Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Внутрикорковые структурно-функциональные межнейронные связи в поверхностных слоях слуховой коры мозга кошки

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Внутрикорковые структурно-функциональные межнейронные связи в поверхностных слоях слуховой коры мозга кошки"

$ Й О Р Я %

СИШРОПОЛЬСНИЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ И.В.ФРУНЗЕ

На правах рукописи

КИРЬЯЗОВА Татьяна Хркстофоровна

ЕНУТРИКОРКОЕ1Е СТРУНТУРНОнШЩИГШШЫЕ МЕШЕЙРОНШЕ ' СВЯЗИ В ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЯХ СЛУХОВОЙ. КОРЫ МОЗГА КОШКИ

03.00,13 - Физиология человека и животных

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Симферополь - 1992

Работа, ешалнеяа на. кафедре физиологии человека я кивотвдх Одесского ордена Трудового Красного Знамени государственного университета имени И.И.Мечникова

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ведущее учреждение:

доктор биологических наук, профессор В.Д.ТАРАНЕНКО

доктор биологических наук Д .А.ВАСИЛЕНКО

доктор биологических наук, профессор И.И.КОРЕНШ

Винницкий государственный медицинский институт имени Н.И.Пирогова

Занята диссертации состоится г. в

_ часов на заседании специализированного совета К 058.43.01

по биологическим наукам Симферопольского государственного университета т'«ни М.В.Фрунзе по адресу: ЗЗЗСЗб, г.Сикферополь Крымской обл., ул. Ялтинская, 4. 'Р

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан 40" шсЗй

;992 г.

Учёный секретарь специализированного совета, профессор

НД.Теыурышц

ОЕЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Структурно-функциональная организация сенсорного неокортекса на протяжении многих лег остается предметом исследований. К настоящему времени изучена аффевентно-эф^е-рентная организация пеюви>шой слуховой коры мозга, а также внутри-зональные связи между нейронами различных слоев этой области /Ге-нио и др., 1973; Marin - Padilla, 1984; McMullen , Glaser, 1982; Sousa-Pinto , 1973a,6; Winer , 1984л,б,в, 1565/. В ряде работ была подробно рассмотрена структурная организация первого / Niini et al 1984; Scusa- Pinto et al ., 1975/, второго / Víiner , 1985; "in-guth, 'iner , 1983/ и третьего слоев слуховой коры мозга Миронове, 1982; Cods , Winer, 1985; Winer, 19846, в/.

Особый интерес представляют попытки функциональной интерпретации морфологических особенносте" поверхностных слоев неокортекса /Антонова, 1982; Еабминдра, Ерагина,1982; Батуев, 1984;.Серков,' 1986; Eccles , 1983; Creutzfeldt, 1977; Szentagothai , 1978; 2s*о et al., 1986/. Однако вопрос о роли корковых интернейронов и терми-налей ай,терентшх волокон в формировании злутрикорковых нейронных цепей, а такие об участии нервных элементов отдельных слоев в распространении возбуждающих и тормозятцих влияний в коре мозга требует дополнительного изучения, и особенно ото касается вопроса о роли I слоя, которая до сих пор остаетгд предметом дискуссий /Еабминдра, Брагина, 1982; Ecoles , 1983; szentagothaí, 1979/.

Для исследования структурно-функциональной организации неокортекса в последние десятилетия.успешно применяли методику изоляции учптка коры головного мозга. Однако, согласно многочисленным данным /Гвоздикова и др., 1976; Заркешев, 1970; Соколова, 19%; Тараненко, 1985; Krnjevic et al ., 1970; Susuki , ОсЬз , 1964/,. даже в хронически изолированных полосках кори мозга сохраняется достаточно сложная структура, обеспечивающая морфологический субстрат для сложных меянейронных взаимодействий, •

С целью более детального исследования функциональных свяоей, Нормирующихся в пределах верлгах слоев слуховой корн, и устранения возможного участия афферентных волокон в распространении возбуждающих и тормозящих влияний да использовали модель изолировав- ■ ной полоски коры головного мозга с доп- лнительной поперечной перерезкой нижних слоев.

Цель к задачи исследования. Целью настоящей работа явилось исследование горизонтального распространения возбуждавших и тормозящих влияний через поверхностные /I-Ь слои слухозой коры мозга кошки.

Для достижения цели исследования были постазлг-ы следующие основные задачи:

1. Исследовать динамику развития и распределение импульсных реакций нейронов остро и хронически изолированной полоски слуховой кота в ответ на внутрикорковое раздражение /ВКР/ в условиях перерезки нижних слоев с сохранением связей через один, два либо три верхних слоя коры мозга.

2. Изучить пространственно-временное распределение тормозных пос^синалтических потенциалов нейронов изолированной полоски зоны AI на ВКР в условиях сохранения структурной целостности I, I и П, либо 1-Ш слоев кори,

3. Определить степень участия связей, реализуемых в отдельных слоях слуховой коры, б формировании функциональных кейро'гных цо-. пей в объеме изоллрованной полоски первичной слуховой коры мозга.

Новизна полученных результатов. В работе определены особенности пространственно-временного распределение в коре реакций нейронов, обусловленных передачей возбуждающих и тормозяцих влияний чер з один, два либо три верхних слоя коры. Показано, что при ЕКР на уровне 1У слоя волна возбуждения, распространяясь в вышерасположенные слои коры, моно- и полисинаптичесни активирует нейрскы всех слоев черея апикальные дендритн пираыиднах клеток.

Впервые установлено, что через верхние слои в изолированной полоске обеспечивалась горизонтальная передача моносинантичесних возбуждающих влияний на расстояние 2-2,5 ш. Экспериментально определены количественные показате. .и прямых возбуждающих влияний через нервные элементы I и П слоев, а также систему тпркзонталь-ных аксоксз ¡11 слоя слуховой коры.

Впервые показано, что через один, два либо три верхних слоя обеспечивается передача тормозящих влияний к нейронам ^сех сгоев при ВКР на уровне 1У слоя коры. Обнаружено, что в составе горизонтальных аксонных пучков, расположенных в слое Ш,.встречаются некшого.численныз аксоны гормозящих нейронов 1У слоя. Экспериментально док зако, что в межнейронном взаимодействии в слуховой коре ведущую роль играет тормозящая система 1У слоя»

Теоретическое и практическое значение работы. Полученные данные расширяю? нейрофизиологические предсгаьления о роли внутрикотз-ковых нервных элементов поверхностных слоев коры, * такие подту-' паюгцих в н.ее афферентных волокон в распространении возбуждающих и тормозящга влияний в слуховой ксре головного мозга. Анализ реакций нейронов при пересечении свг.звй через П-У1 слои позволяет судить о компенсаторных яозио:-шостях кори при восстановлении слуховой функции после травгш или патологических изменений в слуховых проекционных областях корн головного мозга.

Апробация работа. Основные положения диссертационной работы докладывались на ХЛ съезде Украинского физиологического бщества, г.Львов, 1985г.; на У Всесоюзно;! межуниверситетской конференции "Биология клетки", г.Тбилиси, 1987г.; на Всесоюзной научной конференции, посвященной 160-летию со дня рождения И.М.Сеченова, Одесса, 1989г.; на П и Ш Всесоюзных конференциях по нейроьаукам, г.Киев, Г988г., 1990г.; на заседании кафедры физиологии Симферопольского госуниверситета им.М.В.Фрунзе, г.Симферополь, 1992 г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 рабо..

Структура габоты,. Диссертация изложена на 143 страницах ма-шшописного текста, содержит 25 рисунков. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, методь ;и исследования, трех глаз изложения и обсуждения результатов собственных исследований, заключения, выводов и списка литерагуры, включающего 158 работ.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследования выполнены э условиях острого эксперимента на 98 половозрелых кошках весом: 2,5-3,8 кг, у которых в ходе опыта либо предварительно /за три недели до начала острого опыта/ осуществляли неирональную изоляцию полоски слуховой корь! с сохранением пи-ального кровообращения. Такой метод изоляции участка коры мизга был разработан Я.Сентаготаи / Згеп^аес^Ьг.! | 1932/. использовали модифицированную методику приготовления нейронально изолиро- • ванной полссТ! кеокорт«кса /Тараненко, Лопанцев, 1987/. • •

Изоляцию участка'коры ссуществл ли при поиощ! специально изготовленного серповидного ножа-диссектора с шириной обоюдоострого лезвия около I им и радиусом кривизны 5-6 мм. Размеры изолирован-.

ной полоски ко5\1 /ИПК/ составляли 10x6 ш в плане, глубина изолирующей подрезки - 3-4 им, участок соответствовал зоне А1 слуховой коры мозга кошки /Иоо1еоу , 1964/. Затем, согласно методу О.Д.Тара-ненко и В.Э.Лопанцева, выполняли дополнительную поперечную перерезку через нижние слои ИПК, при которой сохранялась целостность поверхностных слоев корп. В наших опытах интактный костяк корковой ткани под шильной-оболочкой мог включать I, 1-П либо 1-Ш слои, что впоследствии уточнялось на гистологических препаратах после исследования нейронной активности данного участка коры мозга.

В слуцае выполнения изоляции полоски коры и перерезки нижних слоев за три недели до качала острого опыта, операцию сауществляли с учетом з|сех требований асептики и антисептики, под нембуталоЕым наркозом /25-35 кг/кг, внутрибркшинно/. Трепанационное отверстие зате!л закрывали кусочком стерильного полиэтилена и /заливали про-такрилом, восстанавлих я герметичность черепной коробки.

Подготовительные операции /трахеотомия, препаровка и катетеризация бедренной вены, трепанация черепа, изоляция полоски коры, пневмоторакс/ проЕ дались под нембуталовш наркозом /25-30 иг/кг, внутрибркшинно/. В ходе оцыта раневые поверхности и точки фиксации обрабатывали 0,5 % раствором новокаина. Животное обездвиживали внутривенным введением с1 ■тубокурарина /0,1-7,0 иг/кг/ к пеоеводк-ли на искусственное дыхание. Для уменьшения пульсовых и дыхательных юлебаний мозга производили цистернотомию, дренаж четвертого мозгового келудочка и односторонний пневмоторакс, поверхность коры заливали теЛшм раствором агар-агара, За состоянием животного следили по показаниям алектрокардко- и электрокортикограни.

Регистрацию электрической активности ИПК начинали спустя 5-6 часов 1Тоеле наркотизации и осуществления изоляц!ш полоски коры мозга. В опытах использовалась стандартная элсктрофизиологи-ческая установка.

Раздражающий и отводящий электроды разменяли в полоске по разные стороны дополнительной подрезки на расстоянии 2-2,5 ми друг от друга в сагиттальном плане. Раздражение КПК осуществляли монополярно одиночны я прямоугольными толчками электричг гкого гожа продол-т/тельностью 0,2 ыс; интенсивность стимула : превышала 40-60 мкА. При та*мх силах тока радиус эффективно раздражаемого пространства не превышал соО шм /Калек , 1975;бЬопву о!- а! .,1568/.

РаздракА&щий электрод /катод/, изготовленный из нихромовой проволоки диаметром 100 мки и изолированный по всей длине за исключением поперечного среза, погружал!, в ИПК на глубину 1У слоя

слуховой коры /1,0-1,1 ММ под пиальной оболочкой/.

ЗКоГ регистрировали монополярно поверхностным шариковым платиновым электродом, Микроэлектродное исследование нейронов ИГЖ про- ' водили по общепринятой методике /Костюк, 1560; Риет-оз , 1983/. Электрическую активность отдельных нейронов отводили с помощью стеклянных микроэлектродов. Электроды для внеклеточного отведения нейронной активности заполняли раствором хлорида натрия /4 моль/л/; их сопротивление составляло 6-20 МОм. Синаптические реакции нейронов ИПК на ВКР отводили внутриклзточно с помощью электродов, заполненных 2,5М расп-ром цитрата калия, с сопротивлением 30-80 МОм. Предварительно производили заточку кончика шкрозлектрода на мел-коабраяивном диске. При внутриклеточном отведении нейронной активности регистрировали уровень мембранного потенциала.

Референтные серебряные пластинчатые электроды систем раздражения и регистрации располагали на кости черепа.

ЭКоГ и активность нейронов ИПК усиливали и регистрировали с экрана осциллографа на фотопленку. Результаты исследований обработаны статистически /Рокицкий, 1973/.

По окончании опытов производили гнстсчогический контроль состояния нервных элементов полоски и измерение толщины слоев и шири-пн интактного мостика корковой ткани, соединяющего два блока изолированной полоски, Мозговую ткань окрашивали с помощью метода хромсеребряной импрегнации пс Гольдки в модификации^ Вмбенетта.

РЕЗУЛЬТАТЫ НССЛЕДОБГШ И ИХ ОЕСУЗДШИЕ

Распространение возбуждения через верхние /1-Ш/ елок изолированной полоски слуховой кчш мозга копией. Исследуя реакции на ВКР нейронов остро изолированной полоски /ОШ/ слух вой коры, сл дуе.т полагать, что их развитие осуществлялось счет внутрикорковнх меянейрондах связей, в то зе время не исключая участия отростксз афферен' тых волокон, сохранившихся в объеме ОШ "коры мозга.

В опытах на изолированной полоске слуховой коры при перерезке нижних слоев ш исследовали импульсные реакции нейронов на ВКР, приложенное по другу» сторону дополнительного разреза. Основным типом реакции начального возбуждения при пороговой силе стимуляции были одгчочные потенциалы действия /94,6 % реакций/; 4,9 % нейронов отвечали на ВКР двумя-тремя ГЩ, и 0,5 Я клеток" генерировали ответы в виде высокочастотной пачки импульсов.

а трех сериях опытов, при пересечении нижних слоев до уровня

- б -

первого, второго либо третьего слоя, были зарегистрированы реакции к" ЕКР соответственно 161, 383 и 425 нервшх клеток.

В I серии опытов реагировавшие на SCP нейроны прег1яадали в . нижних слоях /28,5 % П/1 было выявлено в У1, 19 % - в У слое коры/. Следует отметить отсутствие нейроноч,. антидромно возбуждавшихся при ВКР. Антидромные импульсные реакции идентифицировали по «родолии-тельности и вариабельности скрытого периода /СП/, и по воспроизведению внсокоГ частоты стимуляции /пачка из пяти стимулов, 400/с; с"ла в два раза превышала пороговую для ответа данного нейрона/.

Моносш-.птические кмпульсние реакции составляли 25,0 % ответов. Мы относили к этом;- типу ОД нейронов со с. рытым'периодом 1,6-2,9 мс, которые были достаточно стабильными по уровню индекса разряда и продолжительности СП / Бегту, Pentreath, 1976/. Коноси-наптическич реакции нейронов на ВНР значительно преобладали в У.и У1 слоях СИП - 22,5 и 35,0 % ответов егого типа, соответственно.

• Полисинапткчесю. активируемые кейрош обнаруживались во всех слоях коры, составляя 49,1 % отвечавших на ЕКР клеток. Реакции с СП свыше 5 мс генерировали 36,5 % общего числа нейронов.

В опытах на ОИП с пере^ззкой, сохранявшей кд'закткиаи структуры двух верхних слоев коры, реагировавшие на H CP клетки были.сосредоточены в нижних' /1У, У и У1/ слоях: соответственно 23,0; 23,0 и 20,0 К всех ответов.

Антидромных реакций в данной серии опытов не наблюдалось. Mo--носинапти^чские ПД генерировали 23,2 Й нейронов. Подавлякщая часть реакций, этого т^па была зарегистрирована в нижних слоях ОШ: в У слое - 28 в У1 - 25 Таккм образом, через интакткый мостик толщиной в один ли^о два верхних слоя коры обеспечивалось моноси-н^птическое возбуждение значительной части / I/4-I/5 / реагировавши: на БКР нейронов всех слоев. Как и об^ее количество иьлудьсных ответов, моносинаптические ГЩ заметно преобладали в У н У1 слоях.

Кг известно, большинство пирамидных клеток неокортйкса посы--лаюг апикальные деццрии в I и П слои коры, г;\з они ветвятйл и. усеяны-шипикаш /Лазркев, Кикнадзе, 1933; Серков, Гекис, 1980а; Ecoles, 1983; Хе Va^ , 1986; Marin -Padilla, 1984/. feorne такие цендриты объединена в восходящие пучки /Еабминдра, Брапша, IS82; Ecoles, 1983; ï^eiachhauer et al., 1972; SáUoi , 1935/. Поскольку радиус, зоны эффективного раздражения при используемых нами с;:лах ЕКР не превышал 250 мкм, а связи между нейронами, расположенными по разные гюрсни дополнительного разреза, осуществлялись лишь чарез один либо jna верхних слоя корт, можно заключить, что зсэ

зарегистрированные в этих сериях моносинаптические ГЩ обусловлены передачей возбуждения аксонами клеток 1У слоя /либо проходя^ та в' нем афферентными волокнами/, которые в верхних елслх контактируют, с апикальными дендритами клеток П-УТ слоев, располокеншх по joy-гую стог гну дополнительного рчзреза. В составе таких дендритных полей, очевидно, преобладают дендрита крупных пирамид"У к У! слоев.

Согласно имеются даш-л*, аксоны клеток "с двойка.! букетом дендрятов" и Еерэтековндньус нейршоз 1У слоя слуховсй коры достигают I сл... /Renoa-у-Cajal, I9II; Szentacothai , 1979; Winer, 1984а/. Поскольку зона ветвления апикального дендрита пирамида клетки d I слое обычно не превьпяает 3GO-CGO нкм в поперечнике /Бурчинская, 1979; Гииза- Pinto, 1973аf, а расстояние мекду тредами погружения раздражающего и отводящего алектродоз в наших опытах составляло £-2,5, а в ряде опытов - 3-4 возмояность рчгиезра-ции '..^носккалтгческих реакций в I серж опытов доказывает, что аксоны нейронов I.V слоя коры и/или/ аф-Твректше волокна, поднимающий" еся в I слой, могут распространяться в нем на подобное расстояни-.'

Доля полисгаспткческлх ответов во П серии опытов составляла^ 48,7 причем 35,5 % всех реакций имели СП более 5 мс и заметно преобладали п низких слоях 0ИП слуховой коры,

В третьей серии ошг:ов со-танялись кнтактными 1-И слои ОШ. коры. В отличие от нрг-дг-'дуцих серий, наибольшее количество отве-чаЕЗПГХ на OiP клеток пвиходилось на средние слои: во П, С и 1У слсях зарегистрировано соответственно 25,0; 18,0.- и 19,0 % ПД, Следует мыекгеъ, что б данной серии опитов были обнаружена два нейрона-ГУ crsi, генериссвавкио анг^ромные реагщмг на ВКР. Зто позволяет заключить, что аксоны некоторых клеток 1У слоя слухозой коры, поднимаясь в И слой и двигаясь з нем горизонтально, как это показано для проекционных зон неокортекс /Gilbert, Wissel I97D; Mcrtiiu, Vihitteridgs , TQ84; Winer , 19646/, образуют коллатерали', нисходяще в 1У слой на значительном расстоянии от сомы.

Необходимо подчеркнуть, что относительное количество моноси-наптических ЦЦ в Ш серии опытов почти вдвое прегыкало таковое в предыдущих сериях, составляя 41,1 % общего числа реакций. При этом максимум нейронов с моносияаптическьми ответами, как и наибольшая часть всех реагировавших на ВКР клеток, ясно тяготели к средним слога/ коры: во.П, Ш и IУ слоях.зарегистрировано 19, 21." 24 % моносинаптиче^-сих ПД, соответственно. Ранее было показано, что в И слое слуховой коры мозга кошки проходят мощные горизонтальные пучки внутрикерковнх аксонов, которые простираются в этом

слое на расстояние до 3,5 мм и оканчиваются во JJ и 1У слоях /Антонова, 1982; Winer 1984а,б/. Таким образом, высокая доля моноси-наптическкх реакций и их преобладание в средних слоях обусловлено наличием об: ирной сети горизонтальных и вертикальных связей кек-ду П, Ш и 1У слоями слуховой копы мозга кошки.

Безусловно,, р исследованиях на ОИП нельзя исключать возможных влияний прихо^яартх в кору ГКВ, образующих в области 1У слоя многочисленные коллатерали. Однако установлено /Тараненко, 1985; Souse-Pinto 1973/, что подавляющи часть поступающих в зону.А1 ГКВ образует :._1ллатерали в объеме когч с радиусом не более 0,5.т.- Учитывая расстояние между треками электродов в наших опытах, следует полагать, что преобладание монссинаптических реакций в третьей сери" обусловлено собственно корковыми возбуждающими влияниями.

Относительное количество полисикаптических ГЩ во Есех сериях опытов было существенным. В Ш серии опытов такие реакции составляли ЗГ,4 % общего числа,.из них СП свыше 5 мс наблюдался у 19 % ответов. Очевидно, при сохранении целостности Ш слоя ксры активировались его мощные аксонная и дендритная системы, что обусловило вовлечение значительно большего количества прямых связей в распространение возбуждения в слуховой коре головного мозга.

Максимальный скры.ый период в трех сериях опытов варьировал от 16,6 до 17 мс.

Общеизвестно, что поступающие в кору афферентные волокна, обеспеч-ваютче доставку к ней разномодальног информации, в значительной степени определяют характер ыежнейронных взаимодействий, расширяя зону пространственно-временного включения тех или иных нейронов г функциональные нейронные цепи. !

С целью выяснения функциональных возможностей собственно корковых возбуждающих связей на уровне верхних о:. .ев коры и устранения возможных ¿с='?ере:шшх влияний мы провели экспериментальные ис-следо ания на хронически изолированных полосках /ХКь/ слуховой коры, в которых за три недели до исследования нейронной активности производилась перерезка нижних слоев с сохранением целостности 1-Ш слоев коры. Как известно, в участке :оры мозга сь/стя недели после изоляции происходит полная дегенерация поступающих в кору таламо-кортикальдах и корково-коркоЕ'ых афферентов /Новскило-"ваг Еабминдра, I960; Серков, Генис, 19806; Creutzfoldt, Struck, TQ52; .Grvmer ct al., 1974/, и еще не проявляются регенеративные изменения / Szantagothai, 1965а,б/. Таким с драчом, все зарегистрированные реакции на ВКР нейронов ХИП формируются исключительно

за счет внутрикорковых мекиейронкых связей в пределах изолированного объема корковой ткани.

.Проведение возбуждения в веожих слоях хронически изолированной полоски слуховой кош мозга коски. Результата навгих опытов показали, что нейроны хронически изолированной полоски слухово:" коры с пй^резкой н;скних слоев сохраняют способность отвечать на ВКР потенциалами действия. Однако не обходит-. J отметить, что количество элективных отведений при одном прохождении мккроэлектрода через все слои ХШ во всех сериях наших опытов было на порядок меньше, чем в опытах на гатактной слуховой коре /Таракънко, 1955/, и составило в среднем 21 % тг 'ового по сравнению с ОШ этой зоны коры с дополнительной перерезкой нижних слоен. По-видимому, значительная часть реакций нейронов, полученных наш в опытах на ОЩ коры, о бус л ов эна передачей возбуждения по коллатералям а&йерент-1шх волокон, рг положенным в зоне действия ВКР.

В трех сериях опытов, при перерезке нижних слоеи до уровня I, П либо Ш слоя, на В.".Р реагировали соответственно 97, 117 и 193 нервных клеток ИЗ! слухоЕой :соры, расположенных по другую сторону дополнительного разрез?.

В первой серии опытов мауекмум отвечавших на ВКР нейронов е /89,6 %/ приходился на 1У-УГ слои коры, В опытах с сохранением , целостности двух веряглх слоев генерировавшие ПД' клетки преобладали в И, У и У1 слоях УШ - 19,7 26,5 и 19,7 %, соответственно. В Б! серии опытоп наибольшее количество реагировавших нейронов было сосредоточено в Ш и У1 слоях /21,7 и 25,2 соответственно/.

Во всех сериях опытов мы не наблюдали антидромно возникавших импульсных реакций на ВКР. Вероятно, после пересечения нижних слоев в хронически изолированном участке коры происходит ретро- ■• " градная дегенерация множества аксонов клеток 1У и Ш слоев, образующих коллатерали з зоне стимуляции.

Анализ коносинаптических реакций, возникающих в нейронах ХИП, показал, что в первой серии опытов ответов такого типа было сравнительно немного /5,2 % реакций/, и они обнаруживались во П, Ш, ^ и слоях. Во второй серии относительное количество моноси-наптическнх ПД значительно возросло /.26,5 % общего числа ответов/, и они преобладали в У и У1 слоЛх. При перерезке нинккх слоев до уровня Ш слоя реакции коносинаптическсго типа составляли 23,3 % общего числа отчетов неГфонов, что превысило долю таких реакций

во второй серии и было более чем в.шесть раз выше аналогичного показателя для первой серии опытов..

В I серии опытов 85,5 % отвечавших на ВКР клеток ХИЛ генерировали "олисинаптические потенциалы действия /с СП свыше 4 ;.:а/; во П и Ш сериях доля реакций такого типа такке была значительной /57,3 и -15,3 % всех ответов/. Следует подчеркнуть, что максимальней -СП импульсных реакций нейпонов ХИП .о всех сериях игытов не отличался от таковых в интактной слуховой.коре /Серков, 1977 /и ОИП /Тараненко, 1985/, составляя 17-24 мс.

Результаты выполненных нами гистологических исследований ХШ слуховой коры с пересечением связей в нижних слоях показали, что в таких-изолированных участках коры вблизи подрезки наблюдалось скопление глкальных клеток различных типов /"гллальшй ->у-бец"/, а также некоторое разрешение нейронного состава во всех слоях. В то se время в Xi Л сохранялась хорошо отраженная слоистость, а Таласе радиальная исчьрченность коры, обусловленная главным образом вертикально направленными апикальными дендритами пирамидных нейронов. Проведенные исследования позволяют паключить, что в хронически изолированных участках кот мозга сохраняются структуры, обеспечивающие формирование горизонтальных и вертикальных связей, по которым п коре распространяются возбуждающие и тормозное влияния. В верхних /I и П/ слоях ХИП слуховой коры нами практически не было обнаружено дегенерировавших нейронов и нервг нкх волоко'Т, что также свидетельствует о высокой эффективности аксо-дендритных контактов, образованных внутрикорковыыи нейронами в верхних слоях слуховой кс ры.

При исследовании реакции корт головного мозга на BÎÎP необходимо учитывать, что ее развитие протекает при.обязательном участии чвух процессов - возбуждения и торможения, С целого выясненга возможного участил нервных элементов отдельных слоев слуховой коры го внутрикорковом распространении торможения ш исследовали тормозные постсинапгические пэтен^яа,ты, возникающие в ответ не ВКР у нейронов изолированной полоски коры.мозга, располокекшх по другую сторону дополнительной подрезки.

Распространение торкозшх влияний через верхние слои слуховой коры. При внутриклеточном отведении в ИПК были обнаружены все типы нейронных реакций, характерных для штатной слуховой корт. Во всех сериях опытов подавляющее большинство нейронов /от 62,5

до 81,1 реагировали на одиночные стимулы первичными ТПСП. Такие нейроны располагались во всех слоях изолированной полоски слухозсй коры. Еще у 15 Y' нейронов тормозные реакции возникали после непродолжительного возбуждения. Тормозные процессы, таким образом, охватывали более, чем 90 % реагировавши^ нейронов, что характерно, для проекционных зон коры /Воронин, 1970; Сь^ков, 1977; Яновский, 1985; Xi , Chou, i960; Watonábe, Yuasa » 1970/ и подтверждает точку зрения о сохранении постсинаптическогс торможения.в малых объемах корковой ткани /Тараненко, 1985; П!уранова, 1977/.

. Величина мембранного п.отетгаала /МП/ разных нейронов после введения в них микроэлектрода варьировала в пределах от 30 до 80 мВ, чаще составляя 40-50 мВ. Основные параметры первичгтх ТПСП принципиально vp отличались от таковых у нейронов ОИП и интоутной слуховой коры /С,рков, 1977; Тараненно, 1985/. Скрытые периоды первичных ТПСП варьировали от 1,2 до 12,0 мс. Амплитуда реакций составляла 3-16 мЯ, продолжительность ТПСП разных нейронов - от 20 до 200 мс, достигая в отдельных случаях 220-250 мс. Однако исследование тормозных потенгчалоз в опытах на ОШ с перерезкой нижних слоев позволило выявить некото' че особенности распространения тормозных влияний в слуховой коре головного мезга.

Нейроны, реагировавшие на ВКР первичными ТПиТ, в первой и второй сериях опытов преобладали в нижних слоях корн. Необходимо отметить, что через ;штактний мостик корковой ткани толщиной з один либо два верхних слся не обеспечивалось формирование моносглапти-ческих ТПСП в ответ на ВКР, приложенное на глубине 1У слоя в др;г-гой части полоски. Зтот факт подтверждает вывод о том, что аксоны тормозящих нейронов 1У слоя в слуховой коро заканчиваются главным образом на клетках 1У-У1 слоев /Серков, 1986; Яновский, 1991/.

В I и П сериях опытов было зарегистрировано соответственно 20,0 и 8,1 % дисинаптичесйих первичных ТПСП. Относительное количество полисинаптических тормозных потенциалов было весьма высоки!,! 80,0 и 91,9 %, соответственно/, причем 65,7 % ТПСП в первой серии к 72,0 % 10 второй серии опытов име~и скрытый период 6 мс и более.' \тедует полагать, jto все- зарегистрированные в -тих сериях ди- и полисинаптические первичные ТПСЬ, обнаруженные во всех слоях, кроме первого, обусловлены действием тормозящих нейронов той.же части полоски коры, где располагался отводящий микроэлектрод. Возбуждение этих тормозящи' клеток осуществлялось га счет связей, образуемых в верхних /I либо П/ слоях слуховоЦ коры.

Основные параметры нейронных реакций при целостности трех верхних олоев принципиально не отличались от такогчх в поедыдущих сериях, однако в данной серии опытов были зарегистрированы моно-синаптичьские первичные ТПСП трех нейронов, расположенных в нижней части П слоя и ч И слое ОИ", Зти ТПСЛ имели скрытый период 1,2-1,3 мс и долгны были возникать в результате прямого возбуждения тормозящих нейронов в зоне ВКР к горизонтального распространения их влияний в слое Ш на расстояние порядка 2 мм. Очевидно, в состав горизонтальных пучков впутрикорковых аксонов, расположенных в Ш слое и оканчивающихся во П-1У слоях слуховой коры, входят немногочисленные длинные /2 мм и более/ аксоны тормозящи нейронов IУ слоя.

Обсуждая возможное участие в генерации моносинаптических тПСП тормозящих а^.ерентов, активирующихся в ОИП в области 1У слоя, следует, учесть, что аксоны внезональны.. тормозящих нейронов, поступающие в слуховую кору, образуют в ней коллатералн объеме корковой ткани с радиусом не более 0,5 ым /"Ъраненко, 1985/. По-видимому, влияние тормозящих афферентов '"раничено более локальными объемами слуховой коры, по сравнению с действием специализированных тормозных интернейронов 1У слоя.

В Ш серии опытов реагирующие на БКР нейроны преобладали в Ш слое кор^, Дксиналтические ТПСП составляли 21,2 полисшапти-ческие - 69,7 причем с СП более 6 мс реагировали 39,4 нейронов. Таким образом, несмотря на то, что морфологический субстрат для распространения торможения в данной серии был значительно обширнее, нежели в I и П сериях, соотношение между ди- и полпскнап-тпчесхими ТПСП.практически не изменилось, характеризуясь выравненным сдвигом в сторону полисинаптических реакций.

Таким образом, нейронные механизмы коркового торможения б кнтактной слуховой коре и ОИП с перес зчением нижних слоев принципиально не отличаются. Однако результаты опытов показали, что в межнейронном взаимодействии в слуховой коре важнейшую роль играет тормозящая система 1У слот, действие которой ограничивает распространение возбуждения в коре головного мозга и обеспечивает формирование функциональных нейронных цепей различной длины и направлений. Пересечение 1У слоя приводило к увеличению продолжительности всего паттерна нейронной реакции на ВКР во всех сериях опытов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты наших исследований показали, что специфический сенсорный галтрьс, поступающий в слуховую кору на уровне Г/ слоя, молсет распространяться я горизонтальном направлении, моно- и по-лисинапткчески активируя все слои корн через нервные элементы верл-шх "яоев. Такта образом, высокая эффективность системы возбуждающих СЕяае\ устанавливаемых в ловергтосткых слоях, обеспечивает функциональное объединение нейронов, расположенных на всех уровнях слуховой коры мозга. Данные о высокой возбуждающей способности аксо-дендритной систеш I слоя позволяют предоол(жить, что I слой слуховой коры играет особую роль в формировании сложных нейронных реакций, возникающих в ответ на специфический звукоЕой сигнал.

Особый интерес представляют полученные нами данные о том, что при сохранении целостности трех верхних слоев ОЕП коры отнсеителъ-ное количество моноскнаптических ПД в ответ на ЕНР Ъил.о почти вдвое больше такового при пересечении нижних слоев до уровня I либо П юя. В то яе время ^оля полисинаптических импульсных реакций в третьей серии опытов оказалась пости вдвое меньше по сравнению с предыдущими сериями. Очевидно, при сохранении целостности Ш слоя его морфологически идентифицированные мощные аксонная и дендритная системы обусловили вовлечение значительно большего количества прямых связей в распространение Еозоуждения в ЖК. Результаты наших опытов подтверждают точку зрения об. особой роли 111 слоя неокортекса /теменной ассоциативной и сенссмоторкой коры/ в горизонтальном распространении возбуждения на значительные расстояния /Кашайова, 1937; Sakax , Woody , I98S.', свидетельствуя о том, что и в слуховой коре мозга кошки система горизонтальных аксонов 111 слоя обеспечивает наибольшее количество прямых возбуждающих связей.

Результаты наших экспериментов на хронически /три недели/ изолированной полоске слуховой коры с перерезкой нижних слоев показали, что нейроны ХИП сохраняют способность отвечать на ВКР потенциалами действия. Особого, внимания, на наш взгляд, заслуживает установленный наш факт о том, что при целостности лишь I слоя относительной количество мсносинаптических ПД нейронов ХШ зцло в пять раз меньше такового в аналогичной серии опытов на ОИП, TCi-да как в последующих сепиях этот показатель был примерно одинаковым для

обоих типов ИПК Это позволяет предположить участие геникуло-кор-тикальных еолокон, поднимающихся в I слой слуховой ':оры /Серков, 1977; Ш£еп1 е* а1 ., 1985/, в распространении возбуждения в ней на значительные. /2-2,5 мм/ расстояния через синаптические контакты ь этом слое с апи~альными де"дритами клеток нижележащих слоев Дяйсккй, Генис, 1972/.

Следует подчеркнуть, что максимальные СП импульсных реакций нейронов ОИП и ХИП во всех сериях опытов не отличались от таковых в интактной слуховой коре /Серков, 1977/, составляя 16-24 мс. Таким образом, даже в усло'виях пересечения нижних слоев ХИП в ней сохозняется возможность возникновения сложных, полисинаптическ. .с реакций. Очевидно, образуемые в 1-Ш слоях внутрикорковые межнейронные связи обусловливают значительную долю формирующихся в слу-хвой коре длинных нейронных цепей, которые, возмозхно, являются . структурной основой слошшх кнтегратиЕш.х процессов, протекающих в коре головного мозга.

Исследование первичных ТПСП, возникавши в нейронах в ответ на ВКР другой части полоски корн, экспериментально подтвердило точку зрения о том, что аксоны специализированных тормозящих'нейронов 1У слоя слуховой коры оканчиваются главным образом на нейронах 1У-У1 слоев, тогда как торможение клеток П и Ш слоя осуществляется, в основном тормозящими нейронами, расположенными в этих же слоях /Серков, 1986; Яновский, 1991/. • .

Выявленные особенности соотношения ди- и полисинаптических парьичшх тормозных реакций во всех сериях опытов характеризовались резким сдвигом в сторону полисинаптических ТПСП, в отличие ■ от ОИЕ и интактной слуховой коры /Сзрков, 1977; Тараненко, 19Э5/, гдо значительно преобладали дисинаптические ТПСП. В то же время во всех сериях нагое опытов доля реакций первичного торможения с СП боляе 6 мс была весьма значительно!', составляя от 1/5 до 1/3 всех ТПСП, тогда как при ВКР на уровне 1У слоя интактной слуховой-коры /Серков, 1986/ и ОИП без дополнительной подрезки /Тараненко, 1985/ лишь у единичных нейронов скрытый период ТПСП превышал 7 мс, варьируя от 0,8 до 6,0 мс.

Таким образом, результаты наших исследований экспериментально доказывают, что в межнейронном взаимодействии в слуховой коре мозга ваянейшел роль принадлежит системе тормозящих нейронов 1У .слоя, действие которых способно ограничивать распространение возбуждишя

в коре уже в начальных ЗЕеньях нейронных цепей. Пересечение 1У слоя приводило к облегчении иррадиации возбуждения в коое и, тем самым, к удлинению всего паттерна возбуждающей реакции на ВКР.

Обобщи вое вышеизложенное, на основании результатов проведенных экспериментов исто наделить в слуховой коре головного мозга козии две наиболее функционально значите системы проприокортикжль-ных связе-, действующие на значительные расстояния: это система возбуждающих связей, реализуемая б верхних / 1-Ш/ слоях, а также тормозящая система 1У слоя слуховой коры.

вывода

1. В остро и хронически изолированных полосках слуховой коры с дополнительной перерезкой нижних слоев сохраняется струк уры, обеспечква! 510 функционирование вертикальных и горизонтальных связей, по кс сорш в коре распространяются возбуждающие и ТОр-ЧОЗЯЩИе влияния.

2. Структурные элементы верхних /1-Ш/ слоев обеспечивают в изолированной полоске слуховой кора горизонтальную передачу моносинап-тических возбуждающи^ влияний при расстоянии между точками внут-ршюрковой СТИМУЛЯЦИИ И ОТЕЭД€Н!!Я 2,и-2,5 мм.

3. В случаях сохранения целостности слоев I либо I и П моносинап-тически возбуждались 1/4-1/5 часть всех исследованных нейронов, тогда как при сохранности слоев 1-Ш - более 40 % нервных клеток. Это дает основания полагать, что существенная часть прямых возбуждающих связей в изолированной полоске слуховой коры обеспечивается за счет горизонтальных внутрикорковых аксонных пучков Ш слоя слуховой кори.

4. Собственно, внутрикорковые нервные элементы поверхностных слоев способны обеспечивать функционирование относительно слоядах, полисинаптических возбуждающих нейронных цепей в пределах острой и, особенно, хронически изолированной полоски слуховой коры мозга,

5. В составе гориз&нтальных пучков аксонов виутрикорнового происхождения, расположенных в средних слоях, встречается немногочисленные длишые /2-3 мм/ аксоны тормозящих нейронов предположительно 1У слоя, обеспечивающие развитие в некоторых плетках моносита тических ТПСП.

6. В межьсйронном взаимодействии в слуховой коре существенную роль играет тормозящая система 1У слоя. В условиях перерезки нижних /1л-У1/ слоев изолированной полоски слуховой кора сни-гаегся эффективность гормозн"х нейронная систем, что проявляется в уменьшении относительного количества клеток, в которых внутрикорковое раздражение вызывает ТПСП, и.в увеличении доли реакций возбуждения полисинаптического типа.

7. Результаты экспериментов, выполненных на изолированных полосках слуховой корьг с пересечение^ нижних слоев, позволяют выделить в качестве наиболее функционально значимых систем собственно корковых межнейроншх связей, по которым осуществляется горизонтальное распространение возбуждающих и тормозящих влияний ка значительные расстояния, систему возбуждающих связей, реализуемую через верхние /1-12/ слои, и тормозящую систему ' 1У слоя слуховой коры мозга кошки.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕ;,^ ДИССЕРТАЦИИ

1. Кирьязова Т.Х, 0 роли нервных элементов верхних слоев коры в распространении возбуждения в слуховой коре мозга кошки // Сборник трудов У Всесоюзн. межуниверситет, конф. "Биология клетки", Тбилиси, 16-21 ноября, 1587 г. /Изд-во ТГУ, Тбилиси, 1937. - Том П, с. 871-873.

2. Кирьязова Т.Х. О роли первого слоя коры в обеспечении горизонтального распространения возбуждения в слуховой коре мозга ко.лск // Тез. докл. межвузовской науч.-практ. конф. молодых ученых, Одесса, 12-14 мая, 1987. Сер.¡"Биология" / Одес. ун-т, Одесса, 1987. - Часть Ш, с. 56.

3. Кирьязова Т.Х., Тараншко В.Д. Уча тпе нервных элементов первого слоя слуховой коры головного мозга кошки.в распространении

в ней возбуждения // Физиол. журнал. - 1988. - 34, Р 3. -С. 23-27.

4. Кирьязова Т.Х. Распространение возбуждения и торможения в некоторых слоях неокортекса //Материалы Х11У науч. конф. профео.-препод. состава и научи, работа. ОГУ, Одесса, 5-7 октября , 1989. Сер.:"Биология" /Одес. ун-т, Одесса, 1989. - С. 149-150.

5. Кирьязова Т.Х., Сёмик Л.И., Тараненко В.Д. Горизонтальное р з-простгакеше торможения в всрэлкх слоях слуховой коры // Тез.

докл. науч. конф., поев. 160-летии со дня ронд. И.М.Сеченова,. Одесса, 22-24 мая 1989 / Одес. уч-т, Одесса, 1989. - С. 26-27.

6. Кирьязова Т.Х., Тараненко В.Д., Сёмик Л.И. О роли геникуло-кор-тикальных волокон и внутрикорковых межнейронных связей в распространении возбуждения в верхних слоях слуховой коры // Тез.• докл. Ш Всесоюзн. конф. по не,.ронаукам, Киев, 11-13 декабря, 1990. /Киев, 1990. - С. 125-126. • . .

7. Кирьязова Т.Х., Тараненко В.Д., Сёмик Л.И. проведение возбуждения в верхних слоях слуховой коры с участием внутрикорковых межнейроншх связей // Нейрофизиология. - 1991. - 23, № I. -С. 80-87.

8. Сьом1к Л.т , К1р'язова Т.Х. Марфолог1чн1 особливост1 хронГчнс-1зольовано1 смужки слухово1 зони / А1/ з додатковои п1др!зкою нижн1х шар1в кори // Тез. допов1д. 713 з'1зду Укра1кського ф1-з1олог1чн. тсариства 1м.Г.П.Павлова, Льв1в, верес. 1986.-С. 197.

9. Тараненко В.Д., Кирьязова Т.Х. Распространение возбуждения в верхних Д-Ш/ слоях изолированной полоски слуховой коры мозга , кошки //Нейрофизиология. - 1988. - 20, № 4. - С. 546-553.

10.Тараненко В.Д., Кирьязова Т.Х. Роль элементов первого слоя слуховой коры мозга кошки в обеспечении горизонтального распространения торможения // Тез. докл. П Все,оюзн. конф. .по иейро-наукам, Киев, 12-14 декабря 1988 / Киев, 1988. - С. 219-220.

Пом. к .«йярмпт .Охв^ 1 /15;

Заказ ^ Т|фпж,/й5*эк,-1.

Гортапограуия Одесского ооятоттгр1фкзц0Тэ,цех№3,

Лепила 49.