Содержание к диссертации
Введение
1. Литературный обзор 7
1.1. Морфология и функции маутнеровских нейронов 7
1.2. Основные сенсорные входы маутнеровских нейронов 1 ' ; » 12
1.2.1. Вестибулярный аппарат и связь его с маутнеровскими нейронами 12
1.2.2. Зрительный анализатор рыб. Строение и связь его с нейронами ретикулярной формации 15
1.3. Исследования зрительно-двигательных реакций животных 22
1.4. Исследование электрических свойств маутнеровских нейронов 28
1.5. Функциональная моторная асимметрия позвоночных. Влияние сенсорной системы, стресса и обучения на моторную асимметрию 33
1.6. Структурная асимметрия мозга позвоночных и корреляция ее с моторной асимметрией. Влияние разрушения сенсорных органов на морфологическую асимметрию 41
1.7. Вклад дендритов в функционирование индивидуальных нейронов 47
1.7.1. Участие дендритов в обработке синаптической информации 47
1.7.2. Основные принципы неиронального гомеостаза и связь его со структурой дендритов 51
1.7.3. Влияние различных стрессорных факторов, стимуляции и деафферентации на структурно-функциональное состояние дендритов 53
1.7.4. Рост и развитие дендритов. Участие внутридендритных органелл в процессах дендритного развития и пластичности 56
1.8. Современное состояние проблемы изучения болезни альцгеймера с точки зрения структурно- функциональных изменений нейронов 5 8
2. Объекты и методы исследований 63
2.1. Объекты исследований 63
2.2. Тестирование моторной асимметрии рыбок 63
2.3. Оценка вкладов статоакустической зрительной афферентации в моторное поведение рыбок 65
2.3.1. Деафферентация вестибулярного входа на мн 66
2.3.2. Зрительная деафферентация 66
2.3.3. Вестибулярная стимуляция 67
2.3.4. Зрительная стимуляция 68
2.4. Электрофизиологические исследования мн 71
2.5. Исследование морфологии мн 72
2.5.1. Методика фиксации блоков мозга 72
2.5.2. Методика трехмерной реконструкции мн - 73
2.6. Статистический анализ 75
3. Результаты и обсуждение 76
3.1. Влияние вестибулярной деафферентации на моторную асимметрию рыбки и морфологию МН 76
3.2. Изменения морфологической и функциональной * асиметрии мн после унилатеральнои вестибулярной стимуляции 80
3.3. Влияние зрительной деафферентации на моторную асимметрию рыбки и структурную асимметрию МН 87
3.4. Влияние оптокинетической стимуляции на моторную асимметрию золотых рыбок 93
3.4.1. Выбор параметров зрительных ориентиров 94
3.4.2. Влияние скорости и направления вращения оптомоторного барабана на поведение рыбки
95
3.4.3. Влияние длительности оптокинетической стимуляции на моторную асимметрию рыбок 97
3.4.4. Изучение динамики моторной асимметрии золотых рыбок после длительной оптокинетической стимуляции 98
3.4.5. Влияние оптокинетической стимуляции на рыбок с энук леиров анным глазом 1 «4
3.4.6. Влияние контра латеральной оптокинетической стимуляции на интактных иммобилизованных рыбок 107
3.5. Исследование реконструированных мн до и после воздействия контралатеральной оптокинетической стимуляции 114
3.6. Исследование электрической активности маутнеровских нейронов 122
4. Заключение 128
5. Выводы 134
Список литературы 136
- Морфология и функции маутнеровских нейронов
- Вестибулярный аппарат и связь его с маутнеровскими нейронами
- Тестирование моторной асимметрии рыбок
- Влияние вестибулярной деафферентации на моторную асимметрию рыбки и морфологию МН
Введение к работе
Определение взаимосвязи функции и структуры нервной ткани является одной из важнейших проблем при исследовании механизмов памяти, а также функциональной асимметрии мозга (Косицын, 1976; Бианки, 1985; Фокин, 2004; Tailby et al, 2005; Cuntz et al, 2007). Предполагается, что при увеличении активности отделов или центров мозга увеличиваются число и размер нейронов с их многочисленными разветвленными дендритами, и синапсами. На это указывает большое количество экспериментальных данных и гипотез (Goodman et al, 1988; Ben-Ari et Represa, 1990; Sunanda et al, 1995; Agmon-Snir et al, 1998; Mizrahi et Libersat, 2002; Kuo et al, 2005; Zuo et al, 2005; Haas et al, 2006; Samsonovich et Ascoli, 2006; Makarova et al, 2007).
Вместе с тем, из-за слишком сложной организации»мозга до сих пор не объяснено, как конкретная структурная особенность индивидуального дендрита проявляется в функции конкретного нейрона. В исследованиях этой проблемы очевидна перспектива использования, маутнеровских нейронов (МН) рыб и амфибий (Stefanelli, 1951; Сахаров, 1961), классических объектов для изучения различных аспектов адаптации, памяти (Мошков, 1985; Korn et Faber, 2005), а с недавнего времени и асимметрии мозга (Михайлова и др., 2005; 2006). Сома и латеральный дендрит каждого МН получают слуховую и вестибулярную, а вентральный дендрит - зрительную афферентацию (Zottoli et al, 1987; Weiss et al, 2006). Аксон иннервирует через мотонейроны мускулатуру противоположной стороны тела. Слуховая (вестибулярная) или зрительная стимуляция одного из МН, благодаря полному анатомическому перекресту зрительных нервов и аксонов МН (Roth, 1979), вызывает поворот тела рыбки. Этот С-образный поворот наблюдается как при реакции испуга, так и при свободном плавании и
осуществляется в противоположную от МН сторону за счет унилатерального изгиба хвоста. Число поворотов, отнесенное ко времени, коррелирует с амплитудой электрического ответа, измеренной в переживающих срезах мозга (Тирас и др., 2006), поэтому оно может служить косвенной оценкой функциональной активности МН.
Однако пока в таком морфофункциональном аспекте с использованием вестибулярных и слуховых стимуляций и денерваций в основном изучается сома и латеральный дендрит МН (Безгина и др., 1999; Zottoli et Faber, 1979; Михайлова и др., 2006). Исследования же вентрального дендрита МН и зрительного восприятия проводятся раздельно, либо с позиций участия зрения в эволюции поведения и экологии рыб (Vallortigara, 2000; Canfield, 2006), либо с позиций вовлечения зрительных сигналов в электрофизиологическую активность МН (Canfield, 2003; Preuss et Faber, 2003; Weiss et al, 2006). Взаимосвязь структуры вентрального дендрита с функциональной активностью МН и свободным поведением рыбок остается абсолютно не изученной, в частности, из-за нерешенности вопроса о его естественной направленной зрительной стимуляции.
Кроме того, не в полной мере изучен вклад структуры сомы и
дендритов в функциональное состояние МН. Для оценки
функционального состояния этих клеток не применяется внутриклеточная
микроэлектродная регистрация вызванных электрических ответов в
перелсивающих срезах мозга. Для решения обозначенных задач
необходима разработка соответствующих подходов и
морфофункциональные исследования системного и клеточного уровней.
Цель данной работы заключалась в разработке физиологических моделей асимметрии МН, которые могут быть использованы для выяснения вопроса о межнейронных взаимоотношениях и исследования
вклада латерального и вентрального дендритов в функциональную активность индивидуального МН золотой рыбки. Были поставлены следующие задачи:
Изучить функциональную активность МН в виде моторной асимметрии золотой рыбки при унилатеральной вестибулярной стимуляции и депривации статоакустического входа. Исследовать морфологические характеристики латерального дендрита при данных воздействиях.
Разработать установку для изучения избирательного влияния зрительной стимуляции на один из двух МН, подобрать условия оптимальных режимов данной стимуляции, приводящих к инверсии моторной асимметрии рыбки. Исследовать влияние односторонней энуклеации глаза на моторную асимметрию рыбок. Разработать условия для воздействия зрительной (оптокинетической) стимуляции на закрепленную в пространстве (иммобилизованную) рыбку.
Изучить морфологические характеристики вентрального дендрита МН при различных воздействиях на зрительный аппарат.
Подобрать условия для регистрации внутриклеточной электрической активности МН in vitro в переживающих фрагментах продолговатого мозга мальков золотой рыбки.
Морфология и функции маутнеровских нейронов
Маутнеровские нейроны (МН) были открыты более 140 лет назад. С того времени исследованиям этих нервных клеток посвящено бесчисленное количество работ (Korn et Faber, 2005). Гигантские несинтициальные маутнеровские клетки, присутствующие почти у всех низших позвоночных, обладают множеством входов и, по-видимому, способны к более сложной интеграции входной активности, чем любые другие известные нейроны (Проссер, 1978). За эту особенность их иногда аллегорически называют миниатюрной центральной нервной системой (Kuffler et Nicholls, 1976).
В настоящее время известно, что маутнеровская клетка рыб состоит из клеточного тела (сомы), имеющего максимальный диаметр 80 мкм, а длину 100 и более мкм, аксона, и двух дендритов, латерального и вентрального, отходящих от сомы под углом около 90 друг к другу. Кроме того, с вентральной стороны от тела клетки отходит несколько маленьких (медиальных) дендритов. Латеральный, самый крупный из дендритов, простирается от клеточного тела в латеро-каудальном направлении на расстояние около 360 мкм в область мозга, которую образуют входящие волокна VIII-го нерва. Вентральный дендрит отходит от тела клетки вблизи аксонного холмика в вентральном направлении на расстояние более 500 мкм (Faber et Korn, 1978).
Волокна ипсилатерального восьмого нерва являются возбуждающими и образуют булавовидные окончания на дистальной части латерального дендрита, и бляшки - на его проксимальной части. Ипсилатеральный VIII нерв генерирует ранний возбуждающий ПСП с латентным периодом меньше 0.1 мс, через щелевые контакты смешанных синапсов булавовидных окончаний; он вызывает также ВПСП с латентным периодом 0.6 мс, через химические синапсы на окончаниях с бляшками. Контралатеральный VIII нерв является тормозным и имеет окончания с вздутиями, представляющими собой химические синапсы, на проксимальной части латерального дендрита и на соме (Проссер, 1978).
Помимо этого, на МН конвергируют многочисленные возбуждающие и тормозные волокна от пирамидных нейронов верхних слоев крыши среднего мозга (тектума), а также от других нейронов, принимающих участие в получении и переработке зрительной информации. Через эти аксоны на маутнеровские клетки передаются вторичные, переработанные зрительные сигналы, по всей видимости, носящие селективный характер (в частности, отпугивающие стимулы). Электрическая стимуляция как ипси-, так и контралатерального зрительного нерва приводит к возникновению не только ВПСП, но и ТПСП, или их комбинации, на МН, с минимальным латентным периодом 20-60 мс (Rovainen, 1967). Стимуляция тектума также приводит к возникновению ПСП у обеих клеток. Однако природа тектальных связей МН до сих пор во многом неясна - все известные данные о воздействиях зрения на МН и локомоцию рыб являются в основном функциональными. Известно лишь, что зрительная информация приходит на вентральный дендрит нейрона, в дистальной области которого диффузно рассеяны контакты с тектальными волокнами через химические синапсы (Zottoli et al, 1987). Зрительный стимул способен вызвать ответ маутнеровской клетки и осуществление реакции испуга. Отмечено, что зрительный- и слуховой входы на МН конкурируют друг с другом (Canfield, 2003; Preuss et Faber, 2003; Weiss et al, 2006). Кроме того, на ВД маутнеровской клетки, по-видимому, имеются вторичные статоакустические входы, входы от мозжечка и от ядра тройничного нерва (Faber et Korn, 1978).
Аксон МН отходит от сомы в дорсо-медиальной части, направляется к срединной линии продолговатого мозга и здесь перекрещивается с аксоном другой маутнеровской клетки, приходящим с противоположной стороны. Аксонный холмик и немиелинизированный начальный сегмент аксона окружены специализированным нейропилем, так называемой аксонной чашей. Центральная часть аксонной чаши образована сплетением тонких спиралевидных волокон и отростками глиальных клеток. Периферическая часть состоит из глии, тонких дендритов, немиелинизированных аксонов. Начальный сегмент аксона в дальнейшем утолщается, миелинизируется и достигает 120 мкм в диаметре (у форели), что обеспечивает высокую скорость проведения импульсов. От аксона отходят веточка к преоптическому центру, веточка к контралатеральной маутнеровской клетке и коллатеральная веточка обратно к телу его собственной клетки; лишь затем он идет к мотонейронам (Stefanelli, 1951). Веточка аксона контралатерального МН является тормозной и действует через один или несколько интернейронов. Коллатераль собственного аксона также вызывает торможение (возвратного типа) через вставочный нейрон (Проссер, 1978).
Торможение маутнеровской клетки осуществляется электрическим путем в форме внешнего гиперполяризационного потенциала, отводимого от аксонного холмика. Кроме того, возникает позднее коллатеральное возвратное торможение, передающееся через химические синапсы, в которых создаются продолжительные тормозные ПСП вследствие усиления проницаемости для хлора и которые чувствительны к гиперполяризации сомы нейрона (Korn et Faber, 2005). Раннее возвратное торможение проявляется в большом положительном потенциале, отводимом снаружи от аксонного холмика; на этом торможении не сказывается гиперполяризация сомы.
Вестибулярный аппарат и связь его с маутнеровскими нейронами
Уже на ранних стадиях личиночного развития МН получают многочисленные (до 10000) афферентные синаптические окончания из разных отделов головного мозга, что позволяет получать информацию практически от всех сенсорных систем. Главными афферентными (сенсорными) входами МН являются вестибулярный аппарат, боковая линия и зрительный анализатор. Зрительный и статоакустический входы на МН сегрегированы в вентральном и латеральном дендритах, соответственно. Более того, разные компоненты статоакустического входа (слуховой и вестибулярный отолиты, боковая линия) локализованы на разных участках латерального дендрита (Faber et Korn, 1978). Несомненно, что на состояние нейронов влияет афферентация, поэтому для понимания механизмов влияния на МН изменения двух основных афферентных входов - вестибулярного и зрительного - необходимо кратко ознакомиться со строением соответствующих сенсорных систем.
Внутреннее ухо - собственно, орган слуха и равновесия у рыб -представляет собой систему полостей, заполненных жидкостью и заключенных в хрящевую капсулу, наружные стенки которой окостеневают. Вестибулярный лабиринт, или внутреннее ухо, образован лежащими во взаимноперпендикулярных плоскостях тремя хорошо развитыми полукружными каналами, отходящими от эллиптического мешочка (utriculus). Лежащий ниже сферический мешочек (sacculus) имеет более или менее четко выраженный полый вырост — лагену — и служит собственно органом слуха. Отходящий от sacculus тонкий эндолимфатический проток заканчивается слепо. В полости лагены, sacculus и utriculus имеются отолиты (статолиты), или слуховые камешки, состоящие из арагонита. Изоляция отдельных частей лабиринта показала, что у костистых рыб два из этих отолитов имеют отношение к восприятию звуков (saccular и lagena otoliths — нижняя часть лабиринта), в то время как другие (utricular otolith) и полукружные каналы (верхняя часть) имеют отношение к силе тяжести и угловому ускорению (Протасов, 1965):
Сенсорными элементами в лабиринте внутреннего уха служат волосковые рецепторные клетки. В utriculus, sacculus и лагене рыб волосковые клетки собраны в группы - слуховые пятнышки, или макулы. Клетки, имеющие отношение к восприятию звука (волосковые клетки лагены и sacculus), контактируют с волокнистой покровной мембраной неклеточного происхождения. Они генерируют переменное напряжение (микрофонный, и суммационный потенциалы), повторяющее форму стимулирующей звуковой волны во всем диапазоне слышимости. Акустические тональные сигналы, воспринимаемые чувствительными клетками sacculus и лагены, у золотой рыбки лежат в пределах 250-3500 Гц. Эти волосковые клетки иннервируются дендритами нейронов, тела которых лежат в кохлеарном (слуховом) ганглии, а аксоны составляют волокна слухового нерва. Каждый нейрон иннервирует одну или несколько волосковых клеток (Проссер, 1978).
Волосковые клетки полукружных каналов сосредоточены в ампулах, которые расположены у перехода канала в utriculus. В каждой ампуле эти клетки сгруппированы в кристу, над которой расположена желеобразная купула. Эти волосковые клетки образуют химические синапсы (сенсорные бляшки) с разветвленными отростками нейронов вестибулярного ганглия. Возбуждение волосковых клеток - рецепторов равновесия осуществляется под действием тангенциального перемещения волосков - нескольких десятков коротких стереоцилий и одной длинной киноцилии. При срезывающем усилии, направленном от стереоцилий к киноцилии, клетка возбуждается, а при противоположном направлении воздействия тормозится. В саккулярной макуле золотой рыбки киноцилия располагается под стереоцилиями в клетках вентральной половины макулы и над ними - в клетках дорсальной половины макулы. У рыб все три отолита - utriculus, sacculus и лагена - участвуют в реакции на изменение положения животного по отношению к направлению силы тяжести. Раздражающим воздействием для полукружного канала служит угловое ускорение, действующее в плоскости этого канала (Проссер, 1978). От рецепторных клеток равновесия информация поступает в головной мозг через волокна вестибулярного нерва, составляющего у рыб одно целое со слуховым.нервом - VIII черепно-мозговой нерв.
Восьмой нерв в составе передней (к utriculus, переднему и горизонтальному полукружным каналам) и задней (к лагене, sacculus и заднему полукружному каналу) ветвей передает информацию о вестибулярных и слуховых влияниях в продолговатый мозг, где имеются основания (корешки) этого нерва. Волокна задней ветви восьмого нерва образуют миелинизированные булавовидные окончания на дистальной части латерального дендрита ипсилатерального маутнеровского нейрона. Эти окончания ответственны за сильный коротколатентный ВПСП, возникающий в дистальной области латерального дендрита при электрической стимуляции задней ветви нерва или как элемент реакции испуга, вызванной звуковым стимулом (Korn et Faber, 2005). Кроме того, волокна нейронов, образующих VIII нерв, имеют связи с вестибулярными и слуховыми ядрами продолговатого мозга. Через них импульсы передаются в остальные отделы головного мозга - в таламус, мозжечок, средний мозг, ядра других черепно-мозговых нервов ствола мозга.
Связь восьмого нерва с МН осуществляется также через указанные ядра. Вестибулярные нейроны, вместе с нейронами системы коллатеральных связей ипсилатерального МН, образуют сеть тормозных интернейронов, которая ассоциирована с аксонной чашей и имеет окончания на аксонном холмике и проксимальных областях сомы и латерального дендрита МН. Отростки этих клеток образуют грушевидные структуры, рассматриваемые как часть околоклеточной сети аксонной чаши. Они имеют немиелинизированные булавовидные окончания как на ипсилатеральном, так и на контралатеральном МН. На МН, кроме того, располагаются афферентные входы от вентрального и дорсального слуховых ядер. Эти входы локализованы в области аксонной чаши, на соме и медиальных дендритах и также осуществляют тормозную регуляцию функционирования МН (Faber et Korn, 1978).
В то же время остается не полностью выясненной морфологическая информация о связи МН с передней ветвью восьмого нерва, хотя физиологическими исследованиями установлены моносинаптические (прямые) связи между ними (Faber et Korn, 1978; Zottoli et Faber, 1979). В частности, при стимуляции передней ветви восьмого нерва, регистрируются ВПСП на соме и проксимальной части латерального дендрита. Эти ПСП не имеют выраженного электротонического компонента, обычно не приводят к активации клетки, но все же могут изменять возбудимость МН и способность к ответу на более сильную импульсацию от задней ветви VIII нерва (Zottoli, 1977).
Тестирование моторной асимметрии рыбок
У рыбок предварительно определяли индивидуальную фенотипическую моторную асимметрию по специально разработанной методике (Михайлова и др., 2005). Для этого их приблизительно в одно и то же время суток в течение 5-15 дней тестировали в узком прямолинейном канале (ширина 28 мм, длина 240 мм, глубина 20 мм): В течение 5 мин подсчитывали число полных (на угол более 90) поворотов, совершенных вправо, и число полных поворотов влево. При тестировании внешние факторы, способные повлиять на свободное поведение рыбки при выборе ею стороны поворота (посторонние звуки, движения вблизи арены с рыбкой, изменения освещенности, перепады температуры воды и т.д.) сводились к минимуму.
Асимметрию поворотов, или моторную асимметрию рыбок, предпочтение их поворачиваться в ту или иную сторону, выражали в виде коэффициента моторной асимметрии (КМА) - отношения количества поворотов в сторону, предпочитаемую рыбкой, к суммарному числу поворотов в обе стороны. Вычисляли средние арифметические значения КМА для каждой рыбки при многократном тестировании и для группы рыбок, участвовавших в определенных сериях экспериментов. Рыбок с КМА, равным 0.5±0.03, относили к амбидекстрам, не проявлявшим предпочтения стороны поворота. В дальнейших экспериментах таких рыбок не использовали. Величина КМА рыбки, равная 0.55±0.02, говорит о принадлежности данной рыбки к группе слабо латерализованных. КМА=0.6±0.03 позволяет отнести рыбку к группе явных правшей или левшей, в то время как среднее значение КМА, большее 0.65, отражает значительную степень латерализации животного (в обычных условиях рыбки с таким средним КМА встречаются очень редко). Однако следует отметить, что такое подразделение весьма условно и недостаточно для окончательного выбора рыбок-правшей или левшей. Поэтому учитывался также второй критерий - относительная стабильность значений КМА при многократном тестировании индивидуальной особи. Другими словами, стойкое предпочтение стороны поворота, пусть даже с небольшим средним КМА (0.54-0.57), служит более достоверным показателем латерализации, чем высокое среднее значение КМА с большим статистическим разбросом (например, 0.6±0.15).
Таким образом, из популяции рыбок отбирались предпочтительно явные правши или левши с относительно постоянной степенью латерализации (около 30-40% из общего количества рыб). Повторные тестирования показывают, что у данных рыбок на протяжении длительного наблюдения (несколько месяцев) моторная асимметрия самопроизвольно не меняется, стабилен также их КМА. Изменение величины КМА ниже 0.5 в физиологических экспериментах означает инверсию моторной асимметрии, т.е. смену предпочтительной стороны поворота. Параметр КМА в норме и при физиологических воздействиях распределен по закону, близкому к нормальному, с вероятностью 60-80% (критерий х )
Учитывая особенности внутримозговых связей статоакустических и зрительных входов (рис.2), раздельно исследовали их влияние на морфофункциональное состояние МН. Во-первых, использовали операции по удалению основных сенсорных входов, вызывающих активацию МН - вестибулярных и зрительных. Кроме того, проводили сенсорную стимуляцию - вестибулярную и визуальную (зрительную). Во всех случаях, в том числе и при сенсорных стимуляциях, предполагалось одностороннее (унилатеральное) воздействие на один из двух МН. Все описанные ниже методы были разработаны в нашей лаборатории (Мошков, 1985; Михайлова и др., 2005).
Влияние вестибулярной деафферентации на моторную асимметрию рыбки и морфологию мн
Рыбки, которые подвергались воздействию на вестибулярный аппарат, в течение 7 дней при тестировании их двигательной активности лежали в канале на оперированной стороне; в аквариумах они крутились «буравчиком». Через 14 дней двигательная активность и нормальная ориентация (верх-низ) таких рыбок восстанавливалась и появилась возможность оценить их моторную асимметрию. В этих экспериментах впервые была обнаружена связь между афферентацией МН (в данном случае - вестибулярной) и объемными характеристиками структурных частей клеток, а также моторной асимметрией самой рыбки. Поскольку эффекты денервации оказались идентичными для рыбок-правшей и рыбок-левшей, результаты по обеим группам подопытных животных были объединены и рассматривались совместно (табл.1).
Повреждение ипсилатерального лабиринта изменяло КМА рыбок, снижая его до значения 0.3+0.06; это свидетельствовало о смене предпочтения рыбкой стороны поворота по сравнению с таковым в интактном состоянии (КМА=0.56±0.05, п=6, контроль к ИВД). При этом у отдельных рыбок наблюдали полную инверсию моторной асимметрии, что, вероятно, объясняется более успешной операцией. Анализ морфологии МН отдельной рыбки (левши) с наиболее удачно проведенной операцией по ипсилатеральной денервации показал, что структурные различия между двумя МН в целом и их частями сглаживались. Объем сомы правого и левого МН в этом случае составлял 80х103 мкм3 и 85х103 мкм3, латерального дендрита- 31x103 мкм3 и 40х103 мкм3, вентрального дендрита - 35х103 мкм3 и 37x103 мкм , для контралатеральных и ипсилатеральных значений, соответственно.
Величина КСА между нейронами становилась равной 0.47 за счет уменьшения размеров сомы и латерального дендрита прежде доминантного (правого) МН. Контралатеральная вестибулярная денервация приводила к усилению моторной асимметрии (КМА составил 0.6+0.07 и 0.77+0.1 до и после операции, соответственно) и, одновременно, к уменьшению суммарных объемов МН по сравнению с аналогичными величинами в контроле. Размеры сомы и вентрального дендрита были сравнимы с контролем, т.е. практически не изменялись. В то же время, объем латерального дендрита ипсилатерального МН значительно уменьшался по сравнению с контролем (КСА ЛД составлял 0.63±0.07 относительно 0.56±0.03 у интактных рыбок). В среднем, это уменьшение составляло около 60% и, при общем наблюдаемом снижении объемов МН и их частей, было наиболее значительным при KB Д.
Обсуждение.
Результаты экспериментов по изучению влияния унилатеральной денервации слухового входа на МН, приходящего на сому и латеральный дендрит, оказались ценными для оценки вклада, который вносит изменчивость размеров сомы и латерального дендрита в моторную асимметрию рыбки. Анализ асимметрии поворотов показывает, что в случае повреждения ипсилатерального вестибулярного входа КМА индивидуальной рыбки-левши уменьшался примерно через 2 недели после операции с 0.66±0.08 до 0.28+0.11. Это свидетельствовало о смене предпочтения; стороны поворота, т.е. инверсии моторной асимметрии. Морфологический анализ МН данной рыбки позволил выявить структурную инверсию объемов клеток в.целом и их частеш (КСА МН = 0.47). Эти результаты согласуются с исследованиями других авторов. Двусторонняя деафферентация или функциональная депривация от вестибулярных влияний (Мошков, 1985) замедляет рост МН без; изменения пропорциональности строения. Также было показано, что после удаления слуховой капсулы Brachyodanio rerio происходит специфическое уменьшение латерального дендрита МН (Kimmel et al, 1982). Интересно отметить, что в нашей работе изменения затрагивали в значительной мере те структуры, которые были связаны с интактным вестибулярным входом. Можно предположить, что уменьшение объемов латерального дендрита и сомы недеафферентированного МН является результатом увеличенной импульсации оставшегося неповрежденным вестибулярного входа.
Вместе с тем, проведенные эксперименты обладают существенным недостатком - слишком большой травматичностью операции, приводящей к неконтролируемым неспецифическим эффектам, как в поведении рыбки, так и в структуре МН. Так, повреждение вестибулярного аппарата оказывало сильное влияние на подвижность рыбок в целом. Возможность оценки моторной асимметрии появлялась не раньше 10-15 дней после операции. Имела место высокая смертность, животных, что свидетельствует, скорее всего, о большой сложности проводимой операции. Кроме того, при повреждении вестибулярного аппарата наблюдалась разная степень деафферентации МН, о чем можно судить по степени инверсии моторной асимметрии и изменения структуры нейронов. Известно, что вестибулярный лабиринт внутреннего уха позвоночных имеет довольно сложное строение, функциональное значение которого состоит в передаче чрезвычайно разнообразных статоакустических стимулов. Многочисленные волосковые клетки внутреннего уха, реагирующие на изменение давления при действии звука или угловых смещений статолитов, иннервируются дендритами нейронов, тела которых лежат в кохлеарном (слуховом) ганглии, а аксоны составляют большую часть волокон VIII черепно-мозгового нерва (Проссер, 1978). В свою очередь, волокна ипсилатерального VIII нерва посылают окончания на дистальный и проксимальный участки латерального дендрита, а контралатеральный, тормозный, VIII нерв имеет связи с проксимальной частью латерального дендрита и сомой МН (Szabo et al, 2006). Глубинное расположение восьмого, «статоакустического», нерва не позволяет проводить его прямую хирургическую перерезку. В то же время, из-за особенностей анатомической организации вестибулярного аппарата, нет возможности провести его полное удаление (как в случае со зрительной деафферентацией). Таким образом, неспецифическое воздействие вестибулярной деафферентации на поведение животных и структуру МН можно объяснить различной степенью повреждения вестибулярного лабиринта.
