Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Структурно-функциональная организация бульбарных "желудочных" нейронов

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Структурно-функциональная организация бульбарных "желудочных" нейронов"

л

, .1

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ФИЗИОЛОГИИ им. И. П. ПАВЛОВА

на правах рукописи

БАГАЕВ Виталий Аркадьевич

СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ БУЛЬВАРНЫХ "ЖЕЛУДОЧНЫХ" НЕЙРОНОВ

Специальность: 03.00.13 - физиология человека и животных

Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора биологических наук

Санкт-Петербург 1996

Работа выполнена в лаборатории кортико-висцеральной физиологии Института физиологии им. И. П. Павлова РАН.

Научный консультант : член-корреспондеит РАН, профессор А. Д. Ноздрачев

Официальные оппоненты :

академик РАО, доктор биологических наук, профессор A.C.Батуев академик РАЕН, заслуженный деятель науки РФ, доктор медицинских наук, профессор В. Г. Кассиль доктор биологических наук, профессор Б.С. Кулаев

Ведущая организация : Московский государственный университет им.М.В. Ломоносова.

заседании диссертацион . г , е

диссертаций на соискание учёной степени доктора наук при Институте физиологии им. И.П. Павлова РАН (Санкт-Петербург, наб. Макарова, 6).

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

Автореферат разослан "//" -"'у^ч 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор биологических наук Н. М. Вавилова

Защита состоится

ОЫЦЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АК i АЛЛЫ 1С)С J Ь 11РОБЛ 1-^М Ы. Комплекс вопросов, к.кающихся астральной регуляции висцеральных функции, ошосшся, но общему мнению, к наиболее сложным проблемам современной фитологии. В 1926 г. К.М.Быков и А.И.Ллсксеев-Беркман опубликовали тезисы своего доклада, которые стали одной из первых работ, посвященных изучению роли корковых клеток в регуляции деятельности внутренних органов. Впоследствии было получено множество фактов, ставших основой концепции о кортико-висцеральных взаимоотношениях.

В большинстве исследований, развивавших это направление, основное внимание уделялось процессам, возникающим на корковом уровне (Курцин, 1973; Батуев, 1978; Захаржевский, 1979; Беллер и др., 1980 и др.). При этом необходимость изучения подкорковых механизмов регуляции функций внутренних органов также подразумевалась; работа в лом направлении проводилась в целом ряде лабораторий (Суворов, 1967; Черниговский и др. 1973, 1980; 11о!драчев, 1978, 1983; Баклаваджян, 1985; Кассиль, 1990 и др.). И тем не менее, до сих пор нет целостной картины взаимодействия разных участков коры головного мозга и подкорковых структур в процессах регуляции висцеральных функций. Очевидно также, что нуждается в уточнении и сама формулировка: "кора головного мозга регулирует ф\нкшш внутренних органов". Разумеется, корковые нейроны не могут непосредственно осуществлять такую регуляцию, поэтому правильнее говорить о возможности модуляции кортикальными импульсами определенных, базовых механизмов, которые в обычных условиях осуществляют контрольные и координирующие функции по отношению ко всей многообразной "жизни" внутренних органов. В этой связи уместно привести высказывание В.Н. Черниговского (¡969), который специально подчеркивал, что ".-.. кора больших полушарий не выполняя функций автоматической ' регулирующей системы и даже системы следящей, можегг осуществлять влияния на отдельные саморегулирующиеся "блоки" физиологических систем". Поэтому,

одним и! важных направлении в развитии концепции о коргико-висцеральных взаимоотношениях является изучение механизмов влияния кортикальных импульсов на процессы управления деятельностью внутренних органов, которые и совершаются с участием именно таких "саморегулирующихся блоков". Что же понимается под этим термином?

Вероятно, в этом случае, речь, прежде всего, должна идти о специализированных "вегетативных" центрах продолговатого мозга. Следует заметить, что анализу нейронной организации сосудодвигательного и дыхательного центров посвящено большое число исследований. Значительно меньше внимания уделялось механизмам бульбарной регуляции функций желудочно-кишечного тракта. В 1959 г. А.И.Мордовцев предложил понятие о "желудочном центре", локализованном в области дна четвертого мозгового желудочка и формирующем фазы голодной периодической деятельности. Эти представления не получили развития, так как. невозможно экспериментально доказать, что такая сложная форма поведения висцеральной системы, в формировании фаз которой участвуют интраорганные сплетения, большая группа пептидных гормонов и многие структуры мозга (Sarna, 1985 и др.), исчезает при разрушении указанной зоны продолговатого мозга.

Идея о бульбарном "желудочном центре" вновь начала обсуждаться в конце 70-х годов (Davison, Grundy. 1980). Вместе с тем, данных о том, нейроны каких структур могли бы относится к этому центру, какова его организация и особенности нисходящих влияний на функции желудка и тонкой кишки - не имеется. В связи с этим становится очевидной необходимость проведения таких исследований. И дело, конечно, не только в понимании принципов бульбарной регуляции функций желудочно-кишечного тракта. Как известно, в клинической практике широкое распространение получили в настоящее время операции ваготомий разного уровня (Курыгин, 1977; Панцырев, Гринберг, 1979; Матросова и др., 1981). И понятно, что без ,. знания основных закономерностей работы всей системы блуждающего нерва и, в особенности, ядер ваго-солитарного комплекса, невозможно

ра ¡обр,иьгя ни в регуляции и координации функций желудочно-кшисикмо факт, ип в механизмах их посгваготомических нарушений Потому ;ша лит такого понятия как бульварный "жел\дочный центр" имеет наряду с теорс! ическим. также и прикладное значение.

С др\т ой стороны остается неясным - что же можно понимать под этим термином? По нашему мнению, "желудочный центр" - это популяции сенсорных, вставочных и двигательных нейронов ваго-солитарного комплекса, принимающих участие в реализации собственных рефлекторных реакций желудка и тонкой кишки. Указанные группы нейронов, а также комплексы бульбарных структур, связанных с регуляцией кровообращения и дыхания, как раз и следует рассматривать в качестве тех самых функциональных "блоков" (Черниговский, 1969), на которые в определенных условиях оказывают влияние кортикальные сигналы, либо импульсы от других образований цен 1 рагыюй нервной системы.

Для понимания механизмов регуляции любой висцеральной системы необходимы, по меньшей мере, следующие сведения (Хаютин и др., 1977). Во-первых, нужно знать, где расположены и каким образом организованы специализированные нейроны. Во-вторых, -представлять пути получения ими информации о состоянии регулируемой системы. И. в третьих, дать ответ на вопрос о механизмах вмешательства этих нейронов в процессы текущей деятельности конкретной висцеральной системы. Эти три положения подробно обсуждаются в работах, относящихся к анализу механизмов регуляции кровообращения и дыхания (Кулаев, 1972; Конради, 1973; Хаютин и др., 1977; Лебедев, 1978, 1986; Бреслав, Пятин, 1994; Глебовский. 1994; Исаев, 1994 и др.). Что же касается функций пищеварения, то такого анализа, в частности, в связи с особенностями их бульбарной регуляции, пожалуй, не проводилось. И еще одно обооятельство. По-видимому, целесообразно, к трем перечисленным положениям добавить и четвертое, касающееся того,- что для понимания механизмов регуляции любой висцеральной < системы необходимо знать каким образом происходит вмешательство

иерархически более сложных структур центральной нервной системы в базовые нервные механизмы регуляции.

Сказанное дает основания считать, что изучение механизмов кортико-бульбарных взаимоотношений, принципов взаимодействия кортикальных импульсов с нейронами продолговатого мозга является актуальным и представляет существенный интерес для выяснения закономерностей регуляции висцеральных функций.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью настоящей работы, выполненной в рамках плановых исследований лаборатории кортико-висцеральной физиологии Института физиологии им.И.П.Павлова РАН, явилось изучение структурно-функциональной организации популяций нейронов продолговатого мозга, принимающих участие в регуляции моторной функции гастро-дуоденальной зоны, и анализ механизмов модуляции их активности импульсами висцерального поля лимбической коры.

Задачи исследования состояли в следующем:

1. Провести анализ структурно-функциональной организации нейронов ядер блуждающего нерва, принимающих участие в процессах бульбарной регуляции функций верхних отделов желудочно-кишечного тракта и являющихся элементами бульбарного "желудочного центра".

2. В ядре солитарного тракта изучить нейроны, реагирующие на электрическое раздражение центральных отрезков желудочных ветвей блуждающего нерва и механорецепторов желудка. Описать типы таких нейронов и установить места их локализации.

3. С использованием техники ретроградного аксоналыюго транспорта пероксидазы хрена и электрофизиологических методов изучить особенности локализации, морфологические и функциональные характеристики нейронов в дорсальном моторном ядре блуждающего нерва, посылающих аксоны к функционально разным областям желудка и тонкой кишки.

4. В условиях острых и хронических экспериментов изучить эффекты активации "желудочных" нейронов дорсального моторного

ядра блуждающего нерва на изменения электрической активности стенки желудка и двенадцатиперстной кишки.

5. Провести нейрофизиологический анализ взаимодействия импульсов висцерального поля лимбической коры с нейронами оу.льбарного "желудочного центра".

6. Изучить тины влияний висцерального поля лимбической коры на впсцеросенсорные нейроны в системе бульварного "желудочного центра" и описать механизм кортико-бульбарного взаимодействия.

ПОЛОЖЕНИЯ. ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ.

1. В средней части ядра солитарного тракта существуют две группы нейронов, реагирующих на раздражение центральных отрезков желудочных ветвей блуждающего нерва и механорецепторов желудка. Первая из них - нейроны с ответами фазного типа на предъявляемый стимул, вторая - с ответами тонического типа (тормозными и возбудительными). Клетки с реакциями фазного типа способны i расформировать частоту поступающей к ним ингероцептивной имнульсации в сторону снижения ее избыточности. Описанные нейроны являются частью афферентного звена в системе бульбарной регуляции функций верхних отделов желудочно-кишечного тракта.

2. 11реганглионарные нейроны, иниервирующие верхнюю часть желудочно-кишечного тракта, локализуются у кошек только в дорсальном моторном ядре блуждающего нерва и организованы в виде

' ' полос (колонок), ориентированных в каудо-ростральном направлении. Проксимальные отделы желудочно-кишечного тракта получают )фферентные парасимпатические входы от групп нейронов, находящихся в медиальной и дорсомедиальной частях ядра, а днстальные - от клеток, расположенных вентролатерально. Активация бульбарных висцеромоторных "желудочных" нейронов сопровождается изменениями показателей моторной деятельности желудка и тонкой кишки.

3. Выявленные и изученные группы нейронов в ядре солитарного тракта и дорсальном моторном ядре блуждающего нерва Предлагается рассматривать как афферентный и эфферентный функциональные блоки в системе бульбарного "желудочного центра", предназначенного

для осуществления ряда собственных рефлекторных реакций верхних отделов желудочно-кишечного тракта.

4. Нейроны, локализованные в области бульбарного "желудочного центра", изменяют параметры своей, активности под воздействием импульсов с висцерального поля лимбической коры. Соответствующие влияния (избирательные или генерализованные) адресуются клеткам ядра солитарного тракта: преганглионарные нейроны дорсального моторного ядра блуждающего нерва не имеют прямых входов от кортикальных висцеромоторных областей.

5. Изменения функций внутренних органов под влиянием раздражения висцеромоторных корковых зон являются следствием модуляции активности висцеросенсорных нейронов продолговатого мозга, входящих в состав бульбарных вегетативных центров.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА.

Впервые выполнено комплексное электрофизиологическое и морфологическое исследование нейронов, составляющих бульбарный "желудочный центр".

Установлено, что в ядре солитарного тракта существуют две группы клеток, реагирующих на раздражение афферентных желудочных входов ответами фазного и тонического типов. Доказано, что клетки с реакциями фазного типа способны трансформировать частоту поступающей к ним интероцептивной импульсации в сторону снижения ее избыточности. Установлены места локализации висцеросенсорных нейронов обоих типов и предложена гипотеза об их роли в механизмах бульбарной регуляции функций желудка.

В дорсальном моторном ядре блуждающего нерва изучены особенности висцеротопической организации преганглионарных нейронов, посылающих аксоны к функционально разным областям желудка и тонкой кишки. Показано, что основная часть таких клеток локализована на участке ядра от +0.5 до +2.5 мм по отношению к задвижке. Их активация сопровождается изменениями электрогастро-и дуоденограмм. Определено количество нейронов, принимающих участие в иннервации разных областей желудочно-кишечного тракта и изучены их морфологические характеристики. Доказано, что

прокснчальные 01,40:11.1 желудочно-кишечного тракта получают >фферентные пара1 импатические входы ог групп нейронов, находящихся п медиальной и дорсомелиальнои частях ядра, а дистальные - ог кдегок, расположенных вентро.чатерально.

Выявленные и изученные группы нейронов ваго-солитарного комплекса предлагается рассматривать как афферентный и эфферентный функциональные блоки в системе бульбарного "желудочного центра", предназначенного для осуществления ряда собственных рефлекторных реакций верхних отделов желудочно-кишечного тракта.

Впервые проведен анализ механизма кортико-бульбарного взаимодействия. Показано, что нейроны, локализованные в области бульбарного "желудочного центра", изменяют параметры своей активности под воздействием импульсов с передней лимбической коры. Доказано, что избирательные или генерализованные влияния висцерального поля лимбической коры адресуются клеткам ядра солитарного тракта; преганглионарные нейроны дорсального могорно/о ядра блуждают его нерва не имеют прямых входов от кортикальных внсцеромоторных областей.

В работе выдвигается положение о том, что изменения деятельности внутренних органов под влиянием раздражения висцеромо горных корковых зон являются следствием модуляции активности висцеросенсорных нейронов продолговатого мозга, входящих в состав бульбарных вегетативных центров.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЬЕ Полученные в работе данные о структурно-функциональной организации нейронов ядер блуждающего нерва, принимающих участие в регуляции моторной функции верхней части желудочно-кишечного тракта, важны для развития представлений о бульбарном "желудочном центре".

Результаты исследования групп нейронов ядра солитарного тракта, получающих входы от интероцепторов желудка, и нейронов дорсального моторного ядра, посылающих аксоны к разным частям желудка и тонкой кишки, расширяют представления о механизмах

бульбарной регуляции функций пищеварительной системы в норме и патологии. Они могут использоваться в клинике при анализе постоперационных и, в частности, гюстваготомических нарушений моторной функции верхней части желудочно-кишечного тракта. На основании представленных в работе экспериментальных фактов, впервые дан анализ одного из возможных механизмов изменений функций внутренних органов в условиях раздражения корковой висцеромоторной области.

Доказано, что кортикальные импульсы могут вмешиваться в текущую деятельность бульбарных вегетативных центров, модулируя активность висцеросенсорных нейронов. Тем самым демонстрируется один из конкретных механизмов кортико-висцеральных взаимоотношений, что имеет существенное теоретическое и прикладное значение. Полученные факты могут учитываться при анализе механизмов ряда психо-соматических заболеваний.

В целом. проведенное исследование и полученные экспериментальные данные в новой области физиологии нейрогастроэнтерологии - могут быть использованы в лекционных курсах по общей физиологии и физиологии висцеральных систем.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты работы были доложены на 5-м международном симпозиуме "Физиология и фармакология гладких мышц" (Варна, Болгария, 1988), на совещании проблемной комиссии международного сотрудничества "Физиология висцеральных систем" (Прага, Чехословакия, 1988), на 8-й научной конференции ЦНИЛ Тбилисского института усовершенствования врачей "Центральная регуляция вегетативных функций" (Батуми,

1989), на Всесоюзной конференции, посвященной 70-летию проф. Г.И.Косицкого "Центральные и периферические механизмы регуляции физиологических функций" (Москва, 1990), на 15-й Всесоюзной конференции "Физиология пищеварения и всасывания" (Краснодар,

1990), на симпозиуме стран СНГ "Макро- и микроуровни организации мозга в норме и патологии" (Москва, 1992).

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация содержит 275 страниц текста и иллюстрирована 43 рисунками и 4

laCuHiuiMii; список nmepaiypu составляет 338 источников, из них 104 -

о к'чео венных и 234 - ¡арубежных.

О С 11 О В 11 Л/ Е М Е т О л 11 7 Е С К II Е П Р НЕМ hi.

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ В РАБОТЕ

Работа выполнена в условиях острых опытов ни 170 кошках. Часть данных получена в хронических экспериментах на 3-х сложнооперированных собаках. ' Использовался комплекс электрофизиологических методов для раздражения и регистрации активности исследовавшихся нервных структур, а также техника изучения ретроградного аксонального транспорта пероксидазы хрена для выявления бульбарных нейронов с аксонами в составе блуждающего нерва. В электрофизиологических опытах в качестве наркоза использовалась смесь а-хлоралозы (40-50 мг/кг) и уретана (400600 mi /кг), в морфологических - нембутал (45 мг/кг). Для ободвиживания животных применялся диоксоний (начальная доза 0.05 мг/к1) или флакседил (2 мг/кг) - внутривенно. Контроль за состоянием животных осуществлялся по уровню артериального давления в бедренной артерии (80-120 мм рт.ст.). частоте сердечных сокращений (120-200 в мин) и по электромиограмме стенки желудка (4-6 медленных волн в мин). При снижении артериального давления ниже указанного предела в бедренную вену капельно вводился реополиглюкин.

Гемшка нектрычсского разОражошя. Применялось электрическое раздражение лоддиафрагмальных и шейных стволов блуждающего нерва, дорсального моторного ядра, а также области "висцерального поля" лимбической коры. Для стимуляции блуждающего нерва в острых опытах использовались биполярные контактно-игольчатые и контактные серебряные электроды (диаметр - 100-200 мкм) с межэлектродным расстоянием до 5 мм. Раздражение групп нейронов дорсального моторного ядра осуществлялось посредством вольфрамовых монополярных электродов диаметром 2-5 мкм. Стимуляция лимбической коры производилась через биполярные накладные серебряные электроды, которые через медиальную щель

подводились к изучавшейся области (32 поле по 13родману). Генераторами раздражающих импульсов тока служили электростимуляторы ЭСУ-Ц2) и ЭСЛ-2. Параметры стимуляции описаны в соответствующих разделах работы.

Адекватное раздражение мехшюрецепторов желудка осуществлялось при заполнении воздухом тонкостенного резинового баллона, который через пищевод вводился в область средней трети полости желудка. Полиэтиленовой трубкой баллон соединялся с компрессором, управляемым от микроЭВМ. Все опыты с раздражением механорецегтторов желудка проводились в условиях спинномозговой эпидуральной анестезии (2% раствор новокаина, на уровне ThIII - ThiV).

Техника регистрации нейроналыюй активности. Для отведения внеклеточной активности нейронов ваго-солитарного комплекса использовались вольфрамовые микроэлектроды с диаметром активной части 1-3 мкм и сопротивлением 1.5-10.0 мОм на частоте 1 кГц. Активность изучавшихся нейронов ядра солитарного тракта и дорсального моторного ядра блуждающего нерва регистрировалась, обрабатывалась и анализировалась с помощью автоматизированной системы управления экспериментом, созданной на базе микроЭВМ "МЕРА-60" (Пантелеев, 1990) и использовавшейся в режиме реального времени. В хронических опытах на собаках при изучении эфферентной активности пилорической ветви блуждающего нерва применялся комплекс методических приемов, разработанных А.Д.Ноздрачевым и адаптированных к задачам эксперимента (Nozdratchev, Bagaev, 1983).

Верификация мест локализации электродов. По окончании каждого острого опыта производилась электрокоагуляция мозговой ткани в месте отведения (ток силой 30-40 мкА, в течение 10-30 с). Мозг фиксировался в 10 % растворе формалина в течении 48 часов. На замораживающем микротоме делались серийные фронтальные срезы в области ваго-солитарного комплекса толщиной 50 мкм. Определение локализации кончика микроэлектрода производилось с использованием стереотаксического атласа мозга кошки (Вегшап, 1968).

П.пчаше j.icKiuporiuiiipa- ¡i <!)оОсиограмч. Известно (Papasova, 1ОД4). чю электрическая активносгь желудка и тонкой кишки предаавлена двумя основными видами потенциалов. Первый -медленные волны, частота следования которых соответствует частоте возможных сокращений сгенки органа. Второй - спайк-потенциалм, появление которых на плато деполяризации медленных волн сопровождайся активной сократительной деятельностью. Учитывая эти данные, характер моторной деятельности стенки пилоро-ашральной области желудка и двенадцатиперстной кишки (1.5-2.0 см дистальнее пилорического сфинктера) оценивался нами по изменениям их электрической активности. С этой целью использовались биполярные (межэлектродное расстояние - 2 мм), подсерозные серебряные электроды (Папазова, Миленов, 1965).

Методика морфологических исследований. Для изучения локализации и морфологических особенностей нейронов дорсального моторного ядра блуждающего нерва использована методика ретроградного аксонального транспорта пероксидазы хрена (Mesulam, 1982). 33".i раствор маркера несколькими инъекциями вводился в разные области стенки желудка (90-100 мкл) и тонкой кишки (40-50 мкл). Для желудка область введения занимала плошадь равную примерно 1.5 см", для разных участков тонкой кишки - 1 см-. Через 72 часа осуществлялась фиксация мозга животных и приготовление фронтальных срезов (толщиной 50 мкм) на участке от -4.0 мм до +4.0 мм по отношению к задвижке. Меченные нероксидазой хрена нейроны подсчитывали«. на каждом третьем срезе в изучавшейся области. Анализировались морфометрические характеристики только тех клеток ваго-солйтарного комплекса, которые имели четко очерченные границы и хорошо видимое ядро.

Статистическая чорш'штка результатов. Для оценки изменений фоновой активности изучавшихся бульбарных нейронов использовались постстимульные гистограммы и подсчет средних частот до и после нанесения стимула. При изучении электрогастро- и дуоденограмм подсчитывали число медленных волн/мин и количество медленных волн со спайк-потенциалами. Для обработки результатов

-н-

морфологических исследований применялся критерий Стыодента. Статистические расчеты выполнялись на ПЭВМ с использованием программ, предоставленных вычислительным центром Института физиологии им.И.П.Павлова РАН.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Для решения поставленных в работе задач, представлялось целесообразным изучить группы нейронов, которые могли бы составлять гипотетический бульбарный "желудочный центр" (Davison,Grundy, 1980) или, иными словами, функциональный блок (Черниговский, 1969), с участием которого реализуются собственные рефлекторные реакции желудочно-кишечного тракта и кортикальные влияния на его функции. Такой блок должен содержать афферентное и эфферентное звенья и иметь входы от висцеромоторных корковых областей.

АФФЕРЕНТНЫЕ БУЛЬВАРНЫЕ "Ж ЕЛ УД ОЧНЫ Е" НЕЙРОНЫ

Область ядра солитарного тракта, по-видимому, следует рассматривать как единственную бульбарную структуру, где сосредоточены сенсорные висцеральные нейроны, получающие входы от интероцепторов желудка и двенадцатиперстной кишки (Kalia.Mesulam, 1980). Существует точка зрения, что зоны окончаний чувствительных волокон от разных органов в этом ядре перекрываются (Kalia.Sullivan, 1982). Это создает условия для формирования на бульбарном уровне команд, координирующих деятельность разных висцеральных систем, то есть для межсистемного взаимодействия и реализации сопряженных рефлекторных реакций (Черниговский, 1960). Установлено, что к нейронам ядра солитарного тракта может поступать соматическая афферентация (Костюк, Преображенский, 1975). Перекрытие зон окончаний висцеральных и

сомашческнх афферентный волокон облег чает осуществление висцеро-сомагического взаимодействия. Все сказанное можез подвести к предположению об отсутствии висцеротопической организации нейронов в афферентном звене бульбарного желудочного центра. Однако, есть основания считать, чю это не так. Для решения этого вопроса нами были поставлены две серии опытов, в которых активность нейронов ядра солитарного тракта изучалась в ответ на раздражение афферентных волокон желудочной ветви блуждающего нерва и мсханорсцепторов желудка

Эчектрическое раздражение желудочных ветвей блуждающего нерва и активность нейронов ядра солитарного тракта.

На 16 кошках изучена внеклеточная активность 101 нейрона, изменения частоты импульсации которых были связаны с наносимым раздражением.

Нейроны с реакциями фазного типа. Вне стимуляции активность большинства изучавшихся клеток ядра солитарного тракта была представлена одиночными разрядами с относительно низкой частотой следования (от 0.8+0.16 до 6.0±1.7 имп/с). Визуально, корреляции паттернов импульсации с регистрировавшимися показателями функционального состояния животного (системное артериальное давление, частота сердечных сокращений и дыхания) мы не наблюдали. В некоторых опытах нами изучены клетки и с другим типом фоновой активности. Регистрировались относительно высокочастотные, продолжительные группы импульсов, которые возникали с периодом от одной до нескольких минут. Если на этом фоне производилось электрическое раздражение нерва, то группирование разрядов устранялось. В ответ на раздражение центрального отрезка ветви блуждающего нерва, иннервирующей тело желудка, 25 нейронов (25% от общего числа изученных) реагировали на одиночное раздражение фазно. Величина латентного периода такой реакции была в пределах от 10 до 40 мс. Следует заметить, что при этом средняя частота фоновой импульсации тестируемых клеток практически не менялась. При изучении особенностей фазных ответов

нейронов, как правило, подавалось 100 одиночных импульсов раздражения. При этом оказалось, что далеко не во всех реализациях клетки отвечали на стимуляцию желудочной ветви блуждающего нерва; у некоторых из них фазные ответы регистрировались лишь в 20% случаев.

Нейроны с реакциями тонического типа. 76 нейронов (75% от общего числа) в описываемой серии экспериментов не отвечали на предъявление одиночного стимула. Однако, в случае неоднократного раздражения блуждающего нерва частота их разрядов изменялась тонически: у 38 клеток - она возрастала (тонические возбудительные реакции), а у остальных - снижалась (тонические тормозные). Степень тонического увеличения частоты потенциалов нейронов определялась уровнем их исходной (фоновой) импульсации. Чем выше частота фоновой активности, тем больше она была в тоническом ответе клетки на повторяющееся раздражение нерва. И наоборот. Нейроны с относительно низкой частотой фоновых разрядов давали и соответствующий тонический ответ - с более низкой частотой следования импульсов. Аналогичная зависимость обнаружена и у тех клеток, которые в ответ на ритмическую стимуляцию нерва реагировали тоническим уменьшением частоты импульсации. В этом случае оказалось, что чем ниже частота фоновых разрядов нейрона, тем в большей степени выражено торможение его активности на раздражение желудочной ветви блуждающего нерва, вплоть до полного прекращения регистрации потенциалов.

Итак, в ядре солитарного тракта выявлены два основных типа нейронов, реагирующих на электростимуляцию центрального отрезка желудочной ветви блуждающего нерва - фазные и тонические (возбудительные и тормозные). Максимальное число фазных нейронов найдено на участке ядра солитарного тракта каудальнее задвижки, до уровня -0.5 мм. В этой же области обнаружена большая часть клеток с тоническим тормозным типом реагирования на предъявляемый стимул. Нейроны с тоническим возбудительным типом ответа располагаются, в основном, в центральной части ядра, ростральнее задвижки (от +0.5 до +1.0 мм).

Га'Юражение \texauopeuenmopon < тенки .vceivilKa и активность нейроном ж)ра со ттчрного тракта.

На 21 кошке проведен анализ внеклеточной активности 89 нейронов, которые реагировали на предъявляемый стимул.

Нейроны с реакциями фачпою типа. В ответ на стимуляцию механорецепторов стенки желудка 53 нейрона (60% от числа изученных) ядра солитарного тракта реагировали фазно. К этой группе отнесены 17 клеток, отвечавших во время наполнения воздухом баллона, 21 - реагировавших на окончание раздражения и 15 единиц, которые увеличивали частоту разрядов и на начало, и на окончание стимуляции. Средние частоты фоновых разрядов этих клеток составляли: 0.5+0.07, 0.5±0.05 и 0.3+0.05 имп/с, соответственно, и достоверно не различались. Особенностью нейронов с фазньгми реакциями на начало действия стимула было появление разрядов в период нарастания давления в баллоне или по мере достижения его максимальных значений. Затем частота импульсов возвращалась к исходной и практически fie менялась до окончания действия стимула. Однако, у нескольких нейронов этого типа в наших опытах регистрировались пачки разрядов и на фоне действия раздражителя. Им предшествовали небольшие колебания давления внутри баллона, возникавшие, по-видимому, как следствие рефлекторных сокращений стенки желудка. У нейронов же с фазными ответами на начало и окончание стимуляции частота разрядов увеличивалась и в период быстрого уменьшения давления в баллоне (при пассивном выходе из него воздуха).

Нейроны с реакциями тонического типа. К этой группе клеток отнесены 36 единиц (40% от общего числа изученных).. Из них 20 реагировали на предъявляемый стимул тоническими возбудительными ответами, а 16 - тоническими тормозными. Средние значения частот фоновой импульсации у нейронов с тонической возбудительной реакцией составляли 0.6+0. Î имп/с, с тонической тормозной - 1.1+0.1 имп/с и достоверно различались между собой (р<0.05). Особенностью этих нейронов было градуальное увеличение или уменьшение частоты разрядов в ответ на раздражение механорецепторов желудочной

стенки. В наших опытах такие изменения частоты были достаточно длительными - они продолжались в течение 30 и даже более секунд после окончания действия стимула. Максимальные отклонения частоты разрядов в паттерне ответной реакции от частоты фоновой импульсации составляли около 66% для тонических возбудительных и 23% - тормозных нейронов. Ответы нейронов с тонической реакцией на предъявляемый стимул характеризовались еще двумя особенностями. Первая была выявлена в ходе анализа изменений средних частот разрядов нейронов с тоническими реакциями за фиксированные (10 с) последовательные интервалы времени. Установлено, что в ответ на раздражение механорецепторов стенки желудка частота потенциалов у клеток с тонической тормозной реакцией градуально снижалась, достигая через 30 с минимальных значений. В таких же условиях у нейронов с тоническими возбудительными ответами частота импульсов вначале возрастала до максимальных значений, а затем, начиная с 30-й секунды, уменьшалась до величин, близких к частоте тонических тормозных нейронов. И еще одна, вторая особенность реагирования нейронов этого типа на предъявляемый стимул. В ряде опытов отмечалось изменение знака ответной реакции в зависимости от порядкового номера стимула в серии. Так, в ответ на первое раздражение регистрировалась тоническая возбудительная реакция, на третье применение стимула она менялась на тоническую тормозную. Пятое предъявление раздражителя вновь вызывало тонический возбудительный ответ, а восьмое - тормозный. Такое явление перемены направления (реверсии) ответа было связано с уровнем частоты импульсации нейронов ядра, предшествующей подаче стимула. При низкой ее частоте механическое раздражение рецепторов стенки желудка сопровождалось увеличением, а при относительно высокой - снижением частоты разрядов в тоническом ответе нейрона.

Таким образом, в ядре солитарного тракта кошки выявлены два основных типа нейронов, реагирующих на механическую стимуляцию рецепторов стенки желудка: фазные и тонические. Наибольшее число фазных нейронов обнаружено в области правого ядра (0.5 мм

каудальнее шшижки). Они реагируют увеличением частоты разрядов в период начала и окончания дейспшя стимула. Нейроны с тоническими во (буди тельными и тормозными ответами распределены в обоих ядрах дпффу ¡но

О nos 11ож1шм функциональном значении "жену дачных "нейронов ядра со попарного тракта.

Как следует из полученных нами результатов, в средней части ядра выявлены два основных типа нейронов, реагирующих на активацию "желудочных" входов: с фазными и тоническими ответами. Для них характерна фоновая импульсация с низкой частотой следования разрядов, которая определяется, по нашему мнению, следующими факторами: наличием аксо-дендритных синапсов, преобладанием нейронов ретикулярного типа, хорошо выраженными афферентными связями клеток ядра, а также некоторыми собственными свойствами висцеросенсорных нейронов (Champagnat et al., 1986). Надо полагать, что эти же факторы влияют и на формирование паттернов ответов изучавшихся нейронов на стимуляцию желудочных афферентных волокон блуждающего нерва и рецепторов стенки желудка.

Оценивая результаты анализа мест локализации "фазных" нейронов, можно предположить возможность топической организации представительства желудочных афферентных волокон блуждающего нерва. Область ядра, ограниченную -0.5 - +0.5 мм следует рассматривать как его "желудочную" область, во всяком случае, с точки зрения локализации здесь нейронов с ответами "фазного" типа. Эти клетки могут трансформировать частоту поступающей к ним импульсации. Доказательством этому может служить то, что в наших опытах с электрической стимуляцией блуждающего нерва стабильный фазный ответ нейронов регистрировался не в каждой реализации, а, в среднем,- один ответ на 5-10 предъявлений стимула. Латентный период ответов этих клеток не превышал 40 мс, что соответствует активации тонких миелинезированных низкопороговых волокон со скоростью проведения возбуждения от 3.7 до 15 м/с; такие волокна могут быть

связаны с проведением информации от механорецепторов желудка (Davison, 1983). Учитывая сказанное, описанные нейроны можно рассматривать в качестве входных, висцеросснсориых клеток второго порядка в системе передачи информации от желудочных механорецепторов.

Возникает вопрос - каков механизм работы висцеросенсорных нейронов ядра солитарного тракта, какую информацию они воспринимают? Соответствующие клетки можно разделить, по крайней мере, на две группы. Первая - нейроны, отвечающие на начало, а вторая - на окончание стимуляции. Они воспринимают информацию о начале, окончании и степени наполнения желудка, а также, возможно, о скорости этого процесса. Об этом свидетельствуют наши результаты и данные других авторов о динамических свойствах желудочных механорецепторов и широком диапазоне порогов их возбуждения, перекрывающем область физиологических значений давления в полости желудка (Davison, 1983).

Ответы на выключение стимула были более продолжительными, чем на включение (что может быть связано с меньшей скоростью пассивного выхода воздуха из баллона), и часто возникали на фоне предшествующего угнетения активности нейрона, развивающегося во время действия раздражителя. Такой эффект можно было бы связать с наличием тормозных входов в "желудочную" область ядра солитарного тракта; тогда резкое уменьшение давления в баллоне может сопровождаться периодом молчания желудочных рецепторов растяжения (Davison, Clarke, 1988) и, следовательно, - снятием торможения в указанной области ядра. Возможность существования тормозных входов в ядро солитарного тракта предусматривалась в гипотезе, предложенной для объяснения механизмов реализации ваго-вагальных рефлексов (Davison, Grundy, 1980).

Характер реакций нейронов фазного типа на раздражение механорецепторов желудка не идентичен паттернам импульсации, регистрируемой в афферентных волокнах блуждающего нерва. Это, безусловно, свидетельствует об определенной переработке информации

>же на уровне первого синапса (Rogers, Hermami. 1985), возможно, в направлении уменьшения ее и мы точности.

Другой и наиболее часто встречавшейся в наших опытах труппой были нейроны, отвечавшие на ритмическую стимуляцию блуждающего нерва и механическое раздражение стенки желудка ответами тонического типа. По-видимому, эти клетки не имеют прямых входов' oi соответствующих афферентных волокон и их следует рассматривать в качестве интернейронного аппарата в системе бульварной регуляции функшш перхней части желудочно-кишечного тракта. Характер изменения их активности отражает процесс переработки висцеральной афферентной импульсации в ядре солитарного тракта и, возможно, направлен на обеспечение оптимального для данного воздействия уровня функционального состояния бульбарных желудочных клеток. Если рассматривать эту группу клеток в составе афферентного звена бульбарной регуляции функций верхней части желудочно-кишечного тракта, то можно предположить, что нейроны с тормозным типом ответа включены в систему осуществления отрицательной обратной свяш. а нейроны с возбудительными тоническими ответами -положительной.

Мтак, на основании полученных в этой части работы результатов можно сделать следующее заключение. В ядре солитарного тракта кошки выявлены два основных типа нейронов, реагирующих на стимуляцию рецепторов желудочной стенки. Первый из них - нейроны с фазным типом ответа, которые реагируют увеличением частоты разрядов в период начала и окончания действия раздражителя и могут рассматриваться в качестве входного, афферентного блока в системе бульбарной регуляции функций верхней части желудочно-кишечного тракта. Второй тип - нейроны с тоническими тормозными и возбудительными реакциями, по-видимому, обеспечивают оптимальный уровень функционального состояния этого блока. В целом изучавшиеся нейроны ядра солитарного тракта можно рассматривать как афферентную часть бульварного "желудочного центра".

ЭФФЕ РЕНТНЫЕ БУЛЬВАРНЫЕ "Ж Е JI УД О Ч 11 Ы Е" НЕЙРОН Ы

Дорсальное моторное ядро блуждающего нерва - основной источник эфферентной парасимпатической иннервации внутренних органов (Getz. Sirnes. 1949; Mitchel, Warwick, 1955; Miselis et al., 1990 и др.). Вместе с тем, до последнего времени в литературе обсуждается вопрос о возможной топической организации нейронов этого ядра, то есть о существовании мест максимальной плотности клеток, посылающих аксоны к разным органам и отдельным их частям. Где расположены и как организованы нейроны ядра, осуществляющие иннервацию желудка и тонкой кишки, в чем состоят особенности их функциональной организации и нисходящих влияний на моторную деятельность верхних отделов желудочно-кишечного тракта? Решение этих вопросов представляет существенный теоретический и практический интерес. Поэтому в работе проведено комплексное морфологическое и электрофизиологическое исследование нейронов ядра, составляющих эфферентное звено в системе бульбарного "желудочного центра".

Структурная организация нейронов дорсального моторного ядра блуждающего нерва, посыпающих аксоны к разним частям желудочно-кишечного тракта.

В этой серии опытов с использованием метода ретроградного аксонального транспорта пероксидазы хрена на 52 кошках изучены особенности локализации нейронов, посылающих аксоны к функционально разным частям желудка и тонкой кишки.

На всем протяжении ядра могут быть выделены крупные (более 20 мкм), средние (15-20 мкм) и мелкие (7.5-14.5 мкм) клетки. Их соотношение в % составляло 40;40:20. Изучавшиеся нейроны различались по форме. Найдены: веретенообразные, мультиполярные, треугольные и овальные клетки. В группе крупных нейронов доминировали мультиполярные, в группе средних - веретенообразные, наконец в группе мелких - овальные клетки. Разные по размерам и

форме клоки в одинаковой степени представлены на участках лорсально] о моторного ядра, осуществляющих иннервацию различных областей желудочно-кишечного тракта. Меченные пероксидазой хрена нейроны обнаружены нами только в дорсальном моторном ядре блуждающего нерва (билатерально).

Установлено, что нейроны, посылающие аксоны к органам желудочно-кишечного тракта располагаются в ядре в виде узких полос (каждая из которых содержит разное количество клеток), ориентированных в каудо-ростральном направлении. Для функционально неоднородных отделов желудка и тонкой кишки в дорсальном моторном ядре существуют области с максимальным скоплением соответствующих клеток. Для кардиальной части желудка - это область, ограниченная +0.5 - +2.0 мм (по отношению к задвижке), для средней его трети - +1.0 - +2.0 мм, для антральной части - +1.0 -+ 1.5 мм и для пилорического сфинктера - +1.0 - +2.0 мм. Верхняя часть часть двенадцатиперстной кишки получает экстраорганные парасимпатические входы от нейронов дорсального моторного ядра, максимальное число которых найдено на участке от +1.0 до +2.5 мм, область дуодено-еюнального перехода - +1.2 - +2.7 мм, верхняя часть гощей кишки - +1.0 - +1.8 мм. Полосы нейронов, аксоны которых входят в состав поддиафрагмальных ветвей блуждающего нерва и иннервируют разные участки желудка и тонкой кишки, не перекрываются. По нашим данным, проксимальные отделы желудочно-кишечного тракта получают входы от нейронов, локализованных в дорсальном моторном ядре медиально и дорсомедиально, а дистальные - от клеток ядра, расположенных вентролатерально.

Таким образом, нейроны, осуществляющие парасимпатическую иннервацию желудка и тонкой кишки, располагаются у кошек преимущественно в средней части дорсального моторного ядра блуждающего нерва (+0.5 - +2.5 мм по отношению к задвижке), которую и следует рассматривать как эфферентное звено в системе бульбарной регуляции функций желудочно-кишечного тракта.

Нредставляло также определенный интерес проанализировать некоторые электрофизиологические характеристики "желудочных" нейронов. дорсального моторного ядра и попытаться идентифицировать их как преганглионарные. С этой целью была проведена следующая серия экспериментов.

А иалт антидромных ответов "желудочных " нейронов аораиыюго моторного ядра блуждающего нерва.

При проведении электрофизиологической идентификации преганглионарных нейронов ядра возникли две основные проблемы. Во-первых, нами использовалось внеклеточное отведение активности нейронов, что затрудняло идентификацию антидромного потенциала, в частности, по форме его переднего фронта. Во-вторых, в условиях электрического раздражения центральных отрезков желудочных ветвей блуждающего нерва одновременно активировались не только эфферентные, но и афферентные волокна. Поэтому, для идентификации бульбарных парасимпатических нейронов, связанных с регуляцией функций желудочно-кишечного тракта, использован ряд косвенных критериев: постоянство величин латентных периодов и эффект коллизии. В качестве дополнительного теста применялся анализ максимальной частоты воспроизведения нейроном ритма раздражения. Учитывалась также форма потенциала действия.

В опытах на 41 кошке показано что в условиях стимуляции поддиафрагмальных ветвей блуждающего нерва нейроны "желудочной" области дорсального- моторного ядра генерировали одиночные потенциалы действия ,.со средним латентным периодом -260.9+5.1 мс. Величины флуктуаций латентных периодов не превышали 1 мс и зависели только от интервала времени между импульсами раздражения нерва, но не от силы стимулирующего тока, что позволило отнести соответствующие ответы к антидромным. В части опытов нами были зарегистрированы реакции клеток с явлениями коллизии. Сравнение характеристик ответов группы преганглионарных нейронов "желудочной" области дорсального моторного ядра, у которых удавалось наблюдать эффекты коллизии, и

нейронов, анждромно идентифицированных на основании совокупное!и других критериев, показало отсутствие каких-либо принципиальных различий между ними. В качестве еще одного критерия при идентификации преганглионарных "желудочных" нейронеж была использована характеристика воспроизведения ими ритма раздражения. Оказалось, чго изучавшиеся нейроны без искажений воспроизводят ритм 100-120/с и даже более. Соматодендритный компонент антидромного ответа исчезал в наших опытах, начиная с частоты 27О/с. Примерно такие же результаты были получены и при единичных успешных попытках внутриклеточного отведения ответов преганглионарных нейронов дорсального моторного ядра крысы (Nishimura, Oomura, 1987), а также для преганглионарных нейронов сакрального отдела спинного мозга (De Groat, Ryall, 1968).

Таким образом, проведенные эксперименты подтверждают возможность антидромной идентификации преганглионарных "желудочных" нейронов дорсального моторного ядра в условиях внеклеточного отведения их активности и раздражения смешанного нерва. Вместе с тем, эти результаты приводят к необходимости рассмотрения того, как меняются показатели моторной активности желудка и двенадцатиперстной кишки при раздражении этих групп клеток'1 Ниже кратко представлены результаты соответствующих исследований.

М икропектростимуляция идентифицированных нейронов дорсального моторного ядра и активность гладких мышц гастро-Оуодепальной зоны.

На 20 кошках изучены эффекты раздражения участков ядра на показатели электрической активности стенки пилоро-антральной области желудка и верхней части двенадцатиперстной кишки. Стимулирующие микроэлектроды погружались в "желудочную" область (идентифицированную в предыдущих сериях опытов) правого дорсального моторного ядра блуждающего нерва: 0.5-2.0 мм

ростральнее задвижки и 1.5-2.0 мм латеральнее средней линии на глубину Т.0-1.7 мм.

Электрическое раздражение указанной области ядра сопровождалось уменьшением частоты медленных волн стенки желудка. Наиболее выраженная реакция развивалась через 20-25 с после окончания стимуляции. Через 120-150 с частота медленных волн восстанавливалась до исходных значений. Такой эффект регистрировался при низких (10 Гц) и высоких (50 Гц) частотах раздражения. Реакция сохранялась и после введения атропина. Стимуляция ядра вызывала два вида изменений спайк-потенциалов: их появление или угнетение. Нанесение раздражения на фоне регистрации только медленных волн приводило к появлению спайк-потенциалов, то есть к увеличению сократительной активности изучавшейся части желудка. В опытах, где электрогастромиограмма была представлена и медленными волнами, и спайк-потенциалами, стимуляция дорсального моторного ядра сопровождалась двухфазной реакцией - вначале исчезновением спайк-потенциалов, а затем - их появлением и усилением. Перидуральная спинальная анестезия не изменяла характера описанных реакций. Пересечение ипсилатерального блуждающего нерва в цервикальном отделе полностью снимало все эффекты стимуляции. Системное артериальное давление и. частота сердечных сокращений в этих опытах практически не изменялись.

Электрическая активность двенадцатиперстной кишки (1.0-1.5 см дистальнее пилорического сфинктера) вне раздражения регистрировалась только в виде медленных волн. Стимуляция участка дорсального моторного • ядра в области локализации максимального количества преганглионарных нейронов, посылающих аксоны к стенке кишки (1.0 - 2.0 мм ростральнее задвижки), не изменяла частоту медленных волн. В этих условиях регистрировалось появление спайк-потенциалов. Места максимального скопления нейронов, иннервирующих стенку желудка и двенадцатиперстной кишки, расположены (по нашим данным) практически на одном участке ядра. Можно было бы полагать, что зарегистрированное нами появление спайк-потенциалов является следствием первоначальной активации

стеньи желудка и последующей "миграции" активности в указанную область кишки. Однако, появление спайк-потенциалов двенадцатиперстной кишки регистрировалось и в случае ее разобщения (перерезка на уровне пилорического сфинктера) с желудком. И в этих опьпах все эффекты стимуляции дорсального моторного ядра снимались лишь перерезкой ипсилатерального блуждающего нерва.

Гаким образом, раздражение области дорсального моторного ядра блуждающего нерва, содержащей максимальное количество преганглионарных нейронов, посылающих аксоны к стенке желудка и двенадцатиперстной кишки. сопровождается изменениями электрофизиологических показателей, характеризующих динамику их моторной активности.

Возникает вопрос - существует ли в естественных условиях зависимость между паттернами импульсации в эфферентных вагусных волокнах и показателями моторной деятельности желудка? Иными словами - можно ли зарегистрировать связь между активностью "желудочных" бульбарных преганглионарных нейронов и моторикой желудочно-кишечного тракта у бодрствующих животных? Для решения этого вопроса была проведена следующая серия экспериментов.

Эфферентная штульсация блужоающего нерва и электрическая активность стенки желудка у бодрствующих животных.

В ходе предварительной операции животным (результаты получены в опытах на 3-х собаках) имплантировались регистрирующие электрод!,I в одну из желудочных ветвей блуждающего нерва (нерв Ле-Торже) и в переднюю стенку пилоро-антральной области желудка.

У бодрствующих собак вне раздражения спонтанная эфферентная электрическая активность нерва Ле-Торже была представлена негруппирующимися разрядами с относительно небольшой частотой следования и амплитудой 10-30 мкВ. В этих условиях, одновременно регистрировалась электрогастромиограмма в виде ритмически возникающих медленных волн с частотой 3-5/мин. Динамика эфферентной импульсации в изучавшемся нерве и паттерны

электрической активности стенки желудка менялись с наступлением активного ^периода мигрирующего миоэлектрического комплекса. Вначале резко возрастала частота эфферентных разрядов в нерве Ле-Торже, а затем, через 15-20 с появлялись спайковые потенциалы, что свидетельствовало об усилении моторной деятельности желудка.

Таким образом, в хронических опытах на ненаркотизированных собаках установлено, что наступлению активного периода мигрирующего миоэлектрического комплекса пилоро-антральной области желудка может предшествовать повышение частоты эфферентной импульсации в соответствующей ветви блуждающего нерва. Очевидно, что в формировании такого паттерна импульсации принимают непосредственное участие преганглионарные парасимпатические нейроны, локализованные в "желудочной" области дорсального моторного ядра блуждающего нерва.

Следует заметить, что описанные в этом разделе результаты не рассматриваются нами как окончательное доказательство участия только центральных нервных структур в формировании фаз мигрирующего миоэлектрического комплекса. Исследования в этом направлении должны быть продолжены. Вместе с тем, полученные данные подтверждают, что нейроны ваго-солитарного комплекса, входящие в состав бульбарного "желудочного центра" могут иметь существенное значение в механизмах организации ритмической сократительной деятельности желудка.

На основании полученных данных можно сделать следующее заключение.' В средней части дорсального моторного ядра блуждающего нерва (+0.5 - +2.5 мм ростральнее задвижки) располагаются полосы (колонки) нейронов, аксоны которых (преимущественно, волокна I типа С со скоростью проведения возбуждения до 1 м/с) осуществляют парасимпатическую иннервацию желудка и тонкой кишки. Доказано, что часть этих нейронов является преганглионарными и их активация в острых и хронических опытах сопровождается изменениями моторной функции желудка и двенадцатиперстной кишки. В целом, изучавшиеся нейроны

лорсалыкмо моторного ядра можно рассматривать как эфферентную

часть бульоаркого "желудочного центра".

* * *

Именно бульбарные эфферентные нейроны представляют собой то последнее звено в системе общего висцерального эфферентного пути, в котором формируются "в окончательном виде" паттерны импульсации, поступающие к ганглиям метасимпатической нервной системы желудка и тонкой кишки. На "желудочных" нейронах дорсального моторного ядра конвергируют и импульсы, инициируемые в структурах переднего мозга и некоторых стволовых образованиях. В связи с этим возникает необходимость рассмотрения того как же осуществляется вмешательство корковых импульсов в процессы бульбарной регуляции висцеральных функций? Этот, чрезвычайно важный вопрос был предметом специального исследования в нашей работе и изучался на примере взаимодействия нейронов передней лимбической коры и клеток ваго-солитарного комплекса, относящихся к бульбарному "желудочному центру". Ниже излагаются полученные результаты.

Л II М БИЧ ЕС К А Я КОРА И НЕЙРОНЫ ЯДЕР БЛУЖДАЮЩЕГО НЕРВА

Имеется достаточно оснований полагать, что влияния передней лимбической области коры головного мозга на висцеральные функции опосредуются нейронами ядра солитарного тракта и дорсального моторного ядра. Структуры ваго-солитарного комплекса, как известно, играют ключевую роль в осуществлении ваго-вагальных рефлексов, являющихся основой бульбарных механизмов контроля деятельности желудка и тонкой кишки. Анализ имеющихся данных (Kaada, 1951; Nakazato, Ohga, 1971; Davison, Grundy, 1980; Grundy, 1988; McCann, Rogers, 1992) дает возможность предположить, что часть специализированных нейронов ядер блуждающего нерва участвует в регуляции текущей деятельност: желудочно-кишечного

тракта и, кроме того, является объектом модулирующих влияний со стороны кортикальных структур. Для проверки этого предположения на 20 кошках были проведены эксперименты, в которых изучались эффекты стимуляции передней лимбической коры на огвегы нейронов указанных ядер, вызванные раздражением блуждающих нервов в шейном отделе.

Электрофизиологический анализ модуляции активности нейронов ядер блуждающего нерва импульсами с лимбической коры.

Фоновая активность изучавшихся нейронов была представлена негруппирующимися импульсами с частотой следования 1.5-2.5 имп/с. Одиночное электрическое раздражение блуждающих нервов вызывало одно- или многофазные (до 3-х фаз) реакции клеток обоих ядер. Для нейронов ядра солитарного тракта были в равной степени характерны ответы и первого (51%), и второго (49%) типов; клетки дорсального моторного ядра отвечали, преимущественно (68%), однофазными реакциями. Значения латентных периодов первых фаз реакций для нейронов ядра солитарного тракта находились в пределах: 6.4±0.4 -20.3±4.8 мс, что соответствует возбуждению волокон блуждающего нерва со скоростями проведения от 4.7±0.4 до 1.5+0.4 м/с. Для второй фазы эти величины составляли: 21.6+6.7 - 43.0+6.5 мс (скорости проведения возбуждения от 1.4±0.3 до 0.7+0.5 м/с). Наконец, для третьей: 39.0±6.5 - 54.8+5.5 мс (от 0.8+0.4 до 0.5+0.1 м/с).

Можно полагать; что паттерны реакций части нейронов ядра солитарного тракта на раздражение блуждающих нервов определяются конвергенцией на них групп волокон с разными скоростями проведения возбуждения. Для клеток дорсального моторного ядра значения величин латентных периодов фаз ответов на раздражение блуждающего нерва были на 1.5-16 мс больше. По нашему мнению, это соответствует длительности реально существующей задержки при передаче импульсов от нейронов ядра солитарного тракта к преганглионарным клеткам дорсального моторного ядра.

Изолированное одиночное раздражение передней лимбической коры сопровождалось, как правило, однофазными ответами со

средннм латентным периодом 12.3+1.3 и 15.2+2.2 медля нейронов ядра солитарного тракта и дорсального моторного ядра, соответственно.

Для анализа возможных механизмов "вмешательства" лимбнческои коры в процессы бульбарной регуляции функций висцеральных систем нами изучались эффекты ее стимуляции на вызванные раздражением блуждающих нервов ответы нейронов ядра солитарного тракта и дорсального моторного ядра. Показано, что у большей част и клеток этих ядер (90 и 63%, соответственно) стимуляция передней лимбической коры вызывала разнонаправленные изменения в их реакциях на раздражение нерва. Причем, уменьшение числа фаз в ответе или снижение его интенсивности оценивалось как тормозное действие корковых импульсов. Противоположные реакции рассматривались как возбуждающие.

Для нейронов ядра солитарного тракта было характерным преобладание тормозного влияния корковой стимуляции (67% случаев) на их ответы, вызванные раздражением блуждающих нервов. В 23% случаев действие лимбической коры выражалось в увеличении числа фаз в ответе или повышении его интенсивности (возбуждающее или облегчающее влияние). В остальных реализациях электрическое раздражение изучавшейся области коры мозга не изменяло паттерна вызванного ответа нейрона. Тормозное влияние передней лимбической коры было или генерализованным - подавлялись все фазы ответов клеток ядра солитарного тракта на стимуляцию нерва, или селективным, - при этом блокировалось проявление отдельных компонентов многофазной реакции. Иными словами, коргикофугальная импульсация способна и уменьшать возбудимость нейронов ядра солитарного тракта, и избирательно снижать эффективность входов к ним отдельных групп волокон блуждающего нерва.

У нейронов дорсального моторного ядра тормозное влияние передней лимбической коры на их ответы, вызванные раздражением блуждающих нервов, зарегистрировано в 33% случаев. В 30% наблюдались возбуждающие эффекты и в 37% - стимуляция коры была неэффективной. В наших опытах часто к <ело место сходство

врсменных параметров и'формы первых фаз ответов клеток этого ядра на изолированное раздражение лимбической коры и блуждающих нервов. В этих случаях при одновременном применении обоих стимулов регистрировалось явление окклюзии.

Следовательно, можно полагать, что к части нейронов дорсального моторного ядра существует общий вход и для кортикальных, и для интероцептивных стимулов. А это, в свою очередь дает основания предположить наличие общего вставочного нейрона, на котором может конвергировать кортикофугальная и висцеросенсорная импульсация. По нашему мнению, эту роль выполняют некоторые клетки ядра солитарного тракта, что вполне возможно, если учитывать отсутствие прямых нисходящих связей лимбической коры к дорсальному моторному ядру (Van der Кооу et al., 1982) и больший латентный период ответов его нейронов (в сравнении с ядром солитарного тракта) на кортикальное раздражение.

Таким образом, передняя лимбическая кора оказывает два типа влияний на нейроны ядер блуждающего нерва. Во-первых, она может избирательно ограничивать или облегчать передачу висцеросенсорной информации через клетки ядра солитарного тракта, изменяя эффективность входов к ним от разных групп волокон блуждающего нерва и модулируя тем самым деятельность бульбарных механизмов регуляции внутренних органов. Во-вторых, - она способна осуществлять и общие, генерализованные влияния, воздействуя на возбудимость нейронов этого же ядра. Действие лимбической коры на клетки дорсального моторного ядра реализуется косвенно, через модуляцию активности нейронов ядра солитарного тракта.

ВЫВОДЫ

1. В острых опытах на кошках изучена структурно-функциональная организация нейронов ядер ваго-солитарного комплекса, принимающих участие в процессах бульбарной регуляции функций верхних отделов желудочно-кишечного тракта, и впервые

доказана возможность их активации интероцептивными и кортикальными импульсами.

2. В области коммиссурального гюдъядра ядра солигарного тракта выявлены две группы нейронов, реагирующих на электрическое раздражение центральных отрезков желудочных ветвей блуждающего нерва и механическую стимуляцию рецепторов желудка. Первая из них - нейроны с ответами фазного типа на предъявляемый стимул; они выполняют функцию входных висцеросенсорных клеток второго порядка в системе передачи информации от желудочных м е х а н о р е ц е мт о р о в и способны трансформировать частоту поступающей к ним импульсации в сторону снижения ее избыточности. Вторая группа - клетки с ответами тонического типа (тормозными и возбудительными); их следует рассматривать в качестве интернейронного аппарата в механизмах бульварной регуляции моторной функции желудка. Установлены координаты мест локализации висцеросенсорных нейронов обоих типов.

В дорсальном моторном ядре блуждающего нерва (билатерально) морфологическим и электрофизиологическим методами идентифицирована область, содержащая преганглионарные парасимпатические нейроны, посылающие аксоны к функционально неоднородным отделам желудка и тонкой кишки. Основная часть таких клеток локализована на участке ядра от +0.5 до +2.5 мм по отношению к задвижке. Определено количество бульбарных нейронов (от 0.1 до 11% по отношению к общей нейронной популяции ядра), принимающих участие в иннервации разных областей желудочно-кишечного тракта и представлены их морфометрические характеристики.

4. Преганглионарные нейроны локализуются в дорсальном моторном ядре блуждающего нерва кошек в виде полос, ориентированных в каудо-ростральном направлении. Верхние отделы желудочно-кишечного тракта получают эфферентные парасимпатические входы от групп нейронов, находящихся в медиальной и дорсомедиальной частях ядра, а нижние - от клеток, расположенных вентролатерально.

5. Электрическое раздражение идентифицированных нейронов дорсального моторного ядра блуждающего нерва приводит к изменениям параметров электрогастро- и дуоденограмм. Частота сердечных сокращений н уровень артериального давления при этом не меняются.

В условиях хронических опытов на' бодрствующих животных доказана возможность участия бульварных "желудочных" преганглионарных нейронов в формировании паттернов миоэлектрической активности стенки желудка.

6. Выявленные и изученные группы нейронов в ядре солитарного тракта и дорсальном моторном ядре блуждающего нерва предлагается рассматривать как афферентный и эфферентный функциональные блоки в системе бульбарного "желудочного центра", предназначенного для осуществления ряда собственных рефлекторных реакций верхних отделов желудочно-кишечного тракта,

7. Нейроны, локализованные в области бульбарного "желудочного центра", изменяют параметры своей активности под воздействием импульсов с передней лимбической коры. Доказано, что влияния висцерального поля лимбической коры адресуются клеткам ядра солитарного''тракта; прегангл попарные нейроны дорсального моторного ядра блуждающего нерва не имеют прямых входов от кортикальных висцеромоторных областей.

8. ' Установлено, что передняя лимбическая кора оказывает двоякое влияние на нейроны ядра солитарного тракта. Во-первых, она может избирательно ограничивать (или в определенных случаях облегчать) передачу висцеросенсорной информации через нейроны ядра, изменяя эффективность входов к ним от разных групп волокон блуждающего нерва. Во-вторых, она может оказывать и общие, генерализованные влияния на нейроны ядра солитарного тракта, изменяя их возбудимость.

9. Изменения деятельности внутренних органов под влиянием раздражения висцеромоторных корковых зон являются следствием модуляции активности висцеросенсорных нейронов продолговатого мозга, входящих в состав бульбарных вегетативных центров.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

1. A.D.Nozdraicher. V.A.Bagaev Studies of electrical activity of the peripheral components of the autonomic nervous system in chronic experiments. J.Aut.Nerv.Syst., 1983. N9, p.347-360.

2. KA.Bagaev, N.N.Belter, N.Kortezava, M.Papazova Changes in the electrical activity of the stomach depending on the frequensy of efferent impulses of the vagus nerve, in: "Physiology and pharmacology of smooth muscle". Abstr. of papers 4 Intern, symp., Varna, 1985, p.9.

3. V.A.Bagaev, F.N.Makarov, V.L.Rybakov, E.E.Granstrem. E.V. Kopylov, E.B.Pluznichenko, S.I.Smirnov Morfo-functional characteristics of cranial preganglionic parasympathetic neurons regulating motor function of stomach. In: "Physiology and pharmacology of smooth muscle". Abstr. of papers 5 Intern, symp.. Varna, 1988, p.26.

4. В.А.Багаев, Ф.Н.Макаров. В.Л.Рыбаков Структурная организация преганглионарных парасимпатических нейронов продолговатого мозга, иннервирующих пилорическую область желудка. В сб.: "Структурная и функциональная организация мозжечка". Тез.докл. 6-го межд.симп., Ереван, 1988, с. 14.

5. N.Kortezava. S.MUeva. V.Bagaer. M.Papasova The role of cholinergic mechanisms in the realization of effects of bombesin on the migrating myoelectric complex. Acta physiol. et pharmacol. Bulgar., 1988, v. 14. N3, p.3-9.

6. В.А.Багаев Изучение морфо - функциональной организации нейронов комплекса ядер системы блуждающего нерва, принимающих участие в регуляции моторной функции желудка. В сб.: "Центральная

регуляция вегетативных функций". Матер. VIII научн.конф. ЦНИЛ Тбилисского ин-та усоверш.врачей, Тбилиси, 1989, с.207.

7. В.А.Багаев, Ф.Н.Макаров, В.Л.Рыбаков, Э.Э.Гранстрем, Е. Б. Плужниченко, С.И. Смирнов Локализация нейронов в дорсальном

двигатепьном ядре блуждающего нерва. иннервирующих пилорическую обласп. желудка. Доклады АН СССР, 1989. т.304. N4, с.985-987.

8. В.А.Багаев. //. М. Калинина, Е.В.Копьиов, С. ('.Пантелеев. С.И.Смирнов Исследование функциональной организации нейронов ядер блуждающего нерва, участвующих в регуляции моторной деятельности желудка. В сб.: "Физиология пищеварения и всасывания". Тез. докл. 15-й Всесоюзн.конф., Краснодар, 1990, с.36-37.

9. В.А.Бабаев. Е.В.Копычов, С.И.Смирнов Эффекты электростимуляции разных участков дорсального моторного ядра блуждающего нерва на электрическую активность стенки желудка. Физиол.журн. СССР, 1990, т.76, N4, с.492-501.

На англ.яз.: Neurosci. a Behav.Physiol., 1991, v.21, N4, p.359-366.

10. N.I.Korlesoxa, V.S.Kimova. V.A.Bagaev. M.P.Papasova The mechanism of action of bombesin on cat lower esophageal sphincter. Regul.Peptides. 1990, v.29, p.93-10l.

И.С.С.Пантелеев. В.А.Багаев. H.M.Калинина Функциональные особенности нейронов ядра солитарного тракта, реагирующих на раздражение желудочной ветви блуждающего нерва. Доклады АН СССР. 1990, т.310, N1, с.243-246.

12.. В.А.Багаев. Ф.Н.Макаров. В.Л.Рыбаков. Э.Э.Гранапрем. Е.В.Копылов, Е.Б.Плужниченко. С.И.Смирнов, Л.В.Филиппова Локализация нейронов, иннервирующих верхнюю часть двенадцатиперстной кишки, ' в ' дорсальном моторном ядре блуждающего нерва. Физиол.журн.СССР, 1991, т.77, ЬН, с.45- 52.

На англ.яз.: Neurosci. a. Behav. Physiol., 1992, v.22, N3, р.230-236.

\Ъ.Е.В.Копычов, В..А.Бараев. С.И.Смирнов Идентификация преганглионарных нейронов дорсального моторного ядра блуждающего нерва, иннервирующих стенку желудка. Доклады АН СССР, 1991, Т.320. N3, с.501- 504.

14. С.С.Пантелеев, В.А.Багаев. Н.М.Калинина Реакции нейронов ядрй солитарного тракта кошки в ответ на стимуляцию механорецепторов желудка. Физиол.журн.СССР, 1991, т.77, N10, с.80-87.

15. В.А.Багаев. Ф.I{.'Макаров Висцеротопическая организация дорсального моторного ядра блуждающего нерва. В сб.: "Макро- и микроуровни организации мозга в норме и патологии". Тез. докл. симп. стран СНГ. М.,1992. с.21.

16. В.Л.Кагае е. 1!. В.Филиппова. Г.¡{.Акаев, Ф.Н.Макаров Экстраорганные источники парасимпатической иннервации тонкой кишки в облает связки Трейтца. Нейрофизиология, 1992, т.24, N4, с.423-430.

На англ.яз.: Neurophysiology, 1993, v.24, N4, p.265-270.

17. В.А.Багаев. Е. В. Копылов Исследование нейронной организации "желудочной" области дорсального моторного ядра блуждающего нерва. Нейрофизиология, 1993, т.1, N3, с.190-196.

На англ.яз.: Neurophysiology, 1994, v.25, N3, p.161-166.

18. В.А.Багаев, Л.В.Филиппова, Ф.Н.Макаров Морфологические особенности парасимпатической иннервации пилорического сфинктера у кошки Морфология. 1993, т.104, N5-6, с.34-38.

19. V.A.Bagaex. F.N.Makarow S.S. Pnnieleev Functional organization of the "gastric" neurons of bulbar vagal nuclei. In: Abstracts of X World Congress of Gastroenterology, 11, Poster presentation, Los Angeles, USA, 1994. N2707P.

20. V.A.Buxuev, S.S. Panteleer Limbic cortical influences to the vagal input neurones of the solitary tract nucleus. NeuroReport, 1994, v.5, N14, p.1705-1708.

2\.А.А.Куры?ип, В.А.Багаев. Ал.А.Курыгии. Л.И.Сысоева Моторная функция тонкой кишки в норме и при некоторых патологических состояниях. СПб, Наука, 1994, 202 с.

22. В.А.Багаев Структурно-функциональная организация "желудочных" нейронов ядер ваго-солитарного комплекса. В сб. : "Структура и функции вегетативной нервной системы". Матер. 1-го межд. симп., Воронеж, 1995, с.17-18.

23. V.Bagaev Study of neuronal organization of the bulbar "gastric" center. Abstr.of the Fourth IBRO World Congress of Neuroscience, Kyoto.Japan, 1995, p.423.

24. В.А.Багаев, С.С.Патпелеев Эффекты стимуляции лимбической коры на ответы нейронов ядер ваго-солитарного комплекса вызванные раздражением блуждающих нервов. Доклады РАН, 1995, т.340, N4, с.555-558.

/ /