Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. СТРОЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ГИІШОКАМПА У МЬШІЕЙ И КРЫС (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ) 9
1.1 Структурная организация и функции гиппокампа 9
1.1.1 Общие представления о гиппокампе и его топография 9
1.1.2 Структурная организация аммонова рога и зубчатой извилины
1.3. Афферентные и эфферентные связи гиппокампа 16
1.1.4 функции гиппокампа 17
1.2. Развитие гиппокампа 18
1.2.1. Цитогенез нервных и глиальных клеток гиппокампа 13
1.2.2. Дифференцировка структур гиппокампа 22
1.3. Заключение 25
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ 27
2.1. Экспериментальные животные и серии экспериментов 27
2.2. Методы обработки и изучения материала при проведении топографического и количественного анализа пролиферации и гибели клеток в развивающемся гиппокампе мышеи
2.3. Методы, примененные в эксперименте по изучению кинетики пролиферации и гибели
клеток в субгранулярной зоне гиппокампа у нормально питавшихся мыпей и мышей, подвергнутых пищевой депривации 3
2 2.4. Методы, примененные при изучении пространственно-временной последовательности нейроногенеза в гиппокампе и неокортексе 34
ГЛАВА 3. ПРОЛИФЕРАЦИЯ И ГИБЕЛЬ КЛЕТОК В РАЗВИВАЮЩЕМСЯ
ГИППОКАМПЕ У МЫШЕЙ 39
3.1 Недостатохшость известных в литературе данных о пролиферации и гибели клеток в развивающемся гиппокампе; задачи собственных исследований 39
3.2. Результаты исследования 43
3.2.1. Регистрация расположения митозов и пикнотических ядер в развивающемся гиппокампе у мышей 43
3.2.2. Количественный анализ пролиферации и гибели клеток в развивающемся гиппокампе у мышей 57
3.2.3. Кинетика пролиферации и гибели клеток в субгранулярной зоне зубчатой извилины мышей в условиях нормальной жизни и при недоедании 61
3.3. Обсуждение 65
3.3.1. Пролиферация клеток в развивающемся гиппокампе .65
3.3.2. Гибель клеток в развивающемся гиппокампе 71
3.4. Заключение 75
ГЛАВА 4. НЕЙРОНОГЕНЕЗ В ГИППОКАМПЕ И НЕОКОРТЕКСЕ КАК ЭМБРИОНАЛЬНАЯ ОСНОВА ФОРМИРОВАНИЯ НЕЙРОННЫХ МОДУЛЕЙ 77
4.1, Нейронные модули неокортекса к гиппокампе 77
4.2, Отсутствие данных о связи последовательности нейроногенеза в старой и новой коре с формированием модулей; задачи собственных исследований 32
4.3, Результаты исследования 86-."
4#3.1. Вертикальная упорядоченность и мозаичность нейроногенеза в неокортексе . 36
4.3.2, Пространственно-временная последовательность и мозаичность нейроногенеза в поле СА I гиппокампа , 95
4.4, Обсуждение 19
4.5, Заключение П9
ГЛАВА 5, ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЛШЕРАЦИИ И ЦИТОГЕНЕЗА КЛЕТОК РАЗВИВАЮЩЕГОСЯ ГИППОКАМПА (ОБЩЕЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ) 121
ВЫВОДЫ . . 129
ЛИТЕРАТУРА 132
- Структурная организация и функции гиппокампа
- Экспериментальные животные и серии экспериментов
- Недостатохшость известных в литературе данных о пролиферации и гибели клеток в развивающемся гиппокампе; задачи собственных исследований
- Нейронные модули неокортекса к гиппокампе
- ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЛШЕРАЦИИ И ЦИТОГЕНЕЗА КЛЕТОК РАЗВИВАЮЩЕГОСЯ ГИППОКАМПА (ОБЩЕЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ)
Структурная организация и функции гиппокампа
Гиппокамп млекопитающих является центральной структурой лимбической системы мозга, включающей, кроме гиппокампа, маммиллярные тела, передние ядра таламуса, лимбическуго кору и септум (Л.С.Гамбарян, И.Н.Коваль, 1973; О.С.Виноградова, 1975; Lorente de Но, 1934; Green, 1964; Chronister, Ifflaite, 1975; Hamilton, 1976). Различают понятия гиппокамп и формация гиппокампа. Непосредственно к гиппокампу относятся аммо-нов рог и зубчатая извилина. Формация гиппокампа объединяет большее число структур: аммонов рог, зубчатую извилину, фим-брию, субикулюм, пресубикулюм, парасубикулюм и энторинальнуго кору. В настоящей работе рассматривается гиппокамп в непосредственном значении этого понятия, т.е. как структура, состоящая из аммонова рога и зубчатой извилины. Гиппокамп является одной из корковых структур конечного мозга. Одни авторы причисляют его к старой коре, или архикортексу (И.Н.Филимонов, 1949; И.Н.Боголепова, 1970, 1980), другие - к древней коре, или палеокортексу (Brody, 1963). В отечественной литературе общепринятой является точка зрения, что гиппокамп относится к старой коре.
Экспериментальные животные и серии экспериментов
Работа была проведена на 132 мышах линии GBA, взятых в различные сроки развития, начиная с 12-го дня эмбриогенеза по 60-й день постнатальной жизни. При изучении ранних сроков развития (по 3-й день постнатальной жизни включительно) для исследования брали животных обоего пола, в поздние сроки развития - только мышей-самцов. В работе использовали мышей с датированным сроком беременности. Для этого подсаживали самок к самцам на ночь и утром проверяли наличие вагинальных пробок. Самок с вагинальными пробками отсаживали и считали этот день первым днем беременности (ЭД І). В дальнейшем дни беременности (эмбриогенеза) обозначаются как ЭД, а дни постнатальной жизни - как ЕД. В опытах использовали мышей, родившихся на ЭД 20. Первым днем постнатальной жизни (ПД I) считали следующий день после рождения.
Были проведены три группы исследований:
1. Топографический и количественный анализ пролиферации и гибели клеток в гиппокампе мышей в эмбриональном и постна-тальном развитии. В этом исследовании изучали гиппокамп нормальных мышей в возрасте ЭД 14, ЭД 16, ЭД 18, ЭД 20, ПД I, ПД 3, ПД 7, ПД 14, ПД 21 и ПД 60. На каждый срок развития фиксировали мозг от 5 животных. Всего в данном исследовании было использовано 50 мышей.
2. Радиоавтографическое изучение кинетики пролиферации и гибели клеток в субгранулярной зоне гиппокампа у интактных мышей и мышей, подвергнутых пищевой депривации. В этом эксперименте было две серии опытов: а) контрольные мыши, находившиеся по ПД 20 на полноценном питании; б) мыши, получавшие с ПД 10 по ПД 20 ограниченное питание. На ПД 20 мыши в обеих сериях эксперимента получили инъекцию 3Н-тимидина (5 мкКи/г) и были забиты через 1-24 ч. для определения параметров митотического цикла и кинетики гибели пролиферирующих клеток. Всего в этом эксперименте было исследовано 42 животных.
class3 ПРОЛИФЕРАЦИЯ И ГИБЕЛЬ КЛЕТОК В РАЗВИВАЮЩЕМСЯ
ГИППОКАМПЕ У МЫШЕЙ class3
Недостатохшость известных в литературе данных о пролиферации и гибели клеток в развивающемся гиппокампе; задачи собственных исследований
Изучение цитогенеза гиппокампе в основном связано с определением сроков формирования нервных (и отчасти глиаль-ных) клеток в отделах и полях гиппокампа (см. раздел І.2.І). Значительно меньше внимания обращено на анализ клеточных источников цитогенеза, т.е. на изучение распределения в развивающемся гиппокампе пролиферирующих клеток-предшественниц, из которых формируются нервные и глиальные клетки. В исследованиях, проведенных на мышах и крысах, было установлено, что в эмбриональный период пролиферирующие клетки в гиппокампе находятся в его вентрикулярной герминативной зоне, расположенной вдоль медиальной стенки боковых желудочков, прилегающей к гиппокамцу. К моменту рождения вентрикулярная зона редуцируется и пролиферация приобретает экстравентрику-лярный характер: І) в виде пролиферирующих клеток, разбросанных в волоконных слоях аммонова рога; 2) в виде сравнительно компактных герминативных зон в зубчатой извилине (Angevine, 1965; Bayer, Altman, 1974; Schlessinger et al., 1975; Stanfield, Cowan, 1979 b; Bayer, 1980 a).
Постнатальная пролиферация клеток в зубчатой извилине гиппокампа у мышей и крыс изучена более подробно (К.Ю.Резников, 1975, 1981; Bayer, Altman, 1974; Schlessinger et al., 1975; stanfield, Cowan, 1979 ъ). Показано, что в первые дни после рождения пролиферативная зона в зубчатой извилинезанимает большую ее часть от дорсального плеча гранулярного слоя до поверхности гішпокампа, обращенной к стволу мозга. После образования вентрального плеча гранулярного слоя пролиферация осуществляется в треугольнике хилуса и в субгранулярной зоне гранулярного слоя. Начиная с конца 2-й недели постнатальной жизни, клетки пролиферируют почти исключительно в субгранулярной зоне, расположенной по границе гранулярного слоя и хилуса. Эта герминативная зона с возрастом редуцируется, но полностью не исчезает даже у взрослых мышей и крыс (К.Ю.Резников, 1975; Kaplan, Hinds, 1977).
Нейронные модули неокортекса к гиппокампе
В настоящее время становится все более очевидным, что корковые и ядерные формации мозга организованы в виде повторяющихся нейронных ансамблей или модулей, представляющих элементарные нейронные механизмы, способные к простым операциям по обработке информации. Концепция модульной организации мозга была детально разработана Я.Сентаготаи (Szentagohai, 1967, 1979; Szent ago thai, АгЫЪ, 1974) и получила развитие в работах советских и зарубежных исследователей (А.Б.Коган, 1974; А.М.Антонова, 1975, 1981; Н.С.Косицин, 1976; В.П.Бамбиндра, Т.А.Брагина, 1982; А.С.Батуев, 1983; Mountcastle, 1979; Eccles, 1981; Hubel, wieeel, 1982). Согласно этой концепции, модули представляют минимальные участки нервных сетей, объединяющие входящие в их состав нейроны в интегративные единицы. В различных структурах мозга модули варьируют по особенностям пространственной организации, числу и составу нейронов, их связям и характеру обработки информации, но в пределах одной структуры они в основном сходны. Модули обнаружены во всех крупных формациях мозга, в том числе в старой и новой коре. Поскольку модульная организация в неокортексе изучена значительно более подробно, чем в гиппокампе, представляется целесообразным начать рассмотрение корковых модулей с данных, полученных при исследовании новой коры.
Изучению модульной организации неокортекса посвящензначительное число работ, которые наиболее полно обобщены в сводках Я.Сентаготаи (Szentagothai, 1979), В.Маунткасла (Mountcastle, 1979),Дж.Экклса (Eccles, 1981) и монографии, вышедшей под редакцией ФЛмитта (Schmitt, 1981). Согласно современным представлениям, модули неокортекса имеют два уровня структурно-функциональной организации: I) миниколонки и 2) макроколонки. Миниколонки представляют неделимо малые единицы, обрабатывающие информацию в новой коре. Электрофи-зиологически они были обнаружены в зрительной коре в виде вертикальных колонок шириной 25-50 мкм, клетки которых настроены на определенную ориентацию прямолинейных отрезков в пространстве, и в слуховой коре в виде колонок шириной 50-60 мкм, клетки которых настроены на определенную частоту звука. Морфологическим подтверждением наличия миниколонок в различных областях неокортекса служат данные о вертикально ориентированных цепочках нейронов и пучках апикальных денд-ритов, объединяющих на различных уровнях поперечника неокортекса группы из 3-5 пирамидных клеток и отделенных от соседних колонок нейронов (пучков дендритов) расстоянием в 50-60 мкм.
Основные закономерности пролшерации и цитогенеза клеток развивающегося гиппокампа (общее заключение)
Известно, что гиппокамп млекопитающих представляет дву-компонентную систему, состоящую из аммонова рога и зубчатой извилины. Для обеих структур гиппокампа характерно сочетание высоко упорядоченного и сравнительно простого внутреннего строения со сложной пространственной организацией (см. главу I). Эти особенности строения и организации гиппокампа формируются в период его развития, когда ведущее значение имеют процессы клеточной пролиферации и цитогенеза. Соответственно пролиферация и цитогенез клеток гиппокампа характеризуются сочетанием признаков - общих для всех корковых структур развивающегося мозга и специфических - уникальных для развивающегося гиппокампа.
Общие и специфические признаки пролиферации и цитогенеза клеток гиппокампа могут быть обобщены в виде закономерностей этих процессов, что, однако, не привлекло сколько-нибудь серьезного внимания исследователей, изучавших развитие гиппокампа. В этой связи мы попытались на основании материала, полученного в диссертационной работе, а также известных в литературе данных сформулировать представления о закономерностях пролиферации и цитогенеза клеток развивающегося гиппокампа у млекопитающих. Основные закономерности этих процессов сводятся к следующему:
I. Первичными предшественницами всех типов клеток ней-роэктодермального происхождения в гиппокампе (как и в других формациях развивающегося мозга) являются клетки вентрикуляр-ной зоны, которая расположена в области презумптивного гип - 122 покампа вдоль медиальной стенки нижнего рога боковых желудочков. Вентрикулярные клетки дают начало клеткам вторичных герминативных зон зубчатой извилины и аммонова рога (см. пункт 2), а также являются прямыми предшественницами большинства (если не всех) нервных клеток аммонова рога, наиболее рано формирующихся генераций нейронов зубчатой извилины (Bayer, 1980 a; anart, 1982), клеток радиальной глии гип-покампа (эмбриональный тип глиальных клеток, исчезающий в гиппокампе мышей в первые дни после рождения) (woodhams et al., 1981; Basco et alM 1982), и, вероятно, части глио-бластов (предшественников астроцитов и олигодендроцитов) аммонова рога. Вентрикулярные клетки активно пролиферируют. Однако в связи с их миграцией и дифференцировкой в различные типы клеток вентрикулярная зона постепенно редуцируется и даже у незрелорождающихся млекопитающих практически исчезает в гиппокампе к моменту рождения (см. раздел 3.2).
