Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние пирацетама на импринтинг, память и взаимоотношения полушарий мозга

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Джохадзе, Леван Давидович

ВВЕДЕНИЕ.

Глава I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. ПИРАЦЕТАМ (НООТРОПШГ):

ОБЩИЕ ФАРМАКОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА. II

Глава 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ.

РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Глава 3. ДЕЙСТВИЕ ПИРАЦЕТАМА НА ЗАПЕЧАТЛЕВАНИЕ (ИМПРИНТИНГ)

1. Обзор литературы.

2. Результаты исследований.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Влияние пирацетама на импринтинг, память и взаимоотношения полушарий мозга"

Актуальность проблемы. Исследование физиологических механизмов, лежащих в основе функциональной интеграции полушарий головного мозга человека и позвоночных животных, имеет важное теоретическое и практическое значение. Первые экспериментальные данные, сыгравшие значительную роль в понимании парного функционирования больших полушарий и их транскомиссуральных взаимодействий, были получены в лабораториях И.П.Павлова (Быков, Сперанский, 1924), И.С.Бериташвили (Беритов, Чичинадзе, 1937) и К.С.Абуладзе (1953).

В настоящее время накоплен большой экспериментальный материал, проливающий свет на многие аспекты межполушарного взаимодействия. В частности,установлено,что некоторые комиссуры, и в особенности мозолистое тело (Ж)»принимают участие в передаче сенсорной информации различной модальности из одного полушария в другое (Myers a.Sperry ,1953; Мосидзе,1955,1957; Бианки, 1956,1959; Myers ,1956; Sperry ,1958,1961; Любимов, 1969; Мосидзе, Кеванишвили, 1970; и др.).Многолетние исследования этой проблемы позволили В.М.Мосидзе в 1967 г. сделать важное теоретическое обобщение: межполушарный обмен сенсорной информацией,осуществляемый посредством комиссуральной системы и особенно МТ, должен способствовать нормальному течению физиологических процессов, лежащих в основе памяти. Установлено также большое значение межполушарного взаимодействия в таких жизненно важных душ функционирования организма процессах, как компенсаторная способность мозга (Рижинашвили, Мосидзе, 1974,1975; Добрынин,1983; и др.), тонкий и совершенный пространственный анализ (Быков, J926; Бианки,I960,1964,1967; Лобанова, Никулина, 1961; Мосидзе,

1964; и др.), генерализация эмоциональных реакций (Ро-Ъудтеегао а Yamaga , 1973) И др.

Все эти данные свидетельствуют о значительной биологической роли взаимодействия больших полушарий, без которого трудно представить нормальную интегративную деятельность головного мозга.

В изучении этой проблемы в целом и в выявлении интимных механизмов межполушарного взаимодействия, в частности, существенную роль могут сыграть фармакологические вещества, обладающие нейротропной активностью. Наибольший эффект могут дать те из них, которые, действуя на обмен информацией между полушариями, способствуют улучшению их взаимодействия.

В этом отношении особый интерес представляет пирацетам (ноотропил). Несмотря на то, что он является циклическим производным естественного метаболита нервной системы - гамма-амино-масляной кислоты (ГАМК), пирацетам по своим фармакологическим свойствам не относится ни к одной из известных на сегодня групп лекарственных препаратов.

Для изучения действия пирацетама на поведение и память животных мы исследовали его влияние на феномен запечатлевания (импринтинг), являющейся самой ранней формой обучения и памяти и служащей чувствительным тестом для этой цели.

В клинике пирацетам применяется для лечения и профилактики многих неврологических заболеваний, однако механизм его действия на больных с пониженной памятью исследован крайне недостаточно. Известно, что при церебральном атеросклерозе расстройство памяти постепенно, но неуклонно црогрессирует, и улучшение состояния таких больных является задачей первостепенной важности. Поэтому исследование лечебного эффекта пирацетама имеет прежде всего важное практическое значение. В настоящих исследованиях, проведенных в клинике, на кафедре нервных болезней Тбилисского государственного медицинского института (зав.кафедрой - засл.деят.науки, проф.A.A.Миндадзе) совместно с А.А.Миндадзе с сотр. изучено действие пирацетама на память на разных стадиях течения этой болезни.

Для установления нейрофизиологического механизма действия пирацетама наиболее существенным нам представлялось изучение его эффектов действия на транскалл о зальные ответы (ТКО) и первичные вызванные ответы (ВО) коры больших полушарий головного мозга как после внутривенного введения этого вещества, так и при его аппликации на кору мозга у отводящих и раздражающих (вызывающих ТКО) электродов.

В наших электрофизиологических опытах для исследования и сравнения действия на транскаллозальные и другие вызванные биопотенциалы мы изучали, наряду с пирацетамом, эффекты еще одного производного ГАМК - натриевой соли гамма-оксимасляной кислоты (оксибутират натрия). Несмотря на общее происхождение и родственное химическое строение оксибутирата натрия с пирацетамом, он относится к другому классу лекарственных средств, т.к. обладает наркотическим свойством. Следует отметить, что в аспекте межполушарных взаимоотношений оксибутират натрия изучен также недостаточно.

Цель и задачи. Основной целью настоящего исследования являлось изучение влияния пирацетама на нейрофизиологические процессы, лежащие в основе межполушарного транскаллозального взаимодействия, а также изучение предполагаемой роли этого механизма в процессах запоминания и обучения у человека и животных. Конкретными задачами исследования были изучение влияния пирацетама на:

- ТКО при его аппликации на кору мозга у раздражающего электрода, который вызывает ТКО, а также у отводящего электрода;

- ТКО на прямое раздражение коры и моноеинаптический ВО при раздражении таламического ядра - наружного коленчатого тела (НКТ), отводимые о одной точки поверхности коры, как при аппликации вещества у отводящего электрода, так и после его внутривенного введения;

- ТКО и полисинаптический ВО на электрокожное раздражение задней контрлатеральной лапы кожи, регистрируемые также с одной точки поверхности коры, как при аппликации вещества у отводящего электрода, так и после его внутривенного введения.

Кроме того, исследовалось влияние пирацетама на:

- скорость запечатлевания у цыплят - на латентный период до появления реакции следования за имцринт - объектом;

- способность запечатлевания у цыплят, утративших ее из-за прохождения сенситивного периода;

- память больных церебральным атеросклерозом на разных стадиях протекания этой болезни.

Для сравнения с нейрофизиологическими эффектами пирацетама мы исследовали действие оксибутирата натрия на:

- ТКО при его аппликации на кору у раздражающего и отводящего электродов;

- ТКО на прямое раздражение коры и ВО при раздражении НКТ, отводимые с одной точки поверхности коры при аппликации вещества у отводящего электрода, а также после его внутривенного введения;

- ТКО и ВО на электрокоржное раздражение задней контралатеральной лапы кожи, регистрируемые также с одной точки поверхности коры при аппликации вещества у отводящего электрода и после его внутривенного введения.

Научная новизна. Установлено положительное влияние пира-цетама на запечатлевание, выражающееся в его ускорении, когда в несколько раз уменьшается латентный период до появления реакции следования за имцринт-объектом. Показано также, что пи-раде там восстанавливает способность запечатлевания после прохождения сенситивного периода у тех цыплят, которые в течение 4-6 дней после вылупления находились в изоляции.

Результаты наших наблюдений за больными церебральным атеросклерозом показали, что пирацетам способствует улучшению памяти на различных стадиях атеросклероза. Под влиянием пираце-тама значительно улучшаются, в частности, такие виды памяти, как кратковременная и долговременная память, достоверно улучшаются также зрительная и вербально-логическая память, особенно у больных с начальными формами заболевания.

Результаты наших электрофизиологических исследований показали, что пирацетам преимущественно влияет на постсинаптичес-кие образования каллозальной системы головного мозга и очень слабо действует на электрическую импульсацию по восходящим, афферентным путям нервной системы. В отличие от него, другое цроизводное ГАМК - оксибутират натрия, действует не только на постсинаптические образования каллозальной системы, но и на цроводимость восходящих специфических афферентных путей. Оба эти вещества влияют как на поверхностные, так и на более глубокие слои коры больших полушарий головного мозга.

Практическая значимость работы. Настоящая работа может быть отнесена к числу тех исследований, которые имеют как теоретическое, так и практическое значение. Ее значение для фундаментальной науки связано с выяснением воцросов, дающих представление о возможных нейрофизиологических механизмах влияния пирацетама на межполушарные, в частности, транскаллозальные взаимоотношения.

В цроведенных электрофизиологических исследованиях на кошках, в которых было установлено преимущественное влияние пирацетама на кору головного мозга при его аппликации и после внутривенного введения, это наряду с его известными биохимическими свойствами, дают нам возможность объяснить полученные результаты на цнттлятах, а также наблюдений на людях. То, что пирацетам улучшает и восстанавливает способность такой ранней формы обучения и памяти, как запечатлевание, дает нам цраво говорить об очень важном его значении для нормального функционирования меж-полушарного транскомиссурального взаимодействия, а также для улучшения этого процесса.

Наблюдения в клинике за больными, страдающими атеросклеро-тической энцефалопатией, могут быть использованы при решении ряда практических задач. Данные, показывающие улучшение различных видов памяти после приема ими пирацетама, могут быть использованы для лечения этого недуга, а также для поисков таких лекарственных препаратов, которые, улучшая транскаллозальное взаимодействие с учетом биохимического действия этих веществ могут быть использованы для лечения и облегчения состояния больных, страдающих атеросклерозом.

Разработанные наш методики параллельного изучения корковых вызванных биопотенциалов путем их отведения с одной точки поверхности коры головного мозга при непосредственной аппликации этих веществ на кору или после внутривенного введения, а также изучение влияния различных психотропных веществ на разные формы обучения и памяти, могут быть применены как в различных нейрофармакологических экспериментах, так и для изучения в клинике их действия при лечении неврологических заболеваний.

Заключение Диссертация по теме "Физиология", Джохадзе, Леван Давидович

выводы

1. Пирацетам значительно ускоряет у цыплят процесс запечат-левания и восстанавливает эту способность у цыплят, утративших ее из-за прохождения сенситивного периода.

2. Пирацетам увеличивает объем памяти у больных церебральным атеросклерозом. В частности, наблюдается улучшение кратковременной и долговременной памяти, значительно улучшаются зрительная и вербально-логическая память.

3. Пирацетам значительно увеличивает амплитуду транскалло-зальных ответов (ТКО) как после внутривенного введения, так и при его аппликации у отводящего электрода. Однако при этом пирацетам очень слабо влияет на вызванные ответы (ВО), регистрируемые с той же точки поверхности коры. Аппликация пирацетама на кору головного мозга у раздражающего, вызывающего ТКО электрода, незначительно действует на амплитуду ТКО.

4. Значительные изменения амплитуды ТКО под влиянием пирацетама и отсутствие подобного эффекта на другие вызванные ответы указывают на преимущественно корковую природу его действия. Пирацетам слабо влияет на сому каллозального нейрона и на те синапсы коры и подкорковых структур, которые активируются на раздражение афферентных нервных путей. Следует допустить, что препарат преимущественно действует на постсинаптические образования каллозальной системы головного мозга. Такое облегчение меж-полушарного взаимодействия, возможно, улучшает синхронное и си-нергическое взаимоотношение различных областей коры обоих полушарий, что должно играть существенную роль в процессах обучения и памяти.

5. Оксибутират натрия оказывает однонаправленное действие на ТКО и другие вызванные ответы, отводимые с одной точки коры головного мозга как после внутривенного его введения, так и при аппликации у отводящего электрода. Это не наблюдается при его аппликации у раздражающего, вызывающего ТКО электрода.

6. Оксибутират натрия, как и пирацетам, незначительно влияет на сому нейрона и, в основном, действу,ет на постсинаптЙчес-кие образования. Вместе с тем в отличие от пирацетама оксибутират натрия оказывает действие не только на каллозальную систему, но и на те синапсы коры и подкорковых структур, которые активируются при раздражении афферентных восходящих путей.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Джохадзе, Леван Давидович, Тбилиси

1. Абуладзе К.С. Изучение рефлекторной деятельности слюнных и слезных желез. 1953, М., изд. АМН СССР, НО с.

2. Авруцкий Г.Я., Ласкова Н.Б. Некоторые принципы дифференцированного применения препаратов метаболической терапии в комплексном лечении психических заболеваний. Ж. Невропат, и психиатрии, 1979, т.79, вып.8, с.1077-1083.

3. Ахобадзе Р.Я., Кечхуашвили Г.Н., Квавилашвили Д.Ш. Практикум по психологии, 1975, Тбилиси, ТГУ, 268 с.

4. Беритов И.С., Чичинадзе Н.М. К вопросу о локализации корковых процессов, вызываемых зрительными раздражениями. Труды Ин-та физиологии им.И.С.Бериташвили, 1937, с.361-374.

5. Бианки В.Л. К сравнительной физиологии парной работы больших полушарий головного мозга. Автореф.канд.дисс., Л., 1956.

6. Бианки В.Л. О роли мозолистого тела (corpus callosum ) в осуществлении парной деятельности зрительного и кожного анализаторов. 2урн.высш.нервн.деят., 1959, 19, $ 3, с.116-124.

7. Бианки В.Л. Пространственный анализ и билатеральная симметрия головного мозга рыб. Вестник ЛГУ, I960, & 15, вып.З, C.I07-II9.

8. Бианки В.Л. Факторы возникновения в эволюции парности переднего мозга. Вестник ЛГУ, 1964, вып.З, с.54-71.

9. Бианки В.Л. Эволюция парной функции мозговых полушарий. 1967, Л., ЛГУ, 260 с.

10. Быков K.M., Сперанский А.Д. Собака с перерезанным corpus callosum . Труды физиол.лаборатории акад.И.П.Павлова, 1924, т.1, ü I, с.47-59.

11. Джохадзе Д.И., Рижинашвшш P.C., Марсагишвили Г.А., Джохад-зе Л.Д. РНК-полимеразная активность клеточных ядер при имп-ринтинге. Сообщ.АН ГССР, 1981, т.103, JS I, с.457-460.

12. Джохадзе Л.Д., Самадашвили З.В. Влияние ноотропила на вызванные транскаллозальные и первичные ответы коры головного мозга кошек. Сообщ. АН ГССР, т.100, & I, с.197-200.

13. Добрынин В.П. Участие каллозальной межполушарной системы в компенсаторно-восстановительных процессах коры головного мозга при экспериментальном повреждении проекционных корковых областей. Автореф.канд.дисс., М., 1983.

14. Ермолаева В.Ю. Морфологическая и электрофизиологическая характеристика комиссуральных связей 1-й и 2-й сомато-сенсорных зон (ci и си ) коры больших полушарий головного мозга кошки. Физиол.ж.СССР, т.7, гё 3, с.348-358.

15. Заалишвили Э.А., Рижинашвшш P.C., Марсагишвили Г.А. Изменение спектра белков головного мозга в процессе импринтин-га у цыплят. Сообщ. АН ГССР, 1980а, т.97, J6 I, с.181-184.

16. Заалишвшш Э.А., Рижинашвшш P.C., Марсагишвили Г.А. Исследование водорастворимых белков в процессе импринтинга. Сообщ. АН ГССР, 19806, т.97, J6 3, с.705-708.

17. Закусов В.В. Фармакология центральных синапсов, 1973, М., Медицина, 271 с.

18. Закусов В.В. Классификация и применение психотропных средств. Клин.медицина, 1976, т.54, с.7-12.

19. Закусов В.В., Островская Р.У. Влияние оксибутирата натрия на транскаллозальные и дендритные потенциалы. Бюлл.эксп.биол.и медицины, 1967, т.II, с.85-91.

20. Ионтов A.C., Отеллин В.А., Гранстремм Э.Э., Макаров Ф.И. Очерки по морфологии связей центральной нервной системы,1972, JI., Наука, 182 с.

21. Лобанова Л.В., Никулина Е.Е. Двигательно-пищевые условные рефлексы после удаления коры одного полушария у собак. В кн.: Проблемы восприятия пространства и времени, 1961, Л., Наука, 49 с.

22. Лури$ А.Р. Высшие корковые функции человека и их нарушения при локальных поражениях мозга, 1962, М., МГУ, 500 с.

23. Любимов H.H. Многоканальная организация афферентного проведения в анализаторных системах головного мозга. Автореф. докт.дисс. М., 1969.

24. Машковский М.Д., Рощина Л.Ф., Полежаева А.И. Фармакологические особенности пирацетама. Хишпсо-фармакол.Ж., 1977а, т.II, № 8, с.132-138.

25. Машковский М.Д., Рощина Л.Ф., Полежаева А.И. Фармакологические особенности пирацетама. Фармакол. и токсикол.,19776, т.6, с.676-683.

26. Миндадзе A.A., Лачкепиани А.Н., Мосидзе В.М., Мхеидзе P.A., Джохадзе Л.Д. Влияние ноотропила на память больных церебральным атеросклерозом. Мат. У Респ.конференции физиологов высших учебных заведений Грузии,!981,Тбилиси,ТГУ,с.225-227.

27. Миндадзе A.A., Лачкепиани А.Н., Мосвдзе В.М., Мхеидзе P.A., Джохадзе Л.Д. Влияние ноотропила на память больных церебральным атеросклерозом. Сообщ. АН ГССР, 1984, т.ИЗ, № 2, с.405-408.

28. Мосидзе В.М. Некоторые данные об условных и безусловных рефлексах до и после частичной перерезки мозолистого тела ( corpus caiiosum ) у собак. Автореф.канд.дисс., Л.,1955.

29. Мосидзе В.М. Условные рефлексы до и после частичной перерезки мозолистого тела у собак. Ж.высш.нервн.деят., 1957, 8, Л 2, с.254-260.

30. Мосидзе В.М. Материалы о парной и раздельной деятельности больших полушарий головного мозга. 1964, Тбилиси, Мецние-реба, 57 с.

31. Мосидзе В.М. Симметричное строение головного мозга и проблема памяти. Авторефераты докладов XI научн. сессии Института физиологии АН ГССР, 1967, Тбилиси, Мецниереба,с.12-14.

32. Мосидзе В.М. Расщепленный мозг и проблема памяти. 1972, Тезисы докладов к XX межд.психол.конгрессу (Токио), изд. Акад.пед.наук СССР, М., с.129-132.

33. Мосидзе В.М., Кеванишвили З.Ш. О роли мозолистого тела в передаче слуховой информации из коры одного полушария в другое. Ж.высш.нервн.деят., 1970, 20, Л 3, с.619-625.

34. Мосидзе В.М., Рижинашвшш P.C. О значении комиссуральных связей и стволовых структур головного мозга в межполушар-ном взаимодействии. Ж.высш.нервн.деят., 1968, 18, № I,с.83-87.

35. Мосидзе В.М., Рижинашвили P.C., Акабардия К.К. О взаимодействии больших полушарий головного мозга. Успехи совр.биол., 1968, т.66(5), с.188-198.

36. Мосидзе В.М., Рижинашвили P.C., Самадашвили З.В., Турашви-ли Р.И. Функциональная асимметрия мозга. 1977, Тбилиси, Мецниереба, 120 с.

37. Мосидзе В.М., Рижинашвили P.C., Тотибадзе Н.К., Кеванишви-ли З.Ш., Акбардия К.К. Расщепленный мозг. 1972, Тбилиси, Мецниереба, 157 с.

38. Мэгун Г. Бодрствующий мозг, 1965, М., Мир, 211 с.

39. Нарикашвили С.П. О прямом и непрямом влиянии коры больших полушарий на таламические ядра. В кн.: Современные проблемы электрофизиологии центральной нервной системы, 1967, М., Наука, с.181-187.

40. Овчаров Р., Бантутова И. Механизм действия психофармакологических средств. Медико-биол.информация, (София), 1984,1. I, с.3-8.

41. Окуджава В.М. Основные нейрофизиологические механизмы эпилептической активности. 1969, Тбилиси, Ганатлеба, 132 с.

42. Окуджава В.М., Мещерский P.M. Влияние стрихнина на транскалл о зальные ответы. Сообщ. АН ГССР, 1963, т.32, № 3,с.655-662.

43. Понутаева А.Г. Импринтинг (запечатлевание), 1973, Л., Наука, 102 с.

44. Рижинашвили P.C., Марсагишвили Г.А., Джохадзе Л.Д. Влияние пирацетама на запечатлевание. Сообщ. АН ГССР, 1979, т.93, В 3, с.697-700.47