Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Роль холинорецепторов и NMDA-рецепторов глутамата в формировании двигательной команды в моторной коре кошек при выполнении условной реакции постановки на опору

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Роль холинорецепторов и NMDA-рецепторов глутамата в формировании двигательной команды в моторной коре кошек при выполнении условной реакции постановки на опору"

Г 1 и им

'13 НОЯ ¡305

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. М.В.ЛОМОНОСОВА

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ .

На правах рукописи

ЧЕРНЫШЕВ Борис Владимирович

УДК: 612.821.6+612.822.2+612.76 РОЛЬ ХОЛИНОРЕЦЕПТОРОВ И НМБА-РЕЦЕПТОРОВ ГЛУТАМАТА В ФОРМИРОВАНИИ ДВИГАТЕЛЬНОЙ КОМАНДУ В МОТОРНОЙ КОРЕ КОШЕК ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ УСЛОВНОЙ РЕАКЦИИ ПОСТАНОВКИ НА ОПОРУ

03.00.13 - физиология человека и животных

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва, 1995

Работа выполнена на кафедре высшей нервной деятельности Биологического факультета МГУ-им. М.В.Ломоносова.

Научный руководитель: кандидат биологических наук

В.И.Майоров

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук М.Е.Иоффе;

кандидат биологических наук А.Г.Гусев

Ведущее научно-исследовательское учреждение:

Институт психологии РАН

Защита состоится " 1995 г. в часов

в Большой биологической аудитории на заседании специализированного Совета Д.053.05.35 при Московском государственном университете им. М.В.Ломоносова по адресу: 119899, Москва, Воробьевы горы. Биологический фафкультет МГУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета МГУ

Автореферат разослан "

" о И" 1995 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат биологических наук

Б.А.Умарова

Актуальность проблемы. Процессы обучения хорошо изучены различными научными школами на поведенческом уровне. За последние года достигнуты большие успехи в исследовании молекулярных и субклеточных механизмов пластичности.

Гораздо меньше известно о том, каким образом эта механизмы обеспечивают обучение и реализацию выученных реакций в целостном мозге. Исследования, посвященные выработке классического условного рефлекса, продемонстрировали долговременное повышение возбудимости нервных клеток, связанных с выполнением рефлекса, и усиление эффективности связей в различных структурах мозга (Woody, 1988; Steinmetz et al, 1988; Dlsterhoft et al, 1988). Показана критическая роль холинергической системы при приобретении условно-рефлекторных перестроек в интактном мозге, а также взаимодействие на уровне нейронов холинергических и глутаматергичаских входов (Woody et al, 1978; Weinberger, 1991; Dykea, 1991). Особое значение при индукции пластических перестроек имеют ШЗА-рецепторн глутаматэ (рецепторы, селективным агонистом которых является N-Menui-D-acnapraT)

(Colllngridgo. Singer, 1990).

В к> зие время очень мало известно о том, каким образом приобретенная временная связь актуализируется при выполнении выработанного условного рефлекса. Показано, что в ответ на условный стимул в гиппокамго генерируется тета-ритма (Котляр, Тимофеева, 1970). В то же время известно, что генерация тета-ритма запускается при активации холинергических проекций (Vanderwolf, Stewart, 1986). В ряде работ продемонстрировано, что нойроны основания переднего мозга, основного источника холинергических проекций в кору головного мозга, активируюгся п ответ на условный стимул (Richardson et al., 1988; Сторожук.

Зинюк, 1989). ЭЭГ-корреляга реакции на условный стимул -модленные негативные потенциалы - также имеют преимущественно холинергическую природу (Pirch et al, 1986).

В.И.Майоровым (1994) была высказана гипотеза, согласно которой при выполнении условной реакции постановки лапы на опору генерация вторичных разрядов нейронов моторной коры (т.е. двигательной команда). следутщих за первичным ответом на условный стимул, осуществляется благодаря активации NMDA-рецепторов глутамата, по механизму, сходному с механизмом генерации двигательной комавды в спинном мозге . (Баев, 1991; Grillner, Matsushita, 1991). Условия для генерации ВПСП, опосредованных шм-рецепторами, вероятно, создаются при М-холинергичэской активации нейронов моторной коры, причем преимущественно у тех нейронов, возбудимость которых повысилась на длительное время в ходе выработки рефлекса.

В настоящее время в литературе имеются противоречивые данные о влиянии ацетилхолина (АХ) на вызванные ответы нейронов (Pirch et al., 1992; Стороэкук и др., 1989, Btorozhuk, Zinjuk, 1991, Виноградова, 1994, 1995, Наввекпо, Bower, 1992). Практически ничего не известно о роли NMDA-рецепторов глутамата в генерации двигательной комавды в моторной коре. Настоящее исследование позволило изучить участие этих медиаторных систем в целостном мозге при выполнении приобретенного условного двигательного рефлекса.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы было изучение роли холинорецепторов и NMDA-рецепторов глутамата в моторной коре кошек при реализации двигательного условного рефлекса - условной реакции постановки лапы на опору (УРП).

В работе были поставлены следующие задачи:

1. Изучить с высоким временным разрешением компонентный состав вызванных ответов нейронов моторной коры в ответ на условную стимуляцию теменной коры, имеющей прямые моносинаптичвские проекции в моторную кору, при. выполнении УРП; проанализировать связь компонентов нейронной активности с условным стимулом и условным движением;

2. Изучить влияние микроионофоретической аппликации 2-амино-5-фосфоновалерата (ару), блокатора ньша-рецепторов, на фоновую активность и на компонента вызванной активности нейронов при выполнении УРП;

3. Изучить влияние микроионофоретической аппликации АХ на фоновую активность и на компонента вызванной активности нейронов при выполнении УРП.

Научная новизна работы. Впервые анализ вызванных ответов нейронов моторной коры на условный стимул проведен с высоким временным разрешением. Это позволило выделить 3 компонента вызванного ответа нейронов на условный стимул и соответствующие им волны вызванного потенциала и показать, что компоненты вызванного ответа имеют различную природу и различную связь со стимулом и с движением.

Методом микроионофореза впервые показано, что АХ усиливает все компонента вызванной активности в ответ на условный стимул, независимо от причин и условий их генерации. Впервые получены данные, говорящие об участии ШЭА.-рецепторов в поддержании фоновой активности в моторной коре в состоянии двигательной готовности. Впервые показано, что . Ш1)А-р8цепторы принимают участие в генерации двигательной команды. в моторной коре, и блокада этих рецепторов увеличивает латентный период целостного движения.

Научно-теоретическое н практическое значение работы.

Результаты, изложенные в работе, показывают, что так называемые "условные ответы" нейронов неоднородны по составу и могут состоять из нескольких компонентов, имеющих различную природу и различный физиологический смысл, причем не все компонента связаны с выполнением условной реакции. Это необходимо учитывать при изучении медиаторных механизмов условных реакций нейронов.

Полученные данные расширяют представления о процессах, происходящих в моторной коре при генерации двигательной команды при выполнении условного двигательного рефлекса и о роли холинергической системы и системы №ГОА-рецепторов глутамата в этих процессах.

Полученные результата углубляют имеющиеся представления о возможных механизмах участия различных нейромедиаторов в процессах интегративной деятельности ЦНС.

При 'выполнении работа усовершенствована методика изготовления стеклянных многоствольных микроэлектродов, создан оригинальный манипулятор для стеклянных микроэлектродов, написана комплексная компьютерная программа полуавтоматического управления экспериментом и обработки данных.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на 16-й Ежегодной конференции Европейской ассоциации нэйронаук (ЕМА.) (Мадрид, 1993), на ХУТ Международной конференции молодых ученых и студентов (Москва, 1993), на заседаниях кафедры высшей нервной деятельности Биологического факультета МГУ.

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 3 печатных работа.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания методов исследования, результатов

собственных исследований, обсуждения и выводов. Содержание диссертации изложено на страницах и включает рисунков. Список литературы содержит наименований, из них

отечественных и зарубежных авторов.

Автор выражает искренние благодарность своему научному руководителю старшему научному сотруднику В.И.Майорову и заведулцей лабораторией Н.О.Тимофеевой за постоянное внимание, ценные советы и помощь в работа, а также всем сотрудникам лаборатории нейрофизиологических механизмов обучения и кафедры ВИД за советы и помощь. Автор также очень обязан профессору В.В.Шульговскому за ценные совета и консультации по ходу выполнения работы, за внимательное прочтение рукописи и замечания по ней. Автор благодарен также А.А.Москвитину за помощь в создании электронного оборудования, В.И.Сергееву за ценные советы по методике, А.Грактаню (CNRS, Париж, Франция) и О.Г.Павловой (Институт ВИД и НФ РАН) за предоставленные препараты, В.М.Сторокуку и сотрудникам его лаборатории (Институт физиологии им.А.А.Богомольца, Киев, Украина) за ценные консультации, Л.И.Анциферовой (ИМЕН АМН) за предоставление экспериментальных животаых.

МЕТОДИКА

Работа выполнена на 14 взрослых кошках обоего пола. Подготовка кошек к хроническим экспериментам состояла . из следующих этапов: (I) предварительное приучение; (2) первая операция (билатеральное вживление стимулирующих электродов в теменную кору - переднюю супрасильвиеву извилину (поле 5) в область с координатами ар:13-15, Е:7,5); (3) дрессировка

(выработку уРП производили путем сочетания электрического раздражения ТК с тактильным раздражением дорзальной стороны лапы, вызывавшим безусловную реакцию постановки, которую подкрепляли пищей); (4) вторая операция (подготовка к регистрации нейронной активности).

В ходе экспериментов кошки, находящиеся в гамаке, выполняли условную реакцию "постановки лапы на опору в ответ на стимуляцию теменной коры. Стимуляцию проводили одной или двумя пачками импульсов (100 - 200 мкА, 0,2 мс, период 2 мс, интервал мезду пачками 240 мс; в первой пачке обычно 3 импульса, во второй пачке, подаваемой, только если первая пачка была недостаточно аффективна, - 10 - 30 импульсов). Регистрацию нейронной активности производили из моторной коры (поле 47), из области, нейроны которой интенсивно активировались при подъеме лапы (рис. I).

Регистрацию проводили стеклянными микроэлектродами трехствольными микропипетками. Сопротивление регистрирующего ствола синусоидальному переменном току частотой I кГц составляло 3-8 МОм. Микропипетки заполняли следующими растворами: I М раствор хлорида натрия (регистрируют® ствол); 100 мМ раствор D,"L-APV, рН 8 - 9 (ток фореза 10 - 100 нА); 0,5 М раствор ацеталхолина хлорида, рН 4 - 5 (ток фореза 10 - 100 нА); 25 мМ раствор атропина в 165 мМ растворе хлорида натрия (ток фореза 10 - 30 нА; 165 мМ (изотонический) раствор хлорида натрия (ствол дня компенсируицего тока). Запирающий ток обычно устанавливали равным 10 - 20 нА. Использовали оригинальный манипулятор для микроэлектродов, обеспечивавший попадание в заданную точку с высокой точностью (не хуже 0,2 мм).

Регистрировали импульсную активность одиночных нейронов и

Рис. I. Область моторной коры, в которой проводили регистрацию нейронной активности; суммировано по всем животным. Места регистрации показаны точками. cru - крестовидная, cor -коронарная, рга - пресильвиева борозды, pcd - посткруциатная ямка. Щггоархитектониче ские поля приведены по Hassler, Muhs-Clement, 1964.

нейронных групп, вызванный потенциал и движение. ОС устойчивости регистрации судили по неизменности формы и амплитуда спайков. Движение регистрировали с помощью лампочки, надеваемой на предплечье, и фотоэлементов. Для каждой реализации с точностью до 10 мс определяли латентный период начала движения.

Для каждой реализации регистрировали фоновую активность, предшествующую стимуляции (Тд- - Т3 на рис.2) и вызванную активность (Т3 - Т?). Моменты стимуляции, на время которой регистрация прерывалась, обозначены треугольниками под перистимульными гистограммами (Тд и Т6). Общая длительность регистрации для одной реализации составляла 1,2 с.

Регистрацию проводили непрерывными сериями по 40 - 50 реализаций, с интервалом 5 - 10 с меаду реализациями. Каадая серия включала 3 части, по 10 - 20 реализаций в каждой часта: до начала фореза вещества, на фоне непрерывного фореза вещества длительностью 2-3 минуты и после фореза вещества.

На растре (р, рис. 2, А) строки сверху вниз представляют последовательные реализации, точки - спайки нейронов, прямоугольники - отметки начала движения. Отметки у правого конца растра обозначают реализации, проведенные на фоне фореза вещества. Ниже на рисунке приведена перистимульная гистограмма нейронной активности (г) с шириной бина 10 мс, показывающая среднюю частоту разряда нейрона по всем реализациям, представленным на растре, в том же временном масштабе. Под перистимульной гистограммой нейронной активности расположена гистограмма моментов начала движения (гн).

На рис. 2, Б представлены перистимульные гистограммы нейронной активности, аналогичные перистимульной гистограмме г, но построенные отдельно для реализаций до (до), во время (АРУ) и

Т1 Т2

и***

Г |яг||Лг ь

Б

п- 43

1-15

16-3« АРУ 3« нА

31-43 поел*

Рис. 2. Серия реализаций УРП до, во время и после аппликации АРТ. А - суммарное представление серии регистрации активности нейронной группы; В - перистимульные гистограмм активности тех же нейронов до, на фоне и после фореза. Момента стимуляции указаны треугольниками. Калибровка: для вызванного потенциала - 250 мкВ (негативность вниз), для гистограмм нейронной активности и для срезов растра - 100 имп./с (масштаб гистограк«« *г2" в б раз меньше, калибровка соответствует 500 имп./с), для гистограию "гн" - 10 раз/бин). Поясно1шя в тексте.

после (после) форе за вещества, т.е. соответственно для верхней, средней (имеющей отметки фореза справа), и нижней части растра.

На рис. 2, А представлены также гистограмма нейронной активности с шириной Оика 10 мс, усредненная относительно моментов начала движения (гд), а также . перистимульная гистограмма с шириной бина 2 мс (г2), показывающая изменение частоты разряда нейрона непосредственно до и после первой пачки стимуляции. Эпоха всей гистограммы г2 соответствует участку Тд -Тэ гистограммы г. Кроме того, на рис.2, А представлен вызванный потенциал (вп), изображенный в том же временном масштабе, что и растр и перистамульные гистограммы.

Для изучения динамики воздействия фореза вещества на фоновую активность и выделенные нами компоненты вызванной активности применяли метод построения срезов растра. Срез растра представляет собой гистограмму, каздый бин которой показывает среднюю частоту разряда нейрона в определенном временном "окне" одной строки растра. Для наглядности срезы растра строили непосредственно против растра. Например, срез растра для фоновой активности (сф) показывает частоту разряда нейрона по всем реализациям для интервала Т^ - Т3, срез для вызванной активности (св) - в данном примере для интервала Т4 - Т5, интервал показан сплошной чертой под перистомульной гистограммой г. Правее также представлен срез, показывающий разность между частотой нейрона в интервале Т4 - Т5 и частотой фоновой активности (ср).

Достоверность изменения нейронной активности, представленной в виде среза растра, а также изменения латентных периодов движения лапой оценивали по двустороннему критерию Вилкоксона - Манн-Уитни отдельно для фоновой активности и выделенных нами трех компонентов вызванной активности. Изменение

кавдого компонента оценивали только в тех случаях, когда частота разряда нейрона в соответствующем временном интервале значимо отличалась от фоновой частота (по одностороннему критерию знаков), в противном случае компонент считался не выраженным в активности данного нейрона или нейронной группы.

Общую оценку достоверности преобладания тормозного пли возбудительного действия вещества на фоновую активность и компоненты вызванной активности, а также оценку того, выражена ли динамика компонента вызванной активности сильнее или слабее, чем динамика фона, производили по критерию знаков.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ I. Активность нейронов моторной коры при выполнении условной реакции постановки лапы на опору. Нейронная активность при выполнении условного рефлекса постановки лапы на опору изучена на 14 кошках, проведено более 300 серий регистрации.

Вызванный потенциал в ответ на условный стимул - стимуляцию теменной коры имел три характерных негативных волны - ^ и N3 (рис.3, Е). Волна М1 имела латентный период не более 10 - 15 мс, - около 30 мс, N3 - варьирующий латентный период более 100 мс.

Если регистрацию начинали при неустойчивом, нерегулярном выполнении УРП, то наблвдалась другая последовательность: негативная волна ^ и следующая за ней позитивная волна р. При невыполнении кошкой рефлекса после насыщения также происходила замена последовательности трех негативных волн на последовательность, состоящую из негативной и позитивной волны.

Примененная наш методика позволила выделить в вызванной активности нейронов три характерных компонента (рис.3, В - Д).

/ 1—

^.г^ч.^.ч/!

Д) ^

N2 N3

Рис. 3. Компонентный состав вызванного ответа на стимуляцию теменной коры при выполнении УРП. А - регистрация траектории движения; Б - Д - перистимульные гистограммы нейронной активности (компоненты вызванной активности обозначены цифрами); Е - вызванные потенциалы. Момент стимуляции указан треугольником. Пояснения в тексте.

Компонент I имел латентный период не Солее 10 мс, компонент 2 -20 - 60 мс, компонент 3 - от 70 - 80 до 200 - 250 мс и более. При невыполнении УРП первый компонент сохранялся, в то время как поздние компонента исчезали и на их месте появлялась тормозная пауза. Это совпадало во времени с исчезновением поздних волн N2 - N3 и появлением позитивной волны р.

Этот факт, а также совпадение латентных периодов дает нам возможность предположить существование непосредственной связи между волнами вызванного потенциала (отражающими генерацию синаптических потенциалов) и соответствующими компонентами нейронной активности.

Компонент I, несомненно, является преимущественно тяостзптячвскт ответом на стимуляцию теменной коры, осуществляемым по прямым связям из теменной коры в моторную (Бабминдра, Иманкулова, 1977), и его выраженность не связана с выполнением движения. Компонент 3 непосредственно связан с движением, его латентный период меняется вместе с изменением латентного периода движения в отдельных реализациях. Вероятно, он частично связан с активностью в вентролатералъном ядре таламуса (Anassian, 1972; Kotlyar et al,1979).

Компонент 2 оказывается также связанным с выполнением движения, но он существенно опережает движение, заканчивается до начала собственно движения, и его латентный период не меняется при изменении латентного периода движения в отдельных реализациях.

Изучение компонентного состава вызванных ответов позволило нам в дальнейшем отдельно рассматривать влияние апшшцируемых веществ на различные компонента активности, имеющие различную природу.

2. Влияние иикроионофореза АРУ на фоновую и вызванную активность нейронов и на латентный период УРП.

Произведено 86 полных серий регистрации отдельных нейронов и нейронных групп, включавших реализации до, во время и после аппликации ару, на 4 кошках. Примеры типичных реакций нейронов на аппликацию ару представлены на рис. 2 и 4.

Из 77 серий, в которых были зарегистрированы фоново-активныэ нейроны, достоверное обратимое уменьшение фоновой частоты разряда нейронов под действием ару наблюдали в 47 сериях (6I.CKK). Ни разу не было отмечено повышения фоновой активности при действии ару. Эффект ару проявлялся быстро после начала фореза, длительного последействия также не наблюдали.

Влияние ару на вызванную активность было также преимущественно тормозным. Всего из 86 серий достоверное подавление одной или нескольких фаз вызванной активности обнаружено в 38 сериях (44,256), а усиление вызванной активности - всего в 5 сериях (5,856).

Из 79 серий, в которых- регистрировался наиболее коротталатентный компонент i, его подавление под действием ару отмечено всего в 4 сериях (БДЖ), усиление компонента I ни разу не происходило. Компонент 2 присутствовал в 79 сериях, из которых в 26 (32,9%) происходило его подавление и в 5 (6,355) усиление. Компонент 3, который можно было выделить в 84 сериях, подавлялся в 26 случаях (31,0%) и усиливался - в Z (2,456).

Таким образом, если компонент i менялся под действием ару очень редко (и никогда.не увеличивался), то для компонентов 2 и 3 очевидно существенное преобладание числа случаев подавления под действием ару над числом случаев усиления: для компонента 2 26>5, р<0,001, для компонента 3 26>2, р<0,001. Подавление

С»

шжтшшх

• »','- • г ' I

ер

п»

_ __» _ ______ГН

п- 4«

г^йЩ^М^^!^ Ни; ¿и! il.iL Ц:_и ¿311-

1-ю

11-24

25-4»

АРУ 5« нА

Рис. 4. Серия реализаций УРП до, во время и после аппликации ару. а - суммарное представление серии регистрации активности нейронной группы; Б - перистимульные гистограммы активности тех же нейронов до, на фоне и после фореза. Обозначения как на рис. 2.

компонента 2 обычно сильнее затрагивало его начало.

В 14 случаях отмечалось также достоверное изменение латентного периода начала движения лапой при выполнении УРП, в том числе в 13 случаях - увеличение латентного периода во время действия ару, и в одном - уменьшение. Динамика изменения латентного периода движения лапой, как видно из рис. 2 и 4, практически не запаздывает по сравнению с моментами включения и выключения фореза ару, что также характерно и для нейронной активности. Наиболее часто увеличение латентных периодов движения наблюдалось в случаях с подавлением фоновой и/или вызванной активности.

Наши данные показывают отсутствие влияния APV на первичные ответа в пределах первых 50 мс, что говорит об их генерации без участия nmdа.-рецепторов глутамата. Этот результат согласуется с имеющимися в литературе сведениями о том, что fflfiDA-peцепторы не принимают участия в актрвации нейронов по внешним входам, приходящим в кору (Thomson, Deuchara, 1994). В то же время поздние компоненты, отражающие генерацию двигательной команда, проявляют большую чувствительность к APV. Это говорит об их генерации в значительной степени благодаря возвратному возбуждению в локальных связях моторной коры, для которых. характерно значительное участие nmda-рецвпторов (Thomson, Deuchara, 1994).

Наши данные также показывают, что в моторной коре в состоянии двигательной готовности Ш)А.-рецепторы вносят значительный вклад в поддержание фоновой активности, что является . несколько неожиданным с точки зрения известного механизма функционирования этого рецептора и связанного с ним канала. Сходный эффект был ранее показан на других областях коры

(Гох et al., 1990; Сторожук И др., 1992).

3. Влияние ыикроионофореза ацетшаолина на фоновую и вызванную активность нейронов а на латентный период УГП.

Произведено 172 полных серии регистрации отдельных нейронов и нейронных групп, включавших реализации до, на фоне и после аппликации АХ, на 7 кошках. Пример типичной реакции нейронов на аппликацию АХ представлен на рис. 5.

Микроионофоретическое подведение АХ при выполнении кошкой УРП оказывало преимущественно облегчающее действие как на фоновую активность, так и на все компоненты вызванной активности. Из 160 серий, в которых были зарегистрированы нейроны, обладавшие фоновой активностью, достоверное повышение частоты фоновой активности было отмечено в 78 случаях (48,8%).

Уменьшение частоты фонового разряда отмечено всего в 7 случаях (4,4%). Количество случаев усиления фоновой активности под действием АХ явно преобладало над количеством случаев ее подавления (78>7, р<0,001). В большинстве случаев действие АХ развивалось достаточно медленно и с большим последействием.

Влияние АХ на компоненты вызванной реакции было также преимущественно возбуждающим. Всего усиление вызванной активности наблюдалось в 69 сериях (40,1%), подавление - в 14 случаях (8,1Ж).

Из 154 серий, в которых регистрировался наиболее коротколатентный компонент I, его усиление под действием АХ отмечено в 37 сериях (24,056) и подавление - в 2 (1,ЗЖ). Компонент 2 можно было обнаружить в 165 сериях, из которых он в 46 случаях (27,9%) возрастал и в 3 (1,836) - уменьшался. Компонент 3, связанный с движением, присутствовал в 170 сериях,

I

1-15

16-34

п- 5«

щиилкэинн 54 нА

Рис. 5. Серия реализаций УРН до, во время и после аппликации ацвтилхолина. А - суммарное представление серии регистрации активности нейронной группы; Б - перистимульные гистограммы активности тех же нейронов до, на фоне и после фореза. Обозначения как на рис. 2.

его усиление обнаружено в 33 сериях (19,4%) и подавление - в 12 (7.ISB).

Очевидно существенное преобладание случаев усиления для всех трех компонентов под действием АХ над числом случаев их подавления: для компонента I 37>2, р<0,001, для компонента 2 46>3, р<0,001, для компонента 3 33>12, р<0,01. В то же время доля числа случаев с подавлением компонента 3 достоверно вше, чем других компонентов (р<0,01).

В подавляющем большинстве случаев усиление компонентов I и 2 происходило на большую величину, чем усиление фона. Для компонента I из 37 случаев в 32 его динамика была выражена сильнее, .чем для фона и в 5 - слабее (32>5, р<0,001), для компонента 2 - соответственно из 46 случаев - в 34 сильнее и в 12 - слабее (34>12, р<0,01).

В 6 случаях произошло достоверное изменение латентного периода подъема лапы: в 4 латентный период уменьшился и в 2 -увеличился.

Результаты наших исследований, показавших независимое усиление фоновой и всех компонентов вызванной активности при реализации двигательного рефлекса, хорошо согласуются с известным механизмом действия АХ непосредственно на пирамидные клетки через Mj холинорецепторы, сводящимся в конечном счете к повышению входного сопротивления и увеличении возбудимости клетки. В то же время известно пресинаптическое действие АХ, подавляющее как тормозные, так и возбудительные входа (НаззеЬю, Bower, 1992; Williams, Johnston, 1990), а также торможение нейронов, опосредованное возбуадэниэм тормозных интернейронов через М2 холинорецепторы (McCormic, Prince, 1986). Соотношение вкладов этих механизмов, и, следовательно, наблвдавдийся эффект

ацетилхолина, может зависеть от соотношения количества мускариновых холинорецепторов М^ и М^, от времени действия и концентрации АХ вблизи нейронов. Н-холиноргичэский механизм, видимо, не участвует в опосредовании эффекта АХ в моторной коре кошек, поскольку показано, что нейроны коры больших полушарий кошки не реагируют на никотиновые агонисти (Кггивт^с, РЫШа, 1963). Можно предположить, что наблвдавшееся нами относительно более часто подавление двигательного компонента активности нейронов отражает участие пресинаптического тормозного механизма.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результата настоящего исследования показывают, что в вызванном ответе нейронов моторной коры на условную стимуляцию генерируются три самостоятельных компонента. Начальный компонент I, видимо, является преимущественно моносинаптическим ответом на стимуляцию теменной коры, осуществляемым по пряшм проекциям из поля 5 в моторную кору. Судя по относительно небольшому минимальному латентному периоду после стимуляции теменной коры, компонент 2, видимо, генерируется только при участии внутрикорковых связей в моторной коре. Компонент 2 проявил чувствительность к ару, из чего можно сделать вывод об участии цмюА-рвцвпторов в его генерации. Однако поскольку изестно. что ШБА-рецэпторы сосредоточены преимущественно в области окончаний возвратных коллатералей пирамидных нейронов, приходящих на соседние пирамидные нейроны (№ояаоп, БеисЬагз, 1994), можно предположить, что вторичное тгоА-зависимое возбуждение нейронов моторной коры генерируется в системе возвратных коллатералей пирамидных нейронов. В генерации компонента 3, видимо, принимают

участие также проекции из таламического вентролатерального ядра. Общая схема связей в моторной коре, участвующих в генерации компонентов вызванной активности, в упрощенном виде представлена на рис.6.

Полученные данные показывают, что АХ оказывает почти исключительно возбуждающее действие на фоновую активность и компонента I и 2 вызванной активности, связанные со стимулом. Хотя компонент 3 также чаще усиливался при действии АХ, тормозное действие АХ с относительно высокой частотой наблюдалось только в отношении этого компонента. Поэтому можно предположить, что АХ оказывает пресинаптическое тормозное действие на возбудительные окончания волокон из вентролатерального ядра таламуса, которое во многих случаев маскируется общим возбудительным действием АХ на нейроны.

Из наших результатов следует, что вторичное возбуждение нейронов моторной коры, которое генерируется при участии ШОА-рецепторов глутамата, усиливается при действии АХ. Таким образом, система возвратных коллатералей может быть основным местом взаимодействия холинергических и шо ¿.-зависимых глутаматергических влияний на нейронах моторной коры, в частности, при генерации двигательной команды-

ацеталхолин APV

пт

Рис. б. Схема основных связей нейронов моторной коры. ТК -волокна из теменной коры, ВЛ - таламо-кортикальные волокна из вентролатерального ядра таламуса, ПТ - пирамидный тракт. Цифрами показаны предполагаемые места генерации компонентов нейронного отпета, "+" и " -" показывают предполагаемый знак действия ацетлхолина и APT на компоненты нейронных реакций.

- 23 -ВЫВОДЫ

1. После выработки условного рефлекса постановки лапы на опору в ответах нейронов моторной коры на условный сигнал появляется вторичные возбудительные компоненты, временные характеристики которых и чувствительность к блокаде NMDA-рецепторов глутамата согласуются со свойствами синаптической передачи в возвратных коллатералях пирамидных нейронов. При невыполнении условной реакции происходит замещение вторичных возбудительных компонентов на продолжительную тормозную паузу.

2. ару уменьшает фоновую активность нейронов и вторичные возбудительные компонента, что говорит об участии NMDA-рецепторов глутамата в поддержании фоновой активности нейронов моторной коры в состоянии двигательной готовности и в генерации вторичных возбудительных компонентов. Блокада рецепторов шм-типа в локальном участке моторной коры также ведет к увеличению латентного периода движения.

3. Аппликация АХ ведет преимущественно к общему повышению возбудимости клеток моторной коры, что выражается в независимом увеличении фоновой активности и всех компонентов вызванной активности. Подавление под влиянием АХ чаще всего встречалось дал наиболее позднего компонента, связанного с движением.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Майоров В.И., Чернышев Б.В. Активность нейронов моторной коры кошки при дифференцировке мезду реакциями постановки на опору правой и левой лапы, выработанными на стимуляцию теменной коры разных полушарий. Журн. высш. нервн. доят., 1994, 44, 2, 323 -333.

2. Chernyshev В.7., Maiorov V.l. EMG and single unit responses

in the feline motor cortex to the stimulation of the parietal cortex as conditioned stimulus. Abstr. 16th Annual Meeting of the European Meuroscience Association (18 - 21 September), Madrid, 1993. P583.

3. Чернышев Б.В. Рэакции нейронов моторной коры кошки при дифференцировке мэаду реакциями постановки на опору, правой и левой лапы, выработанными на стимуляцию теменной коры разных полушарий. Современные вопросы экспериментальной и прикладной физиологии. Материалы XVI Международной конференции молодых ученых и студентов (октябрь 1993). Москва, 1993, стр.66