Влияние повышенного и сниженного уровня моноаминов на функциональную организацию колонок C1 коры мозга крысы (стр. 2 из 5)

Координаты ядер шва определяли по атласу /19/. Стимулирующие электроды погружались с помощью микроманипулятора ММ-1 и под контролем бинокулярного микроскопа МБС-2 по координатам: АР - 6,6; L - 0,4; H - 4,5, с контролем погружения по индикатору глубины ГИ-100. Твердая мозговая оболочка предварительно удалялась. Стимулирующие монополярные полумикроэлектроды представляли собой вольфрамовые в стеклянной изоляции электролитически заточенные проволоки диаметром 50 мкм с сопротивлением 0,5 мОм. Верификацию треков стимулирующих электродов в ядрах шва осуществляли морфологически на парафиновых и замороженных с помощью сухого льда срезах. Выработка условного мигательного рефлекса (УР) осуществлялась по схеме классического обусловливания. Длительность УС и безусловного стимула (БС) равнялась 1 с, интервал между ними - 2 с, а сочетания УС и БС подавались с частотой 0,1 Гц. По каждому десятку стимулов строились ПСГ с квантом 2 мс за эпоху анализа 100 мс или 200 мс в фоне и 900 мс или 800 мс, соответственно, после предъявления УС. Реакции в ответ на обдувание роговицы при выработке мигательного УР, как правило, не регистрировались. Уровень выработки УР ограничивали предъявлением 50-60 подкреплений.

Частоту фоновой импульсации и характер взаимосвязи соседних корковых нейронов методом перекрестных интервальных гистограмм (ПИГ) исследовали до и в разные сроки после электрической стимуляции ядер шва. Частота импульсации нейронов измерялась с помощью частотомера Ч3-36 за 5-секундные интервалы времени.

Запуск стимуляции, амплитудная дискриминация, формирование и запись импульсной активности, а также оцифровка, построение и распечатка ПСГ, гистограмм межимпульсных интервалов (ГМИ) и ПИГ осуществлялись программными средствами. Статистическая обработка ПСГ состояла в вычислении с помощью программы "Statgraf" средней частоты импульсации, стандартной ошибки средней и достоверности различия средних по критерию Стьюдента: между фоновой и вызванной активностью - для установления эффективности каждого из стимулов; между реакциями по ходу выработки мигательного УР - для выявления условнорефлекторной пластичности. Пики на гистограммах считали значимыми, если они удовлетворяли критерию 2-сигма по отношению к среднему значению количества спайков в бине. Достоверность различий между выборочными распределениями оценивали по критерию Фишера.

Результаты исследования

Влияние электрической стимуляции ядер шва.

С помощью метода пошагового определения плотности активных в фоне нейронов в отвесных проходках через кору мозга исследованы в трех острых опытах 15 микроэлектродных треков, которые проходили, как показала пороговая идентификация, в пределах бочонковых колонок представительства вибрисс рядов В, С и D.

В первом опыте в контроле наблюдалось 39, во втором опыте - 37 и в третьем - 35 фоновых нейронов, что составило в контроле в среднем на один трек около 7 нейронов. Более плотно активные в фоне нейроны располагались на глубине 600-1500 мкм - 78% от общего количества зарегистрированных в контроле нейронов находились на этом уровне. Суммарно по трем опытам в контроле было зарегистрировано на уровнях: 2-3 слоев - 13 нейронов, 4 слоя -23 нейрона, 5 слоя - 52 нейрона, 6 слоя - 23 нейрона. В исходном состоянии на треках встречалось от 2 до 13 фоновоактивных нейронов. Как правило, треки с высокой плотностью нейронов были разделены одним-двумя относительно "пустыми" треками, принадлежавшими одноименной бочонковой колонке. В пределах одноименной колонки за одну проходку контролировали импульсную активность на 2-3 соседних треках. В девяти треках с высокой плотностью элементов (от 7 до 13) зарегистрировано 90 фоновых нейронов (82%), а в шести "пустых" (от 2 до 5 нейронов) - 21 нейрон (18%).

Электрическая стимуляция ядер шва приводила к возникновению у части молчащих нейронов спонтанных разрядов в течение 1-2 мин, а в ряде случаев до 20 мин и более. После электрической стимуляции на тех же треках в первом опыте зарегистрирована активность 43, во втором опыте - 40 и в третьем - 38 нейронов, что составило в среднем около 8 нейронов на трек. Из них зарегистрировано на уровнях: 2-3 слоев - 25 нейронов, 4 слоя - 24 нейрона, 5 слоя - 49 нейронов, 6 слоя - 23 нейрона. В 9 треках с высокой плотностью элементов при этом зарегистрировано - 87 нейронов (72%), а в "пустых" треках - 34 нейрона (28%). Из данных послойного и потрекового анализа следует, что электрическая стимуляция ядер шва наиболее значительно увеличивает количество фоновоактивных нейронов в бочонковых колонках на уровне 2-3 слоев - в 2 раза, и в "пустых" треках - в 1,6 раза.

Анализ динамики частоты фоновой импульсной активности корковых нейронов в контроле и после активации шва, результаты которого представлены в таблице, выявил послойную неравномерность в росте уровня возбуждения колонок. В наибольшей степени частота фоновой импульсации увеличивалась у выходных нейронов 5 - 6 слоев (P < 0,001), тогда как у ассоциативных нейронов 2-3 слоев повышение частоты было достоверным при более низком уровне значимости (P < 0,05). У нейронов афферентного уровня снижение средней частоты фонового разряда было недостоверным.

Таблица

Изменение частоты фоновой импульсной активности нейронов разных уровней бочонковой колонки С1 коры мозга крыс при электрической стимуляции ядер шва и под влиянием резерпина.

Уровни	Количество нейронов	Частота(имп/с)	Количество нейронов	Частота(имп/с)
колонки	До стимуляции (контроль)		После стимуляции (опыт)
2-3 слои	16	13,7 0,9	16	17,6 0,5 *
4 слой	25	9,7 0,7	20	9,1 0,6
5-6 слои	38	12,4 0,8	25	20,9 0,7 **
N = 79	N = 61
До введения резерпина (контроль)		После введения резерпина (опыт)
2-4 слои	33	11,4 1,2	28	8,4 0,7 *
5-6 слои	48	9,5 0,9	36	7,4 0,5 *
Суммарно	81	9,4 0,8	64	7,2 0,4 *

Примечание: * - различия опыт-контроль достоверны при P< 0,05,

** - различия опыт-контроль достоверны при P < 0,001.

О перестройках структуры фонового импульсного разряда корковых нейронов при активации ядер шва свидетельствуют данные анализа ГМИ. На рис. 1 представлены в качестве типичных примеров ГМИ импульсации трех нейронов, соответственно, с верхнего - ассоциативного, среднего - афферентного и нижнего - эфферентного уровней бочонковой колонки С3 в контроле, а также через одну, две и три минуты после электрической стимуляции ядер шва.

У ассоциативных нейронов на уровне 2-3 слоев (рис.1,А) перестройки структуры фоновых импульсных разрядов были, как правило, динамичными, протекали волнообразно с возвратом к контрольному аритмичному паттерну. Так, у нейронов 2-3 слоев (N=10) средний межимпульсный интервал был равен в контроле 15,9 ± 3,0 мс, через минуту после стимуляции ядер шва возрастал до 21,7± 4,1 мс (P<0,05), через две минуты возвращался к контрольному уровню - 16,4± 2,7 мс, а через три минуты снова достоверно (P<0,05) увеличивался до 27,6± 3,2 мс.

Рис.1. Перестройка структуры фоновой импульсной активности нейронов разных уровней бочонковой колонки С1 коры мозга крыс при электрической стимуляции ядер шва.

Гистограммы межимпульсных интервалов: А - для нейрона ассоциативных слоев; Б - для нейрона афферентного слоя; В - для нейрона эфферентного слоя; 1 - до стимуляции ядер шва; 2 - через одну минуту; 3 - через две минуты; 4 - через три минуты после стимуляции. По вертикали - количество интервалов; по горизонтали - их длительность в мс. Сплошная горизонтальная линия - среднее количество интервалов; штриховая - уровень 2s .

У входных фоновоактивных нейронов 4 слоя (рис.1,Б) исходные пачечные и группированные импульсные разряды становились единично-аритмичными. Средний межимпульсный интервал у входных нейронов (N=10) в контроле был равен 26,7± 5.2 мс. Через одну минуту после стимуляции ядер шва он достоверно (Р<0,05) сокращался до 16,4± 3,4 мс, через две минуты удерживался на том же уровне - 16,4± 5,0 мс, а через три минуты был равен в среднем 23,0± 4,1 мс, что по t- критерию недостоверно (Р<0,05) отличается от контроля. Оценка достоверности различия выборочных распределений межимпульсных интервалов для входных нейронов по критерию Фишера показала достоверную (P<0,05) трансформацию структуры их фонового импульсного разряда через одну минуту после стимуляции ядер шва (F=2,36 при F_st=1,39), возврат к контрольному паттерну через две минуты (F=1,07 при F_st=1,39) и повторную рандомизацию разрядов к третьей минуте (F=1,58 при F_st=1,39).