрирующей установки производства мастерских ИЭМ,

Морфологический контроль локализации нейронов. Зональная ло-лизация нейронов определялась на основе рентгенограмм, еденных в боковом и вертикальном планах мозга, и на основе ре-нсгрукции треков микроэлектродов, сделанных в конце опытов . фронтальных срезах мозга толщиной 100 мкм. Трек восстанавли-ли по нулевой точке(место выхода электродов из направляющей лы манипулятора) и точек коагуляции(ток 20-100 мкА, длитель-сть 40 с) мозга на кончиках микроэлектродов при их максималь-м погружении в мозг. Расположение нейронов по трекам расчитывать относительно значений нониуса манипулятора.

Модельные эксперименты на.' крысах. В данной серии опытов :следовалось влияние нейропёптидов и стимуляции зон гипотала-гса на характер функциональной связи нейронов мозга, а также [ияние гипоталамуса на пластические свойства нейронов коры моз-I. Методика регистрации и обработки активности нейронов нэ 'личалась от таковой у собак. Для введения пептидов в мозг в жовые желудочки дополнительно вживлялись хемотроды, изготовяен-19 из инъекционных игл диаметром 0,4мм. Раздрааениэ гипоталаму-I осуществлялось биполярными нихромовыми электродами(диаметр )0 мкм, расстояние между кончиками 150-200 мкм), вживленными згласно атласу( König, Knippel, 1963) в латеральный гипо-щамус. В опытах использовались только те крысы, которые обнашивали в камере Скиннера- эффекты самостимуляции.. Параметры аздрвжекия - прямоугольныз толчки тока 0,3-0,5 мА,длительность тульса 0,2 мс, частота 100 Гц, длительность пачки 100 мс, час-зта пачек 4 Гц, общая длительность раздражения 3 с - задавались эмулятором SEI5 - 3201(Япония). В данных опытах использовали i;osa прямую стимуляцию нейронов через отводящий электрод 1араыэтры: ток 20-50 мкА, длительность импульса 0,1 мс, частота 30 Гц, пачка из 2-5 импульсов), сочетаемую с раздражением ги-эталамуса. В отдельной серии опытов проводили сочетание прямой эрковой стимуляции сенсомогорной коры, вызывающей движение-зредней конечности, с раздражением гипоталамуса. Ыивотные во эемя опытов находились в специальном фиксационном станочке.

Модельные эксперименты на моллюсках. Проведение этих экс-зриментов бьио продиктовано необходимостью исследования динами-I возбудимости нейрона в организации механизма интервало-селек-iBHoro взаимодействия, обнаруженного у нейронов собак.Обычными

способами приготовляли препарат окологлоточного кольца ганглиев помещали его в камеру(объем 1,5 мм3) с проточным раствором Риигера для холоднокровных животных(скорость протока I капля за 5-6 с). При вскрытии тонкой иглой оболочки одного из ганглиев' в разрез выталкивались(всплывали) от 10 до 15 нейронов. Регистрацию активности этих нейронов осуществляли внутриклеточно стеклянными микроэлектродами(заполнение 2,7 М цитратом калия,coi ротивление 18-40 МОм).Использовали комплекс аппаратуры К ШОК KOHDEN (усилитель' MEZ - 810, стимулятор SEN

- 3201, Япония), позволяющий осуществлять также стимуляцию клет< через отводящий электрод. Запись активности нейронов осуществляли на чернильнопишущих приборах Н338-4П или H303I-8. Для контроля потенциала покоя использовали цифровой вольтметр ВЬГ7— IOA/Кточность регистрации + 0,1 мВ) и осциллограф производства мастерских ИЭМ. В опытах применяли парную с различными межстиму; ными интервалами подпороговую и надпороговую стимуляцию нейронш в норме и после добавления в камеру пептидов.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

I. Общая характеристика реакций нейронов при реализации классического условного рефлекса

Эта часть работы выполнена на основе анализа ИА 279 нейронов лобной и 97 клеток сомато-сенсорной коры мозга. Выбор лобной коры( g. ргогеив ) был определен имеющимися данными об отношении лобного неокортекса к организации процессов внутреннего торможения(Шустин,1959), программирования сложных форм поведения животных(Адрианов,1976) и прогнозирования событий(Симонов, 1979), также к регуляции функций ядра солитарного тракта ( Van der Кооу et al., 1982) и анализу вкусовой афферен-

тации( Mogenaoa, 1981).

I.I. Функциональная специализация реакций нейронов при осуществлении условных рефлексов.

У всех нейронов лобной коры были выявлены реакции, связанные с различными этапами реализации условно-рефлекторного акта, ß зависимости от приуроченности этих реакций к определенным этапам рефлекса, их динамики при повторении рефлексов и порядка следования условных раздражителеЙ(УР), а также параметрических характеристик ИА были идентифицированы 10 "автономных" неПронных

>еакций(или сигналов), связанных, по-видимому, с вовлечением а фганизацию унитарного условного рефлекса функционально спвциа-[изированных систем мозга. Активность части этих систем постоян-ю проявлялась при предъявлении УР, активность другой части детерминировалась внутренними(мнестическими) процессами мозга 1 для ее выявления было необходимо проведение специальных поведенческих тестов.

1. Реакция типа_оа - off на_вклпчэние/_,висличани0 УР._ Данная реакция в виде усиления или торможения ИА наблюдалась у 179 нейронов, возникала с латентным периодом 60-300 мс и длилась от 1,3 до 2,5 с. Подобные реакции, регистрируемые практически всеми исследователями на различных уровнях ЦНССнапример: Jung, 1961; Fuster, 1973; Сторожук,1986), вероятно, связаны с реагированием на градиент сенсорного воздействия на организм. Применитэль-но к лобной коре on-off реакции являются, по-видимому, многокомпонентными по своим источникам. Особенно off'- реакция, т.к.

в наших опытах этому моменту, наряду с окончанием УР, соответствовал момент предъявления пищи. •

2. Тоническая реакция в пв£иод_действия УРЛ Эта реакция в виде усиления или торможения ИА наблюдалась у 125 нейронов возникала с латентным периодом от 0,1 до 2,4 с. Ее длительность точно соответствовала длительности изолированного действия УР, в связи с чем эту реакцию можно рассматривать как коррелят длительности УР. Судя по литературным аналогам, такие реакции также широко представлены в ЦНС.

3. Т2ническая._реакцияа грзщгмьно^армтапп^_к^ом^н^_бе-зуедовного_раз2ражения12_ Эта реакция является вариантом предыдущего типа реагирования, но в результате специфического "профиля" ИА может быть выделена в отдельную группу. Особенность реакции заключается в постепенном увеличении.частоты ИА к ксицу изолированного действия УР и ее резкий фронт окончания после тъпдъягл':-ния кормушки с кормом. Такой профиль реакции отмочен у 67 нейронов. По аналогии с другими работами, в которых были описаны полезные реакции, они могут отражать " предрезультатнуп активацию"»! быть связанными с включением нейронов в организацию процесса ожидания подкрепленияШвырков, 1983; Puater 1973; R«y

et al., 1982).

4. Тоническая реакция в пе£Ио^пот^бления_корма. Реакция наблюдалась у 173 нейронов, была . аналогична -преяыгузм,однако

ев начало и длительность полностью определялись временными пара метрами акта поедания корма ,а интенсивность - видом пищи. Подобные реакции нейронов, рассматриваемые нами как нейронный эквивалент консумматорной фазы рефлекса, также широко распространены в структурах ЦНС, связаны с сенсорным и моторным обеспечением потребления пищи и, что важно, наблюдаются другими авторам! в гипоталамических структурах( ВоНа et а1., 1983).

5. %нтрадьнда_ней]мнные^к8ивад .слюнной

сшдзегрщ и ее_торможения. Под центральным нейронным эквивален-' том понимается активность нейрона, описывающая амплитудно-времен ныв параметры реакции эффекторного органа с опережением ее во времени(Вартанян и др.,1983). Подобное реагирование обнаружено у нейронов с бинарным комплексом возбудительных реакций 2-го и 3-го типов при анализе корреляции ИА с уровнем слюнной секреции. Возникновение реакций у нейронных эквивалентов на 250-600 мс опережало появление условной секреции, а " конфигурация" активности точно соответствовала временному и амплитудному развитию секреции на УР и безусловное подкрепление( г = 0,65-0,93). На дифференцировочныэ УР такие нейроны не активировались. В лобной коре было обнаружено 10 нейронов - эвивалентов слюнной секреции, но такие нейроны наблюдались также' в центральном сером веществе мозга. Описанный тип реагирования нейронов соответствует найденным нейронам- эвивалентам условной реакции мигательной перепонки у кроликов( ТЬоорвоп, 1982).

Только в лобной коре, в ее медиальной части, обнаружено 15 нейронов-эквивалентов условного торможения слюнной секреции. Реакции таких нейронов характеризовались обратным соотношением ИА с уровнем слюнной секреции: при положительном рефлексе оти нейроны не изменяли частоту разрядов или тормозились, а на диф-ференцировку - возбуждались. Причем это возбуждение точно описывало динамику слюнной секреции, которая наблюдалась у животного при положительном условном рефлексе. Подобные реакции нейронов описаны нами впервые и их наличие свидетельствует о том, что центральная программа как запуска слюнной секреции, так и ее торможения может разворачиваться в ЦНС по типу возбудительной активации" командных" нейронов и реализовываться на исполнительных структурах мозга(в нашем случае на ядре солитарного тракта) соответственно в виде ВПСЛ и ТПСП.

Дальнейшая классификация реакций нейронов лобной коры

-ювана на анализе ИА 136 нейронов, у которых были прослежены веты на одни и те же УР в зависимости от вида предшествующего човного рефлекса, т.е. в ситуации,.соответствующей последова-пьному торможению условного положительного рефлекса и следово-растормаживаниго дифференцировок.

6. Реалция^ейдона^ связанная с ^ принятием дешения". Данная акция в виде усиления ИА возникала у нейронов после включения

с латентным периодом 1,5-4о, т.е. позже, чем реакция первого па. Ее длительность у отдельных нейронов колебалась от 2 до с. Особенность реакций заключалась в том -,что при переходе на вый относительно предшествующего рефлекса тип условдорефлек-эного реагирования латентный период реакции нейрона резко эличивался и мог достигать 10 с. При обычном способе суммации эт сдвиг нивелировался и реакция могла выглядеть как тоничес-Я возбудительный ответ нейрона, перекрывающий изолированное Зствке УР. Данный тип реагирования обнаружен у 7-ми нейронов, нмых аналогов данной реакции в литературе из обнаружено, хотя виг латентных периодов ответов нейронов отмечен другими авто-т у животных, поставленных в ситуацию, классификации признаков псорных стимулов{ Kubota, 1981).

7. Реакция типа^ассоглмовакия^енсор!Ж_г^иэнаков_УР. Данные^ збудительного типа, реакции въщелены у 22 нейронов. По своим раметрам.они соответствовали оп - реакциям 1-го типа, но воз-кали на включение положительного и дифференцировочного УР толь-

в том случае, если эти раздражители обличались по своему гнальному значению от УР предыдущего условного рефлекса, йны-словами.реакции возникали ,когда от животного требовалось туализировать новый, отличный от предыдущего условный рефлекс, наруженные реакции укладываются в число операторов фуикцио-льной системы П.К.Анохина(1968), соответствуют нейронэм"переюто-™я", обнаруженных другими авторами( ТЬогре в» а1., 1983), отличаются тем,что возникают не на фазе рассогласования ожидало и реального безусловного подкрепления, а при предъявлении

8. Реакция_типа £огласовшия_сенсо£нот_П£изн^ов_ошйаемого зеального подкрепления^ У 13 нейронов ввделены реакции, сос-пцие из о,дно го или нескольких импульсов и возникающие только

при положительном условном рефлексе перед началом потребления корма. Нейроны с такими реакциями являлись ареактивными в остальные периоды условнорефлекторного акта и, таким образом, характеризовались детекторным типом реагирования. Тек, активност: этих нейронов не была связана с восприятием сенсорных компоне; тов консуиматорной фазы рефлекса(щелчка замка кормушки, вида корма и его потребления), т.к. никогда не появлялась на пер вое в последовательном ряду применение положительного условного рефлекса, а такзке при предшествовании ему дифференциро-вочного УР, хотя в этих случаях все компоненты рефлекса сохраня лись и животное потребляло корм. При регулярном следовании положительных УР латентный период реакции сокращался с 400- 500 м (2-е предъявление) до 200-300 мс(6-7 предъявление УР). Реакции исчезали при внезапной.смене вида корма или изменении сенсорных параметров положительного УР и появлялись вновь на их 4-6 соче1 нйя. Нейроны активировались также на 2-3 регулярные предъявления кормушек с кормом или без него; всегда давали реакции на по явление в поле зрения собаки хозяина - экспериментатора(причем с 1-го появления) и не возникали при экспозиции незнакомых лиц, Совокупность всех условий возникновения идентифицированной реак ции сводится к появлению в поле зрения уже из вестног животному объекта с выраженными'подкрепляющими(пищевыми) свойст вами. Функционально реакция точно согласуется с процессом сравнения акцептора действия и реального результата согласно теории функциональных систем(Анохин, 1968;. Судаков,1984), однако с той разницей, что здесь в качестве результата выступает не само подкрепление как таковое(корм), а,по-видимому, его качество, экстраполированное на визуальный объект.

9. Р£акпия_аст^ализ1Т£ованного следа прошлого пищевого подкрепления- . У 17 нейронов в распределении МИИ была обнаружена р] акция, возникающая при изолированном действии положительных и дифференцировочных УР только в том случае, если предыдущий условнорефлекторный акт подкреплялся пищей. Соответственно этс му свойству, реакция не возникала на положительный УР, следуroraf после дифференштровки, напротив,возникала на дифф^енцировку, следующую после положительного условного рефлекса и .-не возника; при регулярном предъявлении положительных УР с предотвращением доступа к пище с помощь-} прозрачного экрана. Временные параыеп

Я реакции(латентный период» длительность) были достаточно ва-бельными, но всегда реакция возникала в первые 10 с изолиро-ного действия УР. Описаний подобных реакций в научной литера-е не обнаружено.

10. Реага^ля,_связаннм_с_эмо^ 78 нейронов, у которых специально анализировали ИА в межсигналь-период у 34 клеток обнаружены реакции в виде " волны" увели-1ия частоты разрядов, характериэуккциеся признаками вызванных !етов: латентным периодом, временем до максимума и окончания цсции. При положительном условном рефлексе эти реакции начина-;ь сразу после окончания потребления корма(через 10-20 с от лента подачи мясо-сухарного порошка или через 5-8 с - кусочков га.) и через 15-30 с достигали максимальной выраженности. Дли-иьность реакции колебалась от 30 до 70 с. На дифференцировочдаа аналогичные реакции у тех же нейронов возникали или в период олированного действия УР, или сразу посла его окончания. Функ-ональньм свойством этих реакций является их -дифференцированная .висимость от текущего эмоционально-мотивационнЬго состояния эотного; ответы нейронов при положительном условном рефлексе •чезали при испуге животного или ка фойе апэрзивного раздраже-(я языка, 'при этом ответы на дифференцкровочныз УР сохранялись могли усиливаться; выраженность ответов усиливалась в ситуации феключания услоЕНо-ре&текториой деятельности или после несколь-IX предъявлений положительного УР," подкрепляемого" пустой корюшкой; параметры ответов при положительном условном рефлексе 5ратимо трансфоргяфовались в параметры ответов на дифференциров-/ в ситуации острого уГашения рефлекса; а одинаковой степени закции на оба УР ослаблялись и исчезали при насыщении собаки, писаний подобных реакций мы не обнаружили в-научной литературе, отя общие изменения ИА в межсишальный период исследованы ра-ее Б.И. Котляром(1986 ) .Реакции 10-го типа расцениваются нами ак выражение внутримозгового сигнала, обусловленого активацией 'одкреплящих систем мозга V связанного с возникновением в ДС положительного эмоционального перепада после съедания корт ! отрицательного - после предъявления дифференцировочного УР. ¡оследнее подтверждается тем, что в наших опытах аналогичные зеакции кортикальных нейронов можно получать в модельных зкспа-жментах на крысах при принудительной стимуляции латерального

гипоталамуса в зонах положительной самостимуляции.

Идентифицированные 10 типов реакций нейронов лобной коры . ляэтся попыткой формализации внутршозговых сигналов, участвут щих в организации классического слюнного рефлекса. Эти сигнал! (кроме 5-го и 8-го типов) последовательно или одновременно активируют одни и те же нейроны, создавая тем самым сложный рис} и» вовлечения в организацию внешне унитарного кпасс.ического ус ловного рефлекса.

У нейронов сомато-сенсорной коры из всех перечисленных вьш< реакций отмечено наличие только реакций 1-го(59 нейронов),2-го (81 нейрон) и 4-го (23 нейрона) типов. Также как и в лобной коре у одних и тех же нейронов могли наблюдаться различные комбинации из этих трех реакций. Временные параметры реакций и их ду намика при чередовании тактильных УР была детерминирована исходным рецептивным полем нейрона - см. раздел 2. Ниже в таблице приведена вероятность обнаружения формализованных реакций в ИА нейронов лобной и сомато-сенсорной зон кора мозга. Видно,что их количественное и качественное распределение разное, что связано по-видимому, с функциональной специализацией этих областей нео-кортекса и с их различным участием в организации классического рефлекса.

Таблица. Вероятность обнаружения 10-ти формализованных реакций в ИА нейронов.

Тип реакции I 2 3 4 5 6 7 8 Э 10

вероятность обнаружения в лобной коре Э,б4 0,40 0,31 0,62 0,09 0,05 0,16 0,10 0,12 0/

в сомато-сенсорной коре 0,60 0,83 . - 0,24

1.2. Полифункциональность организации нейронных реакций

С учетом принятой формализации реакции нейронов были лроележе ны перестройки в ИЛ одних и тех же нейронов при реализации различных уеловнорефлекторных актов: положительный условный рефлекс-дифференщ-ровка; инструментальный услов1шй рефлекс реагирование | на новые раздражители - эффекты внешнего торможения рефлексов. В качестве " нормы" активности нейронов использовали ее распреде-

ие при положительном условном рефлексе. Выделено три вариан-перестроек ИД. Первый вариант представляет собой инверсию ка реагирования по какому-либо одному или всем компонентам ходного реагирования, наблюдался у 53,0? исследованных ней-ов. Второй - заключается в рекомбинации наличного рисунка клетки: в уменьшении " выраженности" или исчезновении одних дций и появлении других из числа описанных выше, наблюдался

нейронов. Третий - пс-видимому, разновидность второго манта - выглядит как избирательное реагирование в отдельные шы реализации только положительного?13,нейронов) или ]форенцировочного(11,6% нейронов) условных рефлексов. Таким )азом, организация нейронных механизмов классической дифферен-зовки по И.П.Павлову не является гомогенным торможением кронного субстрата, а представляет собой определяемую значе-зм УР активную перестройку ранее существовавших и бывших активам при положительном рефлексе межцентральных связей.

Последнее также доказывается сравнением ИА одних и тех же йронов при трех видах условнорефдекторной деятельности: клае-ческом, инструментальном рефлексах и общей к ним дифференциров-. При анализе 68 нейронов лобной коры нам не удалось выявить рисунке их ИА каких-либо сигналов, специфически характеризую-х инструментальный условный рефлекс: переход на инструмен-льное реагирование выглядел как инверсия или рекомбинация гналов,составляющих общий паттерн ИА. Таким образом,на уровне ■нтрального программирования классический, инструментальный :флексы и дифференцировка имеют одни и те же механизмы своей ¡ализации. Инструментальное звено классического рефлекса в дан->м случае выглядит как остановка инструментального движения и >зникновенке новой двигательной(установочной) активности, свя-шной с ориентацией тела на кормуику.

Высказанное соображение подтверждается результатами анали-I ИА во время осуществления собаками ошибочных поведенческих закций, которые проявлялись, например, В реагировании на УР чструментального рефлекса по типу классического ,т.е. харак-зризовал'ись исчезновением инструментального движения и сохра."е-4 ем условной секпеиии слюны. 3 данной ситуации общей закономар-зстью реагирования нейронов являлась генерация у них паттерна ч , соответствующего не реальному "инструментальному" УР, а

другому "классическому" УР, реагированию на который было обуче животное. Это позволяет считать, что центральная энграмма ответной реакции представляет собой сформированную в процессе об; чения сиетему(схему) функциональных отнощений(евязей) между не! ронами ,а УР лишь актуализирует ее " в целом " виде. Аналогичная точка зрения высказана также другими авторами( John, 1982).

Главным эффектом реагирования нейронов на УР на фоне экспозиции животному крысы или кошки, равно как и на фоне нанесе--ния на язык аверзивного раздражителя, был также "распад" имение гося ранее рисунка ИА и его трансформация в новый, иногда про-тивположньй исходному(пищевому) паттерн активности. Удаление этих факторов приводило к восстановлению исходных рисунков ИА и соответственно к возобновлению поведенческих условнорефлек-торных реакций.

Аналогичные перестройки ИА нейронов лобной коры наблюдались также при пищевом насыщении собак. У 81,в/о нейронов было отмечено ослабление или рекомбинация компонентов реакций,независимость реакций(10,6$) и их усиление(7,8$), что также,вероятно, связано с организацией в ВДС " новой схемы" реагирования на используемые УР и с возникновением при насыщении новых алементов периферических реакций, обычно не учитываемых экспериментатором.

2. Нейрофизиологический анализ "движения основных нервных процессов по И.П.Павлову.

2.1. Активность нейронов сомато-сенсорной коры.

Проанализирована активность 97 нейронов. Аналогично работе Н.Н.Василевского(1968) все нейроны, зарегистрированные в зоне сенсорного представительства передней контралатеральной конечности, были разделены на три группы: нейроны с локальным рецептивным полем(1 группа - 50 клеток), нейроны с широким рецептивным полем(П группа - 35 клеток) и нейроны без идентифицированных рецептивных полей(Ш группа - 12 клеток). Нейроны I группы имели максимально выраженный возбудительный ответ только на одну из стимулируемых точек кожи, на соседние с ней ответ не вняв-лялся(31 нейрон) или был тормозным!19 нейронов). Нейроны П группы регистрировались в каждой из проеционных корковых точек соответствующего участка' кожи. Зо всех случаях у этих нейронов

инелся участок кожи, стимуляция которого приводила к максимально выраженному возбудительному ответу. Обычно таким участком кожи был тот, в проекции которого находился регистрируемый нейрон П группы. Для нейронов Ш группы было характерно полное отсутствие реакций в период тестирования рецептивных шлей. Латентный период ответов нейронов I группы у разных клеток колебался от 28 до 95 мс, но в целом всегда бш меньше, чем латентный период ответов у нейронои П группы, равный 60-200 мс.

Основной особенностью реакций нейронов Г группы в условно-рефлекторной программе опыта являлось появление достоверных сдвигов И А. в период предъявления У? на нерецептивных точках кожи в ситуации чередования однотипных УР. Внешне это(г эффект выглядел как " расширение" рецептивного поля нейрона в том случае, когда раздражение точек кожи приобретало сигнальное значение, но при условии, что предшествующий УР наносился на тот же участок кожи (был тем же самым), что и реально действующий УР. Если эти ответы нейронов использовать как "норму" их участия в условном рефлексе, тогда при гетеротипной последовательности применения этих же УР ,т.е. в ситуации переключения условнореф-лекторной деятельности, обнаруживается обратный эффект: в период действия УР у нейронов исчезают реакции, наблюдавшиеся при стимуляции " нерецептивных" точек, и параллельно с этим происходит усиление ответа в своем рецептивном поле. Этот эффект выглядит как восстановление исходных топографических характеристик ответов, определенных при тестировании рецептивных полей.

Описанная динамика ИА нейронов I • группы не зависела от значения кожного радралителя как условного сигнала и в одинаковой степени наблюдалась как для нейронов с рецептивным поле« положительного, так и дифференцировочных УР.

Анализ структуры МШ ответов нейронов I группы показал,что в основе всех вариантов перестроек активности лежит не просто усиление или ослабление имевшихся ранее ответов, а коренная перестройка структуры МИК в ответах таким образом, что при каждом конкретном виде стимулируемой точки кожной поверзмостп, равно как и при кадцом варианте последовательности применяемых раздражителей, у нейронов наблюдается свое, специфическое для данного раздражения или последовательности его применения в ряду других стимулов, распределение МИИ в течение всей условно-

рефлекторной.программы.

Отличительной чертой реагирования нейронов П группы являлось ослабление или исчезновение реакций на стимуляцию тех участков кожи, которые при определении рецептивных полей бьши эффективными для вызова возбудительного ответа нейрона. Внешне этот эффект выглядел как сужение или " контрастирование" рецептивного поля в сторону максимально эффективной точки кожи в том случае, если раздражение участков кожи приобретало условнореф-лекторное значение, но при условии, что предшествующий условный раздражитель наносился на тот же участок кожи(был тем же самым), что и реально действующий, т.е. сужение рецептивного поля для данной группы нейронов бьшо характерным только при однотипной условнорефлекторной. деятельности.

При переключении условнорефлекторной деятельности у нейронов П группы отмечается ослабление контрастирования кожных точек условнорефлектсрного раздражения, наблюдаемого при однотипном следовании раздражений тех же самых зон кожи. Более того,у части нейронов П группы(8 клеток) при переключении рефлексов вообще было отмечено полное исчезновение реакций, наблюдавшихся при однотипном следовании условных раздражителей, в том числе и реакций, вызванных раздражением зоны максимальной активности, ранее контрастировавшихся при однотипном следовании раздражителей. При анализе, ответов нейронов П группы по структуре их МИИ оказалось, что как и у нейронов I группы, все перестройки активности связаны с изменением состава МИИ в ответах нейронов. Характерным признаком нейронов Ш группы являлась их активация с точек тактильной стимуляции в условнорефлекторной программе. Причем для каждого из этих нейронов рисунок активности был разным и не предсказуем для каждого из УР: для стимуляции кожи в области стопы, локтя и плеча.

Анализ активности данной группы нейронов в ситуации переключения показал, что нейроны на новый УР генерируют ответ, свойственный не предъявляемому, а предшествующему условному раздражителю. Например, для двух раздражителей А и Б возникала цепочка из следующих ответов нейрона: сигнал А(ответ не учитывается) - сигнал А(ответ А)- сигнал Б(ответ А!) - сигнал Б (ответ Б)- сигнал А(ответ Б!) - сигнал Л(ответ А) и т.д. По этому свойству воспроизведения предаествугозей рэа:тгух нейсопк

разделились на клетки, воспроизводящие ответ любой точки прошлого условного тактильного раэдражения(4 нейрона), только ограниченной (б нейронов) или локальной(2 нейрона) зоны. При этом УР, вызывающий воспроизведение, мог располагаться за пределами ограниченного или локального участков кожи. Воспроизведение ответов у Ш группы нейронов характеризовалось повторением на реально действующий УР состава и " порядка включения"!'®, свойственного для предыдущего УР. Основываясь на общепризнанной точке зрения об описании сенсорных признаков раздражителей в специфических проекционных зонах мозга и исходя из полученного материала следует, по-видимому, признать, что описание этих признаков в условии чередования УР отличается от такового' при однотипном следовании тех же самых УР.

2.2. Активность нейронов лобной коры.

Наряду с описанным выше возникновением специальной реакции рассогласованиями 7) у 42й исследованных нейронов лобной коры при переключении условнорефлекторноЯ деятельности с положительного рефлекса на дифференцировку , и наоборот,выявлен эффект "смешивания" параметров ответов нейронов.

Этот эффект заключается в том, что обычно в " норме",т.о. когда предшествующий УР является однотипным со следующим, ответы на положительный и дифференцировочный УР различаются по ряду параметров, например,степени выраженности и направлению(знаку) изменения текущей частоты импульсной активности. В ситуации же переключения, т.е. при переходе на реагирование альтернативной относительно предыдущего рефлекса условнорефлекторной реакцией, специфичность ответов нейронов на положительный и дифференцировочный УР стирается: в ответах на дифференцировку появляются компоненты, характерные для ответов тех :те нейронов на положительный условный раздражитель, и наоборот. Практически и тот эффект соответствует частичному вознккновенню"ошибочного" паттерна ответа, описанного вше для классического и инструментального условных рефлексов. Результаты анализа нейронов лобной коры с первым ту.п^м реагирования показали, что пр'л однотипном следовании УР их сигнальная значшость выражается у нейронов в специфическом распределении КИЙ ответов первого типа. Доминирующего класса интервалов, при котором нейроны отво-

чали бы только на положительный или дифференцировочный раздражители, среди обследованной популяции клеток выявлено не было. Каждая клетка кодировала значение раздражителя своим " собственным" специфическим классом интервалов или их группировкой. При переключении деятельности, например,при переходе от реагирования с дифференцировочного раздражителя на положительный(последовательное торможение), или наоборот(следовое растормаживание), у нейронов наблюдалось одновременное возникновение МИИ,характеризующих Процесс восприятия реально действующего раздражителя и раздражителя, относительно которого животное совершало действие раньше. Такая закономерность наблюдалась у всех нейронов с он - реакциями., имеющими специфическое распределение МИИ на разные УР.

Эти результаты позволяют считать, что у нейронов лобной коры собак происходит специфическое кодирование значения УР как инструктирующего сигнала для организации последующей условно-рефлекторной деятельности. Это кодирование находит свое выражение в интервалоселективном ¿а - ответе нейронов на положительный и дифференцировочный УР является, по-видимому, выражением общего принципа кодирования сенсорной информации в ЦНС( РегЪз1, Ви11оо1с, 1969; Бехтерева", 1980). •

2.3. Применение результатов И „определению" движения основных нервных процессов" по И.П.Павлову.

Воспроизведение в наших опытах варианта изучения классического условного ' рефлекса по методу Н.И.Красногорского(19П) впервые позволило проследить нейродинаэдческие отношения при взаимодействии территориально разнесенных на коже и имеющих различное сигнальное значение тактильных УР.

1. Сомато-сенсорная кора. Несмотря на выраженную зависимость ИА всех трех групп нейронов этой области коры от порядка следования положительных и дифференцировочных УР, в опытах не бу-ю обнаружено" градуальной" зависимости этих реакций от расстояния на коаа предшествующих УР, имеющих противоположное сигнальное значение относительно реально действующего УР.

2. Лобная кора мозга. Влияние фактора пространственной отдаленности продазствуэ^цих'и.рзальна действующих на животное

УР прослежены у 63 нейронов. Одни и те жа нейроны на кавдый из УР генерировали различные паттерны ИА,причем и на УР,имеющие одинаковую сигаальцуэ внапшостьгдкфференцировочные УР.распо-яозенныэ на кох-з в области локтя и плеча. Выявить линейные

зависимости таких реакций от пространственного фактора альтернативного по своему значению предшествующего УР не представлялось возможным: при переключении нейроны генерировали паттерн ИА, отличный от такового при однотипном следовании тех же раздражителей. Пример: нейрон, реагируя на положительный УР в период консумматорной фазы рефлекса не активируется на обе диффе-ренцировки при однотипном следовании этих УР - " норма" реагирования; при переключении после положительного рефлекса на "дальнюю" дифференцировку с плеча у нейрона на этот УР появляется фазическая реакция в период изолированного действия УР; при переключении на "ближнюю" дифференцировку с локтя - фазическая реакция после окончания УР.

Фактор пространственных взаимоотношений прошлого и реального условных раздражений сказывается в активности только двух типов клеток лобной коры - этой нейроны, генерирующие на все виды условных раздражителей автономную реакцию 2-го типа(тони-ческую активность во время действия условного раздражителя,причем максимальную на стимуляцию кожи в точке положительного рефлекса),или клетки,у которых эта реакция является составной в общем паттерне реагирования, но также возникает на все используемые условные сигналы, и нейроны, классифицируемые как нейроны - эквиваленты.слюнной реакции(тип 5). Именно у таких нейронов оказалось возможным увидеть полное соответствие периферической " слюнной" феноменологии " движения основных нервных процессов"-и динамики импульсной активности. У нейронов с 2-м типом реагирования этот процесс выглядел как ослабление ответов на стимуляцию стопы(положительный УР), более сильное вслед за предшествующей дифференцкровкой с локтевой зоны кожи, чем с плечевой. К напротив, более выраженное усиление-ответов после положительного рефлекса наблюдалось на дифференцировку с локтя, чем с плеча. Аналогичная динамика ИА наблюдалась у нейронов-эк-виеалентов слюнной секреции в компонентах реакции, соответствующих периоду изолированного предъявления УР.

Учитывая участке коры лобных долей мозга в анализе пространственных отнопений объектов внешней среды( ЗасоЬиеп, 1936; _ РиаЬег, 1980; Пирогов, Орлов,1980) И наличие

в ней спеш&льных нейронов, детектирующих в своих реакциях'относительное пространственное расположение УР( 1Шс1, 1974), можно считать, что динамика реакций нейронов 2-й группы также

связана с анализом пространственных факторов тактильных УР.

3. Ингервало-селективное взаимодействие между нейронами

3.1, Общая характеристика интерзало-селективного взаи-; модействия

Наличие индивидуального для каждой клетки " кодирования" в величине ЫИИ специфического участия этих клеток в различных процессах »организующих условный рефлекс, подразумевает, что МИИ может являться детерминантом функциональной связи между нейронам* мозга. Проверка этого была реализована на 450 параллельно зарегистрированных нейронах. У 127 из них выявлена функциональная связь. При ее анализе относительно МИИ " запускающего" нейрона выделено три типа интервало-селективной функциональной связи (ИОФС): яжтивационный(5бЮ, тормозной(32^), смешанныйТолько у 4% не было обнаружено ИСФС, у них связь осуществлялась по типу "спайк-спайк". ИСФС выражалась в том, что ответ второго нейрона с наибольшей вероятностью возникалСйик на гистограмме кросскорреляции) или не', возникал ("провал" на гистограмме) на один или несколько определенных классов МИИ первого нейрона. Ширина эффективных классов МИИ варьировала в разных парах нейронов от 10, до 200 мс, латентный период ответов - от 1,5 мс (моносиналтическая связь) до 15-20 мс(полисинаптическая связь).

Наличие ИСФС говорит о том, что при центральной передаче информации интервал времени (МИИ)перекодируется в импульс нейронов - адресатов(вторых нейронов), избирательно чувствительных к этому.интервалу. Последних, находящихся в связи с первым нейроном, может быть много. Это означает, что механизм ИОС служит для перевода временного кода в пространственный. HCSC в отсутствии каких-либо воздействий на организм оставалась стабильной в течение 1,5- 2 часов. В исследовании выявлены условия изменения ИСФС у нейронов.

■ I. Выборочный анализ ИСФС у 12 пар нейронов в период развертывания условного рефдекса на положительный и дифференцировоч-ный УР показал, что при сиене ^(соответственно,программ поведения) имевшаяся 'при положительном условном рефлексе ИСФС исчезала или " переходила" в другой ранг МИИ. 2. Обнаружено, что при касыцекии животного, сопровождающегося отказом от корма, теяю наблюдаются «нелогичные изменения ИСФС(7 пер нейронов). . 8» В модальных експериментах на 8чш крысах найдено, что измене-

ния ИСФС между нейронами наблюдаются при принудительной стимуляции зон гипоталамуса в точках положительной и отрицательной самостимуляции(21 пара нейронов), У 5 пар нейронов исходно не имеющих ИСФС, напротив, наблюдали возникновение ИСФС при стимуляции гипоталамуса. Изменения ИСФС были обратимы и через 1-1,5 часа после прекращения стимуляции возвращались к норме. 4. Введение пептидов через вживленные хемотроды в боковые желудочки мозга, осуществленное у 12 крыс , также вызывает изменения ИСФС нейронов. Всего в этом тесте было исследовано 17 пар нейронов, исходно имевших ИСФС. У 15 пар при введении окситоцина или пен-тагастрина(по 5 мкг/кг в объеме Юмкя) наблюдалось изменение ИСФС, причем различное у одних и тех же нейронов под'воздействием исследованных пептидов. У 2 пар нейронов изменений ИСФС не наблюдали. В среднем через I - 1,5 часа изменения ИСФС полностью или частично возвращались к норме.

3.2. Исследование механизма интерваяо-селективного взаимодействия нейронов(модельные эксперименты ).

Данная серия экспериментов выполнена на 100 нейронах моллюс-' ка. Моделирование разноинтервального воздействия на нейрон создавали путем его подпорогового для вызова потенциала действия (ПД) или надпорогового раздражения через отводящий электрод парным стимулами с изменяющимися межстимульными интервалами. Фоновую ИА предотвращали постоянной гиперполяризацией нейрона. При над-пороговой стимуляции классический цикл реактивации у всех исследованных .нейронов составил 450-900 мс после генеза ПД на первое (обусловливающее) раздражение. Если нейрон был ранее фоновоактив-нда, то длительность этого цикла приблизительно соответствовала минимальному КИИ в фоновой активности.

При подпороговой стимуляции тех же нейронов возникновение ПД на тестирующий стимул наблюдалось только при определенных интервалах отставления второго стимула относительно аналогичного первого. Вероятность генерации ПД на этих интервалах колебалась от 0,6 до 1,0 на десять последовательных Применений пар подпо-роговых стимулов. При этом эффективные межстимульные интервалы во всех случаях отличались от длительности постспайкового рефрактерного периода, достигая у некоторых нейронов 5000 мс. Характер динамит: илтервало-селективного реагирования нейронов в целом соответствовал типам ИСФС у нейронов собак. Прямые измере-

ния уровня возбудимости нейронов в периоды облегчения генеза ПД на второй подпороговый толчок тока показали, что в основе обнаруженных циклов активации лежит не зависящее от уровня постоянного потенциала циклическое и многофазное изменение возбудимости нейрона, возникающее после первого раздражения: перио-дй генерации ОД соответствуют резкому повышению возбудимости (у некоторых нейронов до 0,26-0,30 пороговой для вызова ПД величины токе}; периоды неэффективных межстимульных интервалов -возвращением возбудимости к норме или ее снижением(до 1,1- 1,25 пороговой величины тока).Последнее объясняет наличие " тормозных" ИСФС у нейронов собак.

Активационные циклы нейронов моллюсков не изменялись при аппликации в околоклеточное пространство ацетилхолина(Ю мкл 10"®- 10"% раствора), но непредсказуемо и обратимо изменялись при аппликации пептида бомбезина(Ю мкл раствора)

и, при сохранении реактивационйых циклов, полностью исчезали при введении в омывающую среду ионов кобальтаС СоС12 , 3-5 мМ, йбъем 10 мкл).

Результаты этих исследований, на наш взгляд, свидетельствуют о том, что в основе ИСФС лежит изменение возбудимости электрогенной мембраны нейрона, возникающее в ней после первого подпорогового деполяризационного воздействия, а пептиды могут являться естественным биохимическим регулятором постсинап-тических селективных свойств, нейронов.

Установлено, что активационные циклы нейронов можно изменит! и выработать новые в процедуре" обучения" нейрона. Так, после стимуляции нейронов парными подпороговыми стимулами с неэффективными для вызова ЛД интервалами на фоне аппликации пептида. , в течение 20-25 мин и последующей отмывки ■ пептида у нейронов отмечалось исчезновение исходных циклов активации и появление новых,.соотг.етствующих временным -параметрам примененной стимуляции .Такая перестройка.цикла получена у 15 неГфонов из 22 клеток, использованных в процедура обучения. Контрольная стимуляция нейронов в среде без-добавления, пептидов, не приводила к ивменениэ их активационных циклов. Таким образом, долгосрочный, след на уровне клетки может предстазлять собой хранящийся в свойствах мембраны нейрона интервал ее облегченного реагирования'на приходящую-к нейрону импульсацш» из афферентных но отпоаенго-к нему источников. Одновременно, модельные окспо-

рименты показывают, что входные паттерны импульсации на фоне действия пептида могут являться активным фактором перестройки нервной сети, что они могут переобучать или доучивать отдельные нейроны, а следовательно, и всю активированную нервную сеть.

4. Исследование роли функционального состояния подкрепляющих систем в установлении новых нейродинамических отношений.

Изложенные выше результаты исследования свидетельствуют о том, что для модификации имеющихся межнейронных связей необходимо вовлечение в активность подкрепляющих систем мозга. Это согласуется с выводвми других авторов(Воронин,1936). Целесообразность специальной экспериментальной разработки механизмов такого вовлечения определяется более широкой постановкой проблемы, а именно, выяснением роли подкрепляющих систем мозга в фиксации и актуализации энграмм долгосрочной памяти(Вартанян,1986). Так как эта проблема связана с раскрытием механизма образования новой условно-рефлекторной связи, было проведено исследование1 слияния активации гипоталамических структур в точках положительной самостимуляции на поведенческие и нейрональные ответы у крыс в модельных экспериментах.

В первой серии экспериментов(16 крыс) осуществляли сочетания принудительной стимуляции гипоталамуса с прямым раздражением моторной коры, вызывающем сгибательное движение контралатеральной передней конечности. После 20-50 таких сочетаний движения животных начинали возникать только на одну стимуляцию гипоталамуса. При этом скорость выработки такой реакции коррелировала с точностью попадания электродов в гипоталамусе в точки самостимуляции: чем выше была частота самостимуляции у животного в Скинне-ровской камере, тем быстрее вырабатывалось движение конечности (у одной крысы ответ появлялся после 10-ги сочетаний) и напротив, при непопадании электродов в зону самоетимуляцрл двигательная реакция у крыс не возникала после 300 сочетаний стимулов. После сочетаний двойного раздражения моторной коры(с интервалом, достаточным для полного движения конечности не первое раздраже -ние) г. гипоталагичеокой стимуляцией, только одна стгмуляцг.я гч-потпламусн вызывала У животного также два повторных сгибания конечности. Пере дет'я нпзыка с одиночного на парные сгибания проводилась у животных в одном и том же опыте.

¡за.

Эти эксперименты показывают, что в структуре внутримозго-вых отношений, развившихся при активации гипоталамуса, оказались зафиксированными пространственные("какой конечность«^реагировать"), временныеС' когда реагировать") и количественные ("сколько раз реагировать") характеристики стимула , " заведенного" в мозг центрально, т.е. минуя рецепторный уровень. В дальнейшем только одна активация гипоталамуса вызывает восстановление всех этих отношений,заканчивающихся поведенческой реакцией.

Во второй серии экспериментов, проведенных на нейрональном уровне исследований, осуществляли проверку высказанного выше предположения. Было использовано 20 животных. На каждом из них с целью." чистоты" эксперимента осуществлялась только одна процедура обучения. Последняя заключалась в нанесении электрического раздражения на регистрируемый нейрон на фоне активации гипоталамуса. Прослежена ИА II нейронов, у которых программа эксперимента была осуществлена полностью. У всех II нейронов после сочетаний отмечено не1 только появление ответов на прежде неэффективную стимуляцию'1 гипоталамуса, но и полное (5 нейронов) или частичное (3 нейрона) воспроизведение "структуры" МИИ, которые составляли ответы этих нейронов на их прямую электрическую стимуляцию. Эти данные согласуются с исследованиями других авторов, показавшими изменения структуры МИИ в ответах нейронов на УР(0'Бг1еп, Уох, 1969) и воспроизведение на этот раздражитель МИИ, свойственных для ответов на безусловный раздражитель (Василевский и др.,1972). У трех нейронов, которые на их прямую стимуляцию отвечали торможением текущей ИА,.после сочетаний автономная стимуляция гипоталамуса вызывала ответ также в виде торможения ИА. Отметим, что в данном случае парадигма нойронной условнорефпекторной связи - для возникновения ответа нейрона на условный стимул необходим импульсный- разряд того же нейрона на безусловное раздражение( НеЬЬ, 1949) - не выдерживается, т.к." безусловная" активация выглядит как торыогзнио активности нейрона.

ПроБздзтша опыты свидетельствуют о том, что для возникновения 5шмзнй;«;й в системе мажнейронннх связей необходимым и достаточным является совпадение вызванной извне (периферичес-щи раздражением) или ц&нтрально(электростимулпцией5 активации нейронов с возбуздениеч подкрепляющих систем мозга. Лктуали-

задия следа(энграммы) выглядит как эндогенное, в результате естественной или принудительной активации подкрепляющих систем, восстановление всей совокупности этих связей и, соответственно, их проявления в специфических качественных характеристиках текущей активности каждого отдельного нейрона. Известные аналогии сказанному можно усмотреть в гипотезе импринтингового формирования акцептора результата действия К.В. Судакова(1984), а также в представлениях об " ансамблевой информации"( John, 1982).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные исследования раскрывают нейрофизиологическую сущность основных закономерностей физиологии высшей нервной деятельности, сформированных И.П.Павловш, позволяют по-новому интерпретировать организацию мозговых процессов, лежшцих в основе построения адаптивного поведения. Так, на основании полученных результатов становится ясным, что классический условный слюнной рефлекс не организуется по типу "стимул - реакция" и не является простым запуском "центра" безусловного раздражителя, а возникает в результате сложного взаимодействия функционально специализированных систем мозга, активность каждой из которых детерминирована не только УР, как таковым , но и его отношением с прошлыши будущими событиями в контексте пищевого поведения. В результате этого центральная организация рефлекса на один и тот же положительный УР является совершенно различной в случае предшествования того же самого условного рефлекса и в случае предшествования дифференцировки. Объяснить это в терминах возбуждения и торможения нейрона не представляется возможным, т.к. многие функциональные операторы или системы, выявляемые при переключении условнорефлекторной деятельности, относятся к реализации мозгом мнеетичеоких функций. Вачсно также и то, что все эти системы имеют выраженное региональное распределение, однако в пределах одней области могут, за некоторым исключением,реализоЕЫваться в активности одних и тех же нейронов, определяя их текущее участие в программировании целостного поведенческого акта.

Исходя из получегаых результатов, " проклятый вопрос" фи-

ач.

зиологии высшей нервной деятельности не представляется трудно решаемой проблемой. Так, условное торможение(дифференцировка) на связано с развитием гомогенного торможения нейронов коры,а - представляет собой актуализированное из долгосрочной памяти пространственно-временное отношение связей между темя же системами и теми же клетками, которые участвуют в организации положительного рефлекса. По-видимому, конечным эвеном центрального программирования активного ответа(положительного рефлекса) и его торможения(дифференцировки) является формирование в лобной коре ИА нейронов - эквивалентов , которые могут быть соотнесены с .элементами интегративно- пусковых систем мозга(Ддрианов,197б).

Не менее важным является обнаружение нейродинамических механизмов " движения*основных нервных процессов" по И.П.Павлову и связанных с ними эффектов последовательного торможения и следового растормаживания условных слюнных рефлексов. Принципиальным является то, что совершенно противоположные следовые периферические эффекты - появление слюны на дифференцировку (растормаживание) и уменьшение или исчезновение слюны на положительный УР (последовательное торможение) на центральном уровне представляют собой один и'тот же процесс " смешивания" альтернативных программ поведения под влиянием предшествующего подкрепления.' Функциональной основой для такого смешивания является"вос-становление" сенсорных признаков отсуствующего УР на уровне специфических проекционных зон мозга. Наблюдаемый при этом .процесс переключения условнорефлекторной деятельности не проходит"мгно-венно",а требует "санкционирования" соответствующим подкрепляющим сигналом, в результате чего для установления точных положительных и дифференцировочных реакций требуется всегда их повторное предъявление", т.е. однотипная рефлекторная деятельность по одному из УР.'В целом, вся совокупность полученных фактов позволяет утверждать, что "движение основных нервных процессов"»постулированное И.П.Павловым на основе эффектов периферического слюноотделения при чередовании гетеротопических тактильных УР (модель Н.И.Красногорского), на центральном уровне представляет Ничто иное, как субъективное изменение сигнальной значимости текущего УР под влиянием подкрепления или неподкрепления предшествующего тактильного УР. Поэтому неудивительно, что прямые нейронные корреляты этого процесса удалось наблюдать в лобной коре - структуре .которой на основании анализа поведенческого

дефицита давно приписывается функция определения биологической (сигнальной) значимости УР( Pribram» 1975).

В отличие от .других авторов, пытающихся решить проблему "замыкательной " функции мозга только на основе раскрытия механизма облегчения синаптической передачи, в проведенном исследовании осуществлена попытка решить ату проблему путем увязки реально наблюдаемых процессов клеточной активности с соответствующей их доработкой в модельных экспериментах. Получен следующий ряд взаимосвязанных фактов: интервало-селективная организация ИА нейронов - ИСФС нейронов - циклы изменения возбудимости нейронов; сдвиги состава МИИ - изменения ИСФС - изменения циклов возбудимости нейронов; возникновение нового состава МВД в модели обучения - возникновение ИСФС у" несвязанных" нейронов при стимуляции гипоталамуса - возникновение новых циклов возбудимости нейронов при их " обучении; общая зависимость перечисленных явлений от состояния подкрепляющих систем мозга и от изменения пептидного состава среды мозга .Суммирование этих данных позволило выдвинуть новую гипотезу информационного переклю- . чения условнорефлекторной деятельности(Вартанян, Пирогов ,Шаба-ев,198б), основным в которой является возможность перераспределения, равно установления, связей между нейронами и их системами на основе: а, изменения интервального состава текущей ИА пресиналтичеекого нейрона(срочная модификация связи); б, изменения интервало-селективной чувствительности постсиналтического нейрона(долговременная модификация связи). Детерминантом этих процессов является изменение состояния подкрепляющих систем мозга или " эмоциональный градиент", а реализация этого изменения на системном уровне может происходить, по-видимому,через изменение пептидного состава гуморальной среды. Таким образом, в основе матрицы памяти на уровне отдельного нейрона может лежать зафиксированный цикл изменения возбудимости, возникающий у нейрона после ткого-либо лодпорогового для вызова ПД деполяризацион-ного воздействия и обусловливающий его избирательное реагирование (гонеэ ГЦП на последующие аналогичные воздействия в определенные интервалы времени.

Полученные результаты подтверждают перспективность и универсальность классического сланного условного рефлекса для иссле-аоваш:1' нейродинампкп мозга , в том числе и для идентификации

функциональных подсистем, организующих мнестические и нейро-психологические процессы. Представляется, что главной проблемой в исследовании условнорефлекторной деятельности должно стать выяснение химического воздействия подкрепляющего механизма мозга на генетический аппарат нейронов.

ВЫВОДЫ

I. Классический, условный рефлекс и его дифференцировка на центральном уровне организуются путем взаимодействия функционально специализированных нейронных реакций, коррелирующих с определенным этапом реализации рефлекса и развитием в ЦНС эндогенных состояний, зависящих от отношения реального сенсорного воздействия на животное с прошлыми! будущими событиями в контексте пищевого подкрепления. Согласно функциональной значимости этих реакций, в лобной коре^. ргогеиз ) идентифицированы 10 нейро-дичамических сигналов, в сомато-сенсорной зоне коры в области сенсорного представительства передней контралатеральной конечности - только 3.

2.0дни и те же нейроны лобной коры участвуют в обеспечении положительного и дифференцировочного условных рефлексов, а также других поведенческих реаций(инструментального рефлекса,реагирования на новые раздражители и т.п.).В результате этого процесс внутреннего торможения(дифференцировка) на уровне центрального программирования представляет собой новую, отличающуюся по"выходу" от условного положительного рефлекса систему пространственно-временных функциональных соотношений между нейронами, сопровождающихся активацией в лобной коре специализированной группы нейронов - эквивалентов условного торможения слюнной секреции.

3. Только1 в лобной коре мозга обнаружены нейроны- эквиваленты внутреннего торможения условной слюнной секрецги. К таким нейронам отнесены клетки, своей активностью точно описывающие амплитудно-временные параметры торможения реакции эффекторного органа с опережением ее во времени. Активационные реакции этих нейронов- характеризуются обратно - пропорциональным соотношением с уровнем периферической слюнной секреции, наблюдаемой при действии положительного условного раздражителя,

4, Изменение параметров сенсорных компонентов условнорефлекторной программы, равно как и изменение мотивационно- эмоц;;о-

нального состояния животного, вызывают изменение сложившихся а процессе обучения пространственно-временных функциональных отношений между нейронами, возникновение новой системы этих отношений, направленных на построение адекватной периферической реакции. Соответственно этому ошибка периферического реагирования на центральном уровне выглядит как воспроизведение нейродинами-ческих отношений, соответствующих на реально действующему, а какому - либо другому условному раздражителю, которому обучено животное.

5. Следствием условнорефлекторного акта является возникновение в ЦНС перепада эмоционального состояния животного, выражающегося в возникновении у нейронов лобной коры длящихся десятки секунд активационных реакций. Факторами, влияющими на выраженность этих реакций являются текущий уровень пищевой мотивации и текущее эмоциональное состояние животного. Аналогичные по параметрам реакции корковых нейронов можно получить у крыс при принудительной электрической стимуляции гипоталамических структур в точках положительной самостимуляции.

о. Последовательное торможение и следовое растормаживание по И.П. Павлову на клеточном уровне определяется смешиванием двух нейрональных поведенческих программ: первой на действие наличного условного раздражителя и второй, актуализированной этим раздражителем программы предыдущего альтернативного реагирования. Выражением этого процесса в активности части нейронов лобной'коры является возникновение амбивалентных информационных состояний, в активности части нейронов сомато-сенсорной коры -воспроизведение параметров отсутствующего сенсорного раздражителя.

7. Феноменология " движения основных нервных процессов" по И.П.Павлову не имеет своих коррелятов в активности нейронов специфической сомпто-сенсорной коры ¡.;озга(в зоне представительства условных раздражителей), но связана с динамикой импульсной активности группы нейронов лобной коры, активирующихся в период изолированного действия условных раздражителей, и нейронов -эквивалентов положительной условной секреции.

8. При реализации классического условного пефлекса у нейро-10В ЦНС наблюдается индивидуальное для каждой клетки " кодиро-эание" в величине различных рангов межимпульсных интервалов .•р'тифиирсчсгэ участия этих нейронов в разных функциональных

процессах, организующих конкретный поведенческий акт. Сложные рисунки реагирования отдельных нейронов, состоящие из отдельных рангов межимпульсных интервалов, представляют собой интег-'ральное целое этих процессов.

9. Интервальное *' кодирование" реализуется благодаря интер-вало-селективной чувствительности постсиналтичесного нейрона к пресинаптическому импульсному потоку, суть которой состоит в избирательном реагировании этого нейрона на определенные межимпульсные интервалы приходящей импульсации. Интервало-селектив-ная чувствительность определяется видом реализуемого условного рефлекса, текущим состоянием подкрепляющих систем мозга и уровнем пищевой мотивации» а также изменяется под воздействием пептидов.

10. Интервало-селектианая чувствительность нейрона является общебиологическим свойством нервной клетки ,так как наблюдается у млекопитающих (крыс, собакЬв модельных экспериментах

у беспозвоночных(моллгасков). В ее основе лежит возникновение колебательных, индивидуальных для каждой клетки постдеполяриза-ционных изменений возбудимости мембраны нейрона, приводящих к облегчению или торможению генерации потенциала действия ни аналогичную повторную деполяризацию Ъ зависимости от того, в какую фазу изменения возбудимости попадает эта деполяризация.

11. Сопоставление результатов модельных экспериментов, проведенных на моллюсках и грызунах, с реальными процессами нейронной организации клас- ческого условного рефлекса у собак свидетельствует о необходимости активации подкрепляющих систем мозга как для установления новых интервалоселективных связей нейронов мозга, так и последующего воспроизведения "структуры" межимпульсных интервалов реакций нейронов.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

I. Методика регистрации нейронной активности у бодрствующих собак» * Кури.высш.нервн. деят.,1983, т.33, вып.6,с.1170-ШЗ(сэавтоуы5 Коэлбв А.П., Шабаев В.В.).

2» Простой способ определения динамических характеристик функциональной связи между отдельными, нейронами, мозга. -ви8и0л.журьсс^,1983,т.69, № II, с»:31о-:518(соавтор Сабаев В.В.

3. Юроиные корреляты внутреннего торможения в лобной коре собак. - Доклады АН СССР, 1983,т.272, № 4, с.995-998(соавторы: Вартанян Г.А. Козлов А.П.).

4. Простой способ длительной регистрации сланной секреции у собак. - Шурн.высш.нервн.деят.,1984, т.34, вып.2,с.378-380 (соавторы: Козлов А.П., Ерофеев А.И.).

5. Эффекты интервальной селективности взаимодействия между нейронами мозга. - Доклады АН СССР,1984, т.279, № 1,с.245-247 (соавтор Шабаев В.В.).

6. Участие лобной коры хищных(собак) в организации процессов внутреннего торможения. - В кн.: "Ассоциативные системы мозга", Л.,Наука,1985, c.I82 -186(соавторы: Вартанян Г.А,, Козлов А.П.).

7. Нейрофизиологический анализ функций лобных долей мозга . -

- В кн.:"Принципы и механизмы деятельности мозга человека". Материалы Г-ой Всесоюзной конференции. Л. Наука,1985, 0.144145. (

8. Анализ клеточной активности лобной коры собак при восприятии значения условных раздражителей. - Доклады АН СССР,1985,

т.285, № 2, с.497-499(соавторы: Вартанян Г.А., Шабаев В.В.).

9. Экспериментальное доказательство наличия реверберации в центральной нервной системе. - Доклады АН СССР,1986, т.287, № 5, с Л262-1265( соавторы : Вартанян Г.А., Шабаев В.В.).

10. Сравнительная характеристика реакций нейронов лобной коры и центрального серого вещества у бодрствующей необездви-женной собаки. - Нейрофизиология, 1986, т.18,$ 2, с.187-196 (соавторы: Козлов А.П.,Шабаев В.В.).

11. Участие нейронов лобной коры в организации последовательного торможения и растормаживання условньйс рефлексов у Собак. -

- Иурн.высш. нервн. депт,,1986, т.36, вып.2, с.335-342(соавто-| ры: Козлов А.П., Шабаев В.В.).

12. Нейронная организация внутреннего торможения. - Физиол. журн. УССР,1986, т.32, № 6, с.669-707(соавтор Вартанян Г.А.).

13. Гипотеза информационного переключения условнорефлек-торной деятельности. - Журн. внеш.нерв.деят. ,1986, т.36,вып.6, сЛ1б8-П79(соавторы: Зартзнян Г.Д., Шабаев В.В.).

14. Условный рефлекс и активация следов памяти. - В кн: "Современные проблемы неЛробиолопн:". Материалы Всесочлной кон-

ференции поев.50-летию института физиологии им.И.С.Бараташвили АН ГССР, Тбилиси, изд."Мецниереба",I98G, с.64-65(соавтор Варта-нян Г.А.).

15.Experimental evidence of reverberation in the brain during activation of short-terra aeoory procesaea. - In. Proceedings of the International union of physiological sciences. Vol. XVI. XXXth oongreea, Vancouver, British Coluabia, Canada,

1986, p.264, Р312.16(соавторы: Вартанян Г.Д., Селюков А.В,),

16. Теоретические аспекты функциональной реорганизации нейронных сетей. - В кн.'."Бионика и биомедкибернстика - 85",Материалы Всесоюзной конференции "Бионика", ЧЛ,Л., 1986, с. 79-80(соавтор Шабаев В.В.).

17. Интервальная селективность пластических нейронов ЩС как основа " замыкательного" механизма условного рефлекса. -Материалы 15-го съезда Всесоюзного физиологического общества, Кишинев,1987, г.1 ,с.П8-И9.

18. Reurophyeiologioal fcechanisme of the Pavlovian "aoveaent of baoic neurons processes". - In. The second world congress of neuroacianoe (XBRO). Budapest, 1987. -

-Beuroeolenoe, 1937, vol. 22, Suppl., 3,399

(соавтор Вартанян Г,A.),

1$, information ewltohing hypothesis of ooftditioned-refiex activity, - Reuroeei. Bshev. ihyaiol», vol, 17, Ho.5, p.363-;. (соавторы: Вартанян ' .л., Шабаэв В,В.5,

20. Механизмы Памяти центральной нервной системы. - Л.,"Наука", 1989,181 с.(соавтор В&ртанпн Г,А.).

21. Нейрофизиологические и биохимические компоненты реорганизации нейронных сетей при условнорефлекторной деятельности. - В кн.1 "Йнтбгративная деятельность нейрона: молекулярные механизмы", Материалы международной симпозиума, посвященного 90-летие со дня рождения П.К.Анохина, №,,1988, с.23-24(соавтор Вартанян Г.А.),

22, Нейрональные корреляты подкрепления в импульсной активности одиночных клеток добной коры собак. - Доклады АН СССР, 1988, т.300, » 5, с.1252-1255(соайторы: Ут^-vnt Г.Д., Козлов А.ПМ Ерофееа А.И.).

23, Моделирование процессов обучения и гямяти на нейронах

.укпаеа S"ignalie. - В кн. : "Простые нервные системы и их значено доя теории и практики". Материалы П Всесоюзной конференции, '.Казань,- Л. .Наука, 1988, с.42-46(соавторы: Вартанян Г.А., [онстантинов К.В.).

24. Разноинтервальные изменения возбудимости нейронов как »снова интерволоселективной функциональной связи в центральной (ервной системе. - Доклады АН СССР,1988, т.302, № 2,с.480-483 [соавторы: Вартанян Г.А., Константинов К.В.).

25. Условное торможение как нейрофизиологический механизм тереклгачения альтернативных поведенческих программ. - В кн.: "II Всесоюзная конференция по нейронаукам ". Тез.докл.,Киев,

1988, с.206-207(соавторы: Вартанян Г.А., Козлов А.П.).

26. Клеточные основы обучения и памяти нервной системы.-

- В кн.: "II Всесоюзная конференция по нейронаукам". Тез.докл., Киев,1988, с.97-98(соавторы: Вартанян Г.А,, Константинов К.В.)

27. Участив пептидов в перестройках функциональной связи между нейронлми мозга. - В кк.:"П Всесоюзная конференция по нейронаукам". Тез. докл.,Киев,1988, с.157-158(соавторы: Шаба-ев В.В., Сизов В.В.).

28. Детекция информационных признаков ассоциируемых сигналов в лобной коре мозга. - В кн.¡"Проблемы нейрокибернетики". Материалы IX Всесоюзной конференции. Изд-во РТУ, Ростов-на-Дону, 1989, с.43(соавторы: Ерофеев А.И.,Козлов А.П.).

29. Принципы интервало-селективной реорганизации функциональных связей нейронных сетей. - В кн.: "Проблемы нейрокибзр-нетики". Материалы IX Всесоюзной конференции. Изд-во РГУ, Ростов--на- Дону, 1989, с.б1-62(соавтор Шабаев В.В.).

30. Изменения возбудимости нейронов, вызванные подпорого-вой деполяризацией, как возможный механизм интервалоселектив-ной связи в центральной нервной системе. - Нейрофизиология,

1989, т.23, » 3, с.291-299(соавторы: Вартанян Г.А., Константинов К.В.).

31. Нейронные корреляты активации подкрепляющих систем мозга. - Журн. высш.нервн. деят.,1989, т.39, вып.З, с.445-457 (соавторы: Вартанян Г.Л., Ерофеев А.И., Козлов Л.П.).