Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Участие хилиэнергетической системы стриатума в регуляции разных форм оборонителного поведения

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Участие хилиэнергетической системы стриатума в регуляции разных форм оборонителного поведения"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НйНК

ОРДЕНА ТР9ДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ФИЗИОЛОГИИ и«.И.П.ПАВЛОВА

на правах рукописи

ПО«ИНОВА ЕЛЕНА ВЛАДИМИРОВНА

УЧАСТИЕ ХОЛИНЕРГИЧЕСКОИ СИСТЕМЫ СТРИАТШ В РЕГЗЛЯЦИИ РЙЗШ ФОРМ ОБОРОНИТЕЛЬНОГО ПОВЕДЕНИЯ

Специальность 03.00.13 - физиология человека и «ивотных

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

САНКТ-ПЕТЕРБНРГ 1993

Работа выполнена в лаборатории физиологии внсией нервной деятельности Института физиологии им.И.П.Павлова РАН.

Научный руководитель - доктор биологических наук, ведуций научный сотрудник К.Б.Еаповалова.

Официальные оппоненты - доктор медицинских наук, профессор Богданов О.В.: доктор биологических наук Еуравин li.fi..

Ведуцее учревдение - Институт мозга РАН, г.Санкт-Петербург,

Зацита состоится «?>> ^ъойЛ 1993г. в{£ часов на заседании Специализированного совета по з.аците диссертации на соискание ученой степени кандидата наук СК 002,36.01) при Институте физиологии ин.И.П.Павлова РАН (199034, Санкт-Петербург, наб.Макарова, 6)

С диссертацией моано ознакомиться в библиотеке Института физиологии их. И.П.Павлова РЙН.

автореферат разослан <<6 1993, '

Зченыи секретарь Специализированного совета кандидат биологических наук

«

З.Й.Конза

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. В последние годы мозг и поведение стали объектом пристального внимания со стороны многих исследователей. Это произошло отчасти благодаря вез возраставшему числу интереснейших открытий, касавшихся особенностей клеточной структуры мозга, его нейроиедиаторов и функциональных механизмов, отчасти в связи с проблемами, возникающими при лечении различных заболеваний, к который приводят нарунения функционирования отдельных стриктур мозга, их частей и медиаторннх систем.

Распслоиение нэостриатума (neostriatun-NS) з центральной нервной системе позволяет рассматривать эту структуру как фильтр, селектор корковых и таламичзских сигналов, направленный на организацию наиболее адекватного моторного выхода (Hassler, 1978). Янфорчация, приходящая от всех корковых зон, перерабатывается в неостриатцие и через ряд подкорковых структур (бледный нар, рети-кулярнца часть черной субстанции, ядра талаыуса) снова достигает кори (моторнае зонк) (Кевр, Powell, 1371). Прилезала ядро (nucleus ftccuabens-Acc), входяцее в состаз вентрального стрнатука, получает аОФеренты от оснозных лиабических структур и посылает свои зфлеренты к подкорковый структурам связанный с регуляцией которетс, и является связдацим звеном ыехду лиибической и моторной системами (Hogenson et al., 1930).

Показано принципиальное сходство внутренней организации (в ток числе и нейрохимической) и обцего плана организации афферентных и эфферентных связей MS и flee, несмотря на то, что они образованы разными стрдктдрааи. Однако, имеются существенные различия в характере поступающей в эти две структуры афферентной информации, и в тех эфферентных ииизнях; куда проецируется их влияния. В связи с этим ииеатся как ряд общих черт, так и ряд особенностей неднаторных систеа дерзального и вентрального стриатуыа.

В последнее время значительно возроо интерес к изучению роли холинергкчвеких систем в поведении. Известно, что не только Дйер— гические, но и холинергические системы переднего мозга включены в этиологии ряда серьезных заболеваний, таких как паркинсонизм, шизофрения, болезнь йльцгейкера (Strieker, Zlgncnd, 198S; Шаповалова и др., 1992).

Оыло показано, что содеряание ацетилхолина (АХ) и ферментов его синтеза и метаболизма-(холинацетилтрансферазы - ХАТ и ацетил-«олинестеразы - АХЗ) в дорзальном и вентральной стриатуме являет-

es одним из самых высоких в центральной нервной системе (Годухин, Í987; Fonnum, Kaiaas, 197В). Данные иммуногистохимических исследований свидетельствувт, что в KS и, по-видимому, в flee, основным источником fiX являются - интернейроны (Fiblger, 1982; Groves, 1983). Лишь в некоторых исследованиях, проведенных на обезьянах, били обнаружены холинергические проекции в хвостатое ядро из безымянной субстанции (Fisher et al., 1985; firikuni, Kubota, 1984), которая является источником холина для большинства подкорковых образований,

Холинергическая система йсс практически не изучалась. Холи-нергическая система HS имеет более длительную историю исследований, однако, вклад этой системы в регуляции разных форм поведения мало изучен. Причем, следует отметить, что воздействия на холи-нергическую систему "IS сопровохдаются чрезвычайным разнообразней поведенческих проявлений, которые зависят от целого ряда факторов, к который откосятся характерно ика и доза препарата, ыесто микроинъекции вецества, степень обученности яивотных, поведенческая модель (Neill, Crossaan, 1970; Prado-fllcala, 1985).

Показано, что воздействия на холинергическая систему NS оказывают существенное влияние на пассивное избегание (Prado-ftl-cala, 1985; Svorad et al., 1979) и мало аффективны для поведения активного избегания (Prado-ßlcala, t9'8S), Никроинъекции небольших доз агониста холина - карбахолина (Кбх) (0,03 мкг) в NS крыс не влияют на локомоторную активность, хотя аналогичные дозы этого вещества, введенные в Ясс вызыгавт усиление локоыоции (Austin, Kai Ivas, 1983).

Стриатуму отводится существенная роль в программировании . движений, в организации переклвчения одной двигательной программы на драгую (Арувакян. Отеллик, 197В; Шаповалова, 1985,1989; Cools, 1985; Hogenson et al., 1980). Получены данные, согласно которым, холинергическая система переднего мозга вовлечена в селекцию значимых стимулов, в обучение, память, вникание (Scheel-Kruíer, 1985; Hanqulre, Clinke, 1985).

В связи с вывесказанным, больной интерес и значение представляет сравнение морфологической, нейрофизиологической и нейрохимической организации, а такне возможной роли в регуляции двигательного поведения холинергических систем дорзального и вентрального стриатуыа,

В данной работе мы рассматривали приле«ацее ядро (flee), как

'часть вентрального стриатума, и дорзальную часть Caudate Ki'cleus (СИ) у собак и Caudlate-Putamen (Cd—Put.) у крыс, которую условно называли неостриатумом (NS), как часть дорзального стриатума.

ЦЕЛЫ) настоящего исследования било: Выявить особенности участия холинергической системы дорзального и вентрального стриатума в разных фермах оборонительного поведения. Сравнить на одних и тех Ее поведенческих моделях результаты активации холинореак-тивных систем дорзального стриатума л вентрального стриатума.

КОНКРЕТНЕЙ ЗПДйЧаКЯ исследования били следующие:

1. В хронических экспериментах на собаках изучить влияние аикроинъекций карбахолина (агониста ацетилхолина) в головку хвостатого ядра правого и левого полушарий мозга на реализации инструментального движения и дифференцирование звуковых сигналов в оборонительной ситуации.

2. Б хронических экспериментах на собаках исследовать влияние ыикроинъекций карбахолина в прилелацее ядро правого и левого полупария нозга на выполнение яивотшш! инструментального оборонительного рефлекса и на дифференцирование звуковых сигналов.

3. Сравнить результаты влияния активации холинергических систем хвостатого и лрилмацего ядер на реализация инструментального оборонительного рефлгкса и дифференцирование сигналов у собак.

4. В хронических экспериментах на крысах изучить влияние локальных введений хояиноии.»етиков и холиноблокаторов в неостриа-туы крыс на обучение активному избегании в Т-образнои лабиринте и на локоыоторнуп активность э "открытом ноле".

5. В хронических экспериментах на крысах исследовать влияние активации холинергической системы прилегацего ядра на обучение активному избегании в Т-образном лабиринте и на спонтанную локомоторную активность животных.

О, Сравнить результаты активации холинергической системы неостриатума и прилекащего ядра крыс при обучении животных активному избегании в Т-образном лабиринте,

?, Исследовать уровень активности ацетилхолинестеразы в нео-стриатуме крыс, реализующих условный рефлекс активного избегания в Т-образном лабиринте.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА.Получены оригинальные данные об участии холинергической системы хвостатого и прилежащего ядер в реализации инструментального двияения и дифференцировании сигналов в оборо-

нительной ситуации у собак. Впервые на одной и той «е модели установлено, что холинергическая система неостриатума структурно вовлечена в реализации моторных компонентов инструментального движения, связанного с поддерванием определенной позы, в то время как ходинергическак система прилежа'дего ядра оказывает неспецифическое активирующее влияние на реализаций этой инструментальной оборонительной реакции.

Получены оригинальные данние о влиянии иикроинъекций небольших доз холииергических й антихолинергических веществ в нео-стриатуи и приленацее ядро на выработку активного избегания и на локомоторную активность кркс. Впервые на одной и той ке поведенческой модели установлено, что в то время как активация холинер-гической системы неостриатума не влияет на процесс обучения активному избегании б Т-образноы лабиринте у крыс, активация холи-нергической систеиы прилеяачего ядра улучиает это обучение.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Полн енные данние свидетельствует о то«, что холинергическая система дорзалькога стриатуиа участвует в регуляции как моторных, так и сенсорных механизмов реализации двигательных ответов на оборонительный й дифференцировочнке сигналы. Анализ полученных данных позволил также сделать заключение о вааной роли холинергической системы прилежащего ядра в сенсорных процессах, связанных с инициацией и реализацией инструментальных ответов на оборонительный и дифференцировочные сигнала, и прежде всего в р8гцяяции внимания к значимым стимулам.

Впервые проведенное исследование по сравнению результатов активации холинореактивних систем дорзалького и вентрального стриатума на одной и той ке поведенческой подели: 1) в опытах на собаках на модели инструментального оборонительного рефлекса и 2) в опытах на крнсах на модели активного избегания в Т-образнои лабиринте, свидетельствует о большой словности и неоднозначности участия холинергиччокой система неостриатума в регуляции разных форы оборонительного поведения. Так, в одной форме поведения -инструментальном оборонительном рефлексе, связанной с поддержанием определенной флексорной позы, холинергическая система неостриатума играет значимую роль, что подтверждается результатами экспериментов с ее активацией, и в то ва время не оказывает су-цественного влияния на другую форму поведения - активное избегание, связанное с локомоторной активностьа. Таким образом, нельзя однозначно определить участив холинергической системы неостриату-

ма в оборонительном поведении, нозно лиаъ говорить о степеяи ее участия в реализации той или иной формы этого поведения. В отличие от неостриатуиа,.. активация холинергической системы прилеяаце-го ядра оказывает неспецифическое активирушщее влияние' на обучение и реализации разных форы оборонительного поведения' у разных животных.

АПРОБАЦИЯ ДИССЕРТАЦИОННОГО МАТЕРИАЛА. Материал диссертации докладывался на конференции молодых ученых и специалистов "Механизмы регуляции физиологических функций (Санкт-Петербург, 1992), конференции "Сравнительная нейропсихллигия", посвященной 90-летио со дня-роздэиия Э.А.Асратяна (Москва,. 1993).

СТРУКТУРА И ОБ» ДИССЕРТАЦИЙ., Работа изложена на /((¿страницах ыазиноянскасо текста и состоят из введения, обзора литературы, описания методики, излоаекия результатов с их овладением, обцего заклшчашш». выводов и списка литературы. Диссертация содержит 32' рисунка' № 11 таблиц. Список литературы содераит русских ииностранных наименований.

УЧАСТИЕ' ХОЛИНЕРГИЧЕСКОИ СИСТЕМЫ ХВОСГЙТОГО И ПРИЛЕЩЕГО ЯДЕР В РЕАЛИЗАЦИИ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО ОБОРОНИТЕЛЬНОГО

РЕФЛЕКСА 11 В ДИФФЕРЕНЦИРОВАНИИ ЗВУКОВИ СИГНАЛОВ а СОБАК

МЕТОДИКА

Работа выполнена на 8 боспородшх собаках (К 2,4,8,10-14). Вспользовали методику инструментального оборонительного рефлекса, связанного с поддерзаниеи определенной позы, разработанную Петропавловским (1934) и в дальнейшем усовершенствованна!! Шаповаловой (1978)). Еязотнав находились в звукоизолированной каиере и фиксировались на станке для исследования позы. В качестве условного сигнала использовали метроном с частотой 130 ударов в минуту, дифференцировочннми сигналами служили метроном с частотой 30, 60 и 90 ударов в ыинуту СИЗО. Н50, М90), Сигналы подавались в течение 10 секунд у 5 собак (И 2,4,8,12,14) и в течение 5 секунд у 3 собак (Л 10,11,13). Подача тока была на пятой и второй секунде действия условного сигнала соответственно. Избегание действия тока достигалось разиыканием реле при подгеме раздраааемой конечности (левой задней) на высоту 8 см и удержанием ее на этом уровне до окончания действия сигнала.

Собак оперировали под лромедол-гексеналовыы наркозом. Направ-

лающие канвли внивляли в дорзальную часть СИ или в йсс стереотак-сически по координатам атласа (Lim et äl.,i960).

, Фоновые опыты проводили 4-5 раз в недели, в каша из которых предъявляли по 10 оборонительных и 2-3 дифференцировочных сигнала. Никроинъгкции проводили, как правило, один раз & недела на фоне полного возвращения значений моторных компонентов к норме. 5 процессе работы для введения веществ использовали гибкий кикроинъектор (Якииовский. 1984). В качестве активатора холинер-гической системы использовали агонисг ЙХ - карбахолин (Кбх) в дозах 0,05-0,2 мкг, в качестве блокатора - атропин в дозе 40 мкг. В ряде экспериментов Кбх вводили в больших дозах 0,5-1,0 мкг. Вещества растворяли в бидистиллированной воде и вводили ипси- или контралатерально по отношении к рабочей конечности в объеме 1,5 мкл. При проведении контрольных экспериментов в структуры вводили растворитель в том ге объеме.

Запись эксперимента велась на ылейфнои осциллографе К—109 на фотобумаге. Одновременно регистрировали тензограмму рабочей конечности, механограмму двияения, электроииограмму мышц рабочей и опорной конечностей, отметку действия условного сигнала. На ме-ханограмне движения анализировали латентные периоды начала инструментального двияения С L53 и решения задачи (L6), амплитуду движения Ш и время удержания конечности во флексорной позе (Т). Кроме того оценивали уровень правильных решений инструментальной задачи_по двум критериям, разработанным ранее К.Б.Иаповаловой, (1978). При обсчете данных учитывали Среднее значение за кагдые 10 минут опыта, Полученные данные обрабатывали статистически по критерию Стыодента, По окончании экспериментов проводили гистологический контроль локализации направлявших канюль в мозге собак.

РЕЗМЬТАТИ

Результаты проведенных экспериментов показали, что в фоне значения латентных периодов начала инструментального двиаениа и решения задачи при предъявлении оборонительного сигнала Н—i30 у большинства собак были сопоставимы и в среднем составляли 1,0±0,2 н 1,2±0,2 с соответственно.

' Никроинъекции небольших доз Кбх в СН и йсс сопровошдались улучшением правильности реализаций инструментального двишения. Введения небольших доз Кбх (0,05-0,2 ыкг) в дорзальную часть CN изменяли преиде всего основной компонент перестройки позы (L3) -

время разгрузки рабочей конечности, следствием чего были изменения латентных периодов инициации двиаения (1.5) и речения задачи (1.6). 9 большинства собак эти изменения были достоверными. Так, у собаки Н1<; ооновые значения 1.3 0,610,1 с после контралатеральной микроинъекции Кбх в СН увеличивались до 1,6+0,1 с СР<0,001), 1.5 с 1,2±0,1 до 2,3±0,2 с (РсО.ООП, 1В с 1,310,1 до 2,3±0,2 с (Р<0,01). Введение Кбх в Ясс, даге в таких болыгих дозах как 0,5 и 1,0 ыкг не изменяло времени разгрузки рабочей конечности и соответственно латентные периоды начала инструментального двихення а реагния задачи изменялись незначительно, При введении Кбх в СН колэтество ыеясигнальных подъемов снижалось в 1,5-2,0 раза, тогда «ак после введения Кбх в Нее их количество увеличивалось.

Иикроинъекции Кбх в СЯ вазнзали достоверное увеличение времени удержания конечкости во флексорной поза. Таг, например, у собаки Л 11 врекя цдеряания конечности во флексорной позе, достоверно (Р<0,05) дзшгавалось с 3.8 до 6,9 с, а в отдельных случаях достигало 12-15 с. Тонический компонент двигения усиливался, фазические подъемы накладывавшиеся на инструментальный ответ в Фоне торнозились так, что запись иеханограииа двикения приобретала рампообразный характер. При иикроинъенциях Кбх в Ясс таких эффектов на наблюдалось. Однако, ' при этом инструментальный ответ поддергивался на одной и той зе амплитуде и соответствовал началу и концу действия условного сигнала. Зто говорит о более точном "отслеживают" значимого сигнала собаками посла иякроинъвкции небольших доз Кбх в Ясс. Следует отмзтить, что влияния иикроинъек-ций Кбх в Йсс теми пролонгированный характер и наблюдались не только в день введения, как в случае СН, но к в последующие дни. что приводило к стабилизации всех локазатвлей. Бшо замечено такав, что зф©ект улучшения реализации инструментального двигения отмечался при контралатеральных никроинъекциах в СИ, при введении Кбх в Асс эффективными.били и ипсилатеральнне и контралатеральные микроинъекции. Таким образом, данные свидетельствуат о разном участии холинеогических систем дорзального и вентрального стриа-тума в регуляции инструментального оборонительного рефлекса, связанного с поддераанием определенной позы у собак.

Судя по полученным результатам, улучшение реализации инструментального двияения при контралатеральных микроинъекциях в СН происходило пренде всего за счет изменения перестройки пози и усиления тонического компонента двияения. По-видимому, влияния

активации холинергической системы дорзального стриатума реализуются через моторные механизмы. При активации холинергической системы Ясс запускаются иные механизмы, так как эффективными бзми и ипси- и контралатеральные микроинъекции и улучшение реализации инструментального движения осуществлялось прежде всего за счет более точного отслеживания значимого сигнала и удержания конечности на одной и той ие высоте.

Таким образом, холинергическая система дорзального стриатума структурно включена в реализации моторных компонентов инструментального оборонительного двиаения, связанного с поддержанием определенной позы, тогда как холинергическая система вентрального стриатума, так^е участвуюцая в регуляции произвольного движения данного типа, оказывает, главным образом, активирующее влияние, которое имеет неспецифический и пролонгированный характер.

Влияние активация холинергической системы дорзального и вентрального стриатума на двигательное поведение реализуется как через моторные, так и через сенсорные механизмы. Это подтверждается результатами экспериментов по дифференцированию сигналов. Полученные данные свидетельствуют о том, что введение небольших доз карбахолина. как в йсс, так и в СИ улучиало дифференцирование звуковых сигналов в ситуации инструментальных оборонительных рефлексов у собак. Это вырашалось в резком увеличении латентных периодов инструментального движения, снижении его амплитуды и уменьшении времени удержания конечности при применении дифферен-цировочных раздражителей, и имело место как при ипси-, так и при контраяатеральных микроинъекциях. Так, например, у собаки N4 при предъявлении ИЗО латентный период решения инструментальной задачи увеличивался с В,45 с до 8,76 (Р<0,01) и 8,36 с (Р<0.001) после микроинъекций Кбх в К ипси- и контралатерально соответственно, амплитуда снижалась с 4,51 сы до 3,9 и 1,8 см (Р<0,001) соответственно, время удержания уменьшалось с 6,8 с до 3,6 и 2,0 с соответственно (Р<0.001). У собаки НЮ после введения Кбх в йсс 16 увеличился с 1,5 до 4,1 с при ыикроинъекции в левое полушарие и до 3,2 с СР<0.0015 при введении в правое полушарие, амплитуда снижалась с 6,7 см до 4,4 (Р<0,05) и 5,6 см, время удержания уменьшалось с 5,0 с до 3,5 (Р<0,05) и до 4.2 с (Р<0,01) соответственно. Полученные данные свидетельствуют о вавной роли холинергической система прилежащего и хвостатого ядер в сенсорных механизмах, в связи с реализацией инструментального движения и,

- 11 -

преаде всего, в регуляции внимания к значимым стимулам.

Следует отметить, что изменения дифференцирования вызванные введением Кбх в Ясс отличаются от эффектов кикроинъекций Кбх в СИ. Введение Кбх в йсс улучшало дифференцирование у всех собак, тогда как эффект введения Кбх в СИ четко проявлялся лишь в определенно? "зоне": влияние отсутствовало в тех случаях, когда в фоне собаки не различали дифференцировочные сигналы от оборонительного (собаки N13 и К 14) и в случае достаточно стабильного дифференцирования сигналов в фоне (собака Я4, М-00).

Таким образом, представленные данные свидетельствуют о слон-ном и неоднозначном участии холинаргической системы дорзального стриатума в дифференцировании звуковых сигналов в оборонительной ситуации у собак по сравнении с холинергической системой вентрального стриатума.

При активации холинергической системы дорзальной части СИ изменялись моторные компоненты инструментального ответа: увеличивается основной компонент перестройки позы (разгрузка рабочей конечности), усиливается тоническая составляйся произвольного дги-Еения и тормозится фазичность ответа, изменяется форма движения. При ыикроииъекциях Кбх в йсс, напротив, наблидали усиление фазич-ности, в»том числе увеличение количества ыегсигнальных подъемов. В связи с отмеченными различиями было интересно исследовать участие холинергической системы дорзального и вентрального стриатума в другой форме двигательного поведения, в которой мояно было анализировать характер спонтанной локомоторной активности и реализации условного рефлекса, связанного с общей двигательной актив-ностьи аивотного, В. качестве поведенческой модели был выбран условный рефлекс активного избегания в Т-образном лабиринте.

УЧАСТИЕ'ХОЛИНЕРГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ДОРЗАЛЬНОГО И ВЕНТРАЛЬНОГО СТРИАТаМЙ В ПОВЕДЕНИИ АКТИВНОГО ИЗБЕГАНИЯ В Т-ОБРАЗНОМ ЛАБИРИНТЕ И ЛОКОМОТОРНОЙ АКТИВНОСТИ КРИС ЛЕЩИКА

Исследования выполнены на крысах-самцах линии ^ргадие-Ваи-1ез), средним весом 250-300 г. Эксперименты по изучении холинергической системы неостриатуыа проведены на 57 еивотных, исследования холинергической системы Асс выполнены на 14 крысах.

Крыс оперировали под гексеналозым наркозом. Направлявшие ванили ваивляли унилатерально в одном случае в дорзальнув часть

- 12 - '' ' ноостриатума (Саш1а1е-Ри1апеп - СЛ-РиП, в другом - в Асс. Через недели после . лерации начинали поведенческие опыты, в которые входило 2 теста: 1 - тестирование в открытой поле и 2 - выработка условного рефлекса активного избегания СНРйИ). При тестировании в открытом поле оценивали уровень локомоторной активности по сумме двух показателей: числу стоек на задних конечностях и числа пересеченных горизонтальных линий. Н крыс вырабатывали односторонний УРАИ в правый отсек Т-образного лабиринта на свет центральной лампочки,'обучение проводили в течении 3-х дней, предъявляя по 10 сигналов еведневно. Безусловным раздражителем служил электрический ток силой 1-2 ыА. При проведении экспериментов были образованы несколько опытных и контрольных групп. Микроинъекциа делали однократно, за 20 минут до тестирования в первый день выработки УРйИ. Введение вещества производили с помощью гибкого ыикро-инъектора. В качестве агониста АХ использовали Кбх, который вводили в дозе 0,03 мкг или 1,0 икг; в качестве блокатора - скопола-мин, который вводили в дозе 0,3икг.

Исследования уровня активности ацетилхолинестеразы (АХЗ) в Сй-РиЬ крыс, реализующих условный рефлекс активного избегания в Т-образном лабиринте выполнены на 112 крысах самцах линии Бргасие- 0аи1еу средним весом 200-250г. В течение трех дней у крыс вырабатывали односторонний ЫРйИ, дифференцировочкый ЗРАИ вырабатывали в течение 9 дней, предъявляя по 10 сочетаний асловного (свет) и безусловного (электрический ток) сигналов. По окончании обучения крыс декапитировали чарез 5 кинут или через 24 часа после последнего тестирования,выделяли Сй-Ри1 и затеи определяли активность АХЗ отдельно в правом к евом Сё-РиЬ по метода Эллыана (ЕПшап еЬ а1.,1360) в модификации Насловой (Наслова и др.,1976),

РЕЗУЛЬТАТЫ

Исследования проведены в весенне-летний пзриод. Как показали проведенные серии опытов на контрольных животных (кооперированные, оперированные с введением бидистиллированной воды) в пер-еый день обучения за 10 предъявлений сигнала уровень правильных реализаций НРЙИ достигал в среднем 50Х, во второй день этот уровень увеличивался до 702. в третий до 82У., т.е. с кахдым днем обучения уровень правильных реализаций возрастал на 10-20%. Иик-роинъекции небольших доз Кбх (0,03 икг) и скополамина (0,3 мкг) как в правый, так и в левый неостриатум практически не изменяли

картину обучения - не вызывали достоверных изменений в выработке УРйИ у крыс. В первый день обучения уровень правильных реализаций был несколько ниже, но статистически различия недостоверны. Микроинъекции больших доз Кбх (1,0 нкг) как в правый, так и в левый Cd-Put вызывали снихение Уровня правильных реализаций НРЙИ в первый дьнь обучения до Ш57. и 10±72. что в 3-5 раз низе чем в контрольных группах. Во 2-й и 3-й день обучения уровень реализации УРйИ был близок к значениям 1-го и 2-го дня обучения контрольных яивотнах. Латентные периоды реализации УРйИ во всех группах экспериментальных яивотных, несмотря на различный уровень правильных ответов, достоверно не различались. Изменения уровня локомоторной активности в открытой поле во всех экспериментальных группах имели в обцеи сходный характер: от опыта к опыту общая двигательная активность несколько уменьшалась, однако, само вве-* дение веществ не изменяло локомоторной активности яивотных ни в одной из групп.

Судя по полученным данным, микроинъекции небольших доз Кбх и скополамина в Cd-Put не только не влияит на динамику и уровень локомоторной активности, но и не вызывают существенных изменений в обучении крыс активному избегании в Т-образном лабиринте. Заметное влияние (угнетение) было выявлено только при введении неадекватно больвих доз Кбх (1,0 мкг), вызывающих, как известно, нарушения холинергической передачи. Эти длительно потенциируемые изменения холинергической синаптической передачи могли приводить к нарушениям со стороны других медиаторных систем неостриатума.

Утверядение, что холинергическаа система дорзального стриатума ни играет существенной роли в регуляции актиьного избегания, связанного с локомоторной активностью подтверадаетгч и результатами исследования активности ЙХЗ неостриатума крыс. Было показано, что выработка как одностороннего, так и дифференцировочного УРАИ у крыс в Т-образном лабиринте не изменяла уровень активности ЙХЗ в неостриатуме правого и левого полушария. Аналогичные быводы делает и Prado-ftlcala (1985), по результатам исследования которого холинергическая система CD-Put критически необходима для пассивного избегания и Иенег эфша для активного. Следует отметить, что- задача активного избегания в настоящей серии была достаточно.простая, не требуищая анализа сенсорных сигналов для выбора направления поОекки. Последнее определялось местом применения болевого подкрепления (центральный и левый отсеки). Боэиоя-

но, это такяе могло быть причиной отсутствия изменений в выработке рефлекса после ыикроинъекций Кбх в Сй-РиЬ, так как известно, что кеостриатуи участвует в регуляции более слоеных фора поведения.

Исследования холинергической системы Асс. проведенные в осенне-зимний период, показали, что при выработке УРАН у крыс контрольной группы в 1-й день обучения уровень правильных ответов составил в средней 302, во втсг.ой 48% и в третий - 652.. Микроинъекции небольших доз Кбх (0,03 икг) как в правое, так и в левое Асс вызывали достоверные повыиение уровня правильных реализаций, что свидетельствует об улучшении обучения еквотных. Так при введении Кбх в правое йсс в первый день обучения уровень правильных реализаций согтавлял в среднем 47%, во второй день в среднем -78Х, в третий - 93%, что достоверно СР<0»055 выпе, чем в контрольной группе. При введении в левое Асс в первый день обучения уровень правильных ответов был невысоким, близким к значениям контрольной группы, несмотря на это во второй и третий день уровень правильных реализаций был в 1,7 раза виае, чей у интактных ывотных контрольной группы, и составил в среднем 83% и 87% соответственно.

Латентные периоды во всех группах и во все дни обучения практически не различались и составляли в среднем 4,1-4,3 секунд. Несмотря на это, стратегия поведения в Т-образном лабиринте у контрольных и опытных кивотнах была неодинаковой. Изменения уровня спонтанной локомоторной активности по суьшрным данный в контрольной и опытных группах имела сходный характер. Введение Кбх в целом по группе не вызывало существенных изменений уровня спонтанной локомоторной активности. Однако, сопоставление результатов поведенческого тестирования к гистологического анализа свидетельствуют о том, что больнее увеличение двигательной активности наблвдалось у тех крыс, у которых микроинъекции осуществлялись в латеральную'часть Асс, это были преимуцественно крысы с введением Кбх в правое Асс. Интересно, что эти животные проявили очень высокую двигательную активность и при тестировании в Т-образном лабиринте. 5 прокеаутках кевд сигналами (40-50 с) они созерцали от 3 до 7 переходов «езду отсеками лабиринта, совершая мноаество ориентировочных двияений.В работе Горбачевской и Чивилзвой (1990) показано, что латеральная часть Асс в больней степени, чек медиальная получает волокна от моторных образований. Возковко поэтому

активация холинергической системы латеральной части йсс в наией работе вызывала достоверное увеличение числа правильных реализации и большее повышение локомоторной активности в открытой поле.

Иоано предположить, что в настоящем исследовании инъекции Кбх в йсс вызывали улучшение исполнения УРАИ у крыс таете' за счет усилены мотивации, т.к. усиление двигательной активности, наблш-даемое в Т-образном лабиринте, проявлялось в большей степени, чем в тесте "открытое поле". Подтверждением сказанного могут служить данные морфологических и нейрохимических исследований, в которых показана связь йсс и с лимбическиыи, и с моторными структурами (СЬгоп1зЬег е! а!.. 1981; Горбачевская. 1990).

Таким образом, данные полученные на одной и той яе поведенческой модели свидетельствует о том, что активация холинергической системы прилекащего ядра оказывает значительное влияние на регуляции выполнения активного избегания, связанного с локомоторной активностью, тогда как холикергическая система неостриатума, не играет существенной роли в регуляции данной формы поведения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Сопоставление полученных результатов свидетельствует, что холинергическая система дорзального стриатума структурно включена в регуляции моторных компонентов инструментальной оборонительной реакции избегания, связанной с поддержанием определенной позы и, в то не время, не играет существенной роли в регуляции активного избегания, связанного с локомоторной активностью. Активация ве холинергической системы вентрального стриатума улучшает и реализации инструментальной оборонительной реакции, связанной с под-дераанием определенной позы, и выработку активного избегания, связанного с локомоторной активностьш. Это мокет быть связано с тем, что при активации холинергической системы дорзального и вентрального стриатума запускаштся различные центральные механизмы двигательного поведения. Известно, что информационные каналы, идущие от Асс и от НБ. преимущественно разделена, йсс проецируется к вентральному паллидуыу, дорзальной части ретикулярной зоны черной субстанции ($Кг), к мсдиодорзальному ядру талануса, тогда как N5 посылает эфференты на вентральную часть 5Нг, внутренний сегмент ЕР (6Р1), талаыическин ядрам - вентральнону переднему и вентральному латеральному.

Как было показано нами, введение Кбх в СМ изменяло время

разгрузки рабочей конечности и усиливало тоническув составлявшая произвольного двиаения, т.е. избирательно влияло.на те компоненты перестройки позк и движения, которые были вавны для выполнения данной задачи. Среди мивензй СИ в регуляции мышечного тонуса задних конечностей выделяют Sfír (Ellenbroek, 1988). Другим ваяным механизмом регуляции миечного тонуса язляется стриопаллидарный. Недавно было показано (Ohye et al., 1S89) резкое повцаеиие нейро-нальной активности в GP является характерным для паркинсоников с ригидней формой заболевания. При анализе нейрональной активности в разных сегментах БР на ИРТР (ыетил-фенил-тетрагидропиридин) модели паркинсонизма у приматов показано (Miller, DeLong, 1987), что тоническая активность GP1 возрастает более чем на Ж/, в сравнении с контролем, что коррелирует с появлением мышечной ригидности во всех четырех конечностях. Следует отметить, что ЕР1 в дополнение к ГЙЙН-ергическоиу входу от HS такае получает входы, медиатором которых является вещество Р (Haber, Ende.1981), в то время как в другом сегменте GP (внеаний сегмент-ЕРе), в котором не наблюдается повышения нейрональной активности на соне ЙРТР по сравнению с фоном, медиатором входов от HS является нетэнкефалин.

В последние годы отводится больиая роль механизму участия базальных ганглиев в регуляции позы и двикения. осуществляемому через педункуло-понтийное ядро (КРР). Выявлены прямые ГйМК-ерги-ческие связи £Р, энтопедункулярного ядра, субталаыического.ядра и SHr с КРР (Grofova, Spann, 1989), являвшегося частьв мезенцефали-ческой локомоторной области (Шик и др., 190С). Локоиоция кокет вызываться за счет дезичгибирования неостриарными ГЙЖ-ергически-ми тормозными влияниями тонических .ормозиых влияний, оказываемых нигральш/ми и паллидарными нейронами на НРР, Ноано думать, с другой стороны, что остановка локомоции, а также произвольного дви-вения, вызываемая стимуляцией СН (так называемая "каудатная остановка") ыоает реализоваться именно через этот канал. Такой se эффект монет иметь активация холино-Р-ергической системы KS, кото-руа Ы08Н0 рассматривать как прямой механизм включения нигральных и паллидарных тонических тормозных влияний на их ыишени,. в том числе и на НРР, Это монет приводить к уменьшению локомоторной активности и прегде всего фазического компонента двикения, что и имело место в наших экспериментах.

. Поскольку йсс связан с префронтальной корой, участвующей в организации обцего плана движения и NPP, в связи с этим мояно

предполагать участие йсс в регуляций локомоторной активности, что и подтверждают результаты наших экспериментов, однако механизмы этого участия не изучены.

Активация холинергической системы N3 и йсс может вклвчать тормозные паллидарнне и нигральные влияния на нивелезащие структуры, а также и на СМ-РГ комплекс, который является центром конвергенции неспецифической сенсорной информации. Возмозно, что в основе участия стриатума в процессах внимания к значимым стимулам лежит механизм торыозения неспецифической афферентации в таламусе.

Полученные результаты свидетельствуют, что нельзя однозначно определить участие холинергической система дорзального стриатума в оборонительном поведении, могно линь говорить о степени ее участия в реализации той или иной формы этого поведения, в то время как активация холинергической системы вентрального стриатума оказывает неспецифическое зозбувдавдее влияние на обучение и реализация разных форм оборонительного поведения у разных яивотных.

Таким образом, прилежащее ядро и связанные с ним корковые и подкорковые структуры и неостриатум и связанные с ним структуры, можно рассматривать как две параллельные системы, участвующие в регуляции разных сторон инструментального поведения. Взаимодействие этих систем является основой адекватного моторного реагирования.

вывода

1. Микроинъекции неболызих доз агоьиста холиновых рецепторов - карбахолина (0,05-0,2 мкг) в головку хвостатого ядра собак улучшают реализации инструментальной оборонительной реакции избегания, связанной с поддержанием определенной флексорной позы, в основном за счет усиления тонического компонента движения, тормо-кения фазических подъемов конечности, в том числе мексигнальних двигательных реакций, и общего успокоения еивотных. Показана'вая-ная роль х'олинергических механизмов СН в организации основного компонента перестройки поза - в разгрузке рабочей конечности. Отмеченные влияния были достоверны при контралатеральных внутрист-риарных микроинъекциях.

2. Никроинъекции небольших доз карбахолина в-., прилежащее ядро собак достоверно улучвали реализации инструментального оборонительного рефлекса, связанного с поддерванием., определенной флексорной позы, главным образом за счет более точного отслеживания условного сигнала, ©азические компоненты движения при зтоы

усиливались. Полученные изменения носили пролонгированный характер и наблюдались как при ипси-, так и при нонтрэлатеральных ыик-роиньекциях.

3. Полученные на одной и той же поведенческой недели результаты свидетельствувт о том, что холинергическая система хвостатого ядра структурно вкличена в реализацию моторных компонентов инструментального оборонительного двинения, связанного с поддерканием определенной позы. Холинергическая система прилежащего яроа такае участвует в регуляции произвольного двикения данного типа, оказывая главным образом активирующее влияние,'которое имеет неспецифический и пролонгированный характер.

4. Введение небольших доз карбахолина, как в йсс, так и в СК улучшало дифференцирование звуковых сигналов в ситуации инструментальных оборонительных рефлексов у собак. Зто вирааалось в резком увеличении латентных периодов инструментального движения, снижении его амплитуды и уменьшении времени удержания конечности при применении дифференцировочных раздражителей, и ииело место как при ипси-, так и при контралатеральной микроинъекции. Полученные данные свидетельствуют о вааной роли холииергической системы прилеаащего и хвостатого ядер в сенсорных механизмах реализации инструментального, двиаения и, правде всего, в регуляции внимания к значимым стимулам.

5. Никроинъекции карбахолина (0,03 мкг) и скополаиина (0,3 мкг) в неостриатум крыс не изменяли динамику и уровень локомоторной активности, а такие не оказывали существенного влияния на обучение крыс активному избегании в Т-образнои лабиринте, связанному с локомоторной активностью. Чеадекватно большие дозы карбахолина (1,0 мкг) вызывали резкое ухудшение обучения в связи с длительными нарушениями холииергической передачи. Выработка как одностороннего, так и дифференцировочного рефлекса активного избегания у крыс в Т-образнон лабиринте не изменяла уровень активности ЙХЗ в неостриатуае правого и левого полушария.

6. Никроинъекции небольиих доз карбахолина в прилеяацее ядро крыс значительно улучшали процесс обучения активному избеганию в Т-образном лабиринте, связанному с локомоторной активностью, что проявлялось в достоверном увеличении уровня правильных реализаций условного рефлекса активного избегания.

7. Данные, полученные на одной и той не поведенческой модели, свидетельствуют о том, что активация холииергической систе-

мы прилежащего яра оказывает значительное влияние на регуляцию активного избегания, связанного с локомоторной активностью, тогда как холинергическая система неостриатума, по-видимому, не участ-"'-вует в регуляции данной формы поведения.

8, Холинергическая система дорзального и холинергическая система вентрального стриатума участвувт в регуляция оборонительного поведения, но механизмы их участия различны. Эти системы следует рассматривать как параллельные, кагдая из которых в совокупности со своими афферентными и эфферентными связями имеет свой, особый механизм регуляции разных форм поведения. Взаимодействие холинергических систем вентрального и дорзального стриатума является основой адаптивного двигательного поведения.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Шаповалова К.Б., Поминова Е.В. Участие холинергической системы неостриатума в дифференцировании звуковых сигналов у собак /Г высш.нерв.деят. 1391. Т. 41. N 5. С. 1163-1175.

2. Шаповалова К.Б., Поминова Е.В. Участие холинергической системы прилекащего ядра в дифференцировании звуковых сигналов у собак // 5урн.выси.нерв.деят. 1992. Т. 42. Н 5. С. 919-929.

3. Поминова Е.В.,' Шаповалова К.Б. Влияние микроинъекций кар-бахолма и скополаиина в неостриатум крыс на выработку условного рефлекса активного избегания // Тез.докл. на конференции молодых ученых и специалистов "Механизмы регуляции физиологических функций". Санкт-Петербург. 1932. С. 16-17,

4. Поминова Е.В. Уровень активности ацетилхолинестеразы неостриатума крыс, реализующих побекку в Т-образном лабиринте // Физиол.курн.СССР. 1992. Т. 78. N 10. С. 15-20.

5. Shap'ovalova К.В.. Poninova E.V., The cholinergic systen of neostriatum Is Involved in both sensory and motor mechanisms of instruoental behavior In doss // Abstr.book of IU International Basal Ganglia Society Keetlns Glens. France. 1992. P. 71.

6. Наповалова К.Б,, Поминова Е.В. Холинореактивная система неостриатума и поведение активного избегания в Т-образном лабиринте у крыс // Еурн.высш.нерв.деят. 1993. Т. 43. К 4.

7. Шаповалова К.Б.Поминова Е.В. Особенности участия холинергических механизмов прилеващего и хвостатого ядер в регуляции инструментального оборонительного рефлекса у собак // Физиол. журк. 1993. Т. 79. N 7. ,