Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Нейронная организация индивидуальных форм адаптивного поведения

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Содержание диссертации, доктора биологических наук, Тимофеева, Наталия Олеговна

Актуальность проблемы. Изучение нейрофизиологических механизмов, лежащих в основе разнообразных форм приспособительного поведения человека и животных, представляет собой одно из основных направлений современной нейробиологии, включающее широкий спектр проблем, среди которых исследование закономерностей разнообразных форм обучения и нейронных механизмов, обеспечивающих пластичность условнорефлекторного поведения, занимает центральное положение.

Поведение является одним из важнейших способов адаптации животных разного уровня филогенеза к многообразным условиям среды. Индивидуальное приспособительное поведение, базирующееся на генетических видовых реакциях и обучении, относится к фенотипическим формам адаптации организма. Самая общая характеристика живого существа, по определению И.П. Павлова, [1951] заключается в том, ".что живое существо отвечает своей определенной специфической ■деятельностью не только на те внешние раздражения, связь с которыми существует со (ня рождения, но и на многие раздражения, связь с которыми развивается в течение щдивидуального существования, иначе говоря, что живое существо обладает шособностыо приспособляться". Примером такой адаптации служат классические и шструменталыше условные рефлексы (УР), формирующиеся в процессе кизнедеятельности организма и угасающие в отсутствии подкрепления. Однако шастачность поведения обусловлена не только приобретением новых 'словнорефлекторных реакций, но и модификацией ранее сформированных, [роисходящей под воздействием меняющихся условий окружающей среды. Одной из юрм такой модификационной изменчивости поведения является словнорефлекгорное переключение (УРП), широко представленное в адаптивной еятельносга животных и человека.

Согласно современным представлениям, в основе индивидуальной адаптации рганизма лежит пластичность нервной системы, присущее ей свойство изменять ;акцию к раздражителю при его повторении или при сочетании с другими ак~ ч 1, что приводит к относительно устойчивым функциональным изменениям в нейронных сетях [Конорский, 1970], которые определяют эффективность £аие межнейронных связей [Косиок, 1972].

У.ательный вклад в представление об ассоциативной пластичности нейронов ^ х сетей при обучении внесли исследования, проведенные на объектах ^■овня филогенеза и сложности строения центральной нервной системы, ссификация феноменов, возникающих на уровне отдельного нейрона при шии временной связи, предложенной Э. Кенделом и У. Спенсером [Kandel,

Spenser, 1968], позволила выделить четыре типа изменений разряда нейрона, из которых Только два (классическое и альфа-обусловливание) можно рассматривать как истинное проявление условнорефлекторной пластичности. К числу показателей ассоциативного процесса относят изменение активности нейрона, проявляющееся на условный стимул (УС) в виде реакции, близкой по своим параметрам ответу на безусловный стимул (БС), либо на сочетание УС и БС [Kamikawa et al., 1964; Morrell, 1967; Bures, Buresova, 1967; Василевский, 1968; Котляр, Ерошенко, 1969; Скребицкий, Русинова, 1973; Рабинович, 1975 и др.]; инверсию разряда нейрона в виде' активационной или тормозной реакции, возникающей при действии УС [O'Brien, Fox, 1969]; воспроизведение реакции на БС в случае отмены подкрепления [Копытова, Рабинович, 1967; Шульговский, Котляр, 1968]; величину латентного периода нового или модифицированного ответа на УС [Komblith, Olds, 1973; Olds, Hirano, 1969; Olds et al., 1969, 1972; Segal, Olds, 1972, 1973; Distergoft, Olds, 1972; Olds et al., 1973]; активационно-тормозные компоненты ассоциативного ответа нейрона, отражающие конвергентные свойства нейронов и механизм интеграции УС и БС [Рабинович, 1975,1977].

Широкое развитие получили исследования межнейронного взаимодействия в центрах представительства УР, подкрепления, а также активационных систем мозга [Ливанов, 1972, 1979; Коган, 1979; Гасанов, 1981, 1992; Гасанов и др., 1983; Мержанова, 1986,1990,1994,2001; Павлова, 1987; и др.].

Теоретический и практический интерес для выделения собственно ассоциативных пластических явлений и оценки их функционального смысла представляет классификация многообразия видов перестроек активности нейронов головного мозга при формировании временной связи, предложенная Б.И. Котляром [1970, 1974, 1977]. Наиболее значительную классификационную группу составляют ассоциативные перестройки фазического (в период действия УС) и тонического (i межсгимульные интервалы) типа. Данная классификация наиболее полно отражай отмеченные также и другими исследователями типы перестроек активности нейрони в процессе ассоциации стимулов и дает возможность выделить в сложно! динамической картине импульсации нейронов различные эффекты сигнального тип; и неассоциативного характера.

Следует подчеркнуть несомненную ценность и конструктивность указанны критериев для выделения ассоциативной пластичности нейронов, их адекватност исследуемым в этих работах моделям обучения, важность обоснована необходимости объективных контролей к процессу обучения. Однако большинств исследований выполнено в отсутствии контроля за поведением животного, в условии классического обучения, либо на иммобилизованных животных, что существен! сужает представление о пластических свойствах центральной нервной системы, нейрональных феноменах, связанных с разнообразием поведенческих адаптации, таких как инструментальные УР и УРП, исключает возможность сопоставления нейронных реакций с реальным поведением и не позволяет дифференцировать их от активности клетки при разнообразных врожденных формах поведения, имеющих место у свободноподвижных животных в условиях близких к естественным. Помимо этого практически отсутствуют сведения о динамике пластичности нейронов при обучении, о закономерностях реорганизации их активности в связи со способами инструментализации и видами подкрепления. Существенным является также вопрос о реактивных и пластических свойствах нейронов при модификации адаптивного поведения.

Исследования фундаментальных закономерностей временной связи позволили выделить два механизма, участвующих в условнорефлекторной деятельности: первый- настроечный, регулирующий общий тонус и создающий определенный уровень возбудимости и работоспособности нервных центров, второй - запускающий процессы, которые осуществляют ту или иную условную реакцию. Работа первого механизма осуществляется путем формирования УР первого и второго порядка на экспериментальную среду [Купалов, 1947, 1948, 1962, 1963], а также нейроцептивных рефлексов [Асратят, 1963; Руденко, 1968; Хананашвшш, 1972], либо, согласно представлениям Ю. Конорского [1970], образованием подготовительных рефлексов, которые регулируются мотивацией (драйвом), носят тонический характер и направлены на обеспечение эффективности раздражителя, вызывающего безусловный рефлекс.

Роль тонического состояния центральной нервной системы в условнорефлекторном поведении была продемонстрирована Э. А. Асратяном и ;отрудниками при изучении условнорефлекторного переключения [Асратян, 1938, 941, 1951, 1958, 1973; Борукаев, 1961, 1967, 1978; Руденко, 1968, 1971, 1974]. 1оказано, что в ситуации переключения четко проявляются тонические рефлексы на гереключагощие сигналы, которые создают оптимальное состояние нервной системы, е рабочую готовность для проявления последующего фазного рефлекса [Асратян, 963,1973; Руденко, 1968,1971].

Следует отметить, что указанные концепции тонуса нервных центров сновываются преимущественно на косвенных аргументах. Выводы о формировании пределенного функционального состояния центральной нервной системы в процессе эучения и его изменении под действием различных факторов сделаны на основе 1ких показателей, как величина УР, латентный период рефлекторного ответа, ;роятность проявления УР и висцеральных проявлений условнорефлекторной стельности. Существенный вклад в развитие этой проблемы, по нашему мнению, должны внести нейрофизиологические исследования нейронных основ тонического механизма условнорефлекторной деятельности разной сложности.

Не менее значимым является вопрос о роли различных факторов, оказывающих влияние как на активность нейронов, так и на поведение животного при обучении. Среди них важное место занимает мотивация. Роль мотивации в формировании адаптивного поведения и характер ее воздействия на активность различных отделов мозга остается одной из актуальных проблем современной нейрофизиологии. В результате многолетних исследований сложилось представление о структурных и физиологических механизмах мотивадионного возбуждения, о его роли в организации врожденной и приобретенной деятельности, о взаимодействии конкурирующих мотиваций, о влиянии на уровень активности головного мозга [Ухтомский, 1923; Анохин, 1968; Брейди, 1963; Конорский, 1970; Дельгадо, 1971; Батуев, 1981, 1983; Павлыгина, 1982, 1986; Журавлев, 1986; Котляр и др., 1969; Мержанова, 1986, 2001; Симонов, 1973, 1987; Судаков, 1971, 1978, 1986; Павлова, 2001; Anad, Brobeck, 1951, 1952; Olds, 1958; Kotlyar, Timofeeva, 1982 и др.]. В то же время остается неясным, каковы нейрональные основы детерминирующей роли мотивации в организации поведения и в том числе, какова специфика воздействия мотивации разного биологического знака на активность одних и тех же нейронов, каковы изменения их активности при смене текущей мотивации, каков вклад мотивационного возбуждения разной природы в условнорефлекгорный ответ нейрона.

Таким образом, основываясь на сведениях научной литературы, теоретических и экспериментальных представлениях об организации условнорефлекторного адаптивного поведения, о пластических свойствах центральной нервной системы, о принципах и методах изучения активности нейронов при обучении, мы предприняли I исследование нейронов в условиях свободного поведения животного при разнообразных врожденных и приобретенных простых и сложных формах деятельности животных.

Чрезвычайно важным аспектом исследования нейронных механизмов, обеспечивающих пластичность поведения, является выбор экспериментальных моделей условнорефлекторного обучения. Используемые нами экспериментальные модели условнорефлекторного обучения и разработанные новые поведенческие модели переключения охватывают широкий спектр поведенческих адаптации Методы многочасовой регистрации и анализа активности нейроно! свободноподвижных кроликов, дополнительные контроли к процессу обученш адекватны поставленной цели исследования и позволяют объективно оценивал функциональные свойства нейронов различных систем головного мозга в контекст реального поведения животного.

Цель исследования. Комплексное изучение структуры и закономерностей формирования разнообразных форм условнорефлекторного обучения, поиск нейронных механизмов, обеспечивающих пластичность адаптивного поведения и его изменчивость, изучение нейрональных основ детерминирующей роли мотивации в организации поведения.

Задачи исследования.

1. Изучить активность нейронов головного мозга кролика при различных функциональных состояниях, сигнальных и несигнальных видах поведения: при сне, бодрствовании и смене функциональных состояний, при мотивационном поведении и смене мотивационных состояний, при разнородной условнорефлекторной деятельности; провести сравнительный анализ и установить характер активности отдельных нейронов в указанных ситуациях.

2. Исследовать реактивные и пластические свойства нейронов в период действия УС и в постстимульный период при классическом и инструментальном пищевом и оборонительном условнорефлекторном обучении; провести анализ активности нейронов в межстимульные интервалы при классических и инструментальных УР.

3. Выявить динамику пластичности нейронов головного мозга в процессе формирования классических и инструментальных УР и сопоставить ее с динамикой формирования условнорефлекторного поведения.

4. Разработать новые экспериментальные модели переключения классических и инструментальных, пищевых и оборонительных УР на кроликах; разработать статистические методы оценки динамики формирования и взаимодействия I переключаемых УР.

5. Провести анализ условнорефлекторного поведения при переключении: а -разнородных классических УР; б - разнородных инструментальных УР с разнотипными двигательными реакциями; в - разнородных рефлексов с различной латерализацией инструментального навыка; г - мотивационной значимости условной инструментальной реакции; д - однородных инструментальных УР.

6. Исследовать реактивные и пластические свойства нейронов головного мозга фоликов при смене сигнального значения УС в процессе переключения классических 1 инструментальных, пищевых и оборонительных УР.

7. Установить характер изменения активности нейронов головного мозга в гроцессе формирования УРП, показать связь этих изменений с динамикой •ефлекторного поведения.

Научная новизна работы.

1. Обнаружено, что частота и картина разряда отдельного нейрона оррелируют с различными видами мотивационного несигнального и сигнального поведения и имеют постоянное значение для каждого вида поведения. Выделены популяции нейронов, максимально выраженные изменения активности которых приурочены к определенным видам поведения - ориентировочно-исследовательской реакции и/или пищевой и оборонительной деятельности.

2. Установлены закономерные изменения активности нейронов как на УС (фазическая реакция), так и в межстимульные интервалы (тоническая реакция) при классическом и инструментальном, пищевом и оборонительном обучении. Выделены основные паттерны ответа клеток на УС, отражающие процессы активации, внимания, сенсомоторной интеграции и подкрепления. Показана корреляционная связь между динамикой реактивности нейронов к УС и динамикой положительных инструментальных реакций при инструментальном обучении. Установлено, что перестройки фоновой активности развиваются раньше формирования нейронного, висцерального и поведенческого показателей рефлекторной деятельности.

3. При изучении динамики формирования УР установлена взаимосвязь между числом нейронов, проявивших ассоциативные изменения на УС и в межстимульные интервалы и степенью упроченности УР. Обнаружено, что рост вероятности положительных поведенческих реакций в результате обучения коррелирует с достоверным увеличением доли нейронов, реактивных к УС.

4. Разработаны и исследованы новые формы переключения инструментальных однородных и разнородных УР. Разработан и апробирован метод статистической оценки достоверности различия 1фивых обучения.

5. Анализ основных параметров обучения показал, что формирование УРП проходит три основные стадии - афферентной и эфферентной генерализации УР и специализации как УР, так и их переключения. Показан сенсомоторный перенос обучения из одной условнорефлекторной ситуации в другую при выработке УРП. Выявлено интерферентное взаимодействие переключаемых УР, проявляющееся в двустороннем ретро- и проективном торможении.

6. Впервые исследована активность нейронов при УРП классических и инструментальных, разномодальных и одномодальных рефлексов. Установлено, что более 60% нейронов исследованных структур реактивны к УС в двух условнррефлекторных ситуациях и до 30% - включены в функциональную структуру только одного из переключаемых УР. Более 70% нейронов проявляют модификацию частоты и картины фоновых и вызванных разрядов при смене сигнального значения УС. Показана зависимость числа нейронов, проявивших ассоциативные перестройки активности, от стадии УРП, характеризуемых степенью упроченности переключаемых рефлексов и их взаимодействием. Наблюдаемая модификация активности нейронов при УРП возникает в результате обучения и наиболее выражена на стадии специализации, что указывает на условнорефлекторную природу регистрируемых феноменов.

7. При УРП показано воспроизведение уровня как фоновой, так и вызванной активности и паттерна разряда клетки, характерного для текущей мотивации и условнорефлекторной деятельности, чгго свидетельствует о формировании в результате обучения уровня активности нервных клеток, специфичного и необходимого для реализации определенного УР. Выявлено влияние уровня фоновой активности на амплитуду ассоциативного ответа нейрона на УС, что наиболее выражено при переключении разномодальных классических и инструментальных УР.

8. При УРП показано генерализованное влияние мотивационного возбуждения разного биологического знака на уровень фоновой и вызванной активности подавляющего большинства исследованных нейронов. Смена мотивации приводит к изменению уровня фоновой активности нейрона и характера реакции на УС. Свыше 70% нейронов исследованных структур реактивны к нескольким видам биологически значимых стимулов и свыше 90% - трансформирую т скорость и картину разряда при смене пищевой и оборонительной мотиваций. Установлены различия долей нейронов, проявивших изменения фоновой активности при переключении разномодальных и одномодальных рефлексов.

Научно-теоретическое и практическое значение работы.

Проведенное исследование функциональных свойств нейронов корковых, лимбических и ретикулярных систем головного мозга, лежащих в основе разнообразных форм приспособительного поведения, имеют фундаментальное теоретическое значение.

Исследование нейронов головного мозга кролика показало, что сон, спокойное и активное бодрствование, а также различные виды мотивационного несигнального и сигнального поведения развиваются на определенном для каждого нейрона уровне активации.

Полученные результаты существенно дополняют и расширяют представление о реактивных и пластических свойствах нейронов центральной нервной системы, обеспечивающих адекватное реагирование организма на постоянно меняющиеся условия окружающей среды. Данные о характере реактивности клеток к УС юзволяют оценивать роль внимания, уровня бодрствования, мотивации и юдкрепления в процессе обучения, а также судить о вкладе различных образований 'оловного мозга в условнорефлекторную деятельность.

Выделен вид ассоциативной пластичности нейронов - способность юрмировать новый ответ на УС, приходящий по одному и тому же входу в очетании с разными видами подкрепления. Данный вид клеточной пластичности беспечивает модификацию реакции нервной системы и, как следствие, поведения на t v^^Дг'С'г'к^лШ^Я - ■ - - . i' ту ■ ы ^ одни и те же стимулы при изменении параметров обстановки, в которых они действуют.

Установлены основные закономерности в деятельности нейронов при классическом и инструментальном обучении и УРП. Продемонстрированы нейрональные основы настроечного тонического и запускающего механизмов временной связи. Сформулировано представление о тоническом механизме временной связи. Показана роль мотивации в формировании уровня тонической активности и величины ассоциативного ответа нейронов.

Выделенные феномены клеточной активности, являющиеся показателями функциональных состояний и ассоциативного процесса, могут быть использованы в прикладных и прогностических целях для оценки состояния нервных центров в норме и патологии, а также при действии различных факторов на поведение животных, при создании моделей обучения.

Предложенные и детально изученные поведенческие модели УРП классических и инструментальных, однородных и разнородных УР и метод статистической оценки достоверности различия кривых обучения также представляют интерес как для фундаментальных и прикладных исследований высших нервных функций, так и для специалистов смежных областей знаний - физиологов, фармакологов, психофизиологов, психологов.

Результаты исследования нейронных" основ индивидуального адаптивного поведения включены в ряд учебников, учебных пособий и руководств, а также в лекционный курс по физиологаи центральной нервной системы, читаемый в МГУ им. М.В. Ломоносова.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. В основе условнорефлекторного обучения лежат реактивные и пластические свойства нейронов головного мозга, проявляющиеся в модификации фоновой активности и вызванной в ответ на УС. В процессе обучения формируется как уровень активности, так и паттерн разряда нейрона, необходимые для реализации условнорефлекторной деятельности при действии УС. Формирование в результате обучения уровня фоновой активности опережает развитие ассоциативного фазного ответа нейрона, а также висцерального и поведенческого компонентов рефлекторной деятельности на условный сигнал. Специализация временной связи обусловлена ростом числа нейронов, реактивных к УС. Паттерн разряда нейронов в период действия УС свидетельствует о гетерогенности ассоциативного процесса и отражает участие в нем механизмов активации, внимания, сенсомоторной интеграции и подкрепления.

2. Мотивация оказывает детерминирующее влияние на активность нейронов и организацию поведения. Мотивационное возбуждение эндогенной или стимульной природы системно воздействует на корковые, лимбические и ретикулярные структуры, изменяя уровень активации нейронов и нейронных сетей. Каждый вид мотивационного поведения, включая условнорефлекторное, реализуется на определенном уровне возбудимости нейронов исследованных образований мозга. Мотивация, на которой базируется УР, играет ведущую роль в формировании уровня фоновой активности и реакции нейрона на УС в ходе обучения. Смена мотивационного статуса при УРП оказывает генерализованное действие на уровень тонической активности подавляющего большинства нейронов головного мозга, в результате чего формируется функциональное состояние готовности нервной системы к восприятию и оценке УС и адекватному новым условиям реагированию.

3. Экспериментально обосновано представление о тоническом механизме УР как нейрофизиологической основе формирования и воспроизведения временной связи любого вида, сложности и биологической модальности. Тонический механизм УР выражается в изменении фоновой активности нейронов при разнообразной сигнальной деятельности. Ассоциативные тонические изменения активности клеток предшествуют развитию фазных УР ответов и являются санкционирующим условием их проявления. УР осуществляется только по достижении специфического для его реализации уровня тонической активности нейронов головного мозга. Различные виды ассоциативной деятельности протекают на разных уровнях фоновой активности нейронов головного мозга. Ведущим фактором, определяющим уровень тонической активности нейронов, на фоне которого реализуется УР, является доминирующая мотивация.

4. В основе переключения классических и инструментальных, разнородных и однородных рефлексов лежит пластичность нейронов, проявляющаяся в модификации реакции на УС, приходящий по одному и тому же входу в сочетании с разными видами подкрепления. Фазический ассоциативный ответ нейрона на УС представляет собой непосредственное выражение экстренного реагирования на сигнал, т. е. выражение фазного рефлекса при УРП, в то время как изменения тонической активности нейронов составляют нейрофизиологическую основу тонического рефлекса - необходимой составной части феномена УРП. Изменение наивности нейронов при переключении сигнальной деятельности происходит в )езультате обучения, что проявляется в закономерной динамике реорганизации 1Ктивности клеток в ответ на УС и в межстимульные интервалы. Увеличение числа гейронов, модифицирующих фоновую и вызванную активность при выработке УРП, вррелируст с ростом вероятности положительных вегетативных и поведенческих «акций в обеих условнорефлекторных ситуациях.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены на Симпозиуме "Информационное значение биолопических потенциалов головного мозга", (Ленинград, 1974); на XXIV Всесоюзном совещании по проблемам высшей нервной деятельности, (Москва, 1974); на 2-nd International congress of E.Y.A. N.S., (Praga, 1975); на XXV Всесоюзном совещании по проблемам высшей нервной деятельности, (Ленинград, 1977); на V Всесоюзном семинаре "Интегративная деятельность нейронов", (Москва, 1979); на XIII съезде Всесоюзного физиологического общества им. И.П. Павлова, (Алма-Ата, 1979); на VIII Всесоюзной конференции по электрофизиологии центральной нервной системы, (Ереван, 1980); на XXVI Всесоюзном совещании по проблемам высшей нервной деятельности, (Ленинград, 1981); на International Simposium "Motivation and neural and neurohumoral factor in regulation of behaviour", (Budapest, 1982); на Всесоюзной конференции "Проблемы нейрокибернетики", (Ростов-Дон, 1983); на XXVII Всесоюзном совещании по проблемам высшей нервной деятельности, (Ленинград, 1984); на Всесоюзной конференции, посвященной 50-летию ин-та Физиол. им. И.С. Бериташвили, "Современные проблемы нейробиологии", (Тбилиси, 1986); на XV съезде Всесоюзного физиологического общества им. И.П. Павлова, (Ленинград, 1987); на Всесоюзной конференции "Сравнительная физиология высшей нервной деятельности человека и животных", (Москва, 1988); на XXVIII Всесоюзном совещании но проблемам высшей нервной деятельности, (Ленинград, 1989); на Europ. Congr. of Neurosc., (Amsterdam, 1995); на XVII съезде Всесоюзного физиологического общества им. И.П. Павлова, (Ростов-Дон, 1998); на Всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной 150-яет. со дня рождения акад. И.П.Павлова, (Санкт-Петербург, 1999); на Международной конференции, посвященной150-летию. И.П. Павлова: "Новое в концепциях о механизмах ассоциативного обучения и памяти", (Москва, 1999); на Intern. Symp. Dedic. to acad. I. Pavlov's 150-ann. "Mechanisms of adaptive behavior", (Москва, 1999); на XXX Всероссийском совещании по проблемам высшей нервной деятельности, посвященном 150-летию со дня рождения И.П. Павлова, (Санкт-Петербург, 2000); на VIII Всероссийской конференции, посвященной 100-летию со дня рождения акад. АрмССР, чл. корр. АН СССР Х.С. Коштоянца, (Москва, 2000); на XVIII Съезде физиологического общества им. И.П. Павлова, (Казань, 2001); на заседании секции физиологии высшей нервной деятельности Московского отделения Всесоюзного физиологического общества им. И.П. Павлова.

Публикации. По теме диссертации опубликована 61 работа, из них 31 статья и 1 коллективная монография.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Объект исследования, подготовка животного к проведению эксперимента, стереотаксические координаты исследуемых структур.

Исследование активности нейронов головного мозга кролика при различных функциональных состояниях, при спонтанном и условнорефлекторном поведении проведено на свободноподвижных животных в условиях хронического эксперимента. В опытах использовано 78 взрослых кроликов обоего пола массой 3-5 кг. Зарегистрирована, проанализирована и статистически обработана импульсная активность нейронов гиппокампа, ядер ретикулярной формации (РФ) покрышки среднего мозга, теменной и зрительной коры больших полушарий.

Хирургическая операция и трепанация черепа с последующей установкой миниманипулятора с микроэлектродом и разъема для миниповторителя проводили под местной анестезией (0.5% или 2% раствор новокаина вводили подкожно и внутримышечно в затылочную, околоушные, надглазничные и носовую области черепа) и под нембуталошм наркозом (aehtaminalum natrium, внутрибрюшинно 0.55 мг/кг). Трепанационное отверстие диаметром 1.5-2.0 мм высверливали в черепе в области проекции исследуемой структуры согласно координатам стереотаксических атласов мозга кролика (Rose, 1931; Sawyer et al., 1954; Monnier, Gangloff, 1961; Фифкова, Маршала, 1962; Мещерский, Хаецкий, 1962; Полянский, 1963; Блинков и др., 1973), (таблица 1).

Таблица 1. Стереотаксические координаты исследуемых структур головного мозга кролика.

Исследуемые структуры

Стереотаксические координаты теменная кора зрительная кора дорзальный гиппокамп (поле СА1) РФ, покрышка среднего мозга: область куинеформного ядра область педункуло-поюийного ядра

-4; 5 10

-3; -4; 3-5 5

-7; -8 2-4 18

-9;-10 2; 2.5 .5

Опыты проводили в экранированной, свето- и звуконепроницаемой камере, снабженной визирным устройством для наблюдения за поведением животного и его регистрации. Во время эксперимента кролик находился в манеже размером 60x80 см. На передней панели ограждения манежа, справа на уровне головы животного был укреплен рычаг, используемый в реакции пищедобывания. В полу имелось отверстие автоматической кормушки для подачи пищи.

В качестве индифферентных, условных и дифференцировочных раздражителей кпользовали звуковой тон частотой от 200 до 800 Гц интенсивностью 65-80 дБ, целчки и свет (мощность источника 60-75 Вт). Длительность стимуляции составляла

5 Пищевым подкреплениемужил натуральный корм, порции весом 2 -3 г. Тактильно-болевое элеирораздражение (ЭКР) осуществляли через электроды расположенные на дистальной части уха животного (Волохов, Образцова, 1953). Параметры ЭКР не превышали пороговых значений, вызывающих ответную реакцию в виде движения отряхивания ухом, и подбирались для каждого кролика индивидуально.

2. Техника и методика регистрации и анализа импульсной активности отдельного нейрона в условиях свободного поведения животного.

Для экстраклеточной регистрации разрядов отдельного нейрона и записи локальной ЭЭГ использовали вольфрамовую проволоку, покрытую винифлексовым лаком с диаметром кончика 1-5 мк и сопротивлением 1-1.5 мОМ.

Миниманипулятор для механической подачи микроэлектрода конструкции В.И. Майорова [Котляр и др., 1974] или В.В. Коршунова [Коршунов, 1984] закрепляли на платформе над трепанационным отверстием. Индифферентный электрод укрепляли в черепной кости затылочной области.

Миниповторитель биопотенциалов конструкции С.В. Гирмана [1973] крепился на голове кролика и гибкими этапированными проводами длиной более 1 м был соединен с выходным усилителем, что позволяло животному свободно перемещаться по манежу. Двухпороговый амплитудно-временной дискриминатор выделял разряды одного нейрона из импульсного потока и преобразовывал их в последовательность стандартных электрических импульсов [Быховский, Майоров, 1988].

Программы управления экспериментом, преобразования, регистрации, накопления и статистической обработки импульсного потока и поведенческих параметров обучения составлены А.С. Николаевским, К.В. Быховским, А.В. Нарышкиным, Б.В. Чернышевым.

3. Статистическая обработка результатов эксперимента.

Статистический анализ экспериментальных данных включал: исследование динамики формирования классических и инструментальных УР, а также их переключения; определение характера изменений активности нейронов и ЭЭГ при различных функциональных состояниях, при мотивационном самопроизвольном поведении и при различных формах условнорефлекторной деятельности.

Оценка различных состояний животного, характеристика отдельных форм поведения осуществлялись путем регистрации поведенческих проявлений, анализа электрографических показателей: электроэнцефалограммы (ЭЭГ), пневмограммы (ПГ), механограммы инструментальных движений (МГ), электрокардиограммы (ЭКГ). Во время выработки, воспроизведения, угашения и восстановления УР, а также при УРП регистрировали следующие параметры, характеризующие динамику УР процесса: положительные условные реакции, отсутствие условных реакций. межсигнальные реакции, величину латентного периода инструментальной реакции, ошибочные реакции, в сериях экспериментов с классическими УР и их переключением - частоту дыхания и сердечных сокращений.

Детальное описание исследований частотного спектра ЭЭГ при различных функциональных состояниях и видах поведения, включая УР, представлено в наших предыдущих работах [Тимофеева, 1972]. Время анализа импульсной активности нейронов при разных функциональных состояниях и видах несигнального поведения варьировало от 30 до 180 с и определялось периодом наиболее выраженного проявления той или иной поведенческой деятельности.

Статистическая обработка частоты и картины разряда нейрона во время сна, бодрствования, при разных видах поведения и мотивационных состояниях включала: а. Построение межинтервальных гистограмм импульсных разрядов (ширина канала 1 мс) за период регистрации исследуемой поведенческой деятельности; б. Вычисление средней частоты разряда за анализируемый период, стандартного отклонения и дисперсии; сравнение выборочных средних частоты импульсации при разных поведенческих состояниях с помощью непараметрического двустороннего критерия Манна-Уитни.

Анализ динамики обучения, поведенческих реакций при классических, инструментальных УР и их переключении и статистическая обработка данных включала: а - построение графиков вероятности события или кривой обучения, ошибочных реакций, пропуска инструментальной реакции; б - построение графика зависимости латентного периода инструментальной реакции от числа сочетаний или опытов; в - построение графика зависимости числа межсигнальных реакций в межстимульные интервалы от числа сочетаний или опытов; г - регрессионный анализ кривых обучения: оценивание прямой регрессии; оценка значимости коэффициента регрессии; сравнение коэффициентов регрессии двух уравнений, относящихся к разным рефлексам, в случае УРП; д - статистическая оценка достоверности различий кривых обучения, разработанная нами [Нарышкин, Тимофеева, Тюрин, 1996].

Достоверность различий значений, выраженных в процентах, определяли посредством анализа таблиц сопряженности 2x2 по критерию %-квадрат (р<0.05).

Анализ, оценка и статистическая обработка импульсной активности чейронов разных структур головного мозга при классическом, инструментальном VP и их переключении.

Статистическая обработка данных включала: 1) расчет и построение геристимульных гистограмм импульсной активности нейрона; 2) установление с гомощью двустороннего критерия знаков достоверных изменений частоты разряда в ответ на УС; 3) определение с помощью двустороннего критерия Манна-Уитни достоверных различий частоты и паттерна разряда в разных ситуациях. Значимость различий в процентном составе выделенных групп нейронов определяли посредством анализа таблиц сопряженности 2x2: по критерию [Закс, 1976]. Статистическая обработка результатов была произведена с помощью пакета статистических программ Statistica 5.0 для Windows и Statgraphics 3.0.

4. Статистический анализ активности нейронов в межстимульные интервалы. а. Сглаживание значений частоты фоновых разрядов в межстимульные интервалы и построение графиков динамики фоновой активности при привыкании, псёвдообусловливании, при выработке, воспроизведении, угашении и восстановлении УР и их переключении. Сглаживание производили методом скользящей средней по 3, 4 и 6 точкам в зависимости от числа реализаций [Бендат, Пирсол, 1971; Бокс, Дженкинс, 1974; Отнес, Эноксон, 1982]. б. Исследование фоновой активности нейрона на временной тренд проводили с помощью: 1 - вычисления уравнения регрессии частоты фоновых разрядов на номер сочетания; 2 - критерия Кокса и Стюарта путем проверки временного ряда на тренд [Закс, 1976]; 3 - методом проверки монотонной сопряженности [Кенуй, 1979]. в. Оценку зависимости отличий реакции нейрона на УС при УРП от исходной фоновой частоты разряда проводили путем сравнения средних частот разрядов в период действия УС, преобразованных по формуле: F'x = (Fx - Fy)/cy, где: F'x -значение средней частоты фоновых разрядов после преобразования; Fx - значение частоты разряда нейрона во время действия УС в данной реализации; Fy и су -среднее значение частоты фоновых разрядов и его стандартное отклонение. г. Расчет величины коэффициента корреляции попарной встречаемости в активности нейронов изменений фоновой и вызванной активности в процессе последовательных сочетаний и при переключении сигнальной деятельности д. Вычисление коэффициента ранговой корреляции Спирмэна, характеризующего корреляционные отношения между трендом динамики положительных инструментальных УР и динамики частоты фоновой импульсации в ходе последовательных сочетаний [Закс, 1976].

Значимость различий в процентном составе выделенных групп нейронов определяли посредством анализа таблиц сопряженности 2x2 по критерию х2 (р<0.05).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Активность нейронов головного мозга при различных функциональных состояниях и поведенческой деятельности.

1.1. Активность нейронов при сне и бодрствовании.

Анализ импульсной активности нейронов показал, что различные фазы сна, спокойное и активное бодрствование характеризуются специфическим паттерном разряда и протекают на определенном для каждого нейрона уровне активности. Установлены достоверные различия частоты разряда 83% нейронов при медяенноволновом и поверхностном сне, при спокойном и активном бодрствовании. Наиболее глубокие различия отмечены в активности нейронов при медяенноволновом сне и активном бодрствовании. Максимальное превышение частоты разряда при активном бодрствовании по сравнению со сном достигает 12.7 раза.

При самопроизвольном пробуждении на фоне реакции активации ЭЭГ коры, гиппокампа и покрышки среднего мозга в активности нейронов всех исследованных структур установлены достоверные изменения частоты и картины спонтанных разрядов. В РФ покрышки среднего мозга закономерные изменения проявили 95.4% исследованных нейронов, в гиппокампе - 90.5%, теменной коре - 88.5% и зрительной коре - 83.3%. При этом свыше 71% клеток увеличивали частоту импульсации при пробуждении, до 19% снижали частоту разряда.

Исследование активности нейронов во время последовательной смены медленноволнового сна спокойным и активным бодрствованием также показало наличие закономерных направленных активационных или тормозных изменений разряда у 86.2% нервных клеток. Показано, что существует прямая зависимость между повышением уровня бодрствования и увеличением частоты разряда у 71.6% нейронов (Рис. 1). Аналогичная зависимость отмечена и для 5.6%-17.4% нейронов, снижавших активность при пробуждении. На основании полученных результатов нейроны были разделены на две основные 1руппы: активационные, увеличивающие частоту разряда при переходе от сна к бодрствованию, и тормозные, снижающие частоту разряда в данной ситуации.

Активность нейронов исследуемых структур была прослежена при поверхностном и глубоком сне. Установлено, что более 90% нейронов изменяли частоту и картину разряда при смене поверхностного сна глубоким. Нейроны активационного типа урежали частоту разряда, а тормозного - увеличивали. При смене медленноволнового сна парадоксальным нейроны активационного типа увеличивали частоту импульсных разрядов, а тормозного - урежали. Средняя частота разряда нейронов во время парадоксальной фазы приближалась по своему значению к вредней частоте импульсации при активном бодрствовании.

1"*"1' тш.Л**. Д-. -„Я, ■ ■ ■ . гд-. - ■ - - ~ --"^Jfl----*"**—

Я —-Htm 1.ШГ-- ::■•■ —.-------- ., .,. .-;,.;.,„;■ .а;;а а --—

5 ——■: 2 ■11 —u-w- i.i—ifro ira.-nr;.";r-a«";;si.-.

5 --:-• -:-^

4 Jiikfii^

Рис. 1. Активность нейрона и ЭЭГ гипиокампа при медленноволновом сне (а), активном бодрствовании (б), спонтанном пробуждении (в) и при действии звукового стимула (г). 1 - отметка времени; 2 - импульсная активность нейрона; 3 - отметка раздражения; 4 - ЭЭГ-акгивность; 5 - отметка движения.

Из приведенных данных следует, что динамика изменения частоты импульсации нейронов активационного типа при смене функциональных состояний противоположна наблюдаемой для тормозных нейронов. Указанные перестройки импульсации отмечены у нейронов всех исследованных структур и не обнаруживают статистических различий как в числе реактивных элементов, так и в распределении их по типу изменений.

1.2. Активность нейронов при разных видах мотивационного поведения и смене мотивационных состояний.

Длительная регистрация активности отдельного нейрона в период бодрствования свободноподвижного животного показала существенные различия возбудимости нейронов при спокойном состоянии и в момент поведенческой активности. Анализ скорости разряда 168 нейронов при переходе от спокойного к активному бодрствованию, сопровождающемся изменениями частоты ритмических колебаний ЭЭГ, показал, что более 87% исследованных нейронов в этой ситуации достоверно изменяют картину и частоту разряда, при этом более 60% клеток увеличивают скорость импульсации. У клеток активационного типа уровень возбудимости при активном бодрствовании был достоверно выше, чем во время спокойного состояния, у тормозных - ниже. Таким образом, подавляющее большинство нейронов коры и подкорки демонстрируют прямую зависимость между уровнем активации нейрона и уровнем поведенческого бодрствования.

Анализ частоты и картины разряда нейронов и ЭЭГ исследуемых структур показал корреляцию между видом поведения и уровнем возбудимости нейронов. Установлено, что каждому виду поведения, включая условнорефлекгорное, соответствует определенный уровень активации нейрона.

Так, в гиппокампе 38.3% нейронов проявляют максимально выраженные изменения скорости разряда при ориентировочно-исследовательской деятельности, в РФ покрышки 29% нейронов при пищевом и оборонительном поведении, 35% клеток теменной коры - при пищевой и оборонительной деятельности и 40% нейронов зрительной коры - при пищевом поведении. От 10 до 20% клеток всех структур обнаружили наибольшие сдвиги средней частоты разряда при условнорефлекгорной деятельности. Скорость разряда клетки, регистрируемая при определенном поведении, статистически значимо отличалась от активности при других формах деятельности.

Существенный интерес представляют результаты анализа активности нейронов при пищевой и оборонительной мотивациях, показавшие, что эти два биологически значимые состояния реализуются на разных уровнях активации одних и тех же нейронов коры, гиппокампа и РФ покрышки среднего мозга. Установлено, что от 77.7% до 91.7% клеток проявляют достоверные различия в скорости и картине разряда при двух разнородных состояниях.

При выделении явлений, характеризующих ассоциативную пластичность центральных нейронов, необходимо проводить разграничение между изменениями, обусловленными сигнальной деятельностью и теми преобразованиями, которые связаны с врожденными формами мотивированного поведения.

С этой целью был проведен сравнительный анализ импульсной активности 40 нейронов гиппокампа, зарегистрированной в период пшцедобывательной деятельности и во время самопроизвольного пищевого поведения. Показано, что 60% из них развивают максимально выраженные сдвиги активности во время поиска пищи, 30% - в процессе еды и 12.5% - в ответ на УС при пищевом инструментальном рефлексе. 65% клеток проявили достоверные отличия частоты и картины разряда, зарегистрированной у голодного животного в межстимульные интервалы и в ответ на УС. Полученные результаты показывают, что поведение, формирующееся на основе одной мотивации, реализуется на разных уровнях активации нейронов.

2. Активность нейронов при классическом и инструментальном обучении.

2.1. Реактивность нейронов к условному стимулу.

В процессе формирования и реализации временной связи различной биологической модальности в РФ покрышки среднего мозга, гиппокампе, теменной и зрительной коре больших полушарий были зарегистрированы нейроны, в активности которых в ответ на УС обнаружены достоверные перестройки скорости и картины разряда (0.001<р<0.05) (таблица 2). Такого рода фазические изменения (Котляр, 1977) коррелировали с ЭЭГ, МГ, ПГ и ЭКГ проявлениями УР и поведением животного.

Установлены достоверные различия (р<0.04) числа нейронов исследованных структур мозга, активность которых зарегистрирована при классическом и инструментальном рефлексах. Так, при пищедобывательном УР доля нервных клеток, реактивных к УС в 1.4 раза выше, чем при классическом пищевом рефлексе. Различия того же порядка - в 1.6 раза - установлены при инструментальном и классическом оборонительных рефлексах.

Показано статистически достоверное (р<0.02) преобладание активационных ответов нейронов на УС.

Установлены достоверные различия частоты и картины разряда нейронов на УС при выполнении и невыполнении животными инструментальной условнорефлекторной реакции. Такие различия наблюдались в среднем у 60% нейронов, реактивных к УС. Из полученных данных следует, что условнорефлекторное поведение реализуется на определенном для каждого нейрона уровне активности в период действия УС, формируемого в процессе обучения.

Показано достоверное увеличение числа нейронов, проявляющих ассоциативные перестройка активности в ответ на условный стимул в процессе обучения, что коррелирует с ростом вероятности положительных поведенческих условнорефлекторных реакций. Сопоставление динамики обучения и активности нейронов позволило установить достоверное увеличение числа клеток, реактивных к УС, на стадии специализации по сравнению со стадией генерализации УР (Рис. 2 -I).

Выделены наиболее характерные паттерны разряда в период действия УС.

А. Изменения активности на включение УС в первые 100-1000 мс действия УС наблюдались у 15-21.5% исследованных нейронов как на раннем этапе выработки временной связи при первых сочетаниях УС и БС, так и на стадии специализации временной связи. У части нейронов зарегистрированы ответы, проявляющиеся в виде достоверного изменения частоты разряда нейрона в первые 100-1000 мс изолированного действия УС и воспроизводящие ранее угашенную реакцию на УС, предъявлявшийся как индифферентный. Картина разряда подавляющей части нейронов дублировала ответ на этот же сигнал, не сочетавшийся с БС. После многократных сочетаний УС и БС (до 100) в активности большинства нейронов указанный ответ угасал. В среднем такие изменения проявили 21% клеток. Данный тип реакции нейрона на УС, по-видимому, отражает условно-ориентировочную реакцию (Воронин, 1964), развивающуюся при изменении сигнального значения индифферентного стимула после его сочетания с безусловным.

Таблица 2. Ассоциативные реактивные свойства нейронов головного мозга при разнородных классических и инструментальных УР.

Структуры головного мозга Пищевой УР Оборонительный УР

Число исследованных нейронов Число нейронов, проявивших изменения активности на УС (0.01<р<0.05) Число исследованных нейронов Число нейронов, проявивших изменения активности на УС (0.01<р<0.05)

Классические УР

РФ покрышки 43(100%) среднего мозга

Гишокамп 61 (100%)

Теменная кора 52 (100%)

Зрительная кора 50 (100%)

20 (43.5%)

44 (100%)

РФ покрышки среднего мозга 1 РФ покрышки среднего мозга2 Гиппокамп 2 Гиппокамп 3 Теменная кора

30(100%)

91 (100%)

93(100%) 72 (100%) 40 (100%)

33 (54.1%) 52 (100%)

29 (55.8%) 49 (100%)

27 (54.0%) 41 (100%)

Инструментальные УР

21 (70%)* 43 (100%)

34 (37.4%)»

106 (100%) 77(100%)

83 (89.2%) 61 (84.7%) 32 (80%)*45 (100%)

21 (47.7%)

26 (50%)

27 (55%) 26 (63%)

35 (81.4%)* 50 (47.2%)» 68 (83.3%)* 38 (84.4%)*

Примечание. Вид поведенческой реакции на УС: 1 - пищевая побежка; 2 -движение отряхивания ухом; 3 - реакция нажатия зубами на кольцо; * - достоверные различия долей нейронов, проявивших модификацию разряда на УС при классическом и инструментальном обучении; (таблица сопряженности 2x2, критерий X2, р<0.04); • - достоверные различия долей нейронов РФ покрышки среднего мозга, проявивших модификацию разряда на УС при разных формах поведенческой деятельности; (таблица сопряженности 2x2, критерий х2, р<0.04).

Кроме того, во всех исследованных структурах выделена популяция нейронов, изменения активности которых в первые 100-1000 мс действия УС наблюдались на стадии специализации УР. Можно предположить, что данная реакция отражает процесс внимания к значимому стимулу (Наатанен, 1998). При инструментальном поведении установлена связь амплитуды данной реакции с проявлением инструментального ответа, что, по-видимому, обусловлено сенсомоторной интеграцией. '

Пищевой УР Оборонительный УР

Рис. 2. Взаимосвязь между долями нейронов, проявивших ассоциативные изменения фазического (I) и тонического (II) типа, и стадией формирования УР в гиппокампе (светлые диаграммы), куинеформном ядре покрышки среднего мозга (светло-серые диаграммы) и теменной коре (темно-серые диаграммы) при классическом (А) и инструментальном обучении (Б). 1 - стадия генерализации, вероятность обучения 0-0.3; 2 - стадия генерализации, вероятность обучения 0.4-0.6; 3 - стадия специализации, вероятность обучения 0.7-1. * - достоверные различия долей нейронов, проявивших изменения активности на данной стадии, от значений, полученных для первой стадии обучения (таблица сопряженности 2x2, критерий х2, 0.001<р<0.05).

Б. Изменение уровня активности нейрона на УС в виде достоверного повышения или снижения частоты разрядов на всем протяжении действия УС отмечено у 20 - 39% нейронов при классическом и пищевом и оборонительном обучении и у 40 - 73% при инструментальной условнорефлекторной деятельности. Специфический для разнообразных видов временной связи уровень активации нейронов значимо отличался от такового при других видах поведения и функциональных состояниях.

В. Изменения активности нейронов при инструментальной условнорефлекторной реакции наблюдали в период непосредственно перед совершением инструментального движения, либо во время выполнения условного движения, либо в период, охватывающий оба указанных интервала. Изменение частоты и картины разряда в период действия УС, предшествующее инструментальному двигательному ответу, опережает его на 100 - 1000 мс. Эти изменения активности имели преимущественно активационный характер и зарегистрированы у 15-35% нейронов коры, гиппокампа и РФ покрышки среднего мозга. Реакция нейрона, возникающая одновременно с УР движением выявлена у 32 -56% клеток исследуемых структур.

Г. Реакция нейронов на подкрепление была отмечена как при классическом, так и инструментальном обучении. При классическом обучении зарегистрированы изменения частоты разряда нейронов в период действия подкрепления и/или непосредственно предшествующий ему. Время опережения составляло 80-1000 мс., Такого рода изменения отмечены как при пищевом, так и тактильно-болевом подкреплении и обнаружены у 12 (52%) нейронов.

Изменения активности нейронов, возникающие в ответ на предъявление подкрепляющего стимула (ЭКР, пища) при инструментальной условнорефлекторной деятельности, отмечено у 51 (60%) нейронов коры, у 56 (80%), клеток РФ покрышки среднего мозга и у 43 (60%) нейронов гиппокампа. Модификация активности такого рода в 80-90% случаев имела активационный характер.

Показана связь реактивности нейронов к УС и подкреплению. В среднем 62% нейронов модифицировали частоту и картину разряда как на УС, так и при предъявлении подкрепления. У большинства нейронов такие изменения носили однонаправленный активационный характер.

Таким образом, в активности нейронов исследованных структур мозга, зарегистрированных в процессе классического и инструментального обучения, удается выделить изменения, связанные с механизмами восприятия и оценки сигнала; с активационными механизмами, поддерживающими уровень возбудимости центральной нервной системы, необходимый для реализации УР; с эффекторными механизмами в случае инструментального УР, а также с подкрепляющими системами мозга.

2.2. Ассоциативные перестройки фоновой активности нейронов в межстимульные интервалы.

В ходе как классического, так и инструментального обучения установлены статистически значимые направленные изменения фоновой активности нейронов, наблюдаемые в межстимульные интервалы на стадии генерализации УР. Они проявляются в виде однонаправленного повышения или понижения скорости фоновых разрядов, развиваются непосредственно после первых сочетаний УС и БС и опережают во времени формирование ассоциативной фазической реакции нейрона и инструментального движения. Такие изменения фоновой активности нейронов при обучении были классифицированы как ассоциативные тонические (Котляр, 1977).

Ассоциативный фазический ответ нейрона на УС, а также вегетативные изменения и условная поведенческая реакция, проявлялись по достижении определенного уровня тонической активации нейрона, оптимального для данной деятельности. При псевдообусловливании (случайное чередование предъявления УС и БС), предшествовавшем последовательному сочетанию УС и БС, направленные изменения фоновой активности обнаружены не были (Рис. 3, А). В таблице 3 представлено распределение нейронов разных структур мозга, проявивших изменения активности в межстимульные интервалы при классических и инструментальных УР.

Таблица 3. Ассоциативные перестройки активности нейронов тонического типа при разных формах условнорефлекторной деятельности.

Структуры головного мозга Пищевой УР Оборонительный УР

Число исследованных нейронов Число нейронов, проявивших изменения фоновой активности Число исследованвых нейронов Число нейронов, проявивших изменения фоновой активности

РФ покрышки 50(100%) среднего мозга

Гиппокамп 71 (100%)

Теменная кора 49 (100%)

Зрительная кора 41 (100%)

РФ покрышки 40(100%) среднего мозга

Гиппокамп 2 65 (100%)

Гиппокамп3 72 (100%)

Теменная кора 2 40 (100%)

Классические УР 20(40%)

54(100%)

27 (38%) 61 (100%)

11(24.4%) 49(100%)

10 (24.4%) 41 (100%)

Инструментальные УР

16(40%) 53(100%)

25 (38.4%) 27 (37.5%) 12 (30%)

70 (100%) 45 (100%)

21 (38.8%)

24 (39.3%) 11 (22.4%) 9 (21.9%)

22 (41.5 %) 27 (38.5%) 16 (35.6%) пал nvjpgtu \i\j\f/oj iz. ^s

Примечание. Вид поведенческой реакции на УС: 1 - пищевая побежка; 2 -движение отряхивания ухом; 3 - реакция г нажатия зубами за кольцо.

Статистическая оценка связи между функциональными перестройками, наблюдаемыми в фоновой активности отдельного нейрона и условнорефлекторным поведением животного, позволило установить достоверную корреляционную связь между трендом частоты фоновых разрядов клетки и ростом вероятности положительных ответов в процессе формирования пищевых и оборонительных инструментальных УР для более чем 78% нейронов.

Рис. 3. А - Изменение активности нейрона (73) гиппокампа при псевдообусловливании, вверху: абсцисса—последовательность предъявления звукового тона (з) и ЭКР (т) и при выработке оборонительного инструментального условного рефлекса, внизу: абсцисса—номера сочетаний условного и безусловного стимулов. Непрерывная линия - график сглаженной динамики импульсной активности нейрона в межстимульные интервалы, прерывистая - линия регрессии частоты тонической импульсации на номер предъявляемого условного стимула. Уравнения регрессии: вверху - у=0,09х+14,4; внизу - у= 0,6х+5,4. Б - Характер фазической и тонической активности нейронов (35, 41, 107) гиппокампа при упроченном рефлексе избегания. Обозначения на диаграммах: отрезок прямой - время действия условного сигнала, светлый треугольник - инструментальное движение. Уравнения регрессии: вверху - у=0.04х+5,2 (90% положительных условнорефлекторных реакций); в середине - у=0.03х+18,2 (100% положительных условнорефлекторных реакций). В - внизу - у=0.04+ 12.2. График динамики тонической активности нейрона (112) гиппокампа при пищедобывательной условнорефлекторной деятельности на стадии специализации. Темными кружками (1) обозначены положительные условнорефлекторные реакции, светлыми (2) - отсутствие условнорефлекторного двигательного ответа; полузаштрихованные кружки (3) - условные реакции с большим латентным периодом.

Динамические направленные изменения частоты разряда в межстимульные интервалы выявлены также при угашении временной связи. Показана корреляционная связь между динамикой фоновой активности нейронов и снижением положительных рефлекторных ответов при отмене подкрепления (Рис. 4). ши.о

I I I I | И I I | I I I I | I I I I | I I I I | I I

Л сочетаний

Рис. 4. Изменение фоновой активности ответа нейрона РФ иокрышки среднею мозга на УС при угашении пигцедобывательного рефлекса. По осям: правая ось - % положительных инструментальных реакций; левая ось - частота разряда нейрона. Непрерывная линия - сглаженный по четырем точкам график динамики частоты фоновых разрядов в межстимульные интервалы; пунктирная линия - линия регрессии частоты фоновых разрядов на номер сочетания (уравнение регрессии у= -7х+22.4); линия с темными кружками - кривая обучения. Каждая диаграмма представляет усредненное значение частоты разряда нейрона; каждый столбик соответствует интервалу 1 с; заштриховано - активность нейрона при положительных инструментальных реакциях; Обозначения на диаграммах: отрезок прямой - период действия УС; темный кружок - пищевое подкрепление; цифра - число усреднений.

При упроченной условнорефлекторной деятельности (вероятность положительных ответов р=0.7-1.0) динамические перестройки фоновой активности в межстимульные интервалы у большинства нейронов отмечены не были (Рис. 2 -II). Изменения частоты фоновых разрядов от сочетания к сочетанию имели в этих случаях волнообразный характер без выраженной тенденции к возрастанию или снижению, а: структура и частота разряда фазической реакции нейрона были инвариантны (Рис. 3 Б).

На стадии стабилизации инструментальных УР фоновая активность нейронов была тонким индикатором, позволяющим предсказать увеличение латентного периода или выпадение двигательной реакции на УС. Статистический анализ показал значимые отличия фоновой импульсации, предшествующей положительным поведенческим ответам от таковой в случае отсутствия реакции. Такие различия наблюдались в среднем у 50% нейронов всех исследованных структур (Рис. 3 В).

3. Активность нейронов при переключении сигнальной деятельности.

3.1. Условнорефлекторное переключение разнородных классических условных рефлексов.

УРП классических разнородных рефлексов заключается в том, что один и тот же УС в разных ситуациях сигнализирует о разном по своему биологическому знаку подкреплении, в одной ситуации о пищевом, в другой - о тактильно-болевом. Переключение сигнального значения УС с оборонительного на пищевое осуществляли с помощью переключателя П2 (пища), в обратном порядке с помощью переключателя П1 (ЭКР), предъявлявшихся изолированно одно-, двукратно и определяющих новое сигнальное значение УС.

Схема переключения: П1 => {УС/Б1} «П2=> {УС/БС2}; БС1 - подкрепление, пища, БС2 - подкрепление, ЭКР.

Динамика формирования УРП Анализ поведения 17 животных, ЭЭГ, МГ и вегетативных показателей выявил динамику УРП классических разнородных рефлексов. Выделены три основные стадии динамики выработки классических УР и их переключения: афферентной и эфферентной генерализаций, специализации и доминирования оборонительного УР.

Активность нейронов. В процессе выработки и специализации переключения УР была зарегистрирована активность 141 нейрона гиппокампа, теменной и зрительной коры больших полушарий.

Анализ импульсной активности показал, что 64.3% (27 из 42) нейронов гиппокампа реактивны к УС как при оборонительном, так и пищевом УР. В теменной коре доля таких нейронов составляет 65.8% (27 из 41) и в зрительной коре - 62.5% (20 из 32). :

При УРП наблюдаются достоверные изменения как частоты, так и структуры разряда в период действия УС у 82.4% нейронов гиппокампа от числа зарегистрированных, в теменной коре - 83.6%, в зрительной коре - 78.0%.

Нейроны, изменения активности которых при переключении проявлялись в перераспределении межимпульсных интервалов и не сопровождались сдвигом частоты разряда в период действия УС, в гиппокампе составили 9.8% (4), в теменной коре - 16.3% (8) и зрительной - 17.0% (7).

При многократных переключениях в течение одного опыта отмечено воспроизведение скорости и картины разряда на УС, характерного для текущей рефлекторной деятельности.

Таким образом, при переключении разнородных классических УР абсолютное большинство нейронов старой и новой коры больших полушарий проявляют пластичность реакции на один тот же УС при смене мотивации и подкрепления. При двух биологически разномодальных видах условнорефлекторной деятельности на УС развивается различный по частоте и структуре разряда ответ нейрона, воспроизводимый при повторных переключениях.

Изучение фоновой активности нейронов в межстимульные интервалы показало достоверные изменения частоты разряда нейрона при переходе от одного рефлекса к другому. На стадии генерализации УРП после предъявления переключателя перестройки фоновых разрядов с положительным или отрицательным трендом наблюдались от сочетания к сочетанию УС с новым подкреплением. Такого рода изменения зарегистрированы у 31.4% (16 из 51) нейронов гиппокампа, 44.9% (22 из 49) - теменной и 36.6% (15 из 41) - зрительной коры. Ассоциативный ответ нейрона и адекватные поведенческие реакции на УС проявлялись по достижении определенного уровня тонической активности.

На стадии специализации УРП изменение уровня фоновой активности происходило скачком вслед за предъявлением переключателя, и далее в ходе реализаций УС частота фоновых разрядов не претерпевала значимых отклонений. На данной стадии достоверные отличия частоты импульсации в межстимульные интервалы при пищевом и оборонительном рефлексах выявлены у 68.4% (из 51) клеток гиппокампа, у 55.1% (из 49) нейронов теменной коры и у 63.4% - зрительной коры. При многократных переключениях пищевого и оборонительного рефлексов имело место воспроизведение скорости фоновых разрядов нейрона, характерных для текущего УР.

Сопоставление реакции отдельного нейрона на разное подкрепление показало достоверные различия скорости разряда при предъявлении пищи и ЭКР у 44 (86.3%) из 51 нейрона гиппокампа, у 39 (78.6%) из 49 клеток теменной коры и у 31 (76.6%) из 41 нейрона зрительной коры.

Исследование связи фазических и тонических перестроек при переключении классических Ур позволило установить, что у 67.3% (из 52) нейронов гиппокампа, 47% (из 49) нейронов теменной и у 58.5% (из 41) зрительной коры достоверные изменения скорости фоновых разрядов коррелируют с изменениями частоты разряда на УС. Как правило, наблюдаемая реорганизация имеет одинаковую направленность. Повышение или понижение частоты фоновых разрядов при переходе от пищевого поведения к оборонительному сопровождается соответственно возрастанием или снижением амплитуды ответа клетки на УС. Установлена корреляционная связь между наличием достоверных изменений фоновой активности и реакции нейрона на УС в результате переключения (для гиппокампа коэффицент корреляции р=0,44, р=0.99; для теменной коры - р=0.42, 0.999; для зрительной коры - р=0.6, р=0.999). Такого родасвязь отмечена в большинстве случаев у нейронов, активность которых зарегистрирована при упроченном УРП.

Анализ вклада фоновой активности в вызванный ответ нейрона показал, что наблюдаемые различия скорости разряда на УС при пищевом и оборонительном УР определяются у 80% нейронов различиями частоты разряда в межстимульные интервалы. Таким образом, из приведенных данных следует, что тоническая активность оказывает существенное влияние на амплитуду ответа нейрона на УС.

В ходе выработки УРП классических разнородных рефлексов установлена связь между динамикой числа нейронов, проявивших ассоциативные пластические изменения активности при переключении сигнального значения УС, и вероятностью как положительных поведенческих пищевых и оборонительных реакций, так и их переключения.

Показано, что во всех исследованных структурах доля нейронов с достоверными перестройками фазического ответа после предъявления переключателя значимо увеличивается с ростом вероятности обучения для каждого УР. Наиболее выражены эти изменения (85 - 100% нейронов старой и новой коры) на второй стадии переключения, когда рефлексы хорошо упрочены (в среднем более 80% положительных поведенческих реакций) и их переключение происходит сразу вслед за предъявлением переключателя. Установлены достоверные различия доли таких нейронов на стадии генерализации и специализации УРП (Рис. I).

Третья стадия переключения, на которой у большинства животных отмечено доминирование оборонительного УР и подавление пищевого, характеризуется тенденцией к снижению числа элементов, изменяющих импульсную активность на УС после смены мотивации.

На стадии специализации УРП, характеризующейся высокой вероятностью положительных условных ответов при пищевом и оборонительном рефлексах, отмечено снижение доли нейронов гиппокампа и теменной коры с направленными изменениями фоновой активности. В то же время по мере выработки УРП наблюдается рост числа нейронов с достоверными различиями частоты фоновых разрядов при пвдцевой и оборонительной деятельности. Доля нейронов всех исследованных структур, проявивших такие изменения, составляет 92-100% от числа зарегистрированных на данной стадий, что достоверно больше, чем на стадии генерализации УРП. На третьей стадии переключения, когда наблюдается доминирование оборонительного УР, отмечено достоверное снижение числа элементов гиппокампа и теменной коры, изменяющих фоновую активность после предъявления переключателя (Рис. 5).

Рис. 5. Соотношение между долями нейронов, проявивших ассоциативные пластические изменения фазического (I) и тонического (II) типа, и стадией формирования УРП классических разнородных рефлексов в гиппокампе (светлые диаграммы), теменной коре (светло-серые диаграммы) и зрительной коре (темно-серые диаграммы). 1 - стадия генерализации, вероятность обучения при пищевом и оборонительном УР 0.3-0.4; 2 - стадия специализации, вероятность обучения 0.85-1; 3 - стадия доминирования оборонительного УР, вероятность обучения 0.6-0.7. * - достоверные различия долей нейронов, проявивших изменения активности на данной стадии, от значений, полученных для второй стадии обучения (таблица сопряженности 2x2, критерий %2,0.001<р<0.05).

3.2. Условнорефпекторное переключение инструментальных разнородных рефлексов.

Суть переключения разнородных инструментальных рефлексов заключается в том, что на один и тот же УС в определенных условиях проявляются разные формы адаптивного поведения, приводящие к достижению разных целей. При действии переключателя П2 УС вызывает инструментальную условную реакцию - УР2, приводящую к получению подкрепления (БС2), тогда как при действии переключателя П1 в ответ на УС возникает иная двигательная реакция - УР1, приводящая к отмене подкрепления (БС1).

Схема переключения: П1 => {УС -> УР1/(БС1)} о П2 => {УС -» УР2/БС2}; БС1 - пища, БС2 - ЭКР.

Переключение сигнального значения УС с оборонительного на пищевое осуществляли с помощью переключателя П2 - пищи, в обратном порядке с помощью переключателя П1 - ЭКР, предъявлявшихся изолированно одно-, двукратно и определяющих новое сигнальное значение УС.

В основе данной модели УРП лежат пищедобывательный инструментальный УР (реакция нажатия на кольцо) и оборонительный УР избегания негативного подкрепления (видоспецифическая реакция отряхивания ухом).

Динамика УРП. Анализ кривых обучения, динамики латентных периодов, а также ошибочных и межсигнальных реакций у 9 кроликов выявил основные стадии формирования УРП, которые характеризовались степенью упроченности каждого рефлекса, зависимостью от числа сочетаний и числа переключений, взаимодействием переключаемых УР.

На первой стадии наблюдали доминирование пищевого УР. Доля положительных пищевых реакций варьировала в диапазоне от 60 до 80% и достоверно превышала долю реакций избегания ЭКР на тот же УС, равную в средней дня всех животных 16.7%. Вероятность появления ошибок в ситуации избегания была равна 0.2, тогда как в пищевой - не превышала 0.04. Наличие ошибочных ответов и низкая вероятность положительных инструментальных реакций при выработке оборонительного УР свидетельствуют об антероградном торможении вновь вырабатываемого УР [Дмитриев, Гребенкина, 1959; Олерон, 1973; Foucault, 1928].

На второй стадии формирования УРП отмечено достоверное (0.01<Р<0.05) снижение пищедобывательной деятельности и рост реакций избегания. Однако оба рефлекса выражены плохо, и вероятность положительных ответов на УС в обеих ситуациях не превышает 0.4, наблюдается большое число межсигнальных реакций. Низкая вероятность положительных УР в значительной степени обусловлена ростом ошибочных ответов при пищевой инструментальной деятельности, что свидетельствует о ретргроградном торможении ранее образованной временной связи [Дмитриев, Гребенкина, 1959; Олерон, 1973; Foucault, 1928]. Указанные стадии формирования УРП могут рассматриваться как стадии афферентной и эфферентной генерализации.

Третья стадия УРП инструментальных разномодальных УР - стадия специализации характеризовалась достоверным (0.01<Р<0.05) увеличением положительных ответов, снижением латентных периодов двигательных реакций и числа межсигнальных как при пищедобывательном, так и оборонительном поведении. Доля положительных ответов превышала в обеих ситуациях 70%, а число ошибочных реакций было равновероятно и в среднем достигало 7%. Переключение условнорефлекторной деятельности происходило сразу вслед за предъявлением переключателя и его можно было осуществлять многократно.

Активность нейронов. Анализ импульсной активности показал, что из 60 нейронов гиппокампа 61.6% реактивны к УС в обеих условнорефлекторных ситуациях. При переключении сигнального значения УС наблюдаются достоверные изменения как частоты, так и структуры разряда в период действия УС у 81.6% нейронов от числа зарегистрированных в процессе УРП. Нейроны, изменения активности которых проявлялись в перераспределении межимпульсных интервалов и не сопровождались сдвигом средней частоты разряда, составляют 10.0%.

Существенный интерес представляют данные, характеризующие реактивные и пластические свойства нейронов. Для 29 (72.5%) из 40 нейронов гиппокампа, зарегистрированных на стадии специализации УРП, установлена корреляционная связь (р=0.6; Ь=0.99) между проявлением реакции на УС в ходе обучения и модификацией его при переключении УР. При многократных переключениях в течение одного опыта отмечено воспроизведение скорости и картины разряда на УС, характерного для текущей рефлекторной деятельности. Таким образом, при переключении разнородных двигательных УР большинство нейронов гиппокампа проявляют достоверное изменение реакции на один и тот же УС при смене его мотивационного значения.

Сопоставление реакции отдельного нейрона на разное подкрепление показало достоверные различия скорости разряда при предъявлении пищи и ЭКР у 49 (81.6%) из 60 клеток гиппокампа.

При изучении активности нейронов в межстимульные интервалы установлены изменения фоновой импульсации при переходе от одного УР к другому. Направленные изменения (с инкрементом или декрементом) частоты фоновых разрядов нейрона от сочетания к сочетанию после смены сигнального значения УС зарегистрированы у 40% (24 из 60) нейронов гиппокампа. Наиболее выражены такого рода изменения в начальный период формирования УРП, т.е. когда ни УР, ни их переключение еще не выработаны. Специфические для каждого УР паттерн и частота разряда, а также адекватные поведенческие реакции на УС проявлялись по достижении определенного уровня активации нейронов.

На стадии специализации преобразование частоты фоновых разрядов нейронов происходило скачком непосредственно после предъявления переключателя (пищи или ЭКР). Далее в течение всей серии предъявления УС импульсная активность нейрона находилась на определенном для данного УР уровне. Отмечена флюктуация скорости разряда в межстимульные интервалы, проявляющаяся в незначимых отклонениях от среднего значения. На этом фоне на УС, имеющий новое сигнальное значение, развивается ответная реакция клетки, характерная для текущей деятельности, и адекватное рефлекторное поведение. Достоверные отличия частоты импульсации в межстимульные интервалы при пищедобывательном и оборонительном рефлексах выявлены у 60% из 60 клеток гиппокампа.

При многократных переключениях пищевого и оборонительного УР имело место воспроизведение скорости фоновых разрядов нейрона, присущих данному УР.

Таким образом, представленные данные показывают, что процесс переключения разнородных двигательных УР затрагивает фоновое тоническое состояние нейронов, изменяя их активность в межстимульные интервалы. Стабильный уровень тонической активности, соответствующий каждому из переключаемых УР формируется в ходе выработки УРП.

Исследование взаимосвязи фазических и тонических перестроек активности нейронов гиппокампа при переключении разнородных двигательных УР показало, что у 52.5% (из 40) нейронов достоверные изменение скорости тонических разрядов коррелирует с изменением частоты разряда на УС. Как правило, повышение или понижение частоты фоновых разрядов при переходе от пищевого поведения к оборонительному сопровождается соответственно возрастанием или снижением амплитуды ответа клетки на УС. Установлена корреляционная связь (р=0.6; Ь=0.99) между наличием достоверных изменений фоновой активности и реакции нейрона на УС в результате переключения. Такого рода взаимосвязь отмечена у нейронов, активность которых зарегистрирована при упроченном УРП.

Анализ вклада фоновой активности в вызванный ответ нейрона до и после переключения показал, что в группе из 40 нейронов, проявивших достоверные перестройки фоновых разрядов при смене сигнального значения УС, у 35 (87.5%) клеток достоверные отличия реакции на УС при пищевой и оборонительной ситуациях являлись следствием различий фоновой активности.

При выработке УРП была прослежена динамика изменения УР ответа л уровня тонической акшвности нейронов гиппокампа при смене сигнального значения УС с пищевого на оборонительное. Показано, что на начальной стадии переключения происходит постепенное формирование уровня тонической активности и ассоциативной реакции клетки на УС, обусловленное сочетанием УС с ЭКР. На стадии специализации УРП отмечено постоянство частоты разряда фоновой и вызванной активности как при пищевом, так и оборонительном УР.

3.3. Условнорефлекторное переключение однородных пищевых инструментальных условных рефлексов. При УРП однородных УР у животных в ответ на один и тот же УС в разных условиях для достижения одной и той же цели формируется разное поведение. Так, в условиях действия переключателя П1 инструментальная условная реакция УР1, а при действии переключателя ГО двигательная реакция УР2 подкрепляется пищей (БС1). Схема переключения: П1 => {УС УР1/БС1} оП2=> {УС -> УР2/БС1}

В основе разработанной модели УРП однородных рефлексов лежат пшцедобывательные УР с болевой коррекцией, сформированные на базе одной мотивации и отличающиеся друг от друга латерализацией инструментального навыка, приводящего в каждом случае к получению пищи.

При переключении однородных УР переключатель адресовался к тому эффекторному органу, двигательная реакция которого в ответ на УС приводила к достижению полезного результата в новой условнорефлекгорной ситуации. Такая направленность действия переключателя вызывала опережающее тоническое возбуждение в эфферентном звене рефлекса, создавала двигательную установку и рабочую готовность эффекторного органа [Асратян, 1970; Вацуро, 1948; Руденко, 1974]. В качестве переключателей использовали одно-, двукратное ЭКР того уха, движение которым в ответ на УС в дальнейшем подкреплялось пищей. При инструментальной реакции с правой половины тела на левую стимулировали левое ухо (П1), в обратном порядке - правое (П2).

Диншика формирования УРП. Анализ кривых обучения, динамики латентных периодов, а также ошибочных и межсигнальных реакций у 10 кроликов выявил три основные стадии формирования УРП.

Первая стадия УРП характеризовалась ростом вероятности положительных реакций при УР2 и появлением ошибочных реакций в обеих условнорефлекторных ситуациях. В среднем для всех животных доля положительных реакций при УР1 достигала 48—93%, а при УР2 47—77%. Как при УР!, так и УР2 зарегистрировано большое число межсигнальных реакций, в 1,5 - 2 раза превышавшее число сочетаний. Полученные данные дают основание рассматривать данную стадию, как стадию афферентной и эфферентной генерализации УРП.

Статистический анализ динамики начального этапа формирования УР1 и УР2 (первый опыт, 15—25 сочетаний) показала, что при выработке УРП проявляются три типа взаимодействия временных связей: улучшение выработки УР2 по сравнению с УР1 (Рис. 6, А), ухудшение выработки УР2 по сравнению с УР1 (Рис. 6, Б).

Вторая стадия УРП характеризуется генерализацией УР1 и УР2 и сложным динамическим взаимодействием между двумя временными связями. Основной особенностью протекания данной стадии было наличие фаз переключения, проявлявшееся в чередовании преобладания одного рефлекса над другим и замещении положительных для текущего УР ответов ошибочными реакциями, т.е. имело место чередование фаз проактивного и ретроактивного торможения. На этой I стадии зарегистрировано большое число межсигнальных реакций и максимальное за весь период формирования УРП число ошибочных реакций как при УР1, так и УР2. Отмечен рост средних значений латентных периодов.

Третья стадия отражала специализацию УРП, что выражалось в достоверном (р<0.03) увеличении по сравнению со второй стадией положительных реакций, снижении числа ошибочных ответов и величины латентных периодов как при УР1, так и при УР2. Доля положительных реакций на УС от общего числа сочетаний превышала в обеих ситуациях 85%. Переключение сигнальной деятельности вызывало адекватную двигательную реакцию на УС у всех животных более чем в 80% случаях. Ошибочные реакции практически отсутствовали. Достижение стадии специализации у разных животных наблюдалось в разные сроки, что определялось характером взаимодействия УР на первой стадии выработки УРП при присоединении УР2 к УР1.

Таким образом, формирование УРП однородных условных рефлексов с различной латерализацией инструментального навыка проходит три основные стадии, которые отражают процесс афферентной и эфферентной генерализации и специализации условных рефлексов и УРП. На начальной стадии УРП имеет место как облегчение выработки, так и торможение присоединяемого УР. В процессе развития УРП наблюдается динамическое взаимодействие переключаемых временных связей, проявляющееся в ретро- и проактивном торможении условных двигательных навыков.

Рис. 6. Динамика инструментальных условнорефлекторных реакций и ошибочных ответов на УС в процессе выработки УРП однородных рефлексов. УР1 -рефлекс, вырабатываемый первым; УР2 - рефлекс, вырабатываемый вторым.

Активность нейронов. Активность 59 нейронов гиппокампа зарегистрирована та второй и третьей стадиях УРП. Анализ импульсной активности показал, что при переходе от УР1 к УР2 наблюдаются достоверные изменения как частоты, так и структуры разряда на УС у 42.4% (25 из 59) нейронов гиппокампа. Нейроны, вменения активности которых проявлялись в перераспределении межимпульсных штервалов и не сопровождалось сдвигом средней частоты разряда, составляют 22.0% 13 из 59). Для 23 (92.5%) из 25 нейронов гиппокампа, зарегистрированных на стадии специализации УРП, установлена корреляционная связь (р=0.7; Ь=0.99) между проявлением реакции на УС в ходе обучения и модификацией его при переключении УР. Установлено, что доля нейронов, проявляющих пластические свойства при УРП однородных рефлексов значимо меньше (р<0.03), чем при переключении разнородных УР.

При изучении характера активности нейронов в межстимульные интервалы было установлено, что достоверные изменения частоты фоновой активности при переключении УР1 и УР2 выявлены у 27.4% (17 из 59) клеток гиппокампа. Однако доля таких нейронов на стадии специализации УРП была достоверно меньше (р<0.01). по сравнению с УРП разнородных рефлексов. При хорошо упроченных рефлексах отмечена флюктуация скорости спонтанных разрядов, проявляющаяся в незначимых отклонениях от среднего значения. При многократных переключениях УР1 и УР2 имело место воспроизведение скорости и картины фоновых разрядов нейрона, присущих данной УР деятельности.

Исследование связи фазических и тонических перестроек активности нейронов гиппокампа при упроченном переключении показало, что у 10 нейронов (40 %) из 25 достоверные изменения скорости тонических разрядов коррелируют с изменениями импульсации на УС. У большинства клеток увеличение или снижение частоты фоновых разрядов при переходе от УР1 к УР2 сопровождается однонаправленными изменениями амплитуды ответа клетки на УС.

Анализ вклада фоновой активности в вызванный ответ нейрона показал, что в группе из 25 нейронов, проявивших достоверные перестройки фоновых разрядов при переключении, у 14 (56%) клеток достоверные различия реакции на УС при УР1 и УР2 являлись следствием различий фоновой активности.

Таким образом, полученные данные свидетельствуют о том, что в основе переключения однородных инструментальных рефлексов лежат функциональные пластические перестройки фоновой и вызванной активности нейронов. Однако доля нейронов, их проявивших, значимо меньше, чем при переключении разнородных УР что, вероятно, обусловлено мотивационной однородностью переключаемых рефлексов.

Для проверки данного предположения, мы провели исследование активности нейронов гиппокампа и РФ покрышки среднего мозга при переключении мотивационного значения условного инструментального рефлекса.

3.4. Условнорефлекторное переключение мотивационного значения условного инструментального рефлекса.

Суть УРП мотивационного значения условного инструментального рефлекса заключается в том, что при изменении условий окружающей среды одна и та же условная инструментальная реакция в ответ на УС приводит к достижению разных целей. В разработанной нами экспериментальной модели переключения при действии разных переключателей УС вызывает двигательную реакцию, приводящую либо к получению пищи, либо к избеганию ЭКР. Переключатели - П2 (пища) или П1 (ЭКР уха) - адресованы непосредственно к разным мотивационным системам, формируют мотивационную установку и служат вектором выбора программы поведения на УС при переключении. На схеме представлена последовательность переключения УР в одном опыте.

П1 => (УС -» УР/(БС1)} <=> ГО => {УС УР/БС2};

В основе условной инструментальной реакции лежит видотипичное движение отряхивания ухом. Переключение с оборонительной мотивации на пищевую осуществляли с помощью П2, а с пищевой мотивации на оборонительную предъявлением П1. Переключатели предъявлялись изолированно одно-, двукратно непосредственно перед началом оборонительной или пищевой серии. При пищевой условнорефлекторной деятельности в качестве подкрепления использовали пищу (БС1), при оборонительной - ЭКР (БС2).

Динамика формирования УРП. Эксперименты с переключением мотивационного значения инструментального навыка проведены на 6 кроликах. Анализ кривых обучения, динамики латентных периодов, а также ошибочных и межсигнальных реакций, выявил основные три основные стадии формирования УРП и индивидуальные особенности обучения у разных животных.

На первой стадия УРП наблюдали переделку оборонительного УР в пищевой, что проявлялось в адекватных побежках животных к кормушке после совершения отряхивательного движения ухом. Статистический анализ динамики начального этапа выработки каждого из рефлексов показал достоверное увеличение скорости (р<0.001) формирования пищевого УР по сравнению с оборонительным. Это проявлялось либо в высокой вероятности положительных двигательных ответов (75-90%) при первых 20 сочетаниях УС с пищей, либо в большей скорости роста положительных ответов в ходе последующих сочетаний. ■

Данная стадия характеризовалась высокой вероятностью положительных двигательных ответов при оборонительном поведении (70 -100%) и ростом положительных реакций на УС при пищевом до 70 - 90%. Ошибочные и межсигнальные реакции зарегастрированы как при оборонительном, так и при пищевом УР. Межсигнальные реакции преобладали при пищевом УР и составляли 100-400% от числа предъявлений УС. Несмотря на высокую вероятность положительных реакций в обеих условнорефлекгорных ситуациях, результаты анализа всех параметров обучения дают основание рассматривать первую стадию, как стадию афферентной и эфферентной генерализации УРП.

На второй стадии у всех животных зарегистрировано максимальное за весь период выработки УРП число ошибочных и межсигнальных реакций, что свидетельствует о процессе афферентной и эфферентной генерализации временных связей и их переключения. У одной группы животных отмечено достоверное преобладание положительных реакций при оборонительном поведении (в среднем 84%) по сравнению с пищевым (в среднем 39%). Доля ошибочных реакций при пищевом УР (в среднем 43%) достоверно превышала (р<0.05) величину ошибок в оборонительной ситуации (в среднем 6%), что отражает доминирование оборонительной мотивации [Подачин, 1959] и развитие проакгивного торможения, т.е. тормозного влияния оборонительного УР на формирование пищевого. У другой группы животных зарегистрировано снижение положительных оборонительных реакций и установлено достоверное преобладание (р<0.05) пищевого УР над оборонительным. Так, величина положительных реакций при пищевой деятельности составляла в среднем 83%, а при оборонительной - 52%. Отмечено также достоверное увеличение ошибочных реакций при оборонительном УР в среднем до 50%, что свидетельствует о выраженном доминировании у данной группы животных пищевой мотивации. Достоверное превышение числа ошибочных реакций при оборонительном рефлексе указывает на развитие ретроактивного торможения, т.е. торможения ранее выработанного оборонительного УР вновь формируемым пищевым.

На третьей стадии доля положительных реакций на УС у всех животных достигала в обеих ситуациях 70-100% . Переключение сигнальной деятельности вызывало адекватное поведение на УС в новой ситуации. Число межсигнальных реакций при разных УР не превышало 50% от числа предъявлений УС. Указанные данные позволяют рассматривать данную стадию как стадию специализации УРП.

Активность нейронов. Эксперименты с регистрацией активности нейронов проведены на 5 животных. В процессе формирования УРП зарегистрирована активность 38 нейронов гиппокампа и 43 нейронов РФ покрышки среднего мозга и моста (компактная часть ППЯ).

Установлено, что 52.6% (20 из 38) клеток гиппокампа и 34.9% нейронов (15 из 42) покрышки среднего мозга реактивны к УС как при пищевом, так и оборонительном УР.

Анализ импульсной активности показал, что при переключении оборонительного и пищевого УР наблюдаются достоверные изменения частота и картины разряда нейронов исследуемых структур в период действия УС, в межстимульные периоды и при подкрепления. Достоверные различия частоты импульсации при положительных оборонительных и пищевых инструментальных реакциях во время действия УС выявлены у 45,2% нейронов гиппокампа и у 68.6% клеток РФ. При переключении УР у 58,1% нейронов гиппокампа и 54.3% клеток РФ установлены достоверные изменения частоты и картины фоновых разрядов в межстимульные интервалы при оборонительном и пищевом поведении.

Для более чем 73% нейронов, зарегистрированных на стадии, специализации УРП, установлена корреляционная связь (р=0.6; Ь=0.99) между проявлением реакции на УС в ходе обучения и модификацией его при переключении УР.

При многократных переключениях УР наблюдалось воспроизведение как частоты, так и картаны импульсации нейрона в ответ на УС, в межстимульные интервалы и в ответ на подкрепление, характерных для каждого УР (Рис. 7).

Сочетание, № Сочетание. №

Рис. 7. Активность нейрона гиппокампа в процессе многократного УРП мотивационного значения инструментального рефлекса: А и В - при положительных поведенческих реакциях на УС и в случае их отсутствия при оборонительной условнорефлекгорной деятельности; Б - при положительных поведенческих реакциях на УС во время пищевой условнорефлекторной деятельности; 1 - кривая обучения, сглаженная методом скользящей средней по четырем точкам; 2 -график динамики частоты разряда фоновой активности в межстимульные интервалы ( кривая сглажена по пяти точкам). На диаграммах: каждый столбик - значение средней частоты разряда в течение 1 с (усреднение проводилось по 10-15 реализациям УС); а - пре- и постстимульный период; б - период действия УС при положительных условных инструментальных ответах; в - при невыполнении двигательной условной реакции; толстая черта - период действия УС; треугольник - момент условнорефлекторного движения; овал - пищевое подкрепление (ПП); прямоугольник - ЭКР; стрелки - момент предъявления переключателя.

Анализ вклада фоновой активности в вызванный ответ нейрона до и после переключения показал, что более чем у 85% нейронов исследованных структур, проявивших достоверные перестройки фоновых разрядов при переключении, достоверные отличия реакции на УС при пищевой и оборонительной ситуациях являлись следствием различий фоновой активности.

Активность нейронов исследуемых структур была зарегистрирована на разных этапах обучения, что позволило одновременно наблюдать динамику пластичности поведенческой и нейрональной условных реакций на стадиях генерализации и ;пециализации УРП. Показано достоверное увеличение числа нейронов гиппокампа, модифицирующих реакцию на УС при переключении, на стадии специализации по ;равнению со стадией генерализации (с 20% до 68.8%). При упроченном УРП после федъявления переключателя изменение уровня фоновой активности происходило ;качком и следующая за этим серия УС вызывала нейрональную и поведенческую реакции, соответствующие мотивационной установке и предстоящему подкреплению. На стадии специализации доля нейронов гиппокампа, реорганизующих фоновую активность в межстимульные интервалы при изменении мотивационной установки, достоверно выше, чем в ретикулярной формации (81.3% и 44% соответственно). В то же время в ретикулярной формации отмечен рост числа нейронов изменяющих активность в постстимульный период, связанный с подачей пищевого подкрепления или отменой ЭКР с 43.8% на стадии генерализации до 69.2% на стадии специализации УРП.

Как следует из полученных данных в ситуации УРП мотивационного знака инструментальной реакции, когда постоянными сохраняются физические свойства УС и инструментальная реакция, а различия временных связей заключаются в разных мотивациях, на которых они базируются, доля нервных элемевггов гиппокампа с пластическими перестройками активности фазического и тонического типа достоверно превышает (р<0.05) таковую при переключении однородных УР.

Заключение Диссертация по теме "Физиология", Тимофеева, Наталия Олеговна

ВЫВОДЫ

1. Установлено, что основные функциональные состояния организма - сон и бодрствование находят свое отражение в активности более чем 83% клеток РФ покрышки среднего мозга, гиппокампа, зрительной и теменной областей коры больших полушарий кролика. Изменения частоты разряда при смене сна бодрствованием, при снижении уровня активности во время сна и при увеличении уровня бодрствования животного имеют четко выраженную закономерность и отмечены у нейронов всех исследованных структур.

2. Сон, спокойное и активное бодрствование, а также различные виды мотивационного несигнального и сигнального поведения развиваются на определенном уровне активации отдельного нейрона. Выделены популяции нейронов, максимально выраженные изменения активности которых приурочены к определенным видам поведения.

3. Установлены закономерные ассоциативные изменения активности нейронов как на УС (фазическая реакция), так и в межстимульные интервалы (тоническая реакция) при классическом и инструментальном обучении. Выделены основные паттерны ответа клеток на условный стимул, отражающие процессы активации, внимания, сенсомоторной интеграции и подкрепления.

4. Обнаружено достоверное увеличение числа нейронов, проявляющих ассоциативные перестройки активности в ответ на условный стимул в процессе обучения, что коррелирует с ростом вероятности положительных поведенческих условнорефлекгорных реакций.

5. Выделены направленные изменения фоновой активности от сочетания к сочетанию на стадии генерализации инструментальных условных рефлексов, а также при угашении временной связи. Формирование в результате обучения уровня фоновой активности опережает развитие ассоциативного фазного ответа нейрона, а также висцерального и поведенческого компонентов рефлекторной деятельности на условный сигнал.

6. Разработаны новые поведенческие модели усяовнорефлекторного переключения. При выработке условного переключения выделены стадии афферентной и эфферентной генерализации рефлексов и специализации как временных связей, так и их переключения. Показан сенсомоторный перенос обучения из одной условнорефлекторной ситуации в другую и интерферентное взаимодействие переключаемых рефлексов.

7. При смене сигнального значения условного стимула более 70% нейронов проявляют модификацию частоты и картины фоновых и вызванных разрядов, при этом более 60% нейронов исследованных структур реактивны к условному стимулу в двух условнорефлекторных ситуациях и до 30% - включены в функциональную структуру только одного из переключаемых рефлексов.

8. В результате обучения формируется уровень активности нервных клеток, необходимый для реализации определенного условного рефлекса. Продемонстрировано влияние фоновой активности на амплитуду ассоциативного ответа нейрона на условный сигнал

9. Установлено достоверное увеличение числа нейронов, проявивших модификацию фоновой активности и ответа на условный сигнал, на стадии специализации по сравнению со стадией генерализации условного переключения.

10. Показано генерализованное влияние мотивационного возбуждения разного биологического знака на уровень фоновой и вызванной активности подавляющего большинства исследованных нейронов. Смена мотивации приводит к изменению уровня фоновой активности нейрона и реакции на условный сигнал. Свыше 70% нейронов исследованных структур реактивны к нескольким видам биологически значимых стимулов.

СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Котляр Б.И., Тимофеева Н. О., Семикопная И. И. Активность нейронов гиппокампа как информационный показатель состояний мозга. Тез. докл. Симп. "Информац. знач. биол. потенциал, гол. мозга". JI-д. 1974. С. 35-37.

2. Тимофеева Н. О., Семикопная И. И. Активность нейронов гиппокампа свободно передвигающихся кроликов при обучении// Тез. докл. XXIV Всесоюзн. совещ. по пробл. высш. нерв. деят. М. 1974. С. 212. Timofeeva N.O: Hippocampal neuronal activity and behavior// in: 2-nd Internatin congr. of

E.Y.A. N.S. Praga. 1975. V.l. P. 34. I. Котляр Б.И., Тимофеева И.О., Семикопная И.И. Активность нейронов гиппокампа при некоторых видах поведения//Журн. высш. нерв. деят. 1975. Т.25. № 6. С. 1258-1265. Тимофеева Н. О., Семикопная И. И., Есина Л.Д. Пластические перестройки активности нейронов гиппокампа при разных видах условнорефлекторной деятельности// Тез. докл. XXV Всесоюзн. совещ. по пробл. высш. нервн. деят. Л-д. 1977. Т.2. С. 153-154. Котляр Б.И., Тимофеева Н.О. Нейронные корреляты формирования и проявления условнорефлекторной реакции// в кн. "Пластичность нервных клеток ". М.: изд. МГУ. 1977. С. 5-58. Kotlyar B.I., Timofeeva N.O. Motivated behaviour and neuronal activity of hippocampus// in: "The reports of international simposium on Physiolodgie of motivated behaviour". Budapest: Acad. Kiado. 1978. P. 124-135.

8. Тимофеева Н. О., Есина Л.Д. Интегративные свойства нейронов гаппокампа при переключении условных рефлексов. Тез. докл. V Всесоюз. семин. "Интегративная деятельность нейронов"// М.: Медицина. 1979. С. 110-111.

9. Котляр Б.И., Тимофеева Н.О. Функциональные явления, участвующие в формировании и в воспроизведении условного рефлекса// в "Гагрские беседы". Тб.: изд. Мецниереба. 1979. Т.VII. С. 310-326.

10. Тимофеева Н.О., Семикопная И.И., Есина Л.Д. Нейронная активность гиппокампа при разнородных видах условнорефлекторной деятельности// Тез. докл. XIII съезд Всесоюз. . физиол. общ. им. И.П. Павлова. Алма-Ата. 1979. С. 40.

11. Тимофеева Н. О., Семикопная И. И., Есина Л.Д. Тоническая активность головного мозга при ассоциативной деятельности// Тез. докл. VIII Всесоюзн. конф. по электрфизиол. центр, нерв. сист. Ереван. 1980. С. 447.

12. Котляр Б. И., Тимофеева Н. О., Семикопная И. И. Динамика активности нейронов гиппокампа при формировании условного рефлекса избегания// Журн. высш. нерв. деят. 1981. Т. 31. №3. С. 521-529.

13. Котляр Б.И., Тимофеева Н. О. Тоническая составляющая условнорефлекторного процесса и ее функциональная роль// Тез. докл. XXVI Всесоюзп. совещ. по пробл. высш. нервн. деят. Л-д.1981. С. 26-28.

14. Тимофеева Н. О., Есина Л.Д. Интегративные свойства нейронов теменной ассоциативной коры при переключении условных рефлексов// Тез. докл. XXVI Всесоюзн. совещ. по пробл. высш. нервн. деят. Л-д. 1981. С. 203.

15. Тимофеева Н.О., Котляр Б.И., Попович Л.Д. Анализ нейронного механизма условнорефлекторного переключения// Журн. высш. нерв. деят. 1982. Т.32. №5. С. 879887. I (Timofeeva N.O., Kotlyar B.I., Popovich L.D. Analisis of the Neuronal Mehanism of Conditioned Reflex Switching// Neurocience and behaviour/ phisiol. 1984 V.14. №2. P. 146152.)

16. Котляр Б.И., Тимофеева H.O., Семикопная И.И., Есина Л.Д. Нейрофизиологический анализ роли мотивации в условнорефлекхорном поведении// Науч. докл. высш. школы. Сер. биол. науки. 1982. №8. С. 50-57.

17. Kotlyar B.I., Timofeeva N.O. Electrical activity of hippocampus during different forms motivated behaviour// in: "Motivation and neural and neurohumoral factor in regulation of behaviour". Budapest: Acad-Kiado. 1982. P.269-280.

18. Котляр Б.И., Тимофеева H. О. Функциональные блоки ассоциативного процесса. В сб. тр. "Проблемы нейрокибернетики'7/ Изд. РГУ, 1983. С. 95-96.

19. Котляр Б. И., Майоров В. И., Тимофеева Н. О, Шульговский В. В. Нейронная организация условнорефлекторного поведения. М.: Наука, 1983. 179 с.

20. Котляр Б.И., Тимофеева Н.О. Тоническая составляющая условнорефлекторного процесса и ее функциональная роль//Журн. высш. нерв. деят. 1983. Т.ЗЗ. №6. С. 1059-1066.

21. Тимофеева Н. О., Попович Л.Д. Нейронный механизм условнорефлекторного переключения// Тез. докл. XXVII Всесоюз. совещ. по пробл. высш. нервн. деят. Л-д. 1984. С. 35-36.

22. Тимофеева Н. О., Попович JI. Д. Активность нейронов гиппокампа при переключении классических разнородных рефлексов// Науч. докл. высш. школы. Сер. биол. науки. 1984. №2. С. 55-61.

23. Котляр Б.И., Тимофеева Н. О. Состояния мозга и высшие нервные функции// Науч. докл. высш. школы. Сер. биол. науки. 1984. №7. С. 5-18.

24. Тимофеева Н. О., Попович JI. Д. Интегративные свойства нейронов теменной коры кроликов при переключении классических разнородных рефлексов// Науч. докл. высш. школы. Сер. биол. науки. 1984. №11. С. 47-51.

25. Котляр Б. И., Тимофеева Н. О. Функциональная структура, условнорефлекторного процесса// Вестн. МГУ. Сер. 16. Биолошя. 1985. №1. С. 3-16.

Kotlyar B.I., Timofeeva N.O., Functional structure of the conditioned reflex// M.U.St, biol. Sciences bul. 1985. V.40. №1. P.l-13.)

26. Котляр Б. И., Тимофеева Н. О., Попович JI. Д. Явление условнорефлекторного переключения: нейрофизиологические механизмы//Вестн. МГУ. Сер. 16. Биология. 1985. №2. 3-16.

Kotlyar B.I.,'Timofeeva N.O., Popovich L.D. Phenomen of conditioned reflex switching: neurophysiological mehaanisms//M.U.St, biol. Sciences bul. 1985. V.40. №2. P.l-13.)

27. Котляр Б.И., Тимофеева H. О. Тонический механизм условного рефлекса//Тез. докл. Всес. конф., поев. 50-лет. ин-та Физиол. им. И.С. Бериташвили. "Современные проблемы нейробиологаи", Тб. Мецниереба. 1986. С. 193-194.

28. Котляр Б. И., Тимофеева Н. О. Условный рефлекс и тоническая активность нейронов мозга// в кн. "Нейроны и поведение. Системные аспекты". М.: Наука. 1986. С. 73-81.

29. Котляр Б. И., Тимофеева Н. О. Тонический механизм' условного рефлекса// Успехи физиол. наук. 1986. №3. С. 3-21.

30. Тимофеева Н.О., Семикопная Й.И. Пластичность нейронов головного мозга при условнорефлекторном переключении однородных инструментальных рефлексов// Тез. докл. XV съезд Всесоюзного физиол. общ. им. И.П. Павлова. JI. Наука. 1987. Т. 2. С. 272273.

31. Котляр Б.И., Тимофеева Н.О. Состояния мозга как системный механизм условного рефлекса// Журн. высш. нерв. деят. 1988. Т.38. №4. С. 607-613.

32. Тимофеева Н.О., Саликова Т.В., Быховский К.В. Активность нейронов ретикулярной формации среднего мозга при выработке пищевого и оборонительного рефлексов у кроликов// Тез. докл. Всес. конфер. "Сравнит, физиол. высш. нервн. деят. чел. и животн." М. Изд. МГУ. 1988. С. 213-214.

З.Тимофеева Н. О. Семикопная И. И. Динамика выработки условнорефлекторного переключения инструментальных пищевых рефлексов с болевой коррекцией// Тез. докл. Всес. конф. "Сравнит, физиол. высш. нервн. деят. чел. и животн." М. Изд. МГУ. 1988. С. 214-215.

34. Kotlyar B.I., Timofeeva N.O. Neurofisiological investigation of tonic mehanisms of conditioning// in: "Cellular Mehanisms of Conditioning and Behevioural Plastisity". Edited By Charles D. Woody, et al; N.-Y. - London: Plenum Press. 1988. P. 175-180.

35. Тимофеева H. О. Семикопная И. И. Нейрофизиологический анализ детерминирующей роли мотивации в организации поведения// Тез. докл. XXVIII Всесоюзн. совещ. по пробл. высш. нервн. деят. JI-д. 1989. С. 216.

36. Котляр Б. И., Тимофеева Н. О. Проблема состояний мозга в свете идей А.А. Ухтомского и данных современной нейрофизиологии// В сб. науч. тр. "Учение А.А. Ухтомского о доминанте и современная нейробиология" Л-д.: Наука. 1990. С. 203-217.

37. Тимофеева Н.О. Семикопная И.И., Саликова Т.В. Нейрофизиологическое исследование детерминирующей роли мотивации в организации поведения// В сб. науч. тр.: "Сравнительная физиология высшей нервной деятельности человека и животных". М.: Наука. 1990. С. 138-159.

38. Тимофеева Н. О., Попович Л. Д. Условнорефлекторное переключение разнородных классических рефлексов// Веста. МГУ. Сер. 16. Биология. 1991. №3. С. 19-24.

39. Тимофеева Н.О. Методика выработки условнорефлекторного переключения однородных двигательных пищевых с болевой коррекцией рефлексов у кроликов// Журн. высш. нерв, деят. 1991. Т.41. №2. С. 381-382.

40. Тимофеева Н.О. Методика выработки условнорефлекторного переключения двигательного пищевого и оборонительного рефлексов у кроликов// Журн. высш. нерв, деят. 1991. Т. 41. № 6. С. 1272-1274.

41. Тимофеева Н.О. Условнорефлекторное переключение мотивационного значения двигательной реакции у кроликов// Журн. высш. нерв. деят. 1992. Т.42. №3. С. 594-596.

42. Тимофеева Н.О. Семикопная И.И., Ивлиева Н.Ю., Нарышкин А.В. Динамика обучения при выработке условнорефлекторного переключения// в сб. науч. тр. "Поведение животных и принципы самоорганизации". Борок: Наука, 1994. С. 81-84.

43. Тимофеева Н.О. Семикопная И.И., Ивлиева Н.Ю., Нарышкин А.В. Перенос обучения и интерференция двигательного навыка при условнорефлекторном переключении однородных рефлексов// Успехи соврем, биол. 1995. Т. №115. С. 489-494.

44. Ivlieva N.Yu., Timofeeva N.O. Activity of reticular neurons reflects the motivational significance of conditioned reaction in rabbit// Europ. J. of Neurosc. Suppl. Amsterd. 1995. №8. P. 148.

45. Тимофеева Н.О. Ивлиева Н.Ю., Семикопная И.И., Нарышкин А.В. Взаимодействие двигательных однородных условных рефлексов при условнорефлекторном переключении: перенос обучения и интерференция// Журн. высш. нерв. деят. 1995. Т.45. №6, С. 1112-1121.

Timofeeva N.O., Ivlieva N.Yu., Semikopnaya I.I., Naryshkin A.V. Interactions between homogeneous conditioned motor reflexes during conditioned reflex switching: transfer o! learning and interference// Neurosci. Behav. Physiol. 1997. V.27, №1. P. 30-37)

46. Нарышкин A.B., Тимофеева H.O., Тюрин Ю.Н. Статистическая оценка достоверноста различия кривых обучения//Журн. высш. нерв. деят. 1996. Т.46. №6. С. 1122-1128.

47. Семикопная И. И., Тимофеева Н. О. Активность нейронов гиппокампа при условнорефлекторном переключении мотивационного значения двигательной условной реакции// Тез. докл. XVII Съезд физиол. общ. им. И.П. Павлова. Р.-Д. 1998. С. 32.

48. Ивлиева Н. Ю., Тимофеева Н. О. Изучение активности нейронов ретикулярной формации покрышки среднего мозга и моста при условном оборонительном двигательном рефлексе// Тез. докл. XVII Съезд физиол. общ. им. И.П. Павлова. Р.-Д. 1998. С. 28.

49. Тимофеева И.О. Семикопная И.И., Ивлиева Н.Ю. Нейрональные основы изменчивости индивидуального адаптивного поведения// Успехи соврем, биол. 1999. Т. 119. №3. С.311-320.

50. Тимофеева Н.О., Чернышев Б.В., Панасюк Я.А. Перенос обучения и интерференция временных связей при условнорефлекторном переключении инструментальных оборонительных рефлексов// Всерос. Науч. конф. с междун. участ., поев. 150-лет. со дня рожд. акад. И.П.Павлова, С.-П. 1999. С. 302 - 303.

51. Timofeeva N.O., Semikopnaya 1.1., Ivlieva N.Yu., Chemyshev B.V., Naryshkin A.V., Panasyuk Ya A. The motor learning transfer and its effect on the learning dynamics under conditional switching of homogeneous reflexes// Междун. конф., поев. 150-лет. И.П. Павлова: "Новое в концепц. о механизм, ассоциат. обуч. и памяти". М. 1999. Р.100.

52. Timofeeva N.O., Ivlieva N.Yu. The modification of the neuronal activity of the mesencefalic tegmental and pontine reticular formation under the conditioned switching of the motivational significance of the instrumental reflex// Mechanisms of adaptive behav. Intern. Symp. Dedic. to acad. I. Pavlov's 150-ann. Abstr. M. 1999. P.165-166.

53. Ивлиева Н.Ю., Тимофеева И.О., Чернышев Б.В. Функциональная гетерогенность компактной и диффузной областей педункуло-понтийного ядра покрышки среднего мозга при условнорефлекторном обучении// Тез. докл. XXX Всерос. совещ. по пробл. высш. нервн. деят. поев. 150-лет. со дня рожд. И.П.Павлова. С.-П. 2000. С. 114-115.

54. Тимофеева И.О., Чернышев Б.В., Панасюк Я.А. Перенос обучения и интерференция временных связей при условнорефлекторном переключении инструментальных оборонительных рефлексов// Всерос. Науч. конф. с междун. участ., поев. 150-лет. со дня ровд. акад. И.П.Павлова, С.-П. 1999. С. 302 - 303.

55. Timofeeva N.O., Semikopnaya I.I., Ivlieva N.Yu., Chernyshev B.V., Naryshkin A.V., Panasyuk Ya.A. The motor learning transfer and its effect on the learning dynamics under conditional switching of homogeneous reflexes// Междун. конф., поев. 150-лет. И.П. Павлова: "Новое в концепц. о механизм, ассоциат. обуч. и памяти". М. 1999. Р. 100.

56. Тимофеева Н.О., Ивлиева Н.Ю., Чернышев Б.В. Реактивные и пластические свойства нейронов педункуло-понтийного ядра при условнорефлекторном инструментальном обучении// Тез. докл. XXX Всерос. совещ. по пробл. высш. нервн. деят., поев. 150-лет. со дня рожд. И.П.Павлова. С.-П. 2000. С. 146-147. р7. Н.О.Тимофеева, Н.Ю.Ивлиева, Б.В.Чернышев. Нейроны педункуло-понтийного ядра

I покрышки среднего мозга принимают участие в условнорефлекторном обучении//

I Физиология нейротрансмиттеров. Тез. докл. VIII Всерос. конф., поев. 100-лет. со дня

I рожд. акад. АрмССР, чл. корр. АН СССР Х.С. Коштоянца. М. 2000. С. 87.

58. Тимофеева Н. О. Семикопная И. И., Ивлиева Н. Ю. Нейрональные основы детерминирующей роли мотивации в организации поведения// Тез. докл. XVIII Съезд физиол. общ. им. И.П. Павлова. Казань. 2001. С. 238.

59. Ивлиева Н. Ю., Тимофеева Н. О. Активность нейронов вентральной области покрышки среднего мозга при разнородных условных рефлексах// Тез. докл. XVIII Съезд физиол. общ. им. И.П. Павлова. Казань. 2001. С. 101.

60. Ивлиева Н. Ю., Тимофеева Н. О. Активность нейронов педункуло-понтийного ядра при инструментальном условном оборонительном рефлексе// Журн. высш. нерв. деят. 2002. Т.52. №3. С. 311-319.

61. Ивлиева Н. Ю., Тимофеева Н. О. Активность нейронов педункуло-понтийного ядра при пищевом инструментальном условном рефлексе// Журн. высш. нерв. деят. 2002. Т.52. №. С. (в печати).