Пластичность модулей зрительной коры кошки в онтогенезе при экспериментальном изменении зрительной среды

Меркульева, Наталья Сергеевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Пластичность модулей зрительной коры кошки в онтогенезе при экспериментальном изменении зрительной среды
ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Пластичность модулей зрительной коры кошки в онтогенезе при экспериментальном изменении зрительной среды"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ФИЗИОЛОГИИ ИМ. И.П. ПАВЛОВА РАН

На правах рукописи

МЕРКУЛЬЕВА

НАТАЛЬЯ СЕРГЕЕВНА

ПЛАСТИЧНОСТЬ МОДУЛЕЙ ЗРИТЕЛЬНОЙ КОРЫ КОШКИ В ОНТОГЕНЕЗЕ ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ ИЗМЕНЕНИИ ЗРИТЕЛЬНОЙ СРЕДЫ

03.00.13 - физиология 03.00.25 - гистология, цитология, клеточная биология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

з0 с;-;тг:по

Санкт-Петербург 2008

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

НАУЧНЫЕ РУКОВОДИТЕЛИ:

доктор медицинских наук, профессор Юрий Евгеньевич Шелепин доктор медицинских наук Феликс Николаевич Макаров

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ:

Защита диссертации состоится

Кропотов Юрий Дмитриевич,

доктор биологических наук, профессор (Институт мозга человека РАН),

Обухов Дмитрий Константинович,

доктор биологических наук, профессор (Санкт-Петербургский государственный университет) Санкт-Петербургский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена

ноября 2008 года в

часов на заседании

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

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

(

Автореферат разослан </ ' » октября 2008 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета

доктор биологических наук

Ордян Н.Э.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ.

Организация коры полушарий большого мозга являются актуальной проблемой нейробиологии. Исследование структурно-функциональных единиц коры привело к созданию теории колончатой (модульной) организации неокортекса (Mountcastle, 1957; Hubel, Wiesel, 1962; Szentagothai, 1975, Глезер и др., 1973, 1975). Первичная зрительная кора (поле 17) высших млекопитающих является примером областей неокортекса с высокоразвитой колончатой структурой и содержит как минимум 4 типа колонок: глазодоминантные, ориентационные колонки, «blobs», пространственно-частотные домены (Hubel, Wiesel, 1962; Murphy et al., 1995; Hübener, 1997). Единицей зрительной коры, объединяющей данные типы колонок, является гиперколонка (или модуль) (Hubel, Wiesel, 1962, 1977; Глезер и др., 1973, 1975; Кропотов и др., 1989, 1994). Упорядоченность нейронных объединений поля 17 отражается в строении горизонтальных (Callaway, Katz, 1991; Trachtenberg et al., 2001), корково-корковых связей (Макаров и др., 2000; Conway et al., 2000), химической гетерогенности популяции нейронов слоев II-IV (Dyck et al., 1993; Trepel et al., 1998).

Исследования коры приматов показали, что в центре модуля расположена колонка с высоким уровнем активности цитохромоксидазы (ЦО), или как их называют еще, «blobs» (Tootel et al., 1978; Livingstone, 1994; Lund, 1994). В поле 17 хищных, в отличие от приматов, разные типы колонок в пространстве коры полностью не перекрываются (Hubel, Wiesel, 1962; Murphy et al., 1995; Hübener et al., 1997). Однако мы полагаем, что и в модулях зрительной коре хищных существуют «организующие» колонки, характеризующиеся, по определению, высоким уровнем функциональной активности. Одним из способов оценки уровня функциональной активности нейронов является метод выявления активности фермента цитохромоксидазы (ЦО) (Wong-Riley, 1989). В норме, в геникуло-реципиентном слое (IV слой) поля 17 распределение активности ЦО считается равномерным (Wong-Riley, 1979; Price, 1985). Однако дискретная организация корковых связей и химическая гетерогенность нейрональных популяций, отражающие общий принцип модульной организации поля 17, позволяют предположить, что распределение уровня функциональной активности в IV слое коры также дискретно.

На фоне большого количества работ по организации корковых колонок, развитие этой структуры в онтогенезе изучено недостаточно. Известно, что формирование колонок коры происходит во время критического периода раннего постнатального онтогенеза, который характеризуется высоким уровнем нейрональкой и синаптической пластичности (Wiesel,

Hubel, 1963; Hooks, Chen, 2006). У кошки критический период длится с 3 по 18 неделю после рождения, у человека - до 5-7 летнего возраста (Atkinson, 1984). Нарушение нормального зрительного опыта в этот период приводит к структурно-функциональным перестройкам в зрительной коре (Wiesel, Hubel, 1963; Blakemore, Van Sluyters, 1986). Предполагается, что в основе формирования корковых колонок лежит врожденная программа, окончательная реализация которой модулируется уровнем функциональной активности нейронов (Crowley, Katz, 1999; Crair et al., 2001; Sengpiel, Kind, 2002).

Среди многообразия форм нарушения зрительного опыта, в рамках проблемы развития корковых модулей практически не изучено воздействие мелькающего света. Стимуляция мелькающим светом приводит к усилению в первичной зрительной коре коррелированной нейрональной активности (Rauschecker, Schräder, 1987); при этом предполагается, что эта форма активности лежит в основе формирования корковых колонок (Crowley, Katz, 1999; Sengpiel, Kind, 2002; Cai et al., 2005). Следует отметить, что мелькающий в диапазоне 10-20 Гц свет влияет на электрическую активность мозга взрослых животных и людей, вызывая появление в коре «навязанного ритма»: ритмической активности, соответствующей частоте мелькания (Ильянок, 1964; Sannita et al., 1999; Funatsuka et al,. 2001; Herrmann, 2001; Ferlazzo et al., 2005). Работоспособность человека-оператора, работающего с дисплеями, во многом зависит от взаимодействия частоты мелькания экрана и частоты мельканий окружающего фона (Бойко и др., 1989). Исследования влияния мелькающего света на развивающуюся зрительную систему показали, что длительная стимуляция мелькающим в диапазоне 0,5-18 Гц светом, приводит к нарушению восприятия животными движения (Chalupa, Rhoades, 1978; Pasternak et al., 1985; Cremieux et al., 1987).

Учитывая недостаточность сведений о структурно-функциональных основах модульной организации зрительной коры и развитии корковых колонок в онтогенезе, в условиях как нормальной, гак и модифицированной зрительной среды, выполнено исследование распределения активности ЦО в нейропиле поля 17, у котят разного возраста, выращенных в условиях обычного или мелькающего с частотой 15 Гц света. Мелькающий свет в данном диапазоне частот приводит к наиболее выраженным кортикальным эффектам (Cynader, Chernenko, 1976; Pasternak et al., 1986).

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

онтогенеза в норме, и после кратковременной или длительной стимуляции мелькающим с частотой 15 Гц светом во время разных этапов развития зрительной системы. Для достижения этой цели поставлены следующие задачи:

1. Оценить паттерн распределения функциональной активности в первичной зрительной коре методом количественного гистохимического измерения активности ЦО у кошек разного возраста выращенных в нормальной световой среде (у новорожденных, у котят на момент полного открытия глаз, у котят на последующих этапах критического периода, у взрослых животных старше 1 года).

2. Выявить возрастную динамику паттерна распределения активности ЦО у кошек, выращенных в нормальной световой среде.

3. Оценить паттерн распределения активности ЦО в первичной зрительной коре котят разного возраста после кратковременной (ежедневной в течение 8 дней) стимуляции мелькающим с частотой 15 Гц светом в периоды с 4-ой по 5-ую, с 6-ой по 7-ую и с 12-ой по 13-ую неделю.

4. Выявить паттерн распределения активности ЦО в первичной зрительной коре котят разного возраста после длительной стимуляции мелькающим с частотой 15 Гц светом в период с момента открытия глаз до возраста 5-ти, 7-ми и 13-ти недель.

5. Оценить возможность сохранения вызванных стимуляцией мелькающим светом структурно-функциональных перестроек в поле 17 у животных, возвращенных после 8-дневной стимуляции в условия обычного освещения на период в 2 недели. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ.

1. Установлено, что нейроны с высоким уровнем активности фермента ЦО образуют пространственно упорядоченную структуру (домены) в IV слое первичной зрительной коры кошки.

2. Домены впервые появляются на 2-ой постнатальной неделе, после чего разница в уровнях активности ЦО между доменами и соседними локусами коры нарастает, вплоть до достижения максимального значения в возрасте 5-ти недель. За этим следует снижение различий в уровне активности ЦО, вплоть до достижения минимальных значений в возрасте 13-ти недель. Временная динамика изменения уровня функциональной активности в доменах совпадает с динамикой изменения уровня пластичности зрительной системы в целом, что свидетельствует о возможной связи выявленной системы ЦО доменов с процессами, лежащими в основе пластических изменений в первичной зрительной коре во время постнатального онтогенеза.

3. Как кратковременная, так и долговременная стимуляция котят мелькающим светом, вызывает увеличение активности ЦО в выявленных доменах; величина приращения активности достоверно больше в корковой зоне проекции периферии поля зрения, по сравнению с зоной проекции центра.

4. Как кратковременная, так и долговременная стимуляция котят мелькающим светом, не меняет пространственную организацию системы доменов, что свидетельствует о сохранении базовой пространственной структуры зрительной коры при временнбй модуляции зрительного сигнала.

5. Прекращение стимуляции мелькающим светом на период в 2 недели вызывает медленное снижение активности ЦО в доменах.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ.

Впервые обнаружено и количественно проанализировано методом компьютерной денситометрии дискретное распределение локусов с различным уровнем активности дыхательного фермента ЦО (домены), в слое IV первичной зрительной коры кошки. Пространственная упорядоченность этих локусов свидетельствует о том, что нейроны с высоким уровнем функциональной активности образуют в слое IV поля 17 систему доменов - составных частей коркового модуля. Впервые показано, что развитие этой системы происходит во время критического периода раннего постнатального онтогенеза. Максимальная степень развития выявленных ЦО доменов наблюдается на 5-ой постнатальной неделе, после чего различие в уровне функциональной активности между локусами коры начинает снижаться, достигая характерного для взрослых кошек низкого уровня к 13-ой постнатальной неделе. Временная динамика уровня активности ЦО совпадает с динамикой изменения пластичности зрительной системы.

Впервые исследовано влияние стимуляции мелькающим светом на структурно-функциональную организацию доменов первичной зрительной коры. Показано, что как кратковременная (в течение 8 дней), так и длительная (с момента открытия глаз до возраста 5-ти, 7-ми и 13-ти недель) стимуляция мелькающим с частотой 15 Гц светом приводит к усилению метаболической активности доменов, существенно не меняя при этом их пространственной организации.

Показано достоверное различие реакций доменов зрительной коры с различной ретинотопикой на стимуляцию мелькающим светом, что проявляется в виде ббльшего приращения уровня функциональной активности доменов, расположенных в области представительства периферии поля зрения, по сравнению с колонками, локализующимися в области проекции центра поля зрения.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ.

Представленные в диссертации результаты о существовании в слое IV первичной зрительной коры дискретного распределения функциональной активности и о закономерностях его формирования в онтогенезе важны в теоретическом плане, т.к. дополняют картину модульного строения первичной зрительной коры.

Полученные данные о влиянии мелькающего света на уровень активности ЦО в выявленных в поле 17 доменах вносят вклад в понимание механизмов воздействия на развивающуюся зрительную систему ритмической световой стимуляции.

Полученные данные могут иметь также и практическое значение, т.к. способствуют пониманию процессов, происходящих в коре мозга детей в ответ на воздействие мелькающего света, что особенно актуально на фоне все нарастающего использования в быту и детских учреждениях источников мелькающего света.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ.

Материалы диссертации изложены на конференции «Пластичность и структурно-функциональная взаимосвязь коры и подкорковых образований мозга» (Москва, 2003), Международной конференции по функциональной нейроморфологии «Колосовские чтения-2006» (Санкт-Петербург, 2006); XXIX Европейской конференции по зрительному восприятию «ЕСУР 2006» (Санкт-Петербург, 2006); V и VI Международных конгрессах по интегративной антропологии (Винница, 2004, 2007), Межинститутской конференции молодых ученых «Механизмы регуляции и взаимодействия физиологических систем организма человека и животных в процессах приспособления к условиям среды» (Санкт-Петербург, 2007) и на VI Сибирском физиологическом съезде (Барнаул, 2008).

ПУБЛИКАЦИИ.

По теме диссертации опубликовано 19 печатных работ, из которых 5 статей и 14 тезисов. Работа поддержана грантом СПбНЦ 2005, ОБН РАН 2004, 2005, 2006, 2008 и персональными грантами для студентов, аспирантов и молодых ученых Санкт-Петербурга, 2003, 2007.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ.

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания методов исследования, изложения результатов собственных исследований, их обсуждения, выводов и списка литературы. Работа изложена на 167 страницах печатного текста, содержит 6 таблиц, иллюстрирована 44 рисунками. Список литературы включает 328 источников.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование проведено на 56 беспородных кошках в возрасте от 2 дней до 3 лет. В группы контроля вошли котята в возрасте 2 дней, 2-х, 3-х, 5-ти,7-ми и 13-ти недель и

взрослые кошки старше 1 года; все эти животные выросли в условиях обычного освещения вивария (лампа накаливания (60 Вт) была расположена на высоте 2,5 м над уровнем пола). В экспериментальные группы вошли котята, стимулированные мелькающим с частотой 15 Гц светом. Стимуляцию проводили в трех режимах: длительном, кратковременном 8-дневном и кратковременном 2-дневном. Длительную стимуляцию проводили с момента полного открытия глаз (7-10-ый день жизни) до возраста 5-ти, 7-ми или 13-ти недель. Кратковременную 8-дневную стимуляцию проводили во время разных фаз критического периода. В фазу максимального уровня пластичности зрительной системы (с 4-ой по-5-ую неделю). Во вторую фазу, когда основные функции зрительной системы: ориентационная избирательность, монокулярная острота зрения, глазодоминантность уже сформированы (с 6-ой по 7-ую неделю), и в период, когда наблюдается существенное снижение уровня пластичности (с 12-ой по 13-ую неделю). Кратковременную 2-дневную стимуляцию проводили в возрасте 7 недель; длительность стимуляции составила 2 часа. Сеансы стимуляции заканчивались накануне дня эвтаназии, за исключением группы котят, которых после окончания 8-дневной стимуляции (в период с 12-ую по 13-ую неделю) помещали в камеры со стандартным уровнем освещения на период в 2 недели.

Котят стимулировали в установках, единственным источником освещения в которых были светодиоды (сила света каждого светодиода 1 кд), расположенные по 5 штук в центре передней стенки. Источником питания для установки являлся генератор синусоидальных импульсов, через который на светодиоды подавалось напряжение с частотой 15 Гц. Длительность сеансов стимуляции составляла 0,5-2,0 часа. Стимуляцию проводили ежедневно, до и после стимуляции животные содержались в условиях обычного освещения вивария.

По окончании сроков выращивания и стимуляции, животных анестезировали (Золетил-50, 100 мг/кг, в/в) и проводили транскардиальную перфузию последовательно 0,9% раствора натрия хлорида и раствора фиксатора (2% параформальдегид, 1,25% глютаральдегид на ОДМ фосфатном буфере, рН 7,4). По окончании перфузии, из головного мозга вырезали блоки, содержащие наружное коленчатое тело и зрительную кору и помещали в 30% раствор сахарозы. На замораживающем микротоме готовили срезы толщиной 50 мкм. Гистохимическое выявление активности ЦО проводили по методу M.T.Wong-Riley (Wong-Riley, 1979).

Микроскопический анализ срезов проводили с помощью установки для анализа изображений, оснащенной цифровой камерой Baumer Optronic (Германия), программами Video Test Master (измерение линейных параметров и площади, компьютерная денситометрия), TN Image (построение профиля распределения значений оптической

плотности) и Reconstruct (3-D реконструкция). При сравнении уровня функциональной активности локусов коры, анализировали относительные значения оптической плотности, для чего определяли контраст этих локусов по формуле: К=(ОП1-ОП2)/(ОП1+ОП2), где ОП, и ОП2 - значения оптической плотности соседних локусов. Статистический анализ данных проводили методом дисперсионного анализа (ANOVA).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Уровень активности ЦО в поле 17 котят, выращенных в условиях обычного освещения. На парасагитгальных срезах мозга новорожденных котят уровень активности ЦО в каждом слое поля 17 распределен равномерно. У котят в возрасте 2-х, 3-х, 5-ти, 7-ми и 13-ти недель и у взрослых кошек, в слое IV выявлено упорядоченное распределение областей с более высоким, чем у окружающей ткани, уровнем активности ЦО (в виде темных локусов: в дальнейшем, ЦО домены) (рис. 1А). Размер ЦО доменов варьирует от 260 до 550 мкм, расстояние между их центрами составляет 700-1100 мкм.

• 1 1

1 t I

/ /

t t г

^ t. _ : J/ 1000 мкм . ■ 1000 мкм

А Б

Рис. 1. Распределение активности цитохромоксндазы в поле 17 котят в возрасте 5-ти недель. А - котенок, выращенный в условиях обычного освещения, Б - котенок после 8-дневной стимуляции мелькающим светом. Области с высоким уровнем активности цитохромоксндазы обозначены стрелками.

Трехмерная реконструкция паттерна распределения ЦО в объеме небольших участков коры показала, что выявленные структурно-функциональные образования слоя IV представляют собой разветвленные полосы, ориентированные к границе полей 17 и 18 (рис. 2А). Таким образом, очевидно, что в геникуло-реципиентном слое первичной зрительной коре кошки уровень функциональной активности распределен неравномерно, образуя сложную модульную структуру.

Для выявления возрастной динамики развития обнаруженной системы доменов в норме, было проведено сравнение уровня активности ЦО в исследуемых доменах у котят разного возраста; для этого по приведенной выше формуле был вычислен контраст ЦО доменов, позволяющий оценивать интенсивность их окрашивания без учета интенсивности окрашивания всего слоя IV.

Рис. 2. 3-D реконструкция распределения активности цитохромоксидазы в поле 17 котят в возрасте 5-ти недель. А - котенок, выращенный в условиях обычного освещения, Б - котенок после 8-дневной стимуляции мелькающим светом. Области с высоким уровнем активности цитохромоксидазы обозначены темно-коричневым цветом. Граница полей 17 и 18 обозначена белой пунктирной линией. A, L - ростральное и латеральное направления.

Контраст ЦО доменов закономерно меняется с возрастом. У 2-недельных котят контраст составляет 0,0325±0,001, в период со 2-ой по 5-ую неделю наблюдается его нарастание (0,0459±0,003 (F=l44,59, Р<0,0001) - у котят в возрасте 3-х недель, 0,0568+0,003 (F=52,70, Р<0,0001) - у 5-недельных котят. После наблюдается снижение контраста: до значения 0,0470±0,004 - у 7-недельных котят (F=32,44, Р<0,0001), и до значения 0,0359+0,003 (F=48,73, Р<0,0001) у котят в возрасте 13-ти недель. У взрослых кошек величина контраста составляет 0,0385±0,004 и не отличается от таковой у котят Н93 (F=2,56, Р>0,1) (рис. 3).

В связи с тем, что геометрические характеристики выявленных структурно-функциональных образований слоя IV сопоставимы с параметрами колонок глазодоминантности одного глаза (Shatz et al., 1977; Lowel, Singer, 1987; Anderson et al., 1988), был определен профиль оптической плотности в глазоспецифических слоях А и AI наружного коленчатого тела (НКТ). У всех исследуемых котят, на фронтальных срезах НКТ визуализируется одинаковый уровень активности ЦО в слоях А и AI, что свидетельствует об отсутствии выраженных различий в уровне функциональной активности между этими слоями.

0,08

5 ¿ 0,06

5 7 возраст, недели

13 > 50

Рис. 3. Суммарный контраст цитохром-оксидазных доменов слоя IV у котят в норме. По оси абсцисс - возраст, нед; по оси ординат - значения контраста, отн.ед. Статистически значимое отличие от нормы: ***р<0,0001.

Уровень активности ЦО в поле 17 котят, стимулированных мелькающим светом. На парасагиттальных срезах первичной зрительной коры всех котят, стимулированных мелькающим светом, в слое IV визуализируются ЦО домены (рис. 1Б), размер и период которых не отличаются от таковых в норме (260-500 мкм и 700-1100 мкм). Трехмерная реконструкция срезов зрительной коры показала, как и норме, существование сложной 3-D организации системы ЦО выявленных доменов, представленной в виде разветвленных полос, ориентированных к границе полей 17 и 18 (рис. 2Б). Таким образом, пространственная организация выявленных структурно-функциональных образований слоя IV после стимуляции мелькающим светом не меняется.

Длительная стимуляция мелькающим светом приводит к достоверному увеличению суммарного контраста ЦО доменов (до 0,070±0,005 у 5-недельных котят (F=49,02, Р<0,001); до 0,061 ±0,003 у котят в возрасте 7 недель (F=72,50, Р<0,001) и до 0,057±0,005 у 13-недельных котят (F=l 16,33, Р<0,0001). У всех котят, стимулированных мелькающим светом в течение 8 дней, также отмечено достоверно усиление суммарного контраста ЦО доменов (до 0,080±0,006 у 5-недельных котят (F=l 12,04, Р<0,0001), до 0,061+0,004 (F=54,70, Р<0,001) у котят в возрасте 7 недель и до 0,055±0,004 у 13-недельных котят (F=126,57, Р<0,0001).

Для сравнения пластических изменений в ответ на стимуляцию мелькающим светом в области проекции центра и периферии поля зрения, проводили сравнение величины приращения контраста ЦО доменов, локализованных на латеральной и сплениальной извилинах, где расположено представительство центра и периферии поля зрения, соответственно (Tusa et al., 1978). Как видно на рисунке 4Б, наибольшее приращение активности ЦО наблюдается у доменов, локализованных в области представительства периферии поля зрения.

Обращает на себя противоположная возрастная динамика приращения контраста ЦО доменов в областях коры с различным эксцентриситетом. В области представительства периферии поля зрения, при любом типе стимуляции, с возрастом происходит увеличение величины приращения контраста (рис. 4Б). После длительной стимуляции, у 5-недельных

котят значение контраста составляет 0,088+0,009 (И=60,1 б, Р<0,0001), у 7-недельных -0,074+0,0018 (Б=111,16, Р<0,0001), у 13-недельных - 0,073±0,004 (Б=189,78, Р<0,0001). После 8-дневной стимуляции у 5-недельных котят значение контраста составляет 0,085±0,005 (Р=40,96, Р<0,001), у 7-недельных - 0,068±0,004 (Р=41,21, Р<0,001), у 13-недельных - 0,064+0,01 (Р=150,37, Р<0,001).

На латеральной поверхности первичной зрительной коры достоверное приращение контраста ЦО доменов после длительной стимуляции наблюдается только у котят в возрасте 5 недель: до значения 0,052+0,001 (Р=6,06, Р=0,014). У котят в возрасте 49 и 93 дней приращение контраста является мало достоверным (Р=4,04, Р=0,045 и Р=0,964, Р=0,326). После 8-дневной стимуляции приращение контраста является достоверным для всех возрастных групп: у 5-недельных котят контраст составляет 0,075±0,005 (Р=81,32, Р<0,001), у 7-недельных котят - 0,053±0,002 (Р=15,94, Р<0,01), у котят в возрасте 13 недель -0,046±0,002 (р=10,14, Р=0,01), соответственно. Однако у всех котят этих групп наблюдается обратная зависимость величины приращения контраста ЦО доменов, расположенных в области представительства центра поля зрения от возраста.

£.0,04 н

в §

к о.

*** *** *** -г

,__, ** ** Т

й Й

¿,0,04

а 0,02 к

*** ** ^^

*** *** Д-1;

аа и

возраст, недели

я н о

§.0,04

3 0,02 Я

я О.

а о о.

***

¿ш ¿и.

возраст, недели

Рис. 4. Приращение контраста цитохром-оксидазных доменов после стимуляции мелькающим светом. А - суммарный контраст, Б - контраст доменов в области проекции периферии и В - центра поля зрения. По оси абсцисс - возраст; по оси ординат - величина приращения контраста, в % от нормы. Черные столбики - длительная стимуляция, серые столбики - кратковременная 8-дневная стимуляция. Статистически значимое отличие от нормы: *р<0,01; **р<0,001; ***р<0,0001.

Таким образом, длительная и кратковременная 8-дневная стимуляция мелькающим светом приводят к увеличению функциональной активности выявленных в слое IV корковых колонок, и степень изменения активности зависит от их локализации в пространстве коры.

С целью выявления долговременности сохранения выявленных метаболических изменений в поле 17 после воздействия мелькающего света, некоторых котят по окончании стимуляции поместили на 2 недели в условия обычного освещения вивария. У этих котят

контраст ЦО доменов, локализованных на поверхности сплениальной извилины составляет 0,0441±0,004, и достоверно отличается как от нормы (F=35,93, Р<0,001), так и от контраста ЦО доменов у животных, выведенных из эксперимента сразу по окончании стимуляции (F=56,40, Р<0,001). Достоверных изменений контраста ЦО доменов латеральной извилины не наблюдается (0,031+0,009). Сохранение повышенных значений контраста ЦО доменов у этих животных, как минимум, в течение 2-х недель, свидетельствует об определенной стойкости метаболических изменений в первичной зрительной коре после стимуляции мелькающим светом.

ОБЩЕЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Геометрические характеристики ЦО доменов слоя IV поля 17. Геометрические характеристики обнаруженной нами системы структурно-функциональных образований слоя IV (линейные размеры и ориентация в пространстве коры) сопоставимы с параметрами глазодоминантных колонок одного глаза (Anderson et al., 1998; Kaschube, 2003). Исследования структуры и функции глазодоминантных колонок выявили доминирование в поле 17 входа со стороны контралатерального глаза (Mower, Christen, 1985; Crair et al., 2001; Katz, Crowley, 2002; Liao et al., 2004). Однако мы не обнаружили достоверных различий в уровне активности двух входов на уровне НКТд.

Ширина и период выявленных доменов (260-550 мкм, период - 700-1100 мкм) также сопоставимы с размерными характеристиками системы ЦО «blobs», визуализированных в слоях II-III (Murphy et al., 1995; Shoham et al., 1997). Таким образом, системы ЦО колонок первичной зрительной коры - «blobs» слоев II-III и ЦО доменов слоя IV, как модули с высоким уровнем функциональной активности, могут являться элементами единого структурно-функционального образования. До сих пор считалось, что уровень активности ЦО в системе «blobs» не меняется при модификации зрительного окружения (Kuljis, Rakic, 1990; Murphy et al., 2001), однако настоящее исследование показало, что это не так, и вследствие стимуляции мелькающим светом происходит активация этой систем ЦО доменов.

Возрастная динамика ЦО доменов слоя IV поля 17. В настоящем исследовании показано, что выявленная нами в модульной архитектуре зрительной коры система ЦО доменов впервые визуализируется в период между рождением и временем полного открытия глаз, т.е. на момент начала поступления сенсорной информации. После этого наблюдается нарастание уровня функциональной активности доменов (до возраста 5-ти недель), и его последующее снижение до уровня, свойственного взрослым животным (в период с 5-ой по 13-ую неделю). Известно, что у котят младше 2-х недель, в поле 17 доминирует контралатеральный вход, а на 2-ой постнатальной неделе в коре появляются локусы, формируемых активностью ипсилатерального глаза (Crair et al., 1998, 2001). Таким образом,

возраст котят, когда ЦО домены слоя IV становятся четко различимыми, совпадает со временем начала сегрегации колонок глазодоминантности. Временная динамика изменения контраста ЦО доменов совпадает с динамикой изменения уровня пластичности зрительной системы в целом (Wiesel, Hubel, 1963а; Blakemore, Van Sluyters, 1975). Некоторыми авторами было предположено, что бинокулярная сегрегация в коре кошки завершается к возрасту 6-ти недель (Irabert, Buisseret, 1975; LeVay, Stryker, 1979). Если выявленная нами система колонок связана с этим процессом, то факт снижения уровня функциональной активности в ЦО доменах у животных старше 5-ти недель может отражать завершение структурно-функциональных построений, лежащих в основе бинокулярной сегрегации в зрительной коре.

Приращение уровня функциональной активности ЦО доменов слоя IV поля 17 после стимуляции мелькающим светом. В литературе отсутствует целостная картина возможных механизмов, лежащих в основе воздействия мелькающего света на развивающуюся зрительную кору. В частности, отсутствуют данные о структурно-функциональных перестройках в зрительной системе в ответ на стимуляцию мелькающим светом, что и составило цель нашей работы. Было только известно, что стимуляция мелькающим светом активирует появление в коре коррелированной нейрональной активности (Rauschecker, Schräder, 1987), связанной, как было сказано выше, с процессом формирование колонок глазодоминантности (Crowley, Katz, 1999; Sengpiel, Kind, 2002; Cai et al., 2005). У животных, выращенных в условиях мелькающего света, также показано исчезновение бинокулярных нейронов в переднем четверохолмии (Flandrin et al., 1976). Принято считать, что кортикальное влияние на переднее четверохолмие обеспечивается Y нейронами через поля 17 и 18 (Plummer, Behan, 1992). Таким образом, можно предположить, что стробоскопическая стимуляция приводит к нарушению кортикофугального влияния со стороны поля 17 через систему Y нейронов. Y нейроны подходят на роль элементов, задействованных в механизмах пластических перестроек в ответ на стимуляцию мелькающим светом, по ряду причин. Во-первых, временнбе разрешение этих клеток выше, чем у нейронов других групп (Stanford, 1987; DeAngelis et al., 1993); и при стимуляции вспышками света частотой свыше 10 Гц доминируют ответы Y нейронов (Pasternak, Merigan, 1981; Loop, Frey, 1982; Rager, Singer, 1998). Во-вторых, Y нейроны характеризуются более высоким, чем нейроны других типов, уровнем спонтанной активности (Bullier, Norton, 1979; Boyd, Matsubara, 1996), который определяет высокую активность ЦО в этих клетках (Kageyama, Wong-Riley, 1986).

Влияние режима стимуляции мелькающим светом на уровень функциональной активности ЦО доменов слоя IV поля 17. Мы показали, что достоверное изменение уровня

функциональной активности ЦО доменов имеет место даже после 8-дневной стимуляции, что служит еще одним подтверждением существующего в литературе предположения о быстром реагировании кортикальных нейронов на модуляцию зрительного окружения (Antonini, Stryker, 1993; Trachtenberg, Stryker, 2001; Rittenhouse et al., 2006). Неожиданным является тот факт, что величина приращения функциональной активности ЦО доменов у котят, стимулируемых мелькающим светом во время поздней фазы критического периода больше, чем после более ранней стимуляции. Эти данные свидетельствуют о высокой чувствительности зрительной системы к воздействию световых мельканий в конце классического критического периода, границы которого были обозначены в экспериментах на монокулярно депривированных животных. Сходный факт была обнаружен в работе Н. Pearson, показавшего, что изменение ориентационной настройки нейронов стриарной коры кроликов, выращенных в условиях мелькающего света, наблюдается даже при стимуляции животных старше 3 месяцев (Pearson et al., 1983), в то время как период развития ретино-геникуло-стриарного пути у этих животных завершается к возрасту 30 дней (Mathers et al., 1974; Pearson et al., 1983). Таким образом, настоящая работа служит еще одним свидетельством в пользу того, что разные функции зрительной системы развиваются не одновременно, и имеют разнесенные во времени критические периоды развития.

Зависимость уровня функциональной активности ЦО доменов слоя IV поля 17 от их локализации в пространстве коры. Нами обнаружена достоверно ббльшая реакция на мелькающий свет у ЦО доменов, локализованных на медиальной поверхности мозга, где, как известно, локализуется представительство периферии поля зрения. Попытки установить подобные закономерности были единичны. Например, отмечено большее влияние модуляции зрительного окружения на область представительства периферии поля зрения; авторы связывают эти различия с различным числом X и Y нейронов в соответствующих зонах коры (Flood, Coleman, 1979; O'Kusky, 1985; Cremieux et al., 1987). В то же время широко известно, что в областях НКТ, получающих проекции от периферии поля зрения, содержится большее количество Y нейронов, чем в областях представительства центра (Stone et al., 1979; Mangel et al., 1983; O'Kusky, 1985). Многочисленные исследования показали, что различные формы зрительной депривации приводят к более выраженным морфо-функционапьным изменениям у Y нейронов, по сравнению с X клетками (Wiesel, Hubel, 1963; Sherman et al., 1975; Flood, Coleman, 1979; Kratz, 1982; Sestokas, Lehmkuhle, 1986; Garraghty et al., 1998; Bisti et al., 1995). Эти различия отчасти объясняют более поздним формированием системы Y нейронов в онтогенезе (Walsh et al., 1983; Sherman, 1985; DeAngelis et al., 1993). Различное влияние мелькающего света на ЦО домены, локализованные в областях представительства центра и периферии поля зрения, является

еще одним свидетельством в пользу участия Y нейронов в формировании выявленной нами в поле 17 системы ЦО доменов.

Таким образом, проведенные исследования позволили выявить в слое IV первичной зрительной коры кошки периодически организованные домены в системе корковых модулей, объединенных таким свойством, как высокий уровень функциональной активности. Характеристики этой системы (структура, динамика развития, поведение в условиях модифицированного зрительного окружения) свидетельствуют о ее взаимосвязи с колонками глазодоминантности, ЦО «blobs» и Y нейронами. Все вышесказанное позволяет рассматривать эту систему возможной основой модульной организации поля 17 в целом.

ВЫВОДЫ

1. В модульной архитектуре первичной зрительной коры кошки выявлены периодически расположенные домены с высоким уровнем функциональной активности, измеренные по уровню активности ЦО. Размер выявленных доменов составляет 260-550 мкм, период - 700-1100 мкм. Методом 3D цифровой реконструкции изображений показано, что домены представляют собой вытянутые образования, ориентированные под углом к границе полей 17 и 18 и равномерно распределенные по поверхности поля 17.

2. Методами цифровой обработки изображений гистологических срезов показано, что ЦО домены впервые выявляются у животных на момент полного открытия глаз (2-ая неделя) и достигают максимального развития к возрасту 5-ти недель. Затем уровень функциональной активности в ЦО доменах коры снижается, достигая у 13-недельных котят величины, свойственной взрослым животным.

3. Стимуляция мелькающим светом приводит к увеличению уровня метаболической активности определенных доменов модульной архитектуры коры, локализующихся, преимущественно, в области проекции периферии поля зрения, соответствующей представительству в зрительной коре Y системы, настроенной на восприятие мельканий. Величина приращения уровня метаболической активности зависит от возраста животного на момент начала стимуляции и от длительности стимуляции.

4. Установлена пластичность модулей зрительной коры кошки в онтогенезе при стимуляции мелькающим светом, сопровождающаяся изменением активности нейронов в модулях. Основные параметры пространственной организации доменов в модульной архитектуре первичной зрительной коры сохраняются (размер домена

составляет 260-550 мкм и период - 700-1100 мкм), как при кратковременной, так и при длительной стимуляции мелькающим светом.

5. После прекращения стимуляции мелькающим светом происходит снижение уровня функциональной активности выявленных доменов, однако полного возвращения к уровню, свойственного норме, не происходит как минимум, в течение 2-х недель.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи.

1. Меркульева Н.С.. Макаров Ф.Н., Краснощекова Е.И., Шелепин Ю.Е. Изменение паттерна метаболической активности нейронов стриарной коры кошек, выращенных в условиях мелькающего освещения. // Рос. физиол. журн. им. И.М.Сеченова, 2003,- Т. 89 (1).-С. 1310-1313 [Переведено: Merkul'eva NS, Makarov FN, Krasnoshchekova E, Shelepin YE. Changes in the pattern of metabolic activity of striate cortex neurons in cats reared in conditions of flashing illumination Neurosci. Behav. Physiol. 2005.- 35(4).-P. 443-445].

2. Меркульева H.C.. Макаров Ф.Н. Особенности функционально-метаболической активности нейронов зрительной системы котят, выращенных в условиях мелькающего освещения. // Морфология, 2004.-Т. 126 (5).- С. 20-23 [Переведено: Merkul'eva NS, Makarov FN. Characteristics of cytochrome oxidase activity in visual system neurons in kittens reared in conditions of flashing illumination. Neurosci. Behav. Physiol. 2005,- 35(8).-P. 805-808].

3. Меркульева H.C. Периодический паттерн распределения активности цитохромоксидазы в зрительной коре котят в норме. // Морфология, 2006.- Т. 129 (3).- С. 7071 [Переведено: Merkul'eva NS. A periodic pattern in the distribution of cytochrome oxidase activity in the visual cortex in kittens. Neurosci. Behav. Physiol. 2007.- 37(5).- P. 535-537].

4. Меркульева H.C.. Макаров Ф.Н. Некоторые аспекты модульной организации первичной зрительной коры кошки: паттерн активности цитохромоксидазы. // Морфология, 2007,- Т. 132 (5).- С. 28-32.

5. Меркульева Н.С.. Макаров Ф.Н. Влияние кратковременной и длительной стимуляции мелькающим светом на систему цитохромоксидазных модулей слоя IV первичной зрительной коры котят. // Рос. физиол. журн. им. И.М.Сеченова, 2008, т. 94, № 5, с. 557-565. Тезисы.

1. Меркульева Н.С.. Макаров Ф.Н. Влияние мелькающего освещения на паттерн метаболической активности нейронов стриарной коры котят. // Материалы конференции «Пластичность и структурно-функциональная взаимосвязь коры и подкорковых образований мозга». Москва, 2003,- С. 59.

2. Меркульева Н.С.. Зыкин П.А., Агеенков М.А. Гистохимическое исследование затылочной и фронтальной областей коры мозга котят, выращенных в условиях мелькающего освещения. // Материалы конференции, посвященной 50-летию Института физиологии национальной академии наук Беларуси, Минск, 2003,- С. 105.

3. Меркульева Н.С.. Шелепин Ю.Е., Макаров Ф.Н. Длительное выращивание котят в условиях мелькающего освещения приводит к упорядоченной реорганизации паттерна активности цитохромоксидазы в корковых слоях поля 17. // Тезисы докладов XIX съезда физиологического общества им. И.П. Павлова, Екатеринбург, 2004. Рос. Физиол. журн. им. И.М. Сеченова, 2004,- Т. 90 (8).- С. 326.

4. Меркульева Н.С.. Макаров Ф.Н. Гистохимический анализ метаболической активности нейронов зрительной системы котят, выращенных в условиях мелькающего освещения.

Тезисы докладов VII конгресса международной ассоциации морфологов, Казань, 2004. Морфология, 2004.- Т. 126(4).- С. 77.

5. Меркульева Н.С.. Макаров Ф.Н. Морфо-функциональная перестройка организации нервных связей в зрительной коре котят с нарушением зрительного опыта. Материалы V Международного конгресса по интегративной антропологии, Винница, 2004. Biomedical and Biosocial Anthropology, 2004,- № 2,- С. 49-50.

6. Меркульева Н.С.. Макаров Ф.Н. Влияние стимуляции мелькающим светом различной длительности на активность дыхательного фермента цитохромоксидазы в пределах первичной зрительной коры котят. Конференция, посвященная 100-летию профессора М.Г. Привеса, Санкт-Петербург, 2004,- С. 154-157.

7. Меркульева Н.С. Выявление регулярной упорядоченности распределения дыхательного фермента цитохромоксидазы в коре поля 17 котят в норме и после выращивания в условиях мелькающего освещения. Материалы IV молодежной научной конференции Института физиологии Коми НЦ УрО РАН «Физиология человека и животных: от эксперимента к клинической практике», Сыктывкар, 2005.- С. 42-44.

8. Меркульева Н.С.. Макаров Ф.Н. Кратковременная стимуляция мелькающим светом приводит к перераспределению активности цитохромоксидазы в зрительной коре котят. Материалы V международной конференции по функциональной нейроморфологии «Колосовские чтения», Санкт-Петербург, 2006. Морфология.- Т. 129(2).- С. 61-62.

9. Makarov F.N., Merkulieva. N.S. Flickering light in combination with mesopic illumination cause reorganization of distribution pattern of cytochrome oxidase activity of visual area 17 neurons in kitten, St Petersburg. Perception, 2006.- V. 35,- P. 97-98.

10. Меркульева H.C.. Макаров Ф.Н. Неравномерный паттерн активности цитохромоксидазы отражает колончатый принцип организации первичной зрительной коры кошки. Материалы международного научного конгресса «В.М. Бехтерев - основоположник нейронаук: творческое наследие, история и современность». Неврологический вестник им.

B.М.Бехтерева, 2007,- Т.39 (1).- С. 78-79.

11. Меркульева Н.С.. Макаров Ф.Н. Материалы VI Международного конгресса по интегративной антропологии, Винница. Biomedical and Biosocial Anthropology, 2007.- № 4.-

C. 56.

12. Меркульева Н.С. Влияние стимуляции мелькающим светом на пространственную организацию отдельных локусов первичной зрительной коры котят. Материалы конференции «Механизмы регуляции и взаимодействия физиологических систем организма человека и животных в процессах приспособления к условиям среды», посвященной 100-летию академика В.Н. Черниговского, Санкт-Петербург, Колтуши, 2007.- С. 53.

13. Меркульева Н.С.. Миронов С.В., Дудкин К.Н. Информационная система для анализа морфологических изображений. Материалы конференции «Механизмы регуляции и взаимодействия физиологических систем организма человека и животных в процессах приспособления к условиям среды», посвященной 100-летию академика В.Н. Черниговского, Санкт-Петербург, Колтуши, 2007.- С. 54.

14. Меркульева Н.С. Структурно-функциональная организация колонок первичной зрительной коры кошки в норме и после стимуляции мелькающим светом. Материалы VI Сибирского физиологического съезда, Барнаул, 2008.- Т. 1,- С. 61.

Подписано в печать 06.10.2008 Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 915.

Отпечатано в ООО «Издательство "JIEMA"»

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

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Меркульева, Наталья Сергеевна

ВВЕДЕНИЕ

Списоккращений

Актуальность проблемы

Цель и задачи исследования

Основные положения, выносимые на защиту

Научная новизна работы

Теоретическая и практическая значимость работы

Апробация работы

Публикации с

Структура и объем диссертации 14 ОБЗОРЛИТЕРАТУРЫ

1. Морфо-функциональная организация зрительной системы кошки.

1.1. Проводящие пути зрительной системы кошки, образованные функционально различными группами нейронов

1.2. Модульная организация первичной зрительной коры кошки

2. Развитие зрительной системы кошки во время онтогенеза.

2.1. Критический период как одна из проблем нейробиологии

2.2. Период позднего пренатального и раннего постнатального онтогенеза зрительнойстемы кошки

2.3. Молекулярные перестройки во время критического периода

2.4. Влияние измененной зрительнойеды на развитие зрительнойстемы кошки

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Экспериментальные животные

2. Процедураимуляции, экспериментальная установка,

3. Операция и обработка гистологического материала

4. Гистохимическое выявление активности цитохромоксидазы

5. Цифровая обработка изображений иатистическая обработка данных

Введение Диссертация по биологии, на тему "Пластичность модулей зрительной коры кошки в онтогенезе при экспериментальном изменении зрительной среды"

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ

Организация коры полушарий большого мозга является актуальной проблемой как классической, так и современной нейробиологии. Исследование структурно-функциональных единиц коры привело к созданию теории колончатой (модульной) организации неокортекса (Mountcastle, 1957; Hubel, Wiesel, 1962; Szentagothai, 1975; Глезер и др., 1973; Глезер и др., 1975; Батуев, Бабминдра, 1977; Бабминдра, Васильева, 1987). Основные принципы модульной организации были обозначены еще работами R. Lorente de No, обнаружившим в коре узкие колонки клеток (Lorente de No, 1938).

Первичная зрительная кора (поле 17) большинства высших млекопитающих является примером областей неокортекса с высокоразвитой модульной структурой и содержит как минимум 4 типа колонок: глазодоминантные, ориентационные колонки, «блобс», пространственно-частотные домены (Hubel, Wiesel, 1962; Swindale, 1990; Murphy et al., 1995; Hiibener, 1997; Garliauskas, 2001). Единицей зрительной коры, объединяющей данные типы колонок, является гиперколонка (или модуль) (Hubel, Wiesel, 1962, 1977; Глезер и др., 1973, 1975; Кропотов и др., 1988; Кропотов и др., 1994; Кропотов и др., 1998). Упорядоченность нейронных объединений первичной зрительной коры отражается в строении горизонтальных (Callaway, Katz, 1991; Trachtenberg et al., 2001), корково-корковых связей (Макаров и др., 2000; Макаров и др., 2001; Price et al., 1994; Boyd, Matsubara, 1999; Conway et al., 2000), химической гетерогенности популяции нейронов слоев II-IV (Shoen et al., 1990; Dyck et al., 1993; Murphy et al., 1995; Trepel et al., 1998).

Исследования коры приматов показали, что в центре модуля расположена колонка с высоким уровнем активности цитохромоксидазы (ЦО), так называемые «блобс» (Tootel et al., 1978; Livingstone, Hubel, 1982; Lund et al., 1994). В поле 17 хищных, в отличие от приматов, разные типы колонок в пространстве коры полностью не перекрываются (Hubel, Wiesel, 1962; Tootel et al., 1978; Horton, Hubel, 1981; Livingstone, Hubel, 1982; Tusa, 1986; Murphy et al., 1995; Hubener et al., 1997). Однако мы полагаем, что и в модулях зрительной коры этой группы животных существуют «организующие» колонки, характеризующиеся, по определению, высоким уровнем функциональной активности.

Одним из способов оценки уровня функциональной активности нейронов является метод выявления активности фермента цитохромоксидазы (ЦО) (Wong-Riley, 1989). В норме, в геникуло-реципиентном слое (IV слой) поля 17 распределение активности ЦО считается равномерным (Wong-Riley, 1979; Price, 1985). Однако дискретная организация корковых связей и химическая гетерогенность нейрональных популяций, отражающие общий принцип модульной организации поля 17, позволяют предположить, что распределение уровня функциональной активности в IV слое коры также дискретно.

На фоне большого количества работ по организации корковых колонок, развитие этой структуры в онтогенезе изучено недостаточно. Известно, что формирование модулей коры происходит во время критического периода раннего постнатального онтогенеза, который характеризуется высоким уровнем нейрональной и синаптической пластичности (Wiesel, Hubel, 1963; Blakemore, Van Sluyters, 1975; Feller, Scanziani, 2005; Hooks, Chen, 2006). У кошки критический период длится с 3 по 18 неделю после рождения, у человека - до 5-7 летнего возраста (Рожкова, Матвеев, 2007; Atkinson, 1984). Нарушение нормального зрительного опыта в этот период приводит к структурно-функциональным перестройкам в зрительной коре (Wiesel, Hubel, 1963; Blakemore, Van Sluyters, 1986). Предполагается, что в основе формирования корковых колонок лежит врожденная программа, окончательная реализация которой модулируется уровнем функциональной активности нейронов (Crowley, Katz, 1999; Crair et al., 2001; Sengpiel, Kind, 2002; Daw, 2006).

Среди многообразия форм нарушения зрительного опыта в рамках проблемы развития корковых модулей практически не изучены последствия от выращивания животных в условиях мелькающего света. Стимуляция мелькающим светом приводит к усилению в первичной зрительной коре коррелированной нейрональной активности (Rauschecker, Schrader, 1987), которая, как предполагается, лежит в основе формирования корковых колонок, в частности, колонок глазодоминантности, даже в отсутствие ретинальной афферентации (Crowley, Katz, 1999; Sengpiel, Kind, 2002; Cai et al., 2005). Однако остается неизвестным, какое воздействие оказывает мелькающий свет на процесс формирования модульной структуры зрительной коры в раннем постнатальном периоде.

Следует отметить, что мелькающий свет влияет на электрическую активность мозга взрослых животных и людей, а световые мелькания в диапазоне 10-30 Гц вызывают появление в зрительной коре так называемого «навязанного ритма»: ритмической активности, соответствующей частоте мелькания (Ильянок, 1964; Wrobel et al., 1998; Capovilla et al., 1999; Sannita et al., 1999; Funatsuka et al,. 2001; Herrmann, 2001; Takahashi et al., 2001; Takahashi et al., 2002; Ferlazzo et al., 2005). Работоспособность человека-оператора, работающего с дисплеями, во многом зависит от взаимодействия частоты мелькания экрана и частоты мельканий окружающего фона (Бойко и др., 1988; Бойко и др., 1989). Воздействие мелькающего в данном диапазоне света сверхпороговой интенсивности может спровоцировать формирование в коре головного мозга пароксизмальной активности (Funatsuka et al,. 2001; Williams, 2001; Takahashi et al., 2001; Takahashi et al., 2002; Verrotti et al., 2002; Sand, 2003; Ferlazzo et al., 2005; Carmel et al.; 2006).

Исследования влияния мелькающего света на развивающуюся зрительную систему показали, что длительная стимуляция мелькающим в диапазоне 0,5-18 Гц светом, приводит к нарушению восприятия животными движения (Chalupa, Rhoades, 1978; Pasternak et al., 1985; Pasternak, 1986; Cremieux et al., 1987).

Учитывая недостаточность сведений о структурно-функциональных основах модульной организации первичной зрительной коры и развитии корковых колонок в онтогенезе, в условиях как нормальной, так и модифицированной зрительной среды, выполнено исследование распределения активности ЦО в нейропиле поля 17, у котят разного возраста, выращенных в условиях обычного или мелькающего с частотой 15 Гц света. Выбранная частота стимуляции соответствует диапазону частот, стимуляция которыми приводят к наиболее выраженным последствиям для зрительной системы (Cynader, Chernenko, 1976; Pasternak et al., 1986).

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Целью настоящей работы было изучение пространственного распределения в первичной зрительной коре кошки дыхательного митохондриального фермента ЦО, как показателя функциональной активности нейронов, во время раннего постнатального онтогенеза в норме, и после кратковременной или длительной стимуляции мелькающим с частотой 15 Гц светом во время разных этапов развития зрительной системы.

Для достижения этой цели поставлены следующие задачи:

1. Оценить паттерн распределения функциональной активности в первичной зрительной коре методом количественного гистохимического измерения активности ЦО у кошек разного возраста, выращенных в нормальной световой среде (у новорожденных, у котят на момент полного

• открытия глаз, у котят на последующих этапах критического периода, у взрослых животных старше 1 года).

5. Оценить возможность сохранения вызванных стимуляцией мелькающим светом структурно-функциональных перестроек в поле 17 у животных, возвращенных после 8-дневнои стимуляции в условия обычного освещения на период в 2 недели.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ.

3. Как кратковременная, так и долговременная . стимуляция котят мелькающим светом, вызывают увеличение активности ЦО в выявленных доменах; величина приращения активности достоверно больше в корковой зоне проекции периферии поля зрения, по сравнению с зоной проекции центра.

4. Как кратковременная, так и долговременная стимуляция котят мелькающим светом, не меняют пространственную организацию системы доменов, что свидетельствует о сохранении базовой пространственной структуры зрительной коры при временной модуляции зрительного сигнала.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ.

Впервые обнаружено и количественно проанализировано методом компьютерной денситометрии дискретное распределение локусов с различным уровнем активности дыхательного фермента ЦО (домены), в слое IV первичной зрительной коры кошки. Пространственная упорядоченность этих локусов свидетельствует о том, что нейроны с высоким уровнем функциональной активности образуют в слое IV поля 17 систему доменов — составных частей коркового модуля. Впервые показано, что развитие этой системы происходит во время критического периода раннего постнатального онтогенеза. Максимальная степень развития выявленных ЦО доменов наблюдается на 5-ой постнатальной неделе, после чего различие в уровне функциональной активности между локусами коры начинает снижаться, достигая характерного для взрослых кошек низкого уровня к 13-ой постнатальной неделе. Временная динамика уровня активности ЦО совпадает с динамикой изменения пластичности зрительной системы.

Показано достоверное различие реакций доменов зрительной коры с различной ретинотопикой на стимуляцию мелькающим светом, что проявляется в виде большего приращення уровня функциональной активности доменов, расположенных в области представительства периферии поля зрения, по сравнению с колонками, локализующимися в области проекции центра поля зрения.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ.

Материалы диссертации изложены на конференции «Пластичность и структурно-функциональная взаимосвязь коры и подкорковых образований мозга» (Москва, 2003), Международной конференции по функциональной нейроморфологии «Колосовские чтения-2006» (Санкт-Петербург, 2006); XXIX Европейской конференции по зрительному восприятию «ECVP 2006» (Санкт-Петербург, 2006); на V и VI Международных конгрессах по интегративной антропологии (Винница, 2004, 2007), Межинститутской конференции молодых ученых «Механизмы регуляции и взаимодействия физиологических систем организма человека и животных в процессах приспособления к условиям среды» (Санкт-Петербург, 2007) и на VI Сибирском физиологическом съезде (Барнаул, 2008).

ПУБЛИКАЦИИ.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ.

Заключение Диссертация по теме "Физиология", Меркульева, Наталья Сергеевна

выводы

1. В модульной архитектуре первичной зрительной коры кошки выявлены периодически расположенные домены с высоким уровнем функциональной активности, измеренные по уровню активности ЦО. Размер выявленных доменов составляет 260-550 мкм, период - 700-1100 мкм. Методом 3-D цифровой реконструкции изображений показано, что домены представляют собой вытянутые образования, ориентированные под углом к границе полей 17 и 18 и равномерно распределенные по поверхности поля 17.

2. Методами цифровой обработки изображений гистологических срезов показано, что ЦО домены впервые выявляются у животных на момент полного открытия глаз (2-ая неделя) и достигают максимального развития к возрасту 5 недель. Затем уровень функциональной активности в ЦО доменах коры снижается, достигая у 13-недельных котят величины, свойственной взрослым.

5. После прекращения стимуляции мелькающим светом происходит снижение уровня функциональной активности выявленных доменов, однако полного возвращения к уровню, свойственного норме, не происходит в течение, как минимум, 2-х недель.

Заключение.

Таким образом, стимуляция мелькающим с частотой 15 Гц светом приводит к структурно-метаболическим изменениям в первичной зрительной коре котят разных возрастов. Эти изменения в разной степени выражены в областях коры, являющихся представительством центра и периферии поля зрения. Предполагается, что выявленные структурно-функциональные изменения определяются, во-первых, неравномерной активацией Y и X нейронов и, во-вторых, временным (или нет) нарушением бинокулярной интеграции в первичной зрительной коре.

Как уже было сказано в главе Обзор литературы, развитие определенных корковых колонок происходит и при нарушении зрительной афферентации (Kuljis, Rakic, 1990; Crowley, Katz, 1999; Chiu, Weliky, 2001; Sengpiel, Kind, 2002; Hooks, Chen, 2006; Huberman et al., 2006). Предполагается, что для осуществления этого процесса необходима спонтанная коррелированная активность нейронов зрительной коры (Elliott, Shadbolt, 1999; Chiu, Weliky, 2002; Katz, Crowley, 2002; Sengpiel, Kind, 2002; del Rio, Feller, 2006). В соответствии с этим, если обнаруженные ЦО домены связаны с этими локусами коры, то ритмическая световая стимуляция может усиливать уровень спонтанной активности определенных популяций нейронов.

В первой части настоящего обсуждения было предположено, что ЦО домены некоторым образом связаны с представительством в первичной зрительной коре входа со стороны контралатерального глаза. Если это так, то усиление контрастности ЦО доменов может означать усиление доминирования этого входа. В исследованиях J. Cremieux, Н. Kennedy и G. Orban было показано, что выращивание котят в условиях мелькающего с частотой 2 Гц света приводит к увеличению в полях 17 и 18 числа клеток с индексом глазодоминантности 1 (т.е. монокулярных клеток, получающих вход со стороны контралатерального глаза) (Kennedy, Orban, 1983; Cremieux et al., 1987). Более того, в поле 17 этот сдвиг в сторону контралатерального глаза намного более значителен в области представительства периферии поля зрения (10°-45°) (Cremieux et al., 1987).

Таким образом, результаты исследования влияния стимуляции мелькающим светом на развитие модульной организации первичной зрительной коры позволяют подтвердить предположение о связи выявленной системы ЦО доменов слоя IV с системой Y нейронов, «блобс» и колонками глазодоминантности.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Меркульева, Наталья Сергеевна, Санкт-Петербург

1. Алексеенко С.В., Шкорбатова П.Ю., Топорова С.Н. Межполушарные связи зрительной коры у кошек с билатеральным косоглазием Рос. Физиол. Журн. им. И.М. Сеченова, 2005, т. 91 (8), с. 949-955.

2. Бабминдра В.П., Васильева JI.A. Основные этапы формирования интегративной деятельности мозга млекопитающих. «Физиология поведения», Л., изд. Наука, 1987, с. 60-95.

3. Батуев А.С., Бабминдра В.П. Нейронные объединения в коре больших полушарий. Журнал ВНД, 1977, т. 27 (4), с. 715-722.

4. Бойко Э.В., Волков В.В., Колесникова Л.Н. Шелепин Ю.Е., Павлов Н.Н. Исследование механизмов нарушения зрительного восприятия при работе человека с видеотерминалами. Сенсорные системы, 1989, т. 3 (3), с. 307-313.

5. Теннис Р. Биомембраны. Молекулярная структура и функции. М, изд. Мир, 1997, 624 с.

6. Глезер В.Д., Иванов В.А., Щербач Т.А. Исследование рецептивных полей нейронов зрительной коры кошки как фильтров пространственных частот. Физиолог, журн. СССР, 1973, т. 59, с. 206-214.

7. Глезер В.Д., Подвигин Н.Ф., Дудкин К.Н., Праздникова Н.В. Зрительное опознание и его нейрофизиологические механизмы. Л., Наука, 1975, 319 с.

8. Казаков В.Н., Шевченко Н.И., Пронькин В.Т. Колонки в коре головного мозга (морфофункциональный аспект). Успехи физиологических наук, 1979, т. 10 (4), с. 96-115.

9. Краснощекова Е.И. Модульная организация нервных центров. СПб, Изд. Санкт-Петербургского Университета, 2007, с. 130.

10. Кропотов Ю.Д., Пономарев В.А., Брагинский Д.В. Математическая модель модуля зрительной коры — нейронная организация и вычислительные функции. Сенсорные системы, 1988, т. 2 (4), с. 390-399

11. Кропотов Ю.Д., Семенов В.Е., Кремень И.З. Математическая модель вычислительных функций сложных клеток стриарной коры. Сенсорные системы, 1994, т. 8 (2), с. 72-78, 1994.

12. Кропотов Ю.Д., Кремень И.З., Пономарев В.А. Модели зрительной системы — реалистическая нейронная сеть. Оптический журнал, 1998, т. 65 (9), с. 40-45.

13. Макаров Ф.Н., Гранстрем Э.Э., Маркова JI.A. Морфологический анализ кластерной организации корково-корковых нейронов в поле 17 зрительной коры кошки. Морфология, 2000, т. 117 (2), с. 26-28.

14. Макаров Ф.Н., Маркова JI.A., Гранстрем Э.Э. Морфологический анализ формирования кластерной организации нейронов, образующих корково-корковые связи в зрительной коре у кошки в раннем постнатальном онтогенезе. Морфология, 2001, т. 120 (6), с. 13-15.

15. Меркульева Н.С. Периодический паттерн распределения активности цитохромоксидазы в зрительной коре котят в норме. Морфология, 2006, т. 129 (3), с. 70-71.

16. Пигарёва З.Д., Буснюк М.М., Герштейн Л.М., Доведова E.JI., Узбеков М.Г. Биохимические основы функциональной пластичности нейронов,

17. Вопросы нейрохимии. Научный совет по комплексным проблемам физиологиичеловека и животных. J1, 1977, С. 31-39.

18. Плохинский Н.А. Алгоритмы биометрии. М, изд. Московского Университета, 1980, 150 с.

19. Подвигин Н.Ф., Макаров Ф.Н., Шелепин Ю.Е. Элементы структурно-функциональной организации зрительной и глазодвигательной систем. JI, Наука, 1986, 387 с.

20. Рожкова Г.И., Матвеев С.Г. Зрение детей: проблемы оценки и функциональной коррекции. М., Наука, 2007, 315 с.

21. Топорова С.Н., Макаров Ф.Н., Краснощекова Е.И., Цветков Е.А. Распределение цитохромоксидазы в верхних холмиках крыши среднего мозга кошки в норме и после односторонней энуклеации. Морфология, 1997, т. 111 (2), с. 39-44.

22. Хьюбел Д. Глаз, мозг, зрение (пер. с англ.). М., Мир, 1990, с. 239.

23. Чебкасов С.А. Гиперколонки зрительной коры мозга морской свинки. Неоднородность и многоуровневость топической организации проекций. Журнал Высшей Нервной Деятельности, 1998, т. 48 (2), с. 281-289.

24. Шкорбатова П.Ю., Топорова С.Н., Макаров Ф.Н., Алексеенко С.В. Внутрикорковые связи глазодоминантных колонок полей 17 и 18 при экспериментальном косоглазии у кошки. Сенсорные системы, 2006, т. 20 (4), с. 1-10.

25. Эдельман Дж., Маунткасл В. Разумный мозг, пер. с англ., М., Мир, с. 133.

26. Adrien J., Blank G., Buisseret P. et al. Noradrenaline and functional plasticity in kitten visual cortex: a re-examination. J. Physiology, 1985, v. 367, p. 7398.

27. Ames A. CNS energy metabolism as related to function. Brain Research Reviews, 2000, v. 34, p. 42-68.

28. Anderson P.A., Olavarria J., Van Sluyters RC. The overall pattern of ocular dominance bands in cat visual cortex. J. Neuroscience, 1988, v. 8 (6), p. 2183-2200.

29. Antonini A., Stryker M.P. Development of individual geniculocortical arbors in cat striate cortex and effects of binocular impulse blockade. J. Neuroscience, 1993, v. 13 (8), p. 3549-3573.

30. Antonini A., Stryker M.P. Rapid remodeling of axonal arbors in the visual cortex. Science, 1993, v. 260, p. 1819-1821.

31. Atkinson J. Human visual development over the first 6 month of life: a review and a hypothesis. Human Neurobiology, 1984, v. 3, p. 61-74.

32. Barlow H.B., Pettigrew J.D. Lack of specificity of neurons in the visual cortex of young kittens. J. Physiology, 1971, v. 218, p. 98P-100P.

33. Bartfeld E., Grinvald A. Relationships between orientation-preference pinwheels, cytochrome oxidase blobs, and ocular-dominance columns in primate striate cortex. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1992, v. 89, p. 11905-11909.

34. Beaver С .J., Ji Q., Daw N.W. Effect of the group II metabotropic glutamate agonist, 2R, 4R, APDC, varies with age, layer, and visual experience in the visual cortex. J. Neurophysiology, 1999, v. 82, p. 86-93.

35. Beaver C.J., Ji Q., Daw N.W. Layer differences in the effect of monocular vision in light- and dark-reared kittens. Visual Neuroscience, 2001, v. 18, p. 811-820.

36. Berman N., Daw N.W. Comparison of the critical periods for monocular and directional deprivation in cat. J. Physiology, 1977, v. 265 (1), p. 249-259.

37. Bisti S., Trimarchi C., Turlejski K. Prenatal monocular enucleation induces a selective loss of low-spatial-frequency cortical responses to the remaining eye. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1995, v. 92, p. 3908-3912.

38. Blake R., Camisa J.M. Temporal aspects of spatial vision in the cat. Experimental Brain Research, 1977, v. 28, p. 325-333.

39. Blakemore C., Price D.J. Effects of dark-rearing on the development of area 18 of the cat's visual cortex. J. Physiology, 1987, v. 384, p. 293-309.

40. Blakemore C., Van Sluyters R.C. Innate and environmental factors in the development of the kitten's visual cortex. J. Physiology, 1975, v. 248 (6), p. 663-716.

41. Boyd J.D., Matsubara J.A. Laminar and columnar patterns of geniculocortical projections in the cat: relationship to cytochrome oxidase. J. Comparative Neurology, 1996, v. 365, p. 659-682.

42. Boyd J.D., Matsubara J.A. Projections from VI to lateral suprasylvian cortex: an efferent pathway in the cat's visual cortex that originates preferentially from CO blob columns. Visual Neuroscience, 1999, v. 16, p. 849-860.

43. Braitenberg V. Charting the visual cortex. Cerebral Cortex, eds. Peters A., Jones E. 1985, v. 3, p. 379-418.

44. Brickley S.G., Dawes E.A., Keating M.L., Grant S. Synchronizing retinal activity in both eyes disrupts binocular map development in the optic tectum. J. Neuroscience, 1998, v. 18 (4), p. 1491-1504.

45. Brown J.E., Major D. Cat retinal ganglion cell dendritic fields. Experimental Neurology, 1966, v. 15 (1), p. 70-78.

46. Buisseret R., Gary-Bobo E., Imbert M. Plasticity in the kitten's visual cortex: effects of the suppression of visual experience upon the orientation properties of visual cortical cells. Developmental Brain Research, 1982, v. 4 (4), p. 417-426.

47. Buisseret R., Imbert M. Visual cortical cells: their developmental properties in normal and dark-reared kittens. J. Physiology, 1976, v. 255, p. 511-525.

48. Bullier J., Henry G.H. Laminar distribution of first-order neurons and afferent terminals in cat striate cortex. J. Neurophysiology, 1979, v. 42 (5), p. 12711281.

49. Bullier J.H, Norton T.T. receptive-field properties of X, Y and intermediate cells in the cat lateral geniculate nucleus. Brain Research, 1977, v. 121, p. 151-156.

50. Bullier J., Norton T.T. X and Y relay cells in cat lateral geniculate nucleus: quantitative analysis of receptive field properties and classification. J. Neurophysiology, 1979, v. 42 (1), p. 244-273.

51. Burnat K., Vandenbussche E., Zemicki B. Global motion detection is impaired in cats deprived early of patterned vision. Behavior Brain Research, 2002, v. 134, p. 59-65.

52. Buxhoeveden D.P., Casanova M.F. The minicolumn hypothesis in neuroscience. Brain, 2002, v. 125, p. 935-951.

53. Cabelli R.J., Shelton D.L., Segal R.A., Shatz C.J. Blockade"of endogenous ligands of TrkB inhibits formation of ocular dominance columns. Neuron, 1997, v. 19, p. 63-76.

54. Cai D., Rangan A.V., McLaughlin D.W. Architectural and synaptic mechanisms underlying coherent spontaneous activity in VI. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2005, v. 102 (16), p. 5868-5873.

55. Caleo M., Lodovichi C., Pizzorusso Т., Maffei L. Expression of the transcription factor zif-268 in the visual cortex of monocularly deprived rats: effects of nerve growth factor. Neuroscience, 1999, v. 91 (3), p. 1017-1026.

56. Callaway E.M., Katz L. Effects of binocular deprivation on the development of clustered horizontal connections in cat striate cortex. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1991, v. 88, p. 745-749.

57. Capovilla G., Beccaria F., Romeo A., Veggiotti P., Canger R., Paladin F. Effectiveness of a particular blue lens on photoparoxysmal response in photosensitive epileptic patients. Italian J. Neurology Science, 1999, v. 20, p. 161-166.

58. Carmel D., Lavie N., Rees G. Conscious awareness of flicker in humans involves frontal and parietal cortex. Current Biology, 2006, v. 16, p. 907-911.

59. Casanova M.F., Buxhoeveden D.P., Switala A.E., Roy E. Minicolumnar pathology in autism. Neurology, 2002, v. 58, p. 428-432.

60. Casanova M.F., Buxhoeveden D.P., Brown C. Clinical and macroscopic correlates of minicolumnar pathology in autism. J. Child Neurology, 2002, v. 17 (9), p. 692-695.

61. Chalupa L.M., Rhoades R.W. Modification of visual response properties in the superior colliculus of the golden hamster following stroboscopic rearing. J. Physiology, 1978, v. 274 (4), p. 571-592.

62. Chandrasekaran K., Stoll J., Giordano Т., Atack J.R., Matocha M.F., Brady D.R., Rapoport S.I. Differential expression of cytochrome oxidase (COX) genes in different regions of monkey brain. J. Neuroscience Research, 1992, v. 32, p. 415-423.

63. Chino Y.M., Cheng H., Smith III E.L., Garraghty P.E., Roe A.W., Sur M. Early discordant binocular vision disrupts signal transfer in the lateral geniculate nucleus. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1994, v. 91, p. 6938-6942.

64. Chiu C., Weliky M. Spontaneous activity in developing ferret visual cortex in vivo. J. Neuroscience, 2001, v. 21, p. 8906-8914.

65. Chiu C., Weliky M. Relationship of correlated spontaneous activity to functional ocular dominance columns in the developing visual cortex. Neuron, 2002, v. 35, p. 1123-1134.

66. Cleland B.G., Lee B.B. A comparison of visual responses of cat lateral; geniculate nucleus neurons with those of ganglion cells afferent to them. J. Physiology, 1985, v. 369, p. 249-268.

67. Cleland B.G., Levick M.R., Sanderson K.J. Properties of sustained and transient ganglion cells in the cat retina. J. Physiology, 1973, v. 228, p. 649-680.

68. Contestabile A. Roles of NMDA receptor activity and nitric oxide production in brain development. Brain Research Reviews, 2000, v. 32, p. 476-509.

69. Conway В., Boyd J., Stewart Т., Matsubara J. The projection from VI to extrastriate area 21a: a second patchy efferent pathway that colocalizes with CO blob columns in cat visual cortex. Cerebral Cortex, 2000, v. 10, p. 149-159.

70. Crair MC., Gillespie DC., Stiyker MP. The role of visual experience in the development of columns in cat visual cortex. Science, 1998, v. 279 (5350), p. 566-57.

71. Crair MC., Horton JC., Antonini A., Stiyker M.P. Emergence of oculardominance columns in cat visual cortex by 2 weeks of age. J. Comparative Neurology, 2001, v. 430 (3), p. 235-249.

72. Cremieux J., Orban G.A., Duysens J., Amblard B. Response properties of area 17 neurons in cats reared in stroboscopic illumination. J. Neurophysiology, 1987, v. 57 (5), p. 1511-1535.

73. Crowley J.C., Katz L.C. Development of ocular dominance columns in the absence of retinal input. Nature Neuroscience, 1999, v. 2 (12), p. 1125-1130.

74. Crunelli L., Leresche N., Parnavelas J.G. Membrane properties of morphologically identified X and Y cells in the lateral geniculate nucleus of the cat in vitro. J. Physiology, 1987, v. 390, p. 243-256.

75. Cynader H., Berman N., Hein A., Cats reared in stroboscopic illumination: effects on receptive fields in visual cortex. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1973, v. 70 (5), p. 1353-1354.

76. Cynader H., Chernenko G. Abolition of direction selectivity in the visual cortex of the cat. Science, 1976, v. 193 (8), p. 504-506.

77. Daniels J.D., Pressman E., Schwartz M., Nelson S.B., Kraus D.J. Effects of luminance on ocular dominance shift in kitten visual cortex. Experimental Brain Research, 1984, v. 54, p. 186-190.

78. Daw N.W. Visual development. New York, Springer, 2006, p. 408.

79. Daw N.W., Beaver C.J. Developmental changes and ocular dominance plasticity in the visual cortex. Keio J. Medicine, 2001, v. 50 (3), p. 192-197.

80. Daw N.W., Wyatt E. Visual acuity development coincides with the sensitive period in kittens. Nature, 1975, v. 254, p. 614-615.

81. Daw N.W., Wyatt HJ. Kittens reared in a unidirectional environment: evidence for a critical period. J. Physiology, 1976, v. 257, p. 155-170.

82. DeAngelis G.C., Ohzawa I., Freeman R.D. Spatiotemporal organization of simple-cell receptive fields in the cat's striate cortex. I. General characteristics and postnatal development. J. Neurophysiology, 1993, v. 69 (4), p. 1091-1117.

83. Derringtone A.M., Fuchs A.F. Spatial and temporal properties of X- and Y-cells in the cat lateral geniculate nucleus. J. Physiology, 1979, v. 293, p. 347-364.

84. Djavadian R.L., Wielkopolska E., Turlejski K. Neonatal depletion of serotonin increases the numbers of callosally projecting neurons in cat visual areas 17 and 18. Neuroscience Letters, 2003, v. 351, p. 91-94.

85. Duffy K.R., Livingstone M.S. Distribution of non-phosphorylated neurofilament in squirrel monkey VI if complementary to the pattern of cytochrome-oxidase blobs. Cerebral Cortex, 2003, v. 13, p. 722-727.

86. Dyck R.H, Cynader M.S. An interdigitated columnar mosaic of cytochrome oxidase, zinc, and neurotransmitter-related molecules in cat and monkey visual cortex. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1993, v. 90, p. 9066-9069.

87. Dyck R.H, Cynader M.S. Autoradiographic localization of serotonin receptor subtypes in cat visual cortex: transient regional, laminar, and columnar distributions during postnatal development. J. Neuroscience, 1993, v. 13 (10), p. 4316-4338.

88. Elliott Т., Shadbolt N.R. A neurotrophic model of the development of the retinogeniculocortical pathway induced by spontaneous retinal waves. J. Neuroscience, 1999, v. 19 (18), p. 7951-7970.

89. Enroth-Cugell C., Robson J.D. The contrast sensitivity of retinal ganglion cells of the cat. J. Physiology, 1966, v. 187, p. 517-552.

90. Eysel U.T., Grusser O-J., Hoffmann K-P. Monocular deprivation and the signal transmission by X- and Y- neurons of the cat lateral geniculate nucleus. Experimental Brain Research, 1979, v. 34 (3), p. 521-539.

91. Eysel U.T., Pape H-C., Schayck R. Contribution of inhibitory mechanisms to the shift responses of X and Y cells in the cat lateral geniculate nucleus. J. Physiology, 1987, v. 388, p. 199-212.

92. Feldman D.E. Inhibition and plasticity. Nature Neuroscience, 2000, v. 3 (4), p. 303-304.

93. Feller M.B., Scanziani M. A precritical period for plasticity in visual cortex. Current Opinion Neurobiology, 2005, v. 15, p. 94-100.

94. Ferlazzo E., Zifkin B.G., Andermann E., Andermann F. Cortical triggers in generalized reflex seizures and epilepsies. Brain, 2005, v. 128, p. 700-710.

95. Flandrin J.M., Kennedy H., Ambland B. Effects of stroboscopic rearing on the binocularity and directionality of cat superior colliculus neurons. Brain Research, 1976, v. 101, p. 576-581.

96. Flood D.G., Coleman P.D. Demonstration of orientation columns with 14C.2-deoxyglucose in a cat reared in a striped environment. Brain Research, 1979, v. 173, p. 538-542.

97. Freeman D.N., Marg E. Visual acuity development coincides with the sensitive period in kittens. Nature, 1975, v. 254 (5501), p. 614-615.

98. Fries P., Neuenschwander S., Engel A.K., Goebel R., Singer W. Rapid feature selective neuronal synchronization through correlated latency shifting. Nature Neuroscience, 2001, v. 4 (2), p. 194-200.

99. Fukada Y. Receptive field organization of cat optic nerve fibers with special reference to conduction velocity. Vision Research, 1971, v. 11 (3), p. 209-226.

100. Fukada Y., Saito H-A. The relationship between response characteristics to flicker stimulation and receptive field organization in the cat's optic nerve fibers. Vision Research, 1971, v. 11, p. 227-240.

101. Funatsuka M., Fujita M., Shirakawa S., Oguni H., Osawa M. Study on photo-pattern sensitivity in patients with electronic screen game-induced seizures

102. ESGS): effects of spatial resolution, brightness,, and pattern movement. Epilepsia, 2001, vol. 42 (9), p. 1185-1197.

103. Gandhi S.P., Cang J., Stryker M.P. An eye-opening experience. Nature Neuroscience, 2005, v. 8 (1), p. 9-10.

104. Garliauskas A. The visual cortex modeling by the hexagonal topology. Neurocomputing, 2001, v. 38-40, p. 1229-1238.

105. Garraghty P.E., Roe A., Sur M. Specification of retinogeniculate X and Y axon arbors in cat: fundamental differences in developmental programs. Developmental Brain Research, 1998, v. 107, p. 227-231.

106. Garraghty P.E., Shatz C.J., Sretavan D.W., Sur M. Axon arbors of X and Y retinal ganglion cells are differently affected by prenatal disruption of binocular inputs. Proc. Natl. Acad. Sciu. USA, 1988, v. 85, p. 7361-7365.

107. Garraghty P.E., Sur M., Sherman S.M. Role of competitive interactions in the postnatal development of X and Y retinogeniculate axons. J. Comparative Neurology, 1986, v. 251 (2), p. 216-239.

108. Garraghty P.E., Weller R.E., Sherman S.M. Morphology of retinogeniculate X and Y axon arbors in monocularly enucleated cats. J. Comparative Neurology, 1986, v. 251 (2), p. 198-215.

109. Gaze R.M., Keating M.L. The visual system and neuronal specificity. Nature, 1972, v. 237 (5355), p. 375-378.

110. Gilbert C.D., Wiesel T.N. Clustered intrinsic connections in cat visual cortex. J. Neuroscience, 1983, v. 3 (5), p. 1116-1133.

111. Gilbert C.D., Wiesel T.N. Columnar specificity of intrinsic horizontal and corticocortical connections in cat visual cortex. J. Neuroscience, 1989, v. 9 (7), p. 2432-2442.

112. Gilbert C.D., Wiesel T.N. Functional organization of the visual cortex. Progress Brain Research, 1983, v. 58, p. 209-218.

113. Gilbert C.D., Wiesel T.N. Morphology and intracortical projections of functionally characterized neurons in the cat visual cortex. Nature, 1979, v. 280, p. 120-125.

114. Glickstein M. Organization of the visual pathways. Science, 1969, v. 164, p. 917-926.

115. Grigonis A.M., Murphy E.H. Organization of callosal connections in the visual cortex of the rabbit following neonatal enucleation, dark rearing, and strobe rearing. J. Comparative Neurology, 1991, v. 312, p. 561-572.

116. Grunau M. Luminance dependence of strabismic amblyopia in kitten. J. Physiology, 1978, v. 284, p. PI 19-P120.

117. Gu Q. Neuromodulator transmitter systems in the cortex and their role in cortical plasticity. Neuroscience, 2002, v. 111 (4), p. 815-835.

118. Gucht van der E., Clerens S., Jacobs S., Arckens L. light-induced Fos expression- in phosphate-activated glutaminase- and neurophilament protein-imminoreactive neurons in cat primary visual cortex. Brain Research, 2005, v. 1035, p. 60-66.

119. Hamasaki D.I., Winters R.W. Intensity-response function of visually deprived LGN neurons of cat. Visual Research, 1973, v. 13, p. 925-936.

120. Harding Т.Н., Enroth-Cugell C. Absolute dark sensitivity and centers size in cat retinal ganglion cells. Brain Research, 1978, v. 153, p. 157-162.

121. Harris L.R., Cynader M. The eye movements of the dark-reared cat. Experimental Brain Research, 1981, v. 44 (1), p. 41-56.

122. Hassler R., Hajdu F. Architectonic differentiation of the cat geniculate body of the cat. J. fLir Hirnforschung, 1985, v. 26 (3), p. 245-257.

123. Hata Y., Tsumoto Т., Stryker M.P. Selective pruning of more active afferents when cat visual cortex is pharmacologically inhibited. Neuron, 1999, v. 22, p. 375-381.

124. Hebb D.O. Organization of behavior. Wiley Press, New York, 1949, p. 349.

125. Heggelund P., Imamura K., Kasamatsu T. Reduced binocularity in the noradrenaline-infused striate cortex of acutely anesthetized and paralyzed otherwise normal cats. Experimental Brain Research, 1987, v. 68, p. 593-605.

126. Henderson Z., Blakemore C. Organization of the visual pathways in the newborn kitten. Neuroscience Research, 1986, v. 3, p. 628-659.

127. Henry G.H. Receptive field classes of cells in the striate cortex of the cat. Brain Research, 1977, v. 133, p. 1-28.

128. Hensch Т.К., Stryker M.P. Columnar architecture sculpted by GAB A circuits in developing cat visual cortex. Science, 2004, v. 303, p. 1678-1681.

129. Herbin M., Miceli D., Reperant J., Massicotte G., Roy G. Postnatal development of thalamocortical projections upon striate and extrastriate visual cortical areas in the cat. Anatomical Embryology, 2000, v. 202, p. 431-442.

130. Herrmann C.S. Human EEG responses to a 1-100 Hz flicker: resonance phenomena in visual cortex and their potential correlation to cognitive phenomena. Experimental Brain Research, 2001, v. 137, p. 346-353.

131. Hoffmann K-P., Lippert P. Recovery of vision with the deprived eye after loss of the non-deprived eye in cats. Human Neurobiology, 1982, v. 1 (1), p. 45-48.

132. Hoffmann K-P., Stone J., Sherman S.M. Relay of receptive-field properties in dorsal lateral geniculate nucleus of the cat. J. Neurophysiology, 1972, v. 34 (4), p. 518-531.

133. Hogan D, Berman N.E. The development of parvalbumin and calbindin-D28k immunoreactive interneurones in kitten visual cortical areas. Developmental Brain Research, 1994, v. 77 (1), p. 1-21.

134. Hooks B.M., Chen C. Distinct roles for spontaneous and visual activity in remodeling of the retinogeniculate synapse. Neuron, 2006, v. 52, p. 281-291.

135. Horton J.C., Hubel D.H. Regular patchy distribution of cytochrome oxidase staining in primary visual cortex of macaque monkey. Nature, 1981, v. 292, p. 762764.

136. Hubel D.H., Wiesel T.N. Binocular interaction in striate cortex of kittens reared with artificial squint. J. Neurophysiology, 1965, v. 28 (6), p. 1041-1059.

137. Hubel D.H., Wiesel T.N. Receptive fields, binocular interaction and functional architecture in the cat visual cortex. J. Physiology, 1962, v. 160 (1), p. 106-154.

138. Hubener M., Shoham D., Grinvald A., Bonhoeffer Т., Spatial relationships among three columnar systems in cat area 17. J. Neuroscience, 1997 v. 17, p. 92709284.

139. Huberman A.D., Speer C.M., Chapman B. Spontaneous retinal activity mediates development of ocular dominance columns and binocular receptive fields in VI. Neuron, 2006, v. 52, p. 247-254.

140. Humphrey A.L., Saul A.B. Strobe rearing reduces direction selectivity in area 17 by altering spatiotemporal receptive-field structure. J. Neurophysiology, 1998, v. 80, p. 2991-3004.

141. Ikeda H., Tremain K.E. Amblyopia occurs in retinal ganglion cells in cats reared with convergent squint without alternating fixation. Experimental Brain Research, 1979, v. 35 (3), p. 559-582.

142. Ikeda H., Wright M.J. Spatial and temporal properties of "sustained" and "transient" neurons in area 17 of the cat's visual cortex. Experimental Brain Research, 1975, v. 22, p. 363-383.

143. Imbert M., Buisseret P. L'organisation corticale et l'experience: properties electrophysiologiques des cellules du cortu visuel et experience visuelle. Revolutionale Electroencephalogs et Neurophysiologs, 1975, p. 5 (2), p. 156-167.

144. Issa N.P., Trepel C., Stryker M.P. Spatial frequency maps in cat visual cortex. J. Neuroscience, 2000, 20 (22), p. 8604-8514.

145. Jones G.M., Mandl G., Cynader M., Outerbridge J.S. Eye oscillations in strobe reared cats. Brain Research, 1981, v. 209, p. 47-60.

146. Jonsson G., Kasamatsu T. Maturation of monoamine neurotransmitters and receptors in cat occipital cortex during postnatal critical period. Experimental Brain Research, 1983, v. 50, p. 449-458.

147. Kageyama G.H., Wong-Riley M. Differential effect of visual deprivation on cytochrome oxidase levels in major cell classes of the cat LGN. J. Comparative Neurology, 1986, v. 246 (2), p. 212-237.

148. Kageyama G.H., Wong-Riley M. The localization of cytochrome oxidase in the LGN and striate cortex of postnatal kittens, J. Comparative Neurology, 1986, v. 243 (2), p. 182-194.

149. Kaplan I.V., Guo Y., Mower G.D. Developmental expression of the immediate early gene EGR-1 mirrors the critical period in cat visual cortex. Development Brain Research, 1995, v. 90, p. 174-179.

150. Karmarkar U.R., Yang Dan. Experience-dependent plasticity in adult visual cortex. Neuron, 2006, 52, p. 577-585.

151. Kasamatsu Т., Imamura К., Mataga N., Hartveit E., Heggelund U., Heggelund P. Roles of N-methyl-d-aspartate receptors in ocular dominance plasticity in developing visual cortex: re-evaluation. Neuroscience, 1998, v. 82 (3), p. 687-700.

152. Katsuyama N., Tsumoto Т., Sato H. Lateral suprasylvian visual cortex is activated synchronously with primary visual cortex in the cat. Neuroscience Research, 1996, v. 24, p. 431-435.

153. Katz L.C., Crowley J.C. Development of cortical circuits: lessons from ocular dominance columns. Nature Neuroscience, 2002, v. 3, p. 34-42.

154. Kawano J. Cortical projections of the parvocellular laminae С of the dorsal lateral geniculate nucleus in the cat: an anterograde wheat germ agglutinin conjugated to horseradish peroxidase study. J. Comparative Neurology, 1998, v. 392, p. 439-457.

155. Kennedy H., Orban G.A. Response properties of visual cortical neurons in cats reared in stroboscopic illumination. J. Neurophysiology, 1983, v. 49 (3), p. 686704.

156. Kennedy H., Orban G.A., Maes H. The effect of strobe rearing on cat visual cortex. Neuroscience Letters, 1981, v. 24, p. 202.

157. Kirkwood A. Serotonergic control of developmental plasticity. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, v. 97 (5), p. 1951-1952.

158. Kojic L., Dyck R.H., Gu Q., Douglas R.M., Matsubara J., Cynader M.S. Columnar distribution of serotonin dependent plasticity within kitten striate cortex. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, v. 97 (4), p. 1841-1844.

159. Kojic L., Gu Q., Douglas R.M. Cynader M.S. Laminar distribution of cholinergic and serotoninergic dependent plasticity within kitten striate cortex. Developmental Brain Research, 2001, v. 126, p. 157-162.

160. Kojic L., Gu Q., Douglas R.M., Cynader M.S. Serotonin facilitates synaptic plasticity in kitten visual cortex: an in vitro study. Development Brain Research, 1997, v. 101, p. 299-304.

161. Komatsu Y., Fujii K., Maeda J., Sakaguchi H., Toyama K. Long-term potentiation of synaptic transmission in kitten visual cortex. J. Neurophysiology, 1988, v. 59(1), p. 124-141.

162. Kratz K.E. Spatial and temporal sensitivity of lateral geniculate cells in dark-reared cats. Brain Research, 1982, v. 251, p. 55-63.

163. Kratz K.E., Sherman S.M., Kalil R. Lateral geniculate nucleus in dark-reared cats: loss of Y cells without changes in cell size. Science, 1979, v. 203 (4387), p.1353-1355.

164. Kuljis R.O., Rakic P. Hypercolumns in primate visual cortex can develop in the absence of cues from photoreceptors. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1990, v. 87, p. 5303-5306.

165. Lee B.B., Elepfandt A., Virsu V. Phase of responses to moving sinusoidal gratings in cells of cat retina and lateral geniculate nucleus. J. Neurophysiology, 1981, v. 45 (5), p. 807-817.

166. Lein ES., Shatz C.J., Rapid regulation of brain-derived neurotrophic factor mRNA within eye-specific circuits during ocular dominance column formation. J. Neuroscience, 2000, v. 20 (4), p. 1470-1483.

167. LeVay S. Effects of visual deprivation on polyribosome aggregation in visual cortex of the cat. Brain Research, 1977, v. 119, p. 73-86.

168. LeVay S. Synaptic organization of claustral and geniculate afferents to the visual cortex of the cat. J. Neuroscience, 1986, v. 6 (12), p. 3564-3575.

169. LeVay S., Stryker M. The development of ocular dominance columns in the cat. In Aspects of developmental neurobiology, ed. J.A. Ferrendelli, Society of Neuroscience, Bethesda, 1979, p. 83-98.

170. Levitt F.B., Van Sluyters R.C. The sensitive period for strabismus in the kitten. Development Brain Research, 1982, v. 3 (2), p. 323-327.

171. Liao D.S., Krahe Т.Е., Prusky G.T., Madina A.E., Ramoa A.S. Recovery of cortical binocularity and orientation selectivity after the critical period for ocular dominance plasticity. J. Neurophysiology, 2004, v. 92 (4), p. 2113-2121.

172. Liu S., Wong-Riley M. Disproportional regulation of nuclear- and mitochondrial-encoded cytochrome oxidase subunit proteins by functional activity in neurons. Neuroscience, 1995, v. 67 (1), p. 197-210.

173. Livingstone M.S., Hubel D.H. Thalamic inputs to cytochrome oxidase-rich regions in monkey visual cortex. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1982, v. 79, p. 60986101.

174. Loop M.S., Frey T.J. Critical flicker frequency in monocular deprived cats. Behavioral Brain Research, 1982, v. 6, p. 185-194.

175. Loop M.S., Petuchowski S., Smith D. Critical flicker fusion in normal and binocularly deprived cats. Vision Research, 1980, v. 20, p. 49-57.

176. Lorente de No R. The cerebral cortex: architecture, intracortical connections, and motor projections. In: Physiology of the nervous system. Oxford University Press, 1938, p. 291-339.

177. Lowel S. Ocular dominance column development: strabismus changes the spacing of adjacent columns in cat visual cortex. J. Neuroscience, 1994, v. 14 (12), p. 7451-7468.

178. Lowel S., Bischof H.-J., Leutenecker B. Topographic relations between ocular dominance and orientation columns in the cat striate cortex. J. Neuroscience, 1988, v. 71, p. 33-46.

179. Lowel S., Freeman В., Singer W. Topographic organization of the orientation column system in large flat-mounts of the cat striate cortex: a 2-deoxyglucose study. J. Comparative Neurology, 1987, v. 225, p. 401-415.

180. Lowel S., Singer W. The pattern of ocular dominance columns in flat-mounts of the cat visual cortex. Experimental Brain Research, 1987, v. 68, p. 661666.

181. Lund J.S., Yoshioka t., Levitt J.B. Substrates for interlaminar connections in area VI of macaque monkey cerebral cortex. Cerebral cortex, 1994, v. 10, p. 3760.

182. MacAvoy M.G., Salinger W.L., Garraghty P.E. Rearing cats with eyelid suture has both early and late effects on cells in the lateral geniculate nucleus. Development Brain Research, 1990, v. 52 (1-2), p. 1-9.

183. Mangel S.C., Wilson J.R., Sherman S.N. Development of neuronal response properties in the cat dorsal lateral geniculate nucleus during monocular deprivation. J. Neurophysiology, 1983, v. 50 (1), p. 240-264.

184. Mandl G., Jones G.M., Cynader M. Adaptability of the vestibule-ocular reflex to vision reversal in strobe reared cats. Brain Research, 1981, v. 209 (1), p. 3545.

185. Martin K.A.C. Neuronal circuits in cat striate cortex. Cerebral Cortex, eds. A. Peters, 1984, v. 2, p. 241-284.

186. Masana H.I., Benloucif S., Dubocovich M.L. Light-induced c-fos mRNA expression in the suprachiasmatic nucleus and the retina of C3H/HeN mice. Molecular Brain Research, 1996, v. 42, p. 193-201.

187. Mastronarde D.N. Correlated firing of retinal ganglion cells. Trends Neuroscience, 1983, v. 12 (2), p. 75-80.

188. Mathers L.H., Chow K.L., Spear P.D., Grobstein P. Ontogenesis of receptive fields in the rabbit striate cortex. Experimental Brain Research, 1974, v. 19, p. 20-35.

189. McGuire B.A., Hornung J-P., Gilbert C.D., Wiesel T.N. Pattern of synaptic input to layer 4 of cat striate cortex. J. Neuroscience, 1984, v. 4 (12), p. 3021-3033.

190. McHaffie J.G., Anstrom K.K., Gabriele M.L., Stein B.E. Distribution of the calcium-binding calbindin D-28K and parvalbumin in the superior colliculus of adult and neonatal cat and rhesus monkey. Experimental Brain Research, 2001, v. 141, p. 460-470.

191. Michalski A., Wrobel A. Correlated activity of lateral geniculate neurons in binocularly deprived cats. Acta Neurobiologica Experimentalis, 1994, v. 54, p. 3-10.

192. Miller K.D., Chapman В, Stryker M.P. Visual responses in adult cat visual cortex depend on N-methyl-d-aspartate receptors. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1989, v. 86, p. 5183-5187.

193. Mitchell D.E., Kind P.C., Sengpiel F., Murphy K. Brief daily periods of binocular vision prevent deprivation-induced acuity loss. Current Biology, 2003, v. 13, p. 1704-1708.

194. Mitchell D.E., Kind P.C., Sengpiel F., Murphy K. Short periods of concordant binocular vision prevent the development of deprivation amblyopia. European J. Neuroscience, 2006, v. 23, p. 2458-2466.

195. Mitzdorf U., Singer W. Laminar segregation of afferents to lateral geniculate nucleus of the cat: an analysis of current source density. J. Neurophysiology, 1977, v. 40 (6), p. 1227-1244.

196. Mize R.R., Luo Q., Butler G., Jeon C-J., Nabors B. The calcium-binding proteins parvalbumin and calbindin-D28k form complementary patterns in the cat superior colliculus. J. Comparative Neurology, 1992, v. 320, p. 243-256.1992

197. Moss C.F., Lehmkuhle S. Spatial displacement sensitivity of X and Y cells in the dorsal lateral geniculate nucleus of the cat. Vision Research, 1986, v. 26 (7), p. 1027-1040.

198. Mountcastle V.B. Modality and topographic properties of single neurons of cat's somatic sensory cortex. J. Neurophysiology, 1957, 20, p. 408-434.

199. Mountcastle V.B. The columnar organization of the neocortex. Brain, 1997, v. 120(4), p. 701-722.

200. Movshon A. Reversal of the behavioral effects of monocular deprivation inthe kitten. J. Physiology, 1976, v. 261, p. 175-187.i

201. Mower G.D., Christen W.G. Effects of early monocular deprivation on the acuity of lateral geniculate neurons in the cat. Developmental Brain Research, 1982, v. 3 (3), p. 475-480.

202. Mower G.D., Christen W.G. Role of visual experience in activating critical period in cat visual cortex. J. Neurophysiology, 1985, v. 53 (2), p. 572-589.

203. Murphy KM., Duffy KR., Jones DG., Mitchell DE. Development of cytochrome oxidase blobs in visual cortex of normal and visually deprived cats. Cerebral Cortex, 2001, v. 11 (1), p. 122-135.

204. Murphy KM., Jones DG., Van Sluyters RC. Cytochrome-oxidase blobs in cat primary visual cortex. J. Neuroscience, 1995, v. 15 (6), p. 4196-4208.

205. Naegele J.R., Barnstable CJ. Molecular determinants of GABAergic local-circuit neurons in the visual cortex. Trends Neuroscience, 1989, v. 12 (1), p. 28-34.

206. Nakadate K., Imamura K., Watanabe Y. Effects of monocular deprivation on the expression pattern of alpha-1 and beta-1 adrenergic receptors in the kitten visual cortex. Neuroscience Research, 2001, v. 40, p. 155-162.

207. Neve R.L., Bear M.F. Visual experience in the developing striate cortex. Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 1989, v. 86, p. 4781-4784.

208. Nie F., Wong-Riley M.T.T. Nuclear respiratory factor-2 subunit protein: correlation with cytochrome oxidase and regulation by functional activity in the monkey primary visual cortex. J. Comparative Neurology, 1999, v. 404, p. 310-320.

209. Okuno H., Kanou S., Tokuyama W. Layer-specific differential regulation of transcription factors Zif-268 and Jun-D in visual cortex VI and V2 of macaque monkeys. Neuroscience, 1997, v. 81 (3), p. 653-666.

210. O'Kusky J.R. Synapse elimination in the developing visual cortex: a morphometric analysis in normal and dark-reared cats. Development Brain Research, 1985, v. 22, p. 81-91.

211. Olson C.R., Pettigrew J.D. Single units in visual cortex of kittens reared in stroboscopic illumination. Brain Research, 1974, v. 70, p. 189-204.

212. Pasternak T. The role of cortical directional selectivity in detection of motion and flicker. Vision Research, 1986, v. 26 (8), p. 1187-1194.

213. Pasternak Т., Merigan W.H. The luminance dependence of spatial vision in the cat. Vision Research, 1981, v. 21, p. 1333-1339.

214. Pasternak Т., Movshon J., Merigan W.H. Creation of direction selectivity in adult strobe-reared cats. Nature, 1981, v. 292 (5826), p. 834-836.

215. Pasternak Т., Schumer R.A., Gizzi M.S. et al. Abolition of visual cortical direction selectivity affects visual behavior in cats. Experimental Brain Research, 1985, v. 61, p. 214-217.

216. Pearson H.E. Frequency specific effects of stroboscopic rearing in the visual cortex of the rabbit. Brain Research, 1983, v. 283 (2-3), p. 187-196.

217. Pearson H.E., Berman N., Murphy E.H. Critical periods in development for susceptibility to the effects of stroboscopic rearing in the rabbit visual cortex. Experimental Brain Research, 1983, v. 50 (2-3), p. 367-372.

218. Pearson И.Е., Murphy E.H. Effects of stroboscopic rearing on the response properties and laminar distribution of single units in the rabbit superior colliculus. Brain Research, 1983, v. 285 (3), p. 241-250.

219. Pettigrew J.D., Dreher B. Parallel processing of binocular disparity in the cat's retinogeniculate pathway. Proc. R. Soc Lond. В., 1987, v. 232, p. 297-321.

220. Plummer K.L., Behan M. Postnatal development of the corticotectal projection in cat. J. Comparative Neurology, 1992, v. 315, p. 178-199.

221. Polyak S. The retina. Chicago: University Press, 1941, p. 756.

222. Price D.J. Patterns of cytochrome oxidase activity in areas 17, 18 and 19 of the visual cortex of cats and kittens. Experimental Brain Research, 1985, v. 58 (1), p. 125-133.

223. Price D.J., Ferrer L.M., Blakemore C., Kato N. Functional organization of corticocoitical projections from area 17 to area 18 in the cat's visual cortex. J. Neuroscience, 1994, v. 14 (5), p. 2732-2746.

224. Price D.J., Kennedy H., Dehay C., Zhou L., Mercier M., Jossin Y., Goffinet A., Tissir F., Blakey D., Molnar Z. The development of cortical connections. European J. Neuroscience, 2006, v, 23, p. 910-920.

225. Qu Y., Eysel U.T., Vandesande F., Arckens L. Effect of partial sensory deprivation on monoaminergic neuromodulators in striate cortex of adult cat. Neuroscience, 2000, v. 101 (4), p. 863-868.

226. Raczkowski D., Uhlrich D.J., Sherman S.M. Morphology of retinogeniculate X and Y axon arbors in cats raised with binocular lid suture. J. Neurophysiology, 1988, v. 60 (6), p. 2152-2167.

227. Rager G., SingerW. The response of cat visual cortex to flicker stimuli of variable frequency. European J. Neuroscience, 1998, v. 10, p. 1856-1877.

228. Ramoa A.S., Campbell G., Shatz C.J. Dendritic growth and remodeling of cat retinal ganglion cells during fetal and postnatal development. J. Neuroscience, 1988, v. 8(11), p. 4239-4261.

229. Ramoa A.S., Paradiso M.A., Freeman R.D. Blockade of intracortical inhibition in kitten striate cortex: effects on receptive field properties and associated loss of ocular dominance plasticity. Experimental Brain Research, 1988, v. 73, p. 285-296.

230. Rathjen S., Schmidt K.E., Lowel S. Two-dimensional analysis of the spacing of ocular dominance columns in normally raised and strabismic kittens. Experimental Brain Research, 2002, v. 145, p. 158-165. L

231. Rauschecker J.P. Competition and orientation-dependent recovery from monocular deprivation in the kitten's striate cortex. Development Brain Research, 1983, v. 10, p. 305-308.

232. Rauschecker J.P., Schrader W. Effects of monocular strobe rearing on kitten striate cortex. Experimental Brain Research, 1987, v. 68 (3), p. 525-532.

233. Rauschecker J.P., Singer W. The effects of early visual experience on the cat's visual cortex and their possible explanation by Hebb synapse. J. Physiology, 1981, v. 310, p. 215-239.

234. Reinoso-Suarez F. Topographischer hirnatlas der katze. Von E. Merck A.G., Darmstadt. 1961.

235. Rio del Т., Feller M.B. Early retinal activity and visual circuits development. Neuron, 2006, v. 52, p. 221-225.

236. Rittenhouse С. D., Siegler B.A., Voelker C.A., Shouval H.Z., Paradiso M.A., Bear M.F. Stimulus for rapid ocular dominance plasticity in visual cortex. J. Neurophysiology, 2006, v. 95, p. 2947-2950.

237. Rosen K.M., McCornack M.A., Villa-Komaroff L., Mower G.D. Brief visual experience induces immediate early gene expression in the cat visual cortex. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1992, v. 89, p. 5437-5441.

238. Rosenquist A.C. Connections of visual cortical areas in the cat. In Cerebral Cortex, eds. by Peters A., Jones E. 1985, v. 3, p. 81-117.

239. Rozas C., Frank H., Heynen A.J., Morales В., Bear M.F., Kirkwood A. Developmental inhibitory gate controls the relay of activity to the superficial layers of the visual cortex. J. Neuroscience, 2001, v. 21 (17), p. 6791-6801.

240. Saito H-A., Fukada Y. Repetitive firing of the cat's retinal ganglion cell. Vision Research, 1973, v. 13, p. 263-270.

241. Sand T. Electroencephalography in migraine: a review with focus on quantitative electroencephalography and the migraine vs. epilepsy relationship. Cephalalgia, 2003, v. 23 (1), p. 5-11.

242. Sannita W.G., Conforto S., Lopez L., Narici L. Synchronized 15-35 Hz oscillatory response to spatially modulated visual patterns in man. Neuroscience, 1999, v. 89 (3), p. 619-623.

243. Schmolesky M.T., Wang Y., Hanes D.P., Thompson K.G., Schall J.D., Leventhal A.G. Signal timing across the macaque visual system. J. Neurophysiology, 1998, v. 79, p. 3272-3278.

244. Schoen S.W., Leutenecker В., Kreutzberg G.W., Singer W. Ocular dominance plasticity and developmental changes of 5'-nucleotidase distributions in the kitten visual cortex. J. Comparative Neurology, 1990, v. 296 (2), p. 379-392.

245. Schoups A.A., Elliott R.C., Friedman W.J., Black I.B. NGF and BDNF are differentially modulated by visual experience in the developing geniculocortical pathway. Developmental Brain Research, 1995, v. 86, p. 326-334.

246. Seligman A.M., Karnovski M.J., wasserkrug H.L., Hanker J.S. Nondroplet ultrastructural demonstration of cytochrome oxidase activity with a polymerizing osmiophilic reagent, diaminobenzidine (DAB), J. Cell Biology, 1968, v. 38, p. 1-14.

247. Sengpiel F., Kind P.C. The role of activity in development of the visual system. Current Biology, 2002, v. 12, p. R818-R826.

248. Sestokas A.K., Lehmkuhle S. The effects of monocular deprivation on the visual latency of geniculate X- and Y- cells in the cat. Developmental Brain Research, 1986, v. 30, p. 93-95.

249. Shatz C.J., Lindstrom S., Wiesel T.N. The distribution of afferents representing the right and left eyes in the cat's visual system. Brain Research, 1977, v. 131 (2), p. 103-116.

250. Shaw C., Needier M.C., Wilkinson M., Aoki C., Cynader M. Modification of neurotransmitter receptor sensitivity in cat visual cortex during the critical period. Developmental Brain Research, 1985, v. 22, p. 67-73.

251. Sherman S.M. Development of retinal projections to the cat's lateral geniculate nucleus. Trends Neuroscience, 1985, v. 8, p. 350-355.

252. Sherman S.M., Hoffmann K-P., Stone J. Loss of a specific cell type from dorsal lateral geniculate nucleus in visually deprived cats. J. Neurophysiology, 1972, v. 35(4), p. 532-541.

253. Sherman S.M., Wilson J.R., Guillery R.W. Evidence that binocular competition affects the postnatal development of Y- cells in the lateral geniculate nucleus. Brain Research, 1975, v. 100 (2), p. 441-444.

254. Shoham D., Hubener M., Schultze S. Grinvald A., Bonhoeffer T. Spatio-temporal frequency domains and their relation to cytochrome oxidase staining in cat visual cortex. Nature, 1997, v. 385, p. 529-533.

255. Silverman M.S., Grosof D.H., De Valois R.L., Elfar S.D. Spatial-frequency organization in primate striate cortex. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1989, v. 86, p. 711-715.

256. Singer W. Development and plasticity of cortical processing architectures. Science, 1995, v. 270, p. 758-780.

257. Singer W., Rauschecker J., Werth R. The effect of monocular exposure to temporal contrasts on ocular dominance in kittens. Brain Research, 1977, v. 134, p. 568-572.

258. Singer W., Tretter F., Cynader M. Organization of cat striate cortex: a correlation of receptive field properties with afferent and efferent connections. J. Neurophysiology, 1975, v. 39, p. 1080-1098.

259. Singer W., Tretter F., Yinon U. Central gating of developmental plasticity in kitten visual cortex. J. Physiology, 1982, v. 324, p. 221-237.

260. So Y.T., Shapley R. Spatial tuning of cells in and around lateral geniculate nucleus of the cat: X and Y relay cells and perigeniculate interneurons. J. Neurophysiology, 1981, v. 45 (1), p. 107-120.

261. Sperk H., Stryker M.P. Quantitative study of cortical orientation selectivity in visually inexperienced kitten. J. Neurophysiology, 1976, v. 39 (1), p. 63-70.

262. Stanford L.R. Conduction velocity variations minimizes conduction time differences among retinal ganglion cell axons. Science, 1987, v. 238, p. 358-360.

263. Stanford L.R. W- cells in the cat retina: correlated morphological and physiological evidence for two distinct classes. J. Neurophysiology, 1987, v. 57 (1), p. 218-244.

264. Stanford L.R. X- cells in the cat retina: relationship between the morphology and physiology of a class of cat retinal ganglion cells. J. Neurophysiology, 1987, v. 58 (5), p. 940-964.

265. Stevens J.K., Gerstein G.L. Interactions between cat lateral geniculate neurons. J. Neurophysiology, 1976, v. 39 (2), p. 239-256.

266. Stewart Т.Н., Boyd J.D., Matsubara J.A. Organization of efferent neurons in area 19: the projection to extrastriate area 21a. Brain Research, 2000, v. 881, p. 4756.

267. Stone J. Parallel processing in the visual system. New York, London: Plenum Press, 1983, 439 p.

268. Stone J., Dreher В., Leventhal A. Hierarchical and parallel mechanisms in the organization of visual cortex. Brain Research Reviews, 1979, v. 1, p. 345-394.

269. Stryker M.P. Cuddling up in the dark. Nature, 1991, v. 351, p. 526-527.

270. Stryker M.P., Harris W.A. Binocular impulse blockade prevents the formation of ocular dominance columns in cat visual cortex. J. Neuroscience, 1986, v. 6 (8), p. 2117-2133.

271. Sur M. Development and plasticity of retinal X and Y axon terminations in the cat's lateral geniculate nucleus. Brain Behavior and Evolution, 1988, v. 31, p. 243-251.

272. Sur M., Esquerra M., Garraghty P.E., Kritzer M.F., Sherman S.M. Morphology of physiologically identified retinogenuculate X- and Y- axons in the cat. J. Neurophysiology, 1987, v. 58 (1), p. 1-32.

273. Sur M., Frost D.O., Hockfield S. Expression of a surface-associated antigen on Y-cells in the cat lateral geniculate nucleus is regulated by visual experience. J. Neuroscience, 1988, v. 8 (3), p. 874-882.

274. Swindale N.V. How many maps are in the visual cortex? Cerebral Cortex, 2000, v. 10, p. 633-643.

275. Swindale N.V. Is the cerebral cortex modular? Trends Neuroscience, 1990, v. 13 (12), p. 487-492.

276. Szentagothai J. The module-concept I cerebral cortex architecture. Brain Research, 1975, v. 95, p. 475-496.

277. Taha S.A., Stryker M.P. Molecular substrates of plasticity in the developing visual cortex. Progress Brain Research, 2005, v. 147, p. 103-114.

278. Takacs J., Saillour P., Imbert M., Bogner M., Hamori J. Effect of dark rearing on the volume of visual cortex (areas 17 and 18) and number of visual cortical cells in young kittens. J. Neuroscience Research, 1992, v. 32, p. 449-459.

279. Takahashi Т., Kamio K., Takaki Y., Yamazaki T. Suppressive efficacies by adaptive temporal filtering system on photoparoxysmal response elicited by flickering pattern stimulation. Epilepsia, 2002, v. 43 (5), p. 530-534.

280. Takahashi Т., Ozawa Т., Nakamura H., Yamada S., Okamoto H., Yajima S., Goto K., Kondo N. Long-wavelength red light emission from TV and photosensitive seizures. ActaNeurologica Scandinavica, 2001, v. 103, p. 114-119.

281. Tieman S.B., Zee N., Tieman D.G. Dark-rearing fails to affect the basal dendritic fields of layer 3 pyramidal cells in the kittens visual cortex. Developmental Brain Research, 1995, v. 84, p. 39-45.

282. Tootel R.B.H., Hamilton S.L., Silverman M.S., Switkes E. Functional anatomy of macaque striate cortex. Ocular dominance, binocular integrations, and baseline conditions. J. Neuroscience, 1988, v. 8 (5), p. 1500-1530.

283. Trachtenberg J. Т., Stryker M. P. Rapid anatomical plasticity of horizontal connections in the developing visual cortex. J. Neuroscience, 2001, v. 21(10), p. 3476-3482.

284. Trepel C., Duffy K.R., Pegado V.D., Murphy K.M. Patchy distribution of NMDAR1 subunit immunoreactivity in developing visual cortex. J. Neuroscience, 1998, v. 18 (9), p. 3404-3415.

285. Troy J.B., Lennie P. Detection latencies of X and Y type cells of the cat's dorsal lateral geniculate nucleus. Experimental Brain Research, 1987, v. 65, p. 703706.

286. Tsumoto Т., Freeman R.D. Effects of strabismus on development of cortico-geniculate projections in the kitten. Experimental Brain Research, 1981, v. 44, p. 337-339.

287. Tsumoto Т., Freeman R.D. Ocular dominance in kitten cortex: induced changes of single cell while they are recorded. Experimental Brain Research, 1981, v. 44, p. 345-351.

288. Tsumoto T, Suda К. Evidence for excitatory connections from the deprived eye to the visual cortex in monocularly deprived kittens. Brain Research, 1978, v. 153 (l),p. 150-156.

289. Tsumoto T, Suda K. Laminar differences in afferent innervation to visual cortical neurons of the cat. Integrative Control Function Brain, 1981, v. 3, p. 75-78.

290. Tusa R.G., Palmer L.A., Rosenquist A.C. The retinotopic organization of area 17 (striate cortex) in the cat. J. Comparative Neurology, 1978, v. 177, p. 213236.

291. Tusa R.J. The visual cortex. American J. EEG Technology, 1986, v. 26, p. 135-143.

292. Verrotti A., Basciani F., Trotta D., Cutarella R., Sallandini C., Morgese G., Chiarelli F. Photoparoxysmal responses in non-epileptic children in long-term follow-up. Acta Neurologia Scandinavica, 2002, v. 105, p. 400-402.

293. Walsh C., Polley E.H., Hickey T.L. Generation of cat retinal ganglion cells in relation to central pathways. Nature, 1983, v. 302, p. 611-614.

294. Wang C., Waleszczyk W.J., Benedek G., Burke W., Dreher B. Convergence of Y and non-Y channels onto single neurons in the superior colliculi of the cat. Neuroreport, 2001, v. 12 (13), p. 2927-2933.

295. Wang Y., Gu Q., Cynader M.S. Blockade of serotonin-2C receptors by mesulergine reduces ocular dominance plasticity in kitten visual cortex. Exp. Brain Research, 1997, v. 114, p. 321-328.

296. Wark R.C., Peck C.K. Behavioral consequences of early visual exposure to contours of a single orientation. Development Brain Research, 1982, v. 5 (2), p. 218221.

297. Wiesel T.N., Hubel D.H. Comparison of the effects of unilateral and bilateral eye closure on cortical unit responses in kittens. J. Neurophysiology, 1965, v. 28 (6), p. 1029-1040.

298. Wiesel T.N., Hubel D.H. Effects of visual deprivation on morphology and physiology of cells in the cat's lateral geniculate body. J. Neurophysiology, 1963, v. 26 (6), p. 978-993.

299. Wiesel T.N., Hubel D.H. Extent of recovery from the effects of visual deprivation in kittens. J. Neurophysiology, 1965, v. 28 (6), p. 1060-1071.

300. Wiesel T.N., Hubel D.H. Single-cells responses in striate cortex of kittens deprived of vision in one eye. J. Neurophysiology, 1963, v. 26 (6), p. 1003-1017.

301. Wild H.M., Kulikowski J.J. Neurotoxic effects of acrylamide on rat reticulo-geniculate fibers. Behavioral Brain Research, 1984, v. 13, p. 201-207.

302. Williams J.H. Frequency-specific effects of flicker on recognition memory. Neuroscience, 2001, v. 104 (2), p. 283-286.

303. Wilson P.D., Rowe M.H., Stone J. Properties of relay cells in cat's lateral geniculate nucleus: a comparison of W- cells with X- and Y- cells. J. Neurophysiology, 1976, v. 39 (6), p. 1193-1209.

304. Wong-Riley M.T. Changes in the visual system of monocularly sutured or enucleated cats demonstrated with cytochrome oxidase histochemistry. Brain Research, 1979, v. 171, p. 11-28.

305. Wong-Riley MT. Cytochrome oxidase: an endogenous metabolic marker for neuronal activity. Trends Neuroscience, 1989, v. 12 (3), p. 94-101.

306. Wong-Riley M.T.T., Hevner R.F., Cutlan R., Earnest M., Egan R., Frost J., Nguyen T. Cytochrome oxidase in the human visual cortex: distribution in the developing and the adult brain. Visual Neuroscience, 1993, v. 10, p. 41-58.

307. Wong-Riley M.T., Merzenich M.M., Leake P.A. Changes in endogenous enzymatic reactivity to DAB induced by neuronal inactivity. Brain Research, 1978, v. 141, p. 185-192.

308. Wrobel A., Hedstrom A., Lindstrom S. Synaptic excitation of principal cells in the cat's lateral geniculate nucleus during focal epileptic seizures in the visual cortex. Acta Neurobiologica Experimentalis, 1998, v. 58, p. 271-276.

309. Xue J.T., Ramoa A.S., Carney Т., Freeman R.D. Binocular interactions inthe dorsal lateral geniculate nucleus of the cat. Experimental Brain Research, 1987, v. 68, p. 305-310.

310. Zhang C., Wong-Riley M.T.T. Expression and regulation of NMDA receptor subunit R1 and neuronal nitric oxide synthase in cortical neuronal cultures: correlation with cytochrome oxidase. J. Neurocytology, 1999, v. 28, p. 525-539.

311. Zhou Y., Leventhal A.G., Thompson K.G. Visual deprivation does not affect the orientation and direction sensitivity of relay cells in the lateral geniculate nucleus of the cat. J. Neuroscience, 1995, v. 15 (1), p. 689-698.

Информация о работе

Меркульева, Наталья Сергеевна
кандидата биологических наук
Санкт-Петербург, 2008
ВАК 03.00.13

Диссертация

Пластичность модулей зрительной коры кошки в онтогенезе при экспериментальном изменении зрительной среды - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы