Содержание к диссертации
Введение
II. Организация сенсомоторной коры 8
1.1 Топография и цитоархитектоника СМК мозга кошки 9
1.2 Сравнительная характеристика нейронной организации СМК мозга кошки 14
1.3 Функциональные предпосылки модульной организации неокортекса 21
1.4 Соматотопическая организация поля 4 сенсомоторной коры 26
1.5 Морфофункциональные корреляты пластичности моторной коры .37
III. Материалы и методы 42
2.1 Исследование распределения ГАМК и иммуногистохимических показателей интернейронов поля 4 42
2.2 Метод определения реактивности митохондриального фермента цитохромоксидазы 44
2.3 Методы оцифровки и обработки компьютерных изображений гистологических препаратов 45
2.4 Метод определения коэффициента степени вертикальной упорядоченности по Соколовской 46
IV. Результаты исследования 48
3.1 Структурная организация объединений пирамидных нейронов сенсомоторной коры мозга кошки 48
3.2 Вариативность нейронных объединений сенсомоторной коры мозга кошки 54
3.3 Сравнительное иммуногистохимическое исследование пирамидных нейронов миниколонок в полях 4 и 7 коры мозга кошки 58
3.4 Функционально-метаболическое выделение модулей поля 4 сенсомоторной коры мозга кошки путём ограничения зрительного притока 67
3.5 Сравнительное исследование интернейронов полей 4 и 7 коры мозга кошки, иммуноположительных к кальций-связываюшим белкам 71
V. Обсуждение полученных данных 82
VI. Выводы 106
VII. Список литературы 107
- Сравнительная характеристика нейронной организации СМК мозга кошки
- Морфофункциональные корреляты пластичности моторной коры
- Метод определения коэффициента степени вертикальной упорядоченности по Соколовской
- Сравнительное иммуногистохимическое исследование пирамидных нейронов миниколонок в полях 4 и 7 коры мозга кошки
Введение к работе
Актуальность проблемы
Изучение процессов сенсомоторной координации, предполагающее
единство сенсорной и моторной функций мозга, является одной из узловых
проблем в комплексе исследований по формированию целенаправленного
поведения. Реализация любого двигательного акта требует, наряду с
обеспечением моторного выхода, постоянного контроля со стороны
сенсорных систем (Бернштейн, 1966; Анохин, 1975; Батуев,
1975,1977,1978,1981,1985; Куликов, 1986; Черенкова, 2001). Сенсомоторная
кора, как один из уровней ассоциативных систем, располагает структурно-
функциональными предпосылками для организации программирующей
деятельности мозга (Батуев, 1981). Однако, при очевидной согласованности
сенсорных и моторных функций мозга, характер межнейронных
взаимоотношений в сенсомоторной коре, обеспечивающий реализацию таких
интегративных процессов, изучен недостаточно. На протяжении многих лет
исследования нейронных механизмов сенсомоторной координации являются
приоритетными на кафедре ВИД и психофизиологии СПбГУ.
Многочисленные проведённые исследования показали, что многообразие связей сенсомоторной коры обеспечивает взаимодействие различных частей мозга в целостной системной реакции (Бабминдра, Брагина 1982; Батуев 1981; Куликов, 1986; и др.). При этом известно, что пирамидные (эфферентные) нейроны, объединенные пучком апикальных дендритов, играют существенную роль в интегрировании приходящей к ним информации (Косицын, 1976; Батуев, 1981; Бабминдра, Брагина 1982). Методами ходологии убедительно продемонстрирована функциональная значимость подобных объединений нейронов, организующих кортикоспинальные, кортикобульбарные, каллозальные и внутриполушарные корково-корковые связи (Бабминдра, Брагина, 1982; Макаров, 2000). Такие объединения пирамидных нейронов являются основой миниколонок и на их базе формируются функционально лабильные модули (Батуев, 1975, 1978,
1981; Бабминдра, Брагина, 1982; Peters, Kara, 1987; Адрианов, 1999; Swindale, 1990; Mountcastle 1997, 2003; Jones, 2000, 2004; Buxhoeveden, Casanova, 2002).
Учитывая недостаточность исследований по обеспечению структурной стабильности нейронных объединений сенсомоторной коры с одной стороны и их функциональной пластичности с другой, настоящее исследование посвящено изучению межнейронных взаимоотношений в миниколонках и модулях сенсомоторной коры мозга кошки.
Классическое представление о сенсомоторной коре как совокупности строго локализованных дискретных пунктов управления движениями в настоящее время подверглось кардинальному пересмотру и в связи с этим, остро стоит вопрос об организации субстрата, обеспечивающего, с одной стороны, жёсткость в стабильности её функций, а с другой - вероятностное программирование поведения.
Учитывая терминологическое многообразие, используемое при описании модулей новой коры в литературе (модуль, гиперколонка, баррел, блоб, патч и т.д.), в представленном исследовании термин «миниколонка» используется для обозначения структурно стабильных, поддающихся морфологической идентификации, нейронных объединений термин «модуль» - для обозначения функционально пластичных объединений нейронов на базе структурно стабильных, которые под влиянием вне- и/или внутрикорковых модулеобразующих факторов произвольно включаются в состав модуля.
Цели и задачи исследования
Цель работы состояла в экспериментальном обосновании закономерностей формирования структурно стабильных и функционально пластичных нейронных объединений коры. В плане разработки данной проблемы осуществлялось решение следующих задач:
1. исследование структурных предпосылок организации миниколонок сенсомоторной коры мозга кошки;
сравнительное структурно-функциональное исследование пирамидных нейронов в составе миниколонок сенсомоторной и теменной ассоциативной коры мозга кошки по показателю иммунопозитивности кГАМК;
гистохимическое выделение модулей сенсомоторной коры мозга кошки после ограничения сенсорного притока путём односторонней деафферентации;
исследование идентифицированных по экспрессии кальций-связывающих белков интернейронов сенсомоторной коры в сравнении с теменной ассоциативной корой;
5. количественное исследование вертикальной упорядоченности
элементов сенсомоторной коры, с целью оценки межполушарной
вариативности её нейронных объединений.
Основные положения, выносимые на защиту:
Модули коры в своей основе имеют структурно-стабильные миниобъединения нейронов (миниколонки). Миниколонки имеют закономерное, а не случайное распределение.
Функциональное состояние пирамидных нейронов в составе миниколонок сенсомоторной коры (поле 4) и теменной ассоциативной коры (поле 7) различно, на что указывает их гетерогенная иммунопозитивность к ГАМК.
Межполушарная структурная вариабельность нейронных объединений сенсомоторной коры мозга кошки может быть объективно оценена по степени вертикальной исчерченности.
Структурное выделение модулей сенсомоторной коры возможно осуществить гистохимически после ограничения сенсорного притока путём односторонней энуклеации глаза.
-6-5. Поле 4 сенсомоторной коры и поле 7 теменной ассоциативной коры мозга кошки различаются по распределению интернейронов, экспрессирующих кальбиндин.
Научная новизна работы
В представленной работе в развитие идей о взаимоотношении макро- и микро- уровней модульной организации сенсомоторной области коры, впервые проанализирован субстрат, который способен одновременно обеспечить как жёсткое программирование двигательной активности, так и лабильное, вероятностное программирование поведения. Впервые показано различие в структуре миниколонок сенсомоторной и теменной ассоциативной коры. Получены принципиально новые данные о различном распределении кальбиндин-позитивных интернейронов в сенсомоторной коре, в отличие от теменной ассоциативной коры. Представлены данные о пластичности миниколонок. На основании полученных результатов предложена оригинальная трактовка различного распределения кальбиндин-позитивных интернейронов в сенсомоторной коре.
Теоретическое и практическое значение работы
Представленная работа раскрывает возможные механизмы динамического вовлечения нейронов в процессы мультиафферентной интеграции и сенсомоторной координации на уровне сенсомоторной коры мозга. Исследование взаимного соответствия гистохимических модулей и клеточных объединений позволяет понять структурные закономерности функциональной пластичности сенсомоторной коры.
Полученные результаты могут иметь значение для разработки самоорганизующихся систем, способных к обучению и открывают возможности для нового понимания процессов пластичности, имеющих место в интактном мозге.
Разработанные методики и программные решения используются при проведении практических занятий по учебным курсам «Психофизиология» и «Нейрогистология».
Апробация работы
Материалы, изложенные в диссертационной работе были доложены на; собрании Санкт-Петербургского общества Естествоиспытателей, 1999; конференции, посвященной столетию концепции доминанты А.А.Ухтомского, Санкт-Петербург, 2000; XXX всероссийском совещании по проблемам высшей нервной деятельности, посвященное 150-летию со дня рождения И.П.Павлова. Санкт-Петербург, 2000; Юбилейной Международной конференции по нейрокибернетике, посвященной 90-летию со дня рождения А.Б.Когана, Ростов-на-Дону 2002.
Публикации
Основное содержание диссертации отражено в 13 публикациях, опубликованных в отечественных изданиях.
Сравнительная характеристика нейронной организации СМК мозга кошки
Исследования цитоархитектоники дали глубокие знания о послойной организации неокортекса млекопитающих, впоследствии обогащенные изучением нейронной организации, ламинарного распределения афферентов коры и источников происхождения кортикофугальных систем. Каждый из слоев неокортекса, имея дифференцированные афферентные и эфферентные связи, вносит специфический вклад в обработку информации, что, в совокупности с биохимическими и структурными характеристиками составляющих их нейронов, определяет функциональную специализацию слоев. Несмотря на региональную дифференцировку, обусловленную функциональной специализацией определенных областей, весь неокортекс обладает общими специфическими чертами строения (Поляков, 1956; Блинков, Глезер, 1964; Jones, Powell, 1970; Бабминдра, Брагина, 1982; Fairen et al., 1984; Бабминдра и др., 1998; Parnavelas et al., 1991; Morrison, Hoff, 1992; Макаров, 2000; Gupta, Wang, 2000; Preuss, 2000; Buxhoeveden, Casanova, 2002). Резюмируя данные по строению коры, содержащиеся в этих исследованиях, можно подчеркнуть следующие основные характеристики: А). Укрепившееся деление всех нейронов коры на пирамидные и непирамидные позволило установить, что их соотношение в целом по коре у разных млекопитающих колеблется в небольших пределах - 60-90% пирамидных и, соответственно, 10-40% непирамидных.
С особенностями нейронного строения слоев коры связана специфика синаптической организации корковых связей. Слой I представляет собой переплетение аксонных терминалей и ветвлений дендритов нижележащих слоев, что создает благоприятные условия для формирования синаптических контактов, плотность которых на единицу объема ткани этого слоя выше, чем в нижележащих слоях. В слое II и прилежащей к нему части слоя III трудно отнести большинство встречающихся там нейронов к категории пирамидных или непирамидных. Между нейронами проходят апикальные дендриты нижерасположенных пирамидных клеток, дендриты нейронов данных слоев и приходящие сюда афферентные волокна. В глубокой части слоя III содержатся средние и крупные пирамидные клетки. Почти все нейроны этого уровня являются внутрикорковыми, их аксоны заканчиваются либо в непосредственной близости от тела клетки, либо уходят за пределы поля и заканчиваются на нейронах коры своего или противоположного полушария, организуя ассоциативные и каллозальные связи неокортекса. Дендриты, пронизывающие этот уровень коры принадлежат, главным образом, нижерасположенным пирамидным клеткам. Радиальные тяжи клеток, проходящие через поперечник слоев II и III, также непрерывны; все это делает довольно условным их разделение. Слой IV характеризуется большим разнообразием форм непирамидных нейронов, организующих основную систему интракортикальных переключений. Проекционные и ассоциативные ядра таламуса - основной источник афферентов к нейронам этого слоя. Слой содержит классические большие, а также мелкие и средние пирамидные нейроны, которые являются инициальными для вертикальных пучков апикальных дендритов. На телах пирамид этого слоя локализуются тормозные корзинчатые сплетения, а на начальных сегментах их аксонов аксо-аксонные окончания интернейронов. На базальных и апикальных дендритах пирамид слоя V, кортикопетальные афференты образуют множество аксо-дендритных и аксо-шипиковых синапсов. Слой VI содержит разнообразные по форме нейроны. Клетки слоев V и VI образуют основную массу кортикофугальных трактов, хотя коллатерали их аксонов участвуют в формировании внутри и межполушарных корково-корковых связей. Таким образом, каждый слой коры, независимо от функциональной специфики отдельного коркового поля, в соответствии с положением составляющих его нейронов в цепях переключения информации, можно обозначить следующим образом: слои II и III как «ассоциативные», слой IV - «сенсорный», слои V и VI - «моторные». Особенность организации поля 4 в составе СМК, заключается в отсутствии цитоархитектонически обособленного слоя IV, что коррелирует с отсутствием горизонтальных сплетений миелинизированных волокон и приуроченностью окончаний таламокортикальных афферентов к слою III (Hassler, Mush-Clement, 1964; Berkley, 1983). Тем не менее, нейронный состав этого поля характеризуется тем же набором интернейронов, что и гранулярные поля коры (Бабминдра, Брагина, 1982). В коре принято выделять следующие разновидности тормозных интернейронов на основании формы тела нейрона, характера отхождения дендритов и приуроченности аксонных терминалей к определённым частям пирамидной клетки (Mountcastle, 1981; Бабминдра и др., 1998; Buxhoeveden, Casanova, 2002; Markram et al., 2004): корзинчатые клетки, аксоны которых образуют множественные корзинчатые сплетения вокруг тел и проксимальных частей дендритов пирамидных нейронов; аксо-аксонные клетки или клетки канделябры, которые характеризуются тем, что аксон каждой из них образует систему коллатералей с множеством пресинаптических бутонов на инициальных сегментах аксонов большого количества пирамид; клетки, аксонные терминали (AT) которых оканчиваются на дендритах пирамидных клеток; радиально ориентированные веретеновидные клетки, клетки с двойным букетом дендритов и мощным ветвлением аксона, которые устанавливают контакты с дистальными ветвлениями апикальных дендритов пирамид всех слоев и нейроглиоморфные; среди нейронов слоя VI отмечен особый, наиболее характерный для этого уровня коры, тип клеток Мартинотти с восходящим аксоном, коллатерали которого образуют синаптические контакты на дендритах пирамид вплоть до слоя I. Регулярно расположенные и пронизывающие все клеточные слои радиальные аксонные системы двух последних типов нейронов являются определяющими в колончатой структуре коры (Бабминдра, Брагина, 1982; Jones, 1984; Бабминдра и др., 1998; Buxhoeveden, Casanova, 2002; Markram et al., 2004 ).
Учитывая, что все эти нейроны являются тормозными, ГАМК-эргичными и имеют преимущественную локализацию в гранулярных слоях коры, выраженная агранулярность СМК вызывает непрекращающиеся дискуссии по поводу того, имеются ли отличия в организации межнейронных внутрикорковых отношений СМК, по сравнению с гранулярными областями коры. Вопрос остаётся неясным, поскольку до последнего времени в количественной оценке использовался метод Гольджи (Бабминдра, Брагина, 1982; Батуев, 1984), в связи с особенностями которого, судить о количественных отличиях между полями затруднительно.
Морфофункциональные корреляты пластичности моторной коры
В настоящее время получено значительное количество свидетельств латеральной специализации корковых территорий, осуществляющих моторный контроль у человека (Volkmann et al., 1998; Yahagi, Kasai, 1999; Civardi et al., 2000; Ziemann, Hallett, 2001) и животных (Denenberg, 1981; Glick, 1985; Collins, 1988; Бианки, 1985, 1989; Микляева и др., 1989; Вольнова, Птицына, 1990). Несмотря на то, что для человека в единичной работе показано различие по плотности нейронов в поле 4 моторной коры (Amunts et al., 1997), оценка вариативности структурных коррелятов асимметрии моторной коры правого и левого поля 4 моторной коры мозга в доступной литературе изложена недостаточно.
В попытках объяснить структурную основу соматотопии неоднократно использовали модули. Свидетельством в пользу колончатой организации моторной коры рассматривали двигательные ответы в дистальных суставах при внутрикорковой микростимуляции (Asanuma, 1981; Батуев 1984; Чиженкова, 1986). При отведении от нейронов колонки сенсомоторной коры обнаружены коротколатентные ответы на стимуляцию рецепторов разной модальности (Батуев 1984; Чиженкова, 1986).
Однако, способ контроля за движением, который предусматривает наличие бесчисленного количества комбинаций движений, противоречит такой модульной организации как баррелы и колонки глазодоминантности, описанные для сенсорных областей. Моторная кора (Ml) должна обладать потенциальной возможностью осуществлять обширный репертуар движений, включая те, которые ранее не выполнялись. В этом случае, строгая соматотопия может быть серьёзным ограничением, отсюда очевидно, что данный вопрос нуждается в дополнительном исследовании. Распределённая модульная организация в этом случае могла бы дать гораздо более гибкий доступ к широкому набору комбинаций.
Таким образом, сенсомоторная кора кошки характеризуется единым с остальным неокортексом модульным планом строения. Для модулей, составляющих кору, характерен иерархический принцип объединения, который позволяет картировать большое количество признаков соответствующего рецепторного представительства, соотнесённых с соматотопией на двумерной плоскости коры. Подобная организация согласуется с некоторым перекрытием рецепторных зон, однако модульное строение само по себе, даже с учётом соматотопии и картирования комплексных признаков не даёт удовлетворительного объяснения одновременной пластичности и лабильности функционирования моторной коры.
Согласно классическим представлениям, сформировавшимся на основании работ о поверхностной электрической стимуляции коры, проведённых Фричем и Гитцигом, (Лурия, 1973), моторная кора (Ml) человека и приматов организована таким образом, что ее можно представить себе в виде карты, определенные участки которой контролируют движения соответствующих частей тела. У человека такая карта может быть представлена в виде «гомункулуса», расположенного вдоль прецентральной борозды (Schott, 1993). Дальнейшее изучение проблемы показало, что организация коркового отдела управления произвольными движениями намного сложнее. Появление методики внутрикорковой микростимуляции (ВКМС), впервые введенной в научную практику Асанумой с соавторами в 1960-х годах, позволило выявить в моторной коре млекопитающих тонкую функциональную организацию зон вызова двигательных реакций отдельных мышц (Asanuma, Rosen, 1972). Чем дальше развивались исследования моторного неокортекса, тем больше выявлялось подробностей, не вписывающихся в классическую концепцию. Наряду с классическими представлениями о соматотопическом расположении представительств мышечных групп, обеспечивающих движения различных частей тела, предлагалась также концепция распределения эфферентных зон моторной коры по отдельным суставам и группировка зон управления мышцами, выполняющими одно или несколько сходных движений (Andersen et al., 1975). Обсуждалось взаиморасположение зон моторного контроля мышц-антагонистов (Humphrey, Reed, 1983). У обезьян были обнаружены множественные дублирующие корковые моторные представительства, из которых можно было вызвать активацию одних и тех же мышц конечностей (Kwan et al., 1978, Rizzolatti et al., 1998) (Рис. 3).
Однако, по мере совершенствования методов стимуляции коры и регистрации ответов, представления о моторной коре стали уточняться. Изначально, исследования с помощью микростимуляции коры продемонстрировали, что определённое движение части передней лапы, или сокращение определённой мышцы вызывалось минимальным пороговым током, приложенным в маленькой корковой зоне с радиусом примерно 0.5-1мм (Asanuma, Rosen, 1972).
Многочисленные маленькие моторные зоны, локусы, разбросанные по всей площади представительства передней лапы, представлялись как плитки мозаики, каждая из которых вызывает движение определённой части лапы или мышечной группы. Значительный экспериментальный материал, полученный при исследовании не только обезьян, но и кошек, позволил убедительно продемонстрировать сходный характер моторных карт этих видов (Asanuma, Rosen, 1972).
Несмотря на то, что локусы, стимуляция которых вызывает определённые движения дистальных отделов передней конечности, перемешаны с локусами, в которых представлены другие движения дистальных и проксимальных отделов конечности, соблюдается определённый соматотопический градиент максимальной представленности той или иной части тела (Scheiber, 1990). Все особенности карт передней конечности также характерны для карт лица и задней конечности (Huang et al., 1988).
Метод определения коэффициента степени вертикальной упорядоченности по Соколовской
Таким образом, ВКМС позволяет продемонстрировать конвергентность управления из больших перекрывающихся территорий Ml различными мышцами или их группами, обеспечивающими определенные движения. По этому признаку соматотопия моторной коры кардинально отличается от соматотопии сенсорных областей. Нейроны пирамидного тракта определяют не прямую активацию мышц, а их потенциальное участие в определённых движениях (Evarts, 1981, 1984). Одни из самых ранних данных по моторной коре человека, приведённые в исследованиях Джексона, уже в то время приводились как свидетельство о том «... что локальные повреждения моторной коры не приводят к параличу, но вызывают нарушение в участии контролируемых разрушенными участками мышц при формировании одних движений без изменения других» (цит. Адрианов, 1999, стр. 98). Локализация корковых проекций различных мышечных групп имеет скорее относительный характер, в основе системы проекций лежат разные пороговые характеристики участков коры, а не разница в величинах проецируемых зон (Сторожук, 1974).
Продолжающаяся дискуссия о том, что же соматотопически картировано в Ml: мышцы как таковые, или движения ими производимые; до сих пор не привела к единому мнению (Phillips, 1975; Scheiber, 1995). Конвергенция выходов Ml на единичный пул мотонейронов спинного мозга с широких и перекрывающихся корковых территорий и дивергенция выхода единичного кортикоспинального нейрона на несколько пулов мотонейронов обязательно несут с собой определённую соматотопию отдельных мышц в Ml. Однако, произвольные движения, даже движения одного сустава или одного пальца, обычно сопровождаются одновременным сокращением многих мышц (Scheiber, 1995). Например, движение любого пальца опосредуется активностью многих широко распределённых в представительстве верхней конечности нейронов. Если бы существовала строгая соматотопическая организация Ml, то при движении одного пальца должна была бы активироваться зона, меньшая по размерам, чем при движении всех пальцев. Экспериментально, однако, было показано, что в случае движения одного пальца возбуждается заметно большая область сенсомоторной коры, чем при одновременном движении нескольких пальцев (Kitamura et al., 1993; Remy et al., 1994). Подобные результаты наталкивают на мысль, что движение нескольких пальцев это не сумма возбуждений отдельных представительств нескольких пальцев. Подобные данные оказались справедливы как для отдельно взятого человека, так и в среднем по выборке (Cheyne et al., 1991; Salenius et al., 1997).
Может ли подобная распределённая активация, наблюдаемая у бодрствующих животных, отражать соматотопическую организацию коры, при которой один регион отвечает за выполнение движения, а другой за стабилизацию остальных частей тела? Если учитывать только исследования на бодрствующих животных, то такое предположение вполне возможно (Kwan, 1978). Теория распределённых представительств гораздо лучше отражает все подвергшиеся обсуждению литературные данные. При сравнении максимумов активации во время движения пальцев, запястья, локтя и плеча, при помощи позитронной томографии (PET), было показано соматотопическое распределение от латеральной к медиальной части моторной коры человека (Grafton et al., 1993). Эти наблюдения соответствуют наблюдениям о распределённой активации, конвергенции, дивергенции и горизонтальных связях со сдвигом центров активации, где контроль над каждой частью, с учётом широко перекрывающихся представительств, опосредуется большой территорией, обширно перекрывающейся с территориями, которые осуществляют контроль над другими частями верхней конечности. Тем не менее, при этом широко распределённом контроле над различными пальцами можно выделить, по крайней мере, два соматотопических градиента, сопоставимых в самых общих чертах с гомункулусом. Первый, указывает на то, что проксимальная часть верхней конечности более выражено представлена в медиальной части моторной коры, а дистальная часть конечности представлена более латерально. Второй градиент можно выделить в представительстве дистальной части конечности: большой и указательный пальцы лапы представлены ростральнее, чем мизинец.
Таким образом, общий соматотопический градиент, по-видимому, закладывается согласно генетическому плану развития, определяя только относительное расположение представительств передних, задних конечностей и лица. Выявляемое мозаичное, сравнительно случайное расположение более мелких представительств в их составе может формироваться в процессе онтогенетического развития из-за различий во времени подрастания и эффективности афферентных волокон. Нельзя исключать, что на псевдослучайный характер мозаики представительств влияет индивидуальный моторный опыт животного. Наблюдаемый динамизм соматотопии, перераспределение зон, эффективных для ВКМС, в ответ на физиологическое состояние животного, изменение афферентного притока и обучения (Sanes et al., 2000) ещё подлежит объяснению с позиций пластичности корковых объединений.
Сравнительное иммуногистохимическое исследование пирамидных нейронов миниколонок в полях 4 и 7 коры мозга кошки
Согласно результатам многочисленных исследований, морфологически стабильный и универсальный для всех полей коры способ объединения пирамидных нейронов разных слоев - это объединение посредством восходящего пучка апикальных дендритов (Батуев, 1981; Mountcastle, 1981; Бабминдра и др., 1998; Jones, 2000; Buxhoeveden, Casanova, 2002).
В данной работе исследование структурной организации объединений пирамидных нейронов проводилось с использованием метода Гольджи в модификации Бюбенета. Для исследования нейронного состава были использованы фронтальные и сагиттальные срезы коры обоих полушарий мозга кошки. Оптическое исследование препаратов показало, что основная масса образующих поле 4 пирамидных клеток различается по величине, характеру ветвления дендритов и аксона (Рис.7). Слой I плотный, богат густо переплетёнными отростками нервных клеток и аргентофильной глией. Нейроны крайне малочисленны и практически не различимы в густом переплетении отростков клеток. Слой II содержит мелкие пирамиды (диаметр основания клетки 10-25 мкм), апикальные дендриты которых, как правило, при отхождении от тела клетки, сразу образуют бифуркацию. Базальные дендриты хорошо выражены, их ветви нисходят в третий слой, где ветвятся. Слой III образован пирамидами среднего размера (25-40 мкм) с типичной, хотя и слегка скруглённой, формой тела. Апикальные дендриты бифуркируют во втором и в верхней части третьего слоя. Базальные дендриты отходят от тела нейрона почти горизонтально. Обращает на себя внимание групповое расположение пирамидных клеток этого слоя вокруг пучков апикальных дендритов пирамидных клеток пятого слоя. Слой V содержит крупные (40-60 мкм) и очень крупные (до 100 мкм) пирамидные нейроны. Количество нейронов, импрегнируемых в этом слое, по сравнению со слоями II и III, меньше. Пирамидные клетки этого слоя имеют типичную форму тела, апикальные дендриты, поднимаясь к первому слою, бифуркируют на уровне слоя II или верхней части слоя III. Базальные дендриты отходят от нейрона под небольшим углом в направлении белого вещества. Тела клеток могут быть повёрнуты под небольшим углом относительно строго вертикального положения. Это происходит за счёт того, что их апикальные дендриты примыкают к апикальным дендритам соседних и нижележащих пирамид (Рис. 7Б). Тела пирамид этого слоя лежат гнёздно, образуя группы из 1-3 очень крупных пирамид (до 100 мкм) и 2-5 крупных пирамид. Такая группа клеток объединяется пучком восходящих апикальных дендритов. Слой VI содержит пирамидные клетки среднего размера (25-40 мкм), с нетипичной формой тела. Апикальный дендрит, который удаётся проследить не выше третьего слоя, никогда не входит в состав пучков, образуемых пирамидными клетками слоев V и III. Помимо базальных дендритов для нейронов этого слоя характерно наличие хорошо выраженных дендритов, отходящих от латеральных поверхностей тела клетки. При удлинённой пирамидной форме тела и выраженном апикальном дендрите, идущие преимущественно в горизонтальном направлении латеральные и базальные отроски формируют дендритное дерево, похожее на ёлку (Рис. 7А).
На тангенциальных срезах поля 4 в слоях V и III также можно идентифицировать группы пирамидных клеток. Наиболее чётко они идентифицируются на уровне слоя III (Рис. 8А, 8Б), но отчётливо выражены и в слое V. На уровне слоя V в подобную группу входит от двух до пяти клеток, на уровне слоя III от пяти до двенадцати (Рис. 8Б). Обращает на себя внимание факт упорядоченного и равномерного, а не случайного расположения подобных групп. Для проверки данного предположения были выбраны препараты, строго проходящие через слой III. Это объясняется тем, что на уровне этого слоя группы наиболее отчётливы и многоклеточны. Кроме того, на уровне этого слоя исключена возможность механического раздвигания групп клеток пучками волокон, восходящих из белого вещества, что может иметь место в слое V. Изображение препаратов было оцифровано и откалибровано (Рис. 8А). Всего проанализирована 131 группа нейронов. Расстояние между центрами соседних групп нейронов составило от 24 до 96 мкм, среднее значение 68 мкм, ошибка среднего 20 мкм. Полученные данные для расстояний были разбиты на классы и представлены в виде гистограммы частоты встречаемости расстояний (График 1). Общая площадь тангенциальных срезов, проанализированных таким образом, составила 8,2 мм2.
Для доказательства закономерного распределения групп пирамидных клеток были проанализированы результаты частоты встречаемости расстояний между распределёнными компьютером в псевдослучайном порядке не перекрывающимися пятнами, размер которых был равен среднему размеру групп нейронов, на той же площади, что и для исследованных препаратов. Для этого случая расстояние составило от 8 до 96 мкм, среднее 52 мкм, ошибка среднего 38 мкм. Полученные данные представлены в виде гистограммы частоты встречаемости расстояний, усреднённой по 10 случаям (График 2).
