Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние транскраниальной электромагнитной стимуляции на функциональную активность крыс

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Влияние транскраниальной электромагнитной стимуляции на функциональную активность крыс"

УЧРЕЖДЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК ИНСТИТУТ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И НЕЙРОФИЗИОЛОГИИ РАН

На правах рукописи

УДК 612.821.6; 612.825

МЕЛЬНИКОВ Александр Викторович

ВЛИЯНИЕ ТРАНСКРАНИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СТИМУЛЯЦИИ НА ФУНКЦИОНАЛЬНУЮ АКТИВНОСТЬ КРЫС (ИНТАКТНЫХ И С ЛОКАЛЬНОЙ СТВОЛОВОЙ ПАТОЛОГИЕЙ)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

03.00.13 - физиология

Научный руководитель: доктор биологических наук Шарова Е.В.

Москва 2008

003456514

Работа выполнена в Лаборатории общей и клинической нейрофизиологии (зав. лабораторией - д. б. и. Е.В. Шарова) Учреждения российской академии наук Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН (директор - д. б. н., профессор П.М. Балабан).

Научный руководитель доктор биологических наук Е.В. Шарова Официальные оппоненты

Защита состоится 17 декабря в 11.00 час на заседании Диссертационного совета Д-002.044.01 при ИВНД и НФ РАН (117485, Москва, ул. Бутлерова, 5а). Факс (495) 3388500, email: admin@ihna.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИВНД и НФ РАН. Автореферат разослан 15 ноября 2008 г.

доктор биологических наук В.И. Королева доктор биологических наук Т.Д. Липенецкая

Ведущее учреждение

ГУ НИИ патофизиологии РАМН

Ученый секретарь Диссертационного совета Доктор биологических наук, профессор

В.В. Раевский

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

Нейрофизиология электромагнитных воздействий является одним из наиболее молодых, но перспективных и активно развивающихся направлений нейробиологии. Причин этому несколько. С одной стороны, электромагнитные влияния относятся к числу негативных антропогенных факторов, сопровождающих технический прогресс. В этом аспекте чрезвычайно важно представлять себе системные и клеточные механизмы и эффекты электромагнитных воздействий на живую природу и человека с тем, чтобы им противостоять (Чижевский 1976; Пресман, 1968; Холодов, Лебедева, 1992; Холодов 1991; Григорьев, 1997; Григорьев с соавт., 1999; Бинги, 2002; Бинги, Савин, 2003; Липенецкая с соавт., 2004 и др.). При этом реакции со стороны ЦНС, по мнению одного из основоположников магнитобиологии Ю.А.Холодова (1991-1992), наиболее сложны, вариативны и наименее исследованы.

С другой стороны, в последние годы различные виды электрической, электромагнитной или магнитной стимуляции все шире используются в качестве лечебного воздействия. В литературе подчеркивается активирующий характер, а также сходстве физических механизмов разных форм стимуляции - во всяком случае, на этапе воздействия на мембрану нервной клетки (Никитин, Куренков, 2003). Во многих случаях, включая и патологию ЦНС, результаты такой стимуляции бывают успешными (Макаренко, 1993; ТБиЬокаша, 1995; БеПас й а1, 1993; Алексанян с соавт., 2004; Лашшш, Гольдфарб с соавт., 2007; Супова, Смирнова, 2007 и др.). Учитывая «естественность» электрических и электромагнитных процессов для деятельности нервной ткани, это вселяет надежду в перспективность использования данного подхода при лечении сложных форм церебральной патологии.

Одним из проблемных церебральных заболеваний последнего времени является острая патология ствола головного мозга. По данным ВОЗ, стволовые церебральные поражения сосудистого и травматического генеза относятся к числу ведущих причин инвалидизации и летальности населения (Коновалов с соавт., 1998; Гусев, Скворцова, 2001; Мадорский, 2008). Выяснению центральных механизмов компенсации были посвящены клинические и экспериментальные исследования разных лет. В классических работах школ Э.А. Асратяна (1959-1977) и П.К. Анохина (1954 - 1975), уделявших основное внимание анализу общих принципов адаптивно-компенсаторной деятельности мозга, была выявлена важная роль коры больших полушарий в этих процессах. В последние десятилетия установлена высокая значимость лимбической системы и отдельных ее составляющих в компенсации вообще и при стволовых повреждениях в частности (Подачин, Сидоров, 1988; Шарова, 1999; Новикова, 2005). Перспективной представляется активизация естественных механизмов восстановления посредством электромагнитной стимуляции головного мозга.

Вместе с тем, должное физиологическое обоснование применения электромагнитных воздействий в лечебных целях, в особенности при церебральной

патологии, отсутствует. Объективные поведенческие и электрофизиологические маркеры системных реакций мозга на эти воздействия четко не определены.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ - изучение влияний терапевтической транскраниальной электромагнитной стимуляции (ЭМС) на функциональную активность крыс - интактных и с локальной экспериментальной стволовой патологией.

ЗАДАЧИ:

1. Исследовать изменения поведения интактных крыс под влиянием курсовой транскршшальной ЭМС частотой 60-70 Гц.

2. Проанализировать изменения электрической активности мозга интактных животных под влиянием ЭМС.

3. Сравнить динамику восстановления животных с локальным стволовым повреждением без и при курсовой (7 дней) транскраниальной ЭМС в раннем послеоперационном периоде.

4. Изучить влияние транскраниальной ЭМС на электрическую активность мозга крыс с экспериментальной локальной стволовой патологией.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

Впервые проведено комплексное исследование влияния бесконтактной транскраниальной электромагнитной стимуляции с частотами 60 и 70 Гц на функциональную активность головного мозга (посредством физиотерапевтического аппарата Инфита) на экспериментальных животных (крысы линии Вистар). Использован оригинальный методический комплекс с привлечением разработанных в процессе исследования показателей, позволяющий дать многостороннюю характеристику реактивных изменений церебральной активности при стимуляции: оценка поведения здоровых и больных животных, спектрально-когерентный анализ спонтанной электрической активности мозга и морфологические исследования. На основе

определенных в ходе исследования поведенческих и электрофизиологических маркеров реактивности ЦНС на транскраниальную ЭМС частотой 60 и 70 Гц выявлен ее тормозный (седативно-подобный) эффект у интактных животных.

При морфологических исследованиях животных с экспериментальной стволовой патологией, а также в дополнительной серии комплексных физиологических исследований (включая реографшо) на здоровых испытуемых-добровольцах показана важная роль сосудистой системы в формировании церебральных реакций на транскраниальную ЭМС.

В динамических исследованиях электрической активности (ЭА) мозга крыс продемонстрирован накопительный и отставленный во времени эффект воздействия, сохраняющийся до 3 недель после курса транскраниальной ЭМС. Выявлено, что этот эффект наиболее отчетливо проявляется в изменениях показателей когерентности.

На основе анализа ЭА мозга впервые показана преимущественная левополушарная реактивность на транскраниальную ЭМС - как в норме (интактные крысы), так и при острой стволовой патологии.

Впервые проведенное исследование влияния транскраниальной ЭМС на компенсаторные реакции при острой церебральной стволовой патологии выявило отрицательный эффект курсового воздействия частотой 60 и 70 Гц в ранние сроки после повреждения.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ

В работе показано, что транскраниальная электромагнитная стимуляция с частотой 60-70 Гц сопровождается тормозным, седативно-подобным функциональным эффектом. Это определяет возможность использования данного воздействия для коррекции психопатологических состояний связанных с чрезмерным возбуждением ЦНС. Вместе с тем, выявленные в работе электрографические признаки подавления адаптивной послеоперационной стрессорной реакции обусловливают противопоказанность курсовой транскраниальной ЭМС на данных частотах в ранние сроки острой стволовой патологии.

Полученные данные свидетельствуют о важном вкладе сосудистого фактора в формировании ответных реакций ЦНС на транскраниальную стимуляцию обосновывают целесообразность привлечения сосудистых методик (наряду с поведенческими и электроэнцефалографическими) при контроле применении этого воздействия в лечебных целях.

Комплексный анализ реакции крыс на транскраниальную ЭМС свидетельствует о большей чувствительности к исследуемому воздействию вегетативной системы. Эти данные обосновывают применение его в лечебных целях при церебральной сосудистой патологии, сопровождающейся повышением тонуса сосудов.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

1. Транскраниальная ЭМС передних отделов полушарий частотой 60-70

Гц сопровождается снижением произвольной и двигательной активности интактных крыс, а так же усилением в спектре когерентности ЭА медленных и бета-частот, что в совокупности сходно с эффектом седации.

2. Наиболее информативным показателем реакций мозга на транскраниальную электромагнитную стимуляцию является когерентность биоэлектрической активности. Имеется связь между функциональным эффектом стимуляции и значением частоты доминирующего пика спектра когерентности в тета-диапазоне.

3. Биоэлектрические реакции мозга на транскраниальную электромагнитную стимуляцию передних отделов полушарий отличны от плацебо-реакции и более выражены в левой гемисфере.

4. Курсовая транскраниальная ЭМС частотой 60-70 Гц в раннем периоде острой стволовой патологии сопровождается нарастанием тяжести состояния животных и подавлением ЭА-признаков адаптивной послеоперационной стресс-реакции.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы работы были представлены на Научных конференциях молодых ученых ИВНД и НФ РАН, МГУ им. М. В. Ломоносова, Москва (2001,2002,2003, 2004 г.г.), на Третьей международной конференции "Электромагнитные поля и здоровье человека. Фундаментальные и прикладные исследования" (Москва -Санкт-Петербург, 2002), на XIV Международной конференции "Новые информационные технологии в медицине, биологии, фармакологии, экологии " (Украина, Гурзуф, 2006), на I съезда физиологов СНГ (Сочи, 2005), на Третьем международном междисциплинарном конгрессе «Нейронаука для медицины и психологии» (Украина, Судак, 2007), на научно-практической конференции «Транскраниальная магнитная стимуляция и вызванные потенциалы мозга в диагностике и лечении болезней нервной системы» (ГУ НИИ Неврологии РАМН, Москва,2007), на всероссийской научно-практической конференции «Количественная ЭЭГ и нейротерапия» (Санкт-Петербург,2007).

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, главы с описанием методов исследования, четырех глав с изложением собственных исследований и их обсуждения, заключения, выводов и списка литературы.

Список литературы включает ..... отечественных источников и ........ иностранных.

Работа изложена на.....страницах, иллюстрирована........рисунками и.......таблицами.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ Экспериментальные исследования выполнены на крысах - самцах белых крыс линии \Vistar в возрасте 3-6 месяцев, весом 250-450 граммов.

Таблица 1.

Количественная характеристика исследованных групп животных

Кол-во крыс Без ТЭМС ТЭМС 60 и 70 Гц

участвовавших в Оценка Оценка Оценка функцион. Оценка

эксперименте функцион. функцион. состояния без ЭА функцион.

состояния без состояния с мозга состояния с ЭА

Э А мозга ЭА мозга мозга

Интактные 86 6* 17 6

Оперированные 22 8 27 17

Всего 122 67

♦тестовые Э А до стимуляции

При изучении функциональных эффектов транскраниальной ЭМС у интактных крыс и у крыс с локальной стволовой патологией ведущим методическим подходом было сравнение особенностей поведения до и после курсовой стимуляции. Значимость

изменений оценивали статистически по непараметрическому критерию Вилкоксона для сопряженных пар или Т-критерию Стыодента.

Таблица 2.

Проводимые экспериментальные исследования

№ Название теста, исследования или манипуляции Кол-во возможных исследований у одного животного Примечание

1 Тест Кинга 1 раз

2 Тест открытого поля 1-2 раза

3 Тест вынужденного плавания 1 раз

4 Операция по электролитическому разрушению вестибулярного ядра Дейтерса 1 раз

5 Транскраниальная ЭМС 7 раз (1 курс) Проводились курсовые ЭМС частотой 60 и 70 Гц

6 Наблюдения по изменению неврологического статуса после разрушения ВЯД от 1 до 50 раз Наблюдения за животными продолжались до 90 дней после операции

7 Исследование ЭА От 2 до 8 раз Наблюдения за животными продолжались до 22 дней после вживления электродов

У нитактных крыс для оценки изменений поведения использовали следующую схему: тестирование в открытом поле - перерыв не менее 21 дня - недельный курс ЭМС - повторное тестирование через сутки после курса.

Сопоставление описанных ниже поведенческих показателей до и после ЭМС проводилось с помощью методов математической статистики на основе пакета стандартных программ "ЭТАТСКАРШСЗ 6.0" совместно с к.б.н. М.А.Куликовым.

Эффекты транскраниальной ЭМС сравнивали с эффектами плацебо (ситуация с полным воспроизведением условий эксперимента и поднесением датчика к голове животного, но без стимуляции) и с группой контроля (полное воспроизведение условий эксперимента, но без стимуляции и без поднесения датчика к голове животного).

У крыс с локальной стволовой патологией эксперимент выполнялся следующим образом: поведенческое тестирование, аналогичное интактным животным -перерыв не менее 21 дня - локальное стволовое повреждение - через сутки начало недельного курса ЭМС с ежедневным наблюдением за физическим состоянием прооперированных животных.

Контролем для последних была сопоставимая с основной группа из 30 крыс с аналогичной экспериментальной ситуацией, но без ЭМС.

Состояние животных после операции оценивали по специально разработанной бальной шкале проявления внешних клинико-поведенческих особенностей (ШПС) - по аналогии со шкалами, используемыми в клинике (ТеаясЫе в. а1 а11.,1979). Начиная с первого послеоперационного дня, статусу всех оперированных животных присваивались баллы (от 0 до 20) - в зависимости от степени проявления клинических нарушений, касающихся изменения тонуса, статики или позы, характерных для стволовой патологии (Шарова с соавт, 1996). Темпы и неврологические особенности восстановление в группах нестимулированных и стимулированных животных с экспериментальной стволовой патологией анализировали статистически.

Таблица 3.

Бальная система для оценки изменения неврологической симптоматики у крыс после электролитического разрушения ВЯД.

Баллы Описание симптоматики

0 Отсутствие симтоматики

1-2 Минимальные проявления неврологической симптоматики (минимальный наклон головы или туловища)

3 Наклон головы или туловища более выражен и составляет от 30° до 70°

4 Наклон головы или туловища более 70°

5 Наклон головы и туловища более 70°

6-7 Положение животного в спокойном состоянии на боку и наличие наклона головы и/или туловища

8-10 Положение животного в спокойном состоянии на боку и наличие наклона головы и/или туловища. В симптоматике появляется винтообразное верчение, но при этом сохраняется способность к целенаправленному движению

11-12 Положение животного в спокойном состоянии на боку и наличие наклона головы и/или туловища. В симптоматике появляется винтообразное верчение. Способность к нормальному движению отсутствует. Любая попытка к перемещению сопровождается винтообразными движениями

13-15 Положение животного в спокойном состоянии на боку и наличие наклона головы и/или туловища. В симптоматике появляется винтообразное верчение. Способность к нормальному движению отсутствует. Любая попытка к перемещению сопровождается винтообразными движениями.

16-17 Положение животного в спокойном состоянии на боку и наличие

наклона головы и/или туловища. В симптоматике появляется винтообразное верчение. Способность к нормальному движению отсутствует. Любая попытка к перемещению сопровождается винтообразными движениями. Помимо этого у животного появились болячки на теле, шерсть свалялась

18-19 Паралич и/или атональное состояние

20 Летальный исход

Моделирование острой стволовой патологии у крыс проводилось путем электролитического разрушения латерального вестибулярного ядра Дейтерса (Шарова с соавт, 1996; Новикова с соавт, 2000; Новикова, 2005).

Выбранная локализация стволовой деструкции характеризуется специфической и яркой клинической манифестацией (наклон головы в оперированную сторону, нарушения тонуса и позы, невозможность целенаправленно передвигаться; вместо этого животное совершает характерные винтообразные движения), облегчающей прижизненную верификацию топографии и степени стволового повреждения.

Крысам, находящимся под пембуталовым наркозом (дозировка 50 мг/кг), в ствол мозга слева вводили стальной электрод диаметром 0,2 мм по координатам Р = -10.5; L = 3; Н = 7 (атлас Pavlovits, Bronstein, 1988) и подавали ток. Подобранные характеристики электрического воздействия (постоянный ток силой 1,5 мА, длительностью 20 сек) вызывали довольно обширное (по аналогии с клиникой очаговых поражений мозга человека) повреждение ствола на уровне латерального вестибулярного ядра Дейтерса либо близлежащих его участков - однако, без неминуемого летального исхода (Шарова с соавт, 1996).

Зоны деструкции мозга в наблюдениях с экспериментальной стволовой патологией уточнялись посредством морфоконтроля (у выживших животных - через 1,5 месяца после электролитической деструкции, у погибших - после летального исхода), а причина гибели животных - патоморфологического исследования.

В наиболее типичных наблюдениях здоровых и оперированных крыс проводился детальный динамический анализ церебральной электрической активности, способствовавший пониманию нейрофизиологических механизмов исследуемых процессов. ЭА регистрировали от хронически вживленных электродов в симметричных областях орбитофронтальной (А=3; L=0,5) коры, поля CAI гиппокампа (Р=3; L=l; Н=3), а также в стволе на уровне интактного латерального вестибулярное ядра Дейтерса (Р=10,5; L=3; Н=7) - с последующим визуальным и спектрально-когерентным анализом. Значимость изменений параметров ЭА оценивали по непараметрическому критерию Манна-Уитни.

ЭА записывали на 4-7 сутки после вживления электродов, в процессе стабилизации паттерна (дооперационный фон), после первой трехминутной ЭМС ( через 3, 30, 60 минут, а в некоторых случаях - и через 2 часа после воздействия), в середине,

конце курса стимуляции и в последействии (на протяжении 7-22 дней - в зависимости от сохранности колодки с электродами).

Транскраниальная ЭМС проводилась посредством импульсного низкочастотного физиотерапевтического аппарата «ИНФИТА» с питанием от сети 220В 50Гц. Он является физиотерапевтическим прибором, разрешенным к применению в лечебных целях (регистрационное свидетельство от 29.05.06 и сертификат соответствия от 18.02.04.) Эффект воздействия основан на интенсивности импульсного низкочастотного электромагнитного поля (ИНЭП) на живой организм, действующего как стимулятор (цитируется по отчету МГП «Биологическая физика» ИБФ МЗ РФ, руководитель работ В.В. Энговатов, 1992; Заславский с соавт., 1993,1994).

При ЭМС датчик располагали над головой животного в области лба на расстоянии около 1 см при напряжении поля 1-2 В/см. Курс воздействия составлял 7 дней с экспозицией 3 мин. (условия стимуляции адаптировали к клиническим, с поправками на размеры животного и длительность его жизни). Частота стимуляции составляла 60-70 Гц.

РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ РАЗДЕЛ I. ИССЛЕДОВАНИЯ ИНТАКТНЫХ ЖИВОТНЫХ

ВЫБОР ПОКАЗАТЕЛЕЙ ОЦЕНКИ ПОВЕДЕНИЯ КРЫС

Оптимизация оценки поведения интактных крыс

Первоначально поведение интактных крыс оценивали с помощью нескольких стандартных тестов: открытого поля (Айрапетянц с соавт, 1980, 1982, 2001; Кулагин с соавт, 1969; Левшина с соавт, 1997; Маркель с соавт, 1988; Саркисова с соавт, 1992, 1997; Буреш с соавт., 1991), Кинга (King, 1968) и Порсолта (открытое плавание) (Porsolt, 1992) с большим числом показателей.

Одной из методических задач настоящей работы была попытка выявления и оптимизации показателей эмоциональной и двигательной активности крыс на основе комплексной оценки их поведения и объективного (статистического) анализа относительной значимости используемых характеристик.

41 крыса (самцы 3-4х месячного возраста весом 220-350 грамм) однократно испытывали«, в каждом из трех названных тестов с интервалом не менее 14 дней. Полученные поведенческие показатели подвергались статистической обработке. Вычислялись взаимные корреляции между характеристиками каждого из тестов и разных тестов друг с другом; строилась корреляционная матрица (с использованием рангового коэффициента Спирмана); проводился факторный анализ. Все это позволило оценить значимость каждого поведенческого признака и обоснованно выбрать наиболее важные из них - с присвоением соответствующего балла.

Оказалось, что четыре независимых фактора описывают 61% общей изменчивости всех поведенческих признаков. Первый фактор (22 % общей

изменчивости) в основном определяет и наиболее тесно связан с четырьмя показателями теста Кинга, характеризующими эмоциональное состояние животного. Второй фактор описывает 16 % общей изменчивости и связан с показателями тестов открытого поля (количество пересечений центра, количество вертикальных стоек) и вынужденного плавания (время активного и пассивного плавания, прыжки); он отражает двигательно-исследовательскую реакцию. Третий фактор описывает 12 % общей изменчивости и связан с обнюхиванием в открытом поле, а также реакцией "пинцет к носу" в тесте Кинга, характеризуя вклад обонятельного анализатора в исследовательское поведение жнвотных. Четвертый фактор (11 % общей изменчивости) наиболее тесно, но с отрицательным знаком, связан со временем неподвижного зависания в воде и положительно - с количеством нырков в тесте вынужденного плавания. Можно полагать, что он определяется эмоциональной устойчивостью животных к воздействию неблагоприятных эмоциональных факторов.

Таким образом, три поведенческих теста, используемые в работе, комплексно характеризуют четыре относительно независимые составляющие поведения (эмоциональность, двигательно-поисковая активность, обонятельные характеристики животного, устойчивость к неблагоприятным эмоциональным воздействиям), которые определяются, по-видимому, физиологическими факторами, связанными с деятельностью разных функциональных систем.

Анализ влияния стресса, связаиного с дооперационным тестированием, на динамику восстановления крыс после локального стволового повреждения

Нами была проведена специальная серия исследований по сопоставлению динамики восстановления крыс с локальным повреждением ствола головного мозга при разных вариантах дооперациоиного поведенческого тестирования.

У 22 крыс проводили 3 теста в следующей последовательности: тест эмоциональности по Кингу, тест открытого поля и тест вынужденного плавания. Причем, 8 особей были протестированы во всех тестах, тогда как 14 - только в тесте Кинга и открытого поля. Исследования выполнялись по общепринятой стандартной методике, в тесте открытого поля и вынужденного плавания животных тестировали по 5 минут. Временной интервал между тестами составлял 3 недели. Спустя также три недели у животным проводилось электролитическое разрушение ствола на уровне вестибулярного ядра Дейтерса. Тяжесть послеоперационного состояния животных оценивали в баллах от 0 до 20 по ШПС. Длительность наблюдения послеоперационного восстановления зависела от особенностей клинического течения и составляла от нескольких дней до нескольких месяцев (максимально - 91 день).

Особенности процесса восстановления и анализировали с помощью методов математической статистики, используя три подхода: 1) сопоставление среднего времени восстановления животных с фиксированным числом баллов (начиная с одинакового уровня), 2) сравнение состояние животных на 1-й день и на >1-тый день после операции,

3) расчет коэффициентов экспоненциальной регрессии, предполагая, что шкала балльных оценок текущего послеоперационного состояния подобрана достаточно равномерно. В первых двух случаях в каждой экспериментальной группе были выделены животные с легкой послеоперационной патологией и патологией средней тяжести.

Все использованные нами подходы практически не выявили статистически значимого влияния тестирования в тесте Порсолта на характер восстановления животных. Однако, если подойти к полученным данным не с формальной точки зрения, то можно получить следующее. С вероятностями случайного различия меньшими 0,2 ( а не 0,05, как положено) частота исхода средней тяжести в группе с тестированием в тесте Порсолта (87,5%) больше, чем в группе без тестирования (50%). Т.е. можно подозревать, что тестирование увеличивает вероятность более тяжелого исхода. Исследование коэффициентов уравнений регрессии дает основание предполагать, что при средней тяжести послеоперационного состояния, животные с тестированием чувствуют себя несколько лучше, но восстанавливаются чуть медленнее, чем животные без тестирования, а при легкой степени нарушения наблюдается обратный эффект.

Таким образом, данная серия экспериментов показала, что по-видимому, тестирование вообще и тест Порсолта, в частности, имеет длительное воздействие на эмоциональную сферу животного и может изменять результаты последующих экспериментов (в отрицательную сторону). Полученные результаты 1) обусловили длительность выбранного нами временного интервала между тестированием и операцией животного - не менее трех недель, 2) обусловили исключения теста Порсолта из тестов основных групп исследуемых животных.

ЭФФЕКТЫ ТРАНСКРАНИАЛЬНОЙ ЭМС У ИНТАКТНЫХ КРЫС

При оценке поведенческих эффектов транскраниальной ЭМС интактных крыс акцент был сделан на данных их пятиминутного тестирования в открытом поле до и после курса стимуляции. ЭМС проводилась через 14 дней после первого тестирования, повторное - на следующий день после окончания стимуляции. В тесте подсчитывали: число пересеченных квадратов, вертикальных стоек, заходов и пересечений центра открытого поля, число уринаций, дефекаций, реакций груминга. Данные подвергали статистической обработке.

У 17 исследованных интактных животных после курса транскраниальной ЭМС наиболее выраженные изменения касались признака "число вертикальных стоек в открытом поле". Этот показатель достоверно снижался как при ЭМС частотой 60, так и 70 Гц (таблица 4).

Таблица 4

Измененения поведения крыс в тесте открытого поле по показателю вертикальные стойки

№ Группы животных Данные до Данные _ При Р

возд. после возд. Х±т

1 Группа 60 Гц 18,1 11,7 6,43± 2,7 0,03

2 Группа 70 Гц 16,8 5,2 11,6 ± 4,6 0,005

3 Группа плацебо 12 12 0 ± 0,52 1

4 Группа контроль 18 17,8 0,14 ± 1,14 0,9

По признаку "вхождение во внутренний круг", а также "пересечение внутреннего круга" не было выявлено значимых различий при ЭМС = 60 Гц. Однако, при ЭМС = 70 Гц частота вхождения во внутренний круг достоверно снижалась (разница составила 1,4 ± 1,07 о при р = 0,05. По показателю "вхождение во внутренний круг" отмечена также тенденция в динамике поведения животных в группах с разной частотой ЭМС: при частоте 60 Гц вхождение увеличилось в группе крыс в среднем на 0,14; а при 70 Гц упало на 1,4 (р = 0,064). При объединении всех интактных крыс в одну группу различия показателей вхождения в круг до и после ЭМС оказались недостоверными.

Были выявлены также изменения и других поведенческих признаков. Груминг недостоверно падает при ЭМС 70 Гц, но не изменяется при частоте 60 Гц. Дефекация недостоверно увеличивается в обеих подгруппах животных. Уринация недостоверно снижается при ЭМС 60 Гц, но недостоверно увеличивается при ЭМС 70 Гц.

Выявленные изменепия поведения указывают на тенденцию к снижению общей двигательной и исследовательской активности экспериментальных животных, аналогичную, возможно, эффекту седации. При частоте стимуляции 70 Гц они выражены более отчетливо, чем при 60 Гц.

Основываясь на предшествующем статистическом анализе поведения интактиых крыс, можно утверждать, что наиболее "чувствительным" к влиянию ЭМС оказывается фактор двигателыю-поисковой (исследовательской) активности и, соответственно, определяющая его функциональная система мозга.

Что касается "плацебо" - эффектов, то после проведенного курсового «плацебо» у 12 животных статистически значимых изменений в тесте открытого поля по показателям "число вертикальных стоек в открытом поле", "вхождение во внутренний круг", "пересечение внутреннего круга" выявлено не было. Не выявлялись изменения поведения и при первом (тестовом) плацебо-воздействии. В то же время электрофизиологические "плацебо"- реакции и их различия относительно эффектов ЭМС были выражены отчетливо.

В группе «чистого контроля» (7 животных с идентичными условиями содержания и повторным тестированием, но без воздействий) данные статистического сравнения тестирований в открытом поле были близки к группе «плацебо».

Изменения церебральной электрической активности при курсовой транскраниальной ЭМС были исследованы у 6 интактных крыс в условиях хронического эксперимента.

Транскраниальную ЭМС начинали через неделю после вживления электродов, при стабильности паттерна фоновой ЭА и отсутствии у крысы поведенческих или неврологических нарушений. Длительность наблюдения и количество индивидуальных исследований определялось плотностью примыкания колодки с электродами к кости черепа, которая уменьшалась по мере подрастания соединительной и мышечной ткани.

На первом и втором сеансах стимуляции биоэлектрические эффекты транскраниальной ЭМС сравнивали с эффектами плацебо, сопоставляя ЭА в фоне, через 3,30 и 60 мин после каждого воздействия.

В рисунке фоновой ЭА мозга интактных крыс отмечался ряд характерных для нее особенностей: 1) Региональные различия амплитуды потенциалов с наиболее низкими значениями в орбитофронтальных корковых областях и максимальными - в гиппокампе. 2) Полиритмия частотного состава с доминированием во всех регистрируемых структурах тета-активности с максимумом ее выраженности гиппокампе. Этому соответствует сложный характер спектрограмм с двумя максимальными пиками - в дельта- и тета -диапазонах. 3) Наличие в паттерне ЭА участков десипхронной и синхронизированной активности, что отражает, по мнению Буреша, разные уровни бодрствования животного. Характерным было превалирование времени присутствия десинхронной части по отношению к синхронной в полтора - три раза. 4) Спектры когерентности десинхронной части ЭА носили по большей части шумовой характер. Отмечалось наличие нескольких пиков: на частоте 6,7 - реже - 8 Гц. Максимальное значение среднего уровня когерентности характерно для симметричных областей орбитофронтальной коры, наименьшая сочетанность определяется для ствола с остальными регистрируемыми отделами мозга. В спектрах когерентности синхронной составляющей электрической активности интактного мозга, то есть при ослаблении активирующих стволовых влияний, выявляются пики на частоте 4-5 Гц.

5) Фазовые спектры ЭА на десинхронных участках записи имели шумовой характер с попеременной сменой зоны опережения, которая зависела от частотного диапазона. В парах со стволом на частотах ниже 20 Гц ведущим оказывался ствол.

ЭА- реакции на транскраниальную ЭМС проявлялись уже при первом сеансе стимуляции определенными перестройками пространственно-временной организации: значимое нарастание мощности биопотенциалов в большинстве регистрируемых областей мозга, синхронизация основных ритмов ЭА - вплоть до появления вспышек экзальтированной эпилептиформной активности с максимумом в гиппокампе увеличение времени присутствия синхронизированной составляющей паттерна. Этому соответствовало достоверное усиление взаимосвязей исследуемых церебральных областей (по показателю когерентности ЭА) как симметричных (на уровне ствола, гиппокампа и коры), так и унилатеральных (прежде всего стволово-гиппокампальных) регионов мозга.

Сопоставление с плацебо показало выраженное сходство изменений когерентности ЭА в первые 30 минут после каждого из воздействий, но появление различий 45-60 минут спустя: после плацебо рисунок и значения спектров когерентности уже

приближаются ("возвращаются") к исходным фоновым характеристикам (лобная и стволовая активность), в то время как после ЭМС когерентности повышаются относительно фона во всех парах отведения в широком частотном диапазоне. По данным статистической оценки когерентности, в ситуации плацебо более реактивной является правая половина мозга, тогда как при транскраниальной ЭМС в большей степени изменяются связи в пределах или относительно левого полушария (CAI гиппокампа, в частности).

Тенденция к проградиентному усилению межцентральных связей при повышенной средней мощности ЭА сохранялась на протяжении всего курса транскраниальной ЭМС -до двух и более недель после его окончания - как по медленным (дельта, тета) ритмам ЭА, присущим исходному состоянию животных, так и по более высокочастотным (альфа и особенно бета). Примерно через неделю после курса ЭМС начиналось обратное развитие нейродинамики с относительным снижением отдельных (прежде всего симметричных стволовых) когерентных связей. Наиболее устойчивая тенденция к усилению связей (до трех недель после стимуляции) характерна для симметричных орбитофронтальных областей в широком частотном диапазоне, а также для левой половины мозга.

Таким образом, данные когерентного анализа ЭА демонстрируют (позволяют визуализировать) накопительный эффект транскраниальной ЭМС в ходе курсового воздействия.

Анализ динамики рисунка спектров когерентности ЭА интактных крыс на фоне ЭМС свидетельствует о том, что усиление связей (не всегда значительное, но достоверное по критерию Манна-Уитни) происходит на более низких (в пределах дельта- и тета-даапазоггов) и высоких (бета1- активность 13-16 Гц или сигма ритм) по сравнению с фоновыми пиками частотах. У человека такие изменения спектра когерентности характерны для дремотного состояния (Болдырева с соавт, 1989).

Таким образом, представленные в настоящем разделе результаты дают основания полагать, что в качестве объективного критерия оценки исходного состояния мозга и его реактивных сдвигов при разных видах транскраниальной электромагнитной стимуляции может служить когерентность биоэлектрической активности мозга. Гиперсинхронизация биопотенциалов выступает в качестве важнейшего элемента реактивности мозга на это воздействие.

Проведенные электрофизиологические исследования выявили преимущественно лсвополушариую реактивность мозга на ЭМС. Вместе с тем, в литературе описаны выраженные парасимпатические эффекты ЭМС (Алексеева, 1988; Орлов с соавт, 1987; Самсонов с соавт, 2008 и др.). В публикациях последних лет обсуждается возможность большего влияния левого полушария на регуляцию парасимпатической системы (Леутин с соавт., 2006). Таким образом, данные наших исследований согласуются с литературными.

Нами показано четкое отличие ЭА-эффектов электромагнитного воздействия от эффекта плацебо.

Установлено, что транскраниальная ЭМС передних отделов головного мозга крыс интактных крыс частотой 60-70 Гц вызывает преимущественно тормозный, седативноподобный поведенческий и ЭА-эффект. Это может быть объяснено в рамках представлений научной школы В.С.Русинова о том, что в норме отклонение от индивидуально оптимального уровня церебрального межцентрального взаимодействия в ту или иную сторону сопряжено с угнетением локальной или целостной функциональной активности индивида. С другой стороны, согласно данным В.П.Лебедева по транскраниальной электростимуляции (2005г.), выбранные пами частоты ЭМС сопровождаются у грызунов анальгетическим эффектом и, возможно другими, включая седацию, что обусловлено реакцией церебральной антиноцицептивной системы: медиально расположенных структур мозгового ствола, включая ядра гипоталамуса, околоводопроводного серого вещества среднего мозга, ядер шва моста и продолговатого мозга.

На основе анализа литературы было высказано предположение о важной роли сосудистого фактора в формировании церебральных реакций на ЭМС. Оно было подтверждено в специальной серии комплексных исследований с привлечением РЭГ-методики у здоровых испытуемых - добровольцев с аналогичными животным характеристиками транскраниальной стимуляции (Шарова с соавт, 2006).

РАЗДЕЛИ. ТМС КАК "ФАКТОР ВЛИЯНИЯ" ПРИ ОСТРОМ СТВОЛОВОМ ПОВРЕЖДЕНИИ МОЗГА КРЫС

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДИНАМИКИ СОСТОЯНИЯ ЖИВОТНЫХ С ОСТРЫМ СТВОЛОВЫМ ПОВРЕЖДЕНИЕМ БЕЗ И ПРИ НАЛИЧИИ ТРАНСКРАНИАЛЬНОЙ ЭМС

Основную экспериментальную группу составили 26 крыс с электролитическим повреждением ствола на уровне латерального вестибулярного ядра Дейтерса, у которых с первых суток после операции проводилась транскраниальная ЭМС. Контролем для них были 30 животных со стволовым повреждением без стимуляции.

Динамику послеоперационного состояния крыс со стволовым повреждением оценивали по широкому спектру показателей: позные и двигательные нарушения, а также изменения в эмоциональной сфере (в баллах по разработанной ШПС). Сравнивались темпы и особенности восстановления оперированных крыс без и при наличии ЭМС. Все данные обрабатывали статистически.

Верификации стволового повреждения проводилась с помощью морфоконтроля: у выживших животных - через 1,5 месяца после электролитической деструкции, у погибших - после летального исхода. У 4 погибших крыс проводилось также патоморфологическое исследование мозга.

Животные контрольной группы по характеру послеоперационного течения и исходам разделились на три группы. 1) Без патологической симптоматики или со слабо выраженными нарушениями в виде легкого (не более 30 градусов) наклона головы,

регрессирующего на 2-3 сутки (0-7 баллов по ШПС) - 17 крыс т.е. 55% наблюдений (неосложненный вариант). 2) 8 особей (26 % наблюдений) с затяжными двигательными и позными нарушениями в виде положения на боку, винтообразных движений, значительного - от 45 до 90 градусов - наклона головы, регрессировавшими в течение месяца (10-19 баллов по ШПС) (осложненный вариант). 3) У 6 крыс (19 %) с нарушениями, аналогичными предыдущей группе, в течение первых суток после операции наступил летальный исход (20 баллов по ШПС). Морфоконтроль показал определенное соответствие между локализацией разрушения мозга и характером послеоперационной симптоматики.

У 20 животных основной группы в первые сутки после операции распределение состояния по ШПС в баллах примерно соответствовало контрольной группе (рис.1).

С первых суток после операции у них проводилась ЭМС по 3 минуты в течение 7 дней с частотой 60 или 70 Гц. Зона стимуляции (область лба) определялась полученными ранее данными (Шарова, 1999; Новикова с соавт., 2000, 2008; Новикова, 2005) о важной роли орбитофронтальной коры в восстановительных процессах мозга при остром стволовом повреждении (гомеостатическая регуляция, в частности, регуляция мозгового кровообращения). Сопоставляли состояние животных обеих групп в 1-е, 7, 14 и 49 сутки после операции (рис.1), а также темпы и особенности их восстановления по параметрическим статистическим критериям.

В первые сутки после операции статистически достоверных различий состояния животных основной и контрольной групп не определялось. Более того, положение животных основной группы было потенциально более благоприятным, т.к. в ней преобладали особи без какой-либо патологической симптоматики вообще (оценка состояния - 0 баллов). В то же время в контрольной группе 6 особей погибли.

В ходе послеоперационного наблюдения в обеих группах крыс происходило постепенное снижение среднего балла, отражающее улучшение их состояния в динамике. Однако, если у нестимулированных (контрольных) крыс это улучшение было поступательным, то у стимулированных динамика была неоднозначной. У части особей балл ШПС снижался (т.е. оно улучшалось), но у некоторых крыс тяжесть состояния нарастала - вплоть до летального исхода. В одном наблюдении ухудшение состояния у исходно "неосложненной " крысы (легкий наклон головы в оперированную сторону) произошел во время первого сеанса стимуляции: подвижность ее снизилась и появилась неврологическая симптоматика в виде подволакивания задней лапы и усиления

1 сутки после операции

•ним«» !габл': тт'*"> г—: ~ г-группа б<м ')МС

7-е сутки после операции

группа )М<

чтшг ^ ; " ~ [ ~ Г Т:

; гру пп а бе $ ЗЛ 1С [ 1 руина )МС --• -

..... Ьгх г;; г Зш_____гааСгаМ'

14 сутки после операции

■чишнайл." "Т 'V ''""'5 ) • " ; группа Г»ел ')М('

I;"

й; ТГ

рупии )М(

49 сутки после операции

ними (V

группа |к! ) М( Щ грукпи'ЗМС

зла; ____ _____ ¡¿1аи;8 ¡Ь'т. иаьЛ' ;.Й">

о; & з ю и в ;? ее 50 (г зс & ''п.

юс__а.з

т 12 гс С1гз< 10 1:

Рис. 1. Гистограммы послеоперационного распределения крыс по состоянию в группах стимулированных и нсстимулированных животных в разные сроки после стволового повреждения

По оси абсцисс - балльная (от 0 до 20) оценка состояния оперированных животных. По оси ординат - количество животных.

наклона головы.

Максимально негативные тенденции были выражены на 14 день наблюдения (т.е. изменения произошли на 7-14 сутки после операции, в течении недели после курса ЭМС).

Выявленные тенденции были подтверждены статистически при сопоставлении динамики состояния животных в бадлах по группам. Оценивали эффект изменения среднего состояния по общему баллу по сравнению с первым днем у выживших после операции животных . Применяли Т-критерий Стьюдента.

К 7 суткам состояние крыс контрольной группы улучшилось по ШПС на 1,28 балла, а стимулированных на 0,5 балла. Различия имели характер статистической тенденции (р=0,15). На 14 сутки в группе без стимуляции средний балл уменьшился на 2,48 баллов, а у стимулированных всего на 0,81. Эти различия уже были статистически достоверными (р=0,03). Наконец на 49 сутки наблюдений в контрольной группе средний балл состояния уменьшился по сравнению с первым послеоперационным днем на 3,48, а у стимулированных на 2 балла (р=0,21).

Таким образом, транскраниальная ЭМС частотой 60 и 70 Гц у крыс с локальным повреждением ствола головного мозга в раннем послеоперационным периоде тормозит процесс восстановлепия.

Связь с частотой стимуляции нелинейна: на фоне ЭМС хуже состояние при 60 Гц, а после курса медленнее восстанавливаются животные с частотой стимуляции 70 Гц.

Результаты патоморфологического исследования животных после курса стимуляции в сопоставлении с литературными данными позволяют предположить, что послеоперационные осложнения могут быть обусловлены особенностями церебральных сосудистых реакций - в частности, по типу stop flow.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ МОЗГА КРЫС С ОСТРОЙ СТВОЛОВОЙ ПАТОЛОГИЕЙ БЕЗ И ПРИ НАЛИЧИИ ЭМС

Помимо поведенческих (клинических) эффектов ЭМС, у 11 животных с острым стволовым повреждением оценивались ЭА- реакции мозга на это воздействие. Группу сравнения составили 8 крыс, у которых были подробно исследованы изменения ЭА до и после острого стволового повреждения без электромагнитных воздействий (Шарова с соавт., 2003).

Как и у интактных крыс, биоэлектрические эффекты ЭМС сравнивали с эффектами плацебо (ситуация с полным воспроизведением условий эксперимента, но без стимуляции).

До операции характристики ЭА мозга крыс соответствовала описанным ранее (см. Раздел I).

В контрольной группе после стволовой коагуляции наблюдались фазные изменения пространственно-временной организации ЭА относительно дооперационного состояния -с определенными различиями у выживших и погибших животных.

Для всех особей характерно изменение соотношения длительностей десинхронной и синхронной составляющих ЭА в пользу увеличения последний. Это свидетельствовало о разной степени угнетения активности ретикулярной формации ствола. Возврат к норме наблюдался только у выживших особей.

У выживших животных после операции происходит диффузное нерезкое ослабление межцентральных связей, в особенности между симметричными регионами мозга. В условиях сохраняющегося стволово-гиппокампального взаимодействия в первые - шестые сутки отмечено включение в адаптивные процессы гиппокампа в виде стволово-гиппокампальной синхронизации на частоте 6-7 Гц при ведущей роли ствола, что было видно на фазовом спектре. Затем происходила генерализация этого процесса с вовлечением и корковых образований. Причем, у животных с осложненным послеоперационным течением процесс генерализации имеет более отставленный и затяжной характер. Эти перестройки ЭА более отчетливо выражены на десинхронной части записи, а изменения синхронной части менее динамичны и менее прогностически значимы.

У животных с летальным исходом стволовая коагуляция приводила к угнетению прежде всего стволовой электрической активности. При этом наблюдалось резкое ослабление взаимодействия ствола с другими отделами мозга как на синхронизированной, так и на десинхронизированной части. На этом фоне симметричные орбитофронтальные когерентные связи сохраняли свои относительно высокие значения и снижались лишь

накануне летального исхода. При этом на синхронизированной составляющей электрической активности наблюдалось формирование автономной гиппокампально полушарной системы возбуждения на частоте 4-5 Гц (это связи между симметричными зонами гиппокампа, а также между гиппокампом и полушарными областями). По-видимому, возникновение этой составляющей связано прежде всего угнетением активирующей ретикулярной формации ствола.

Таким образом, формирование системных компенсаторно-приспособительных реакций мозга при остром стволовом повреждении мозга крыс находит отражение в изменениях пространственно-временной организации тета-активности орбито-фронтальной коры, гиппокампа и интактного ствола. Для выживших крыс характерна ранняя стволово-гиппокампальная синхронизация биопотенциалов на частоте 6-7 Гц с последующим вовлечением в этот процесс передних отделов коры. Для электрической активности животных с летальным исходом характерно формирование автономной гиппокампально-полушарной системы возбуждения на частоте 4-5 Гц, предшествующее летальному исходу.

Основную группу составили 8 животных (5 с неосложненным, 3-е осложненным послеоперационным течением), у которых проводился курс транскраниальной ЭМС частотой 60 Гц, а также 3 крысы с неосложненным послеоперационным течением с ложной (плацебо) курсовой стимуляцией: полное воспроизведение условий стимуляции, но без включения аппарата.

Паттерн фоновой ЭА животных, а также его измепения в первые сутки после локального электролитического повреждения ствола (до начала ЭМС) повторяют особенности, описанные в контрольной группе.

При неосложненном варианте в первые сутки после операции в рисунке ЭА отмечено нарастание синхронизации биопотенциалов главным образом в тета-диалазоне, наиболее отчетливо выраженное в гшшокампе. На спектрах когерентности выявлялось узкополосное повышение связей на частоте около 7 Гц между стволом и орбитофроптальной корой, а также симметричными гиппокампальными образованиями.

Транскраниальная ЭМС частотой 60 Гц уже через 1 час после пробного сеанса вызывала нерезкое снижение амплитуды биопотенциалов и сглаживание зональных различий за счет превалирования во всех регистрируемых регионах ритмов близких частот (тета-и бета-диапазонов). Этому соответствуют значимые изменениями когерентности ЭА с преимущественным повышением по сравнению с фоном и дооперационным уровнем. Поступательное усиление связей, выявленное ранее у интактных крыс, сохранялось на протяжении всего курса стимуляции и после его окончания. Наиболее характерной и устойчивой была гиперсинхронизация симметричных орбитофронтальных областей и повышение когерентности, как и у интактных особей, слева - с последующей генерализацией на субкортикальные образования. Важно подчеркнуть, что усиление синхронизации происходит на более низких (менее 6 Гц) или

высоких (12 и более Гц) частотах по сравнению с о узкопиковой адаптивной частотой около 7 Гц, характерной для когерентности ЭА выживших после операции животных.

Клинически у этих животных после стволового электролитического повреждения выявлялся легкий наклон головы ( 2 балла по ШПС), регрессировавший в течении 5 суток после операции.

При осложненном варианте у исследованных крыс сразу после стволового повреждения выявлялась характерная стволовая неврологическая симптоматика в виде нарушения позы (лежит на левом боку) и затруднения удержания на поверхности. ( 10-12 баллов по ШПС) - с последующим регрессом до 4-х (после семидневного курса стимуляции), 3-х (на 9 сутки) и 2-х (на 11 сутки после операции) баллов.

Послеоперационные изменения паттерна ЭА проявлялись в виде усиления выраженности диффузных острых волн, а также заостренных медленных колебаний и эпилептиформных комплексов в гиппокампе. Уже пробная ЭМС усиливала гиперсинхронизацию заостренной высокоамплитудной тета-бета-активности в гиппокампе и стволе мозга. Курс транскраниальной ЭМС сопровождался установлением доминирования ритмической тега-активности во всех регистрируемых зонах мозга.

Когерентный анализ ЭА выявил значимое диффузное ослабление функциональных связей между регистрируемыми областями мозга в большинстве частотных диапазонов после локальной деструкции ствола (как и в контрольной группе). Под влиянием курсовой транскраниалыгой ЭМС как и в других группах исследованных крыс происходит поступательное значимое усиление связей между симметричными орбитофронтальными областями, а также корково-субкортикальными образованиями, первоначально более выраженное слева, которое превышает дооперационный уровень и сохраняется в последействии стимуляции. Однако, в отличие от крыс с неосложненным послеоперационным течением, усиливаются связи главным образом по медленным (прежде всего дельта- и в метшей степени тета-) ритмам, отражая превалирование в церебральной нейродинамике тормозных процессов.

На спектрах когерентности ЭА этих крыс в первые сутки после операции выявляется адаптивное послеоперационное усиление синхронизации подкорковых (гиппокамп) и стволово-подкорковых образований на частоте около 7 Гц. Транскраниальная ЭМС поступательно усиливает когерентность биопотенциалов в более низких частотных диапазонах (от 3 до 6 Гц). (В контрольной группе это было характерным при ослаблении активирующих стволовых влияний - скорее, для сноподобного состояния животного). Даже после прекращения курсовой стимуляции стволово-подкорковые и стволово-корковые связи остаются доминирующими именно на этих частотах.

Представленные в разделе результаты свидетельствуют о преимущественно отрицательном влиянии на состояние животных курсовой транскраниальной ЭМС частотой 60-70 Гц в остром периоде после локального стволового повреждения мозга крыс. Это воздействие приводит к ухудшению динамики восстановления, что можно

наблюдать как по клиническим проявлениям, так и по изменениям ЭА мозга. Судя по данным динамического наблюдения за состоянием животных, а также результатам морфоконтроля 2-х погибших особей, эти последствия могут быть обусловлены церебральными сосудистыми реакциями.

По данным исследований ЭА, под влиянием ЭМС у животных подавляется "адаптивная" синхронизация на частоте 7 Гц и подчеркиваются биоэлектрические признаки, характерные для дремотного состояния (усиление синхронизации на частотах 4 и 14 Гц). Эти данные также коррелируют с результами исследований в нейрохирургической клинике по применению охранительного наркоза при остром патологическом воздействии на мозг (оперативное вмешательство по поводу опухоли, ЧМТ, нарушение мозгового кровообращения) (Сафин, 1983, 1987; Сафин с соавт., 1982 -1987). Оказалось, что позитивные эффекты данной терапии сопровождают лишь ограниченный круг патологии определенной локализации (например, при полушарно-очаговые поражения мозга), либо симптоматики ( выраженное двигательное возбуждение и стойкий судорожный синдром), а также некупируемые вегетовисцеральные реакции. Вместе с тем, при выраженных поражениях стволовых структур лечебный наркоз оказался малоэффективен: при длительном введении наркотических препаратов ни у одного из наблюдаемых больных с поражением стволовых структур мозга не удалось добиться не только восстановления, но хотя бы даже приостановить их нарастающее угнетение. При патоморфологическом исследовании у погибших больных были обнаружены кровоизлияния в очаге ишемии или размягчение вещества мозга в зоне ишемии, что сходно с патоморфологическими данными наших экспериментальных животных.

Все вышеизложенное указывает на высокую значимость исследования послеоперационных изменений состояния сосудов (Ленчин, 1985; Стасюк, 1989; Стрелкова, 1993; Маныкин, 2008) и собственно крови (Алексеева, 1988.; Алиева, 1988) на фоне проведения лечебных мероприятий, включая и разные формы электромагнитной стимуляции.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенное исследование влияния транскраниальной ЭМС (как и любого другого электрического или магнитного воздействия) на функциональную активность мозга еще раз подчеркнуло ряд проблем, связанных с развитием данного научного направления, включая и сложность выбора объективных показателей для его оценки. Это связано 1) с недостаточным пониманием механизма влияния указанных воздействий на организм (исследователь имеет дело с системными реакциями, включающей изменения со стороны нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем); 2) с отсутствием четкого определения первичной "мишени" воздействия (структура, орган, ткань и т.д.). Вероятно поэтому в большинстве исследований, особенно медицинского плана, изучается лишь собственно ожидаемый терапевтический эффект какого-то органа или системы, а общая

реакция организма описывается как правило двумя-тремя фразами, например, "улучшение репарационных свойств", которая в общем мало что объясняет.

Нам удалось выделить совокупность показателей поведения как интактных животных (тест открытого поля), так и животных с острым стволовым повреждением (бальная система оценки состояния), позволяющих выявить и проследить в динамике функциональные эффекты транкраниальной ЭМС. Причем, специально разработанная количественная шкала оценки состояния животных с экспериментальной стволовой патологией весьма способствовало выявлепию и статистической оценке эффектов стимуляции.

Значительная работа была проделана для выявления информативных "маркеров" влияния ЭМС в характеристиках электрической активности головного мозга. К их числу относится когерентность биопотенциалов, что уже отмечалось в литературе (Шарова с соавт, 2001). Нами показана, в частности, значимость изменений когерентности тега-диапазона и различия поведения ее частотных характеристик в связи с направленностью функционального эффекта у интактных и оперированпых крыс. Синхронизация на частоте 4-5 Гц связана с угнетением церебральной функциональной активности и сопровождает тормозный, седативноподобный эффект ЭМС у интактных животных либо подавление адаптивной послеоперационной реакции при остром стволовом повреждении (маркером которой выступает узкополосная синхронизация биопотенциалов на частоте 6-7 Гц). В этой связи представляют интерес сведения о различиях нейрохимического обеспечения разночастотного гиппкампального тета-ритма (Багирова, 2006). Возникновение активности 6-7,5 Гц связывается с холинергической, 5-6 Гц с серотанинэргической, а 4-5 Гц адренэргической активации. Судя по всему, транскраниальная ЭМС вызывает скорее серотанинэргическую или адренэргическую реакцию, хотя может вызывать угнетение холинэргической системы. Это дает нам основание предполагать, что ЭМС разной частоты (60-70) может влиять на деятельность указанных нейромедиаторных систем мозга.

Анализ системных церебральных реакций при ЭМС выявил универсальный для животных и человека факт начальной преимущественной реактивности на это воздействие левой половины мозга и, в частности, левого полушария. Это согласуется с данными литературы о преимущественной реактивности при ЭМС парасимпатической системы с центральным представительством ее в левом полушарии (Леутин, Николаева, 2006). И не противоречит приведенным выше сведениям о нейрохимическом обеспечении реакции.

Данные о том, что седативноподобный (тормозной) эффект ЭМС частотой 60-70 Гц сопряжен с ухудшением протекания острой стволовой патологии, косвенно свидетельствует о правомерности исходной посылки исследования: активирующее кортикальное воздействие (особенно передних отделов полушарий) должно улучшать динамику восстановления.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что частота транскраниальной стимуляции 60-70 Гц может иметь свою терапевтическую "нишу". Учитывая выявленный

нами эффект седации и влияние па церебральные сосуды, можно полагать, что эта частота может быть применима при гипертонии и спастических церебральных нарушениях, а также при невротических и депрессивных состояниях разной этиологии.

Следует отметить также, что частота 60 Гц является промышленной во многих странах, например, в США и Канаде. Выявленные нами функциональные эффекты воздействия этой частоты на функциональную активность иптактных животных и здоровых людей (дополнительная серия исследований - Шарова с соавт. 2006) могут представлять интерес при анализе эпидемиологии окружающей среды.

ВЫВОДЫ

1. На основе комплексного исследования поведения и спонтанной электрической активности мозга установлено, что транскраниальная ЭМС посредством физиотерапевтического аппарата "Инфита" вызывает выраженные изменения функционального состояния животных (крыса), отличающиеся от эффектов плацебо.

2. Курсовая ЭМС интактпых крыс с частотой 60 и 70 Гц приводит к достоверному снижению поисковой и двигательной активности в тесте открытого поля, сходному с эффектом седации.

3. Анализ биоэлектрической активности мозга интактных крыс во время и после курса транскраниальной ЭМС 60-70 Гц выявил проградиентное усиление синхронизации биопотенциалов (по показателю когерентности) между корковыми и подкорковыми отделами мозга преимущественно в дельта- и бета1-диапазонах, сохраняющееся до 3 недель после окончания курса, что является объективным маркером накопительного эффекта воздействия.

4. Изменения когерентности ЭА (повышение) у крыс при транскраниальной ЭМС превалируют слева, отражая большую реактивность этой гемисферы на электромагнитные воздействия.

5. Выявлено, что используемый в комплексе дооперациоппых поведенческих тестов, тест Порсолта может изменять функциональное состояние животных после операции, влияя на процесс восстановлепия в отрицательную сторону.

6. Показано, что курсовая транскраниальная ЭМС частотой 60 или 70 Гц при остром стволовом повреждении усугубляет тяжесть состояния животных с выраженной патологической симптоматикой и замедляет темпы восстановления.

7. У животных с острым стволовым повреждением при курсовой транскраниальной электромагнитной стимуляции с частотой 60 - 70 Гц увеличивается синхронизация на медленных и высоких (бета1) частотах, но подавляется на частотах 6-7 Гц, которые являются ЭА- маркерами адаптивного послеоперационного стресса.

Список работ опубликованных по теме диссертации:

1. Мельников А. В. Возможности применения электроанальгезии в ветеринарии у грызунов и зайцеобразных.// Ж. Ветеринарная практика №2 (13). Санкт-Петербург. 2001. С. 34-35.

2. Мельников A.B., Новикова М.Р., Куликов М.А., Шарова Е.В., Сидоров Б.М. Корреляционная зависимость выбора направления движения крыс от других показателей в тесте открытого поля, вынужденного плавания и теста Кинга. // Материалы конференции «Актуальные вопросы функциональной межполушарной асимметрии. Москва. 2001. с.106-110.

3. Мельников А. В., Шарова Е. В., Новикова М. Р., Куликов М. А. Эффекты транскраниальной электромагнитной стимуляции у интактных животных и крыс с локальной стволовой патологией. // Материалы третьей международной конференции «Электромагнитные поля и здоровье человека. Фундаментальные и прикладные исследования» Москва. 2002. С. 178-179.

4. Шарова Е. В., Новикова М.Р., Куликов М. А., Шишкина Л. В., Сидоров Б. М., Мельников А. В. Реакции мозга крыс на острое стволовое повреждение в динамике показателей церебральной электрической активности // Журнал Высшая нервная деятельность, т. 53, № 2. Москва. 2003. С. 228-239.

5. Мельников А. В., Шарова Е. В., Новикова М. Р., Куликов М. А. Эффекты транскраниальной магнитной стимуляции мозга крыс // Ветеринарная практика. № 1 (20). Санкт-Петербург. 2003. С. 10-12

6. Мельников А. В., Куликов М. А., Новикова М. Р., Шарова Е. В. Выбор показателей поведенческих тестов для оценки типологических особенностей поведения крыс. // Журнал Высшая нервная деятельность, т. 54, № 5. Москва. 2004. С. 679-684.

7. Шарова Е. В., Мельников А. В., Новикова М. Р., Куликов М. А. Электроэнцефалографические и поведенческие реакции здоровых крыс на транскраниальную магнитную стимуляцию // Ежегодник Российского Национального Комитета по защите от неионизирующих излучений 2003. Сборник трудов. Москва: Изд-во АЛЛАНА, 2004. с. 232-234

8. Шарова Е.В., Щепетков А.Н., Мельников A.B., Новикова М.Р. Нейрофизиологический анализ церебральных реакций на транскраниальную электрическую, электромагнитную и магнитную стимуляцию. // Научные труды I съезда физиологов СНГ (Сочи, Дагомыс, сентябрь 2005), том I, с. 137.

9. Шарова Е.В., Мельников A.B., Новикова М.Р., Куликов М.А., Греченко Т.Н., Шехтер Е.Д., Заславский А.Ю. Изменения спонтанной биоэлектрической активности

головного мозга при трапскраниальной электрической и электромагнитной стимуляции. // Журнал Высшая нервная деятельность, т. 56, № 3. Москва. 2006. С. 363-370

10. Шарова Е.В., Соколовская И.Е., Анзимиров В.Л., Коротаева М.В., Гаврилов В.М., Щепетков А.Н., Мельников А.В. Тезисы Исследование церебральных реакций на трапскраниальную электромагнитную стимуляцию // Материалы XIY Международной конференции Дискуссионного научного клуба «Новые информационные технологии в медицине, биологии, фармакологии и экологии», Гурзуф (Украина). 2006. с 344-346.

11. Novikova M.R., Melnikov A.V., Sharova E.V., Kulikov M.A., Mats V.N., Shishikina L.V., Ezrokhi V.L. Transcranial Electromagnetic stimulation of brain undergoing acute brainstem lesion. // International Congress Neuroscience for Medicine and Psychology. Sudak, Ukraine, June. 2007. Moscow, Max Press 2007. p. 171-172.

12. Шарова E.B., Мельников A.B., Новикова M.P., Щекутьев Г.А., Гаврилов В.М., Соколовская И.Е., Анзимиров В.Л., Коротаева М.В. Сравнительный нейрофизиологический анализ церебральных реакций на транскраниальную электрическую, электромагнитную и магнитную стимуляции головного мозга.// Материалы научно-практической конференции «Транскраниальная магнитная стимуляция и вызванпые потенциалы мозга в диагностике и лечении болезней нервной системы. Москва. ГУ НИИ Неврологии РАМН, ГУ НИИ ОП и ПФ РАМН, ЗАО «ИНФОМЕД». 2007. с. 59-60.

13. Шарова Е.В., Зайцев О.С., Щекутьев Г.А., Гаврилов В.М., Соколовская И.Е., Аяизимиров В.Л., Мельников А.В., Новикова М.Р., Коротаева М.В. Сопоставление церебральных реакций на ритмическую транскраниальную электрическую, электромагнитную и магнитную стимуляции// Материалы всероссийской научно-практической конференции «Количественная ЭЭГ и нейротерапия. Санкт-Петербург, октябрь 2007, «Мицар». С. 153.

Заказ № 442. Объем 1 пл. Тираж 100 экз.

Отпечатано в ООО «Петроруш». г. Москва, ул. Палиха-2а, тел. 250-92-06 www.postator.ru