Введение к работе
Актуальность проблемы. Процессы обучения хорошо изучены различными научными школами на поведенческом уровне. За последние года достигнуты большие успехи в исследовании молекулярных и субклеточных механизмов пластичности.
Гораздо меньше известно о том, каким образом эти механизмы обеспечивают обучение и реализацию выученных реакций в целостном мозге. Исследования, посвященные, выработке классического условного рефлекса, продемонстрировали долговременное повышение возбудимости нервных клеток, связанных с выполнением рефлекса, и усиление эффективности связей в различных структурах мозга (Woody, 1988; Steinmetz et al, 1988; Dlsterhoft et al, 1988). Показана критическая роль холинергической системы при приобретении условно-рефлекторных перестроек в интактном мозге, а также взаимодействие на уровне нейронов холинергических и глутаматергичаских входов (Woody et al, 1978; Weinberger, 1991; Гукев, 1991). Особое значение при индукции пластических перестроек имеют NMDA-рецепторы глутамата (рецепторы, селективным агонистом которых является N-MeTvui-D-acnapraT) (Colllngridgo. Singer, 1990).
В и же время очень мало известно о том, каким образом приобретенная временная связь актуализируется при выполнении выработанного условного рефлекса. Показано, что в ответ на условный стимул в гиппокампе генерируется тета-ритма (Котляр. Тимофеева, 1970). В то же время известно, что генерация тета-ритма запускается при активации холинергических проекций (Vanderwolf, Stewart, 1986). В ряде работ продемонстрировано, что нойроны основания переднего мозга, основного источника холинергических проекций в кору головного мозга, активируются п ответ на условный стимул (Richardson et al., 1988; Сторожук,
Зинш, 1989). ЭЭГ-коррэляга реакции на условный стимул -медленные негативные потенциалы - также имеют преимущественно холинергическую природу (Pirch et al, 1986).
В.И.Майоровым (1994) была высказана гипотеза, согласно которой при выполнении условной реакции постановки лапы на опору генерация вторичных разрядов нейронов моторной коры (т.е. двигательной команды), следующих за первичным ответом на условный стимул, осуществляется благодаря активации NMDA-рецепторов глутамата, по механизму, сходному с механизмом генерации двигательной команда в спинном мозге . (Баев, 1991; Grillner, Matsushita, 1991). Условия для генерации ВПСП, опосредованных NMDA-рецепторами, вероятно, создаются при М-холинергической активации нейронов моторной коры, причем преимущественно у тех нейронов, возбудимость которых повысилась на длительное время в ходе выработки рефлекса.
В настоящее время в литературе имеются противоречивые данные о влиянии ацетилхолина (АХ) на вызванные ответы нейронов (Pirch et al., 1992; Сторозкук и др., 1989, Btorozhuk, Zinjuk, 1991, Виноградова, 1994, 1995, Наввеїто, Bower, 1992). Практически ничего не известно о роли NMDA-рецепторов глутамата в генерации двигательной команды в моторной коре. Настоящее исследование позволило изучить участие этих медиаторных систем в целостном мозге при выполнении приобретенного условного двигательного рефлекса.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы было изучение роли холинорецепторов и NMDA-рецепторов глутамата в моторной коре кошек при реализации двигательного условного рефлекса - условной реакции постановки лапы на опору (УРП).
В работе были поставлены следующие задачи:
-
Изучить с високим временным разрешением компонентный состав вызванных ответов нейронов моторной коры в ответ на условную стимуляцию теменной коры, имеющей прямые моносинаптические проекции в моторную кору, при. выполнении УРП; проанализировать связь компонентов нейронной активности с условным стимулом и условным движением;
-
Изучить влияние микроионофоретической аппликации 2-амино-5-фосфоновалерата (ару), блокатора NMDA-рецепторов, на фоновую активность и на компоненты вызванной активности нейронов при выполнении УРП;
3. Изучить влияние микроионофоретической аппликации АХ на
фоновую активность и на компоненты вызванной активности нейронов
при выполнении УРП.
Научная новизна работы. Впервые анализ вызванных ответов нейронов моторной коры на условный стимул проведен с высоким временным разрешением. Это позволило выделить 3 компонента вызванного ответа нейронов на условный стимул и соответствующие им волны вызванного потенциала и показать, что компоненты вызванного ответа имеют различную природу и различную связь со стимулом и с движением.
Методом микроионофореза впервые показано, что АХ усиливает все компоненты вызванной активности в ответ на условный стимул, независимо от причин и условий их генерации. Впервые получены данные, говорящие об участии NMDA-рецепторов в поддержании фоновой активности в моторной коре в состоянии двигательной готовности. Впервые показано, что . NlIDA-рецепторы принимают участие в генерации двигательной команды. в моторной коре, и блокада этих рецепторов увеличивает латентный период целостного движения.
- A -
Научно-теоретическое н практическое значение работы.
Результаты, изложенные в работе, показывают, что так называемые "условные ответы" нейронов неоднородны по составу и могут состоять из нескольких компонентов, имеющих различило природу и различный физиологический смысл, причем не все компонента связаны с выполнением условной реакции. Это необходимо учитывать при изучении медиаторных механизмов условных реакций нейронов.
Полученные данные расширяют представления о процессах, происходящих в моторной коре при генерации двигательной команды при выполнении условного двигательного рефлекса и о роли холинергической системы и системы NMDA-рецепторов гдутамата в этих процессах.
Полученные результаты углубляют имеющиеся представления о возможных механизмах участия различных нейромедиаторов в процессах интегративной деятельности ЦНС.
При выполнении работа усовершенствована методика изготовления стеклянных многоствольных микроэлектродов, создан оригинальный манипулятор для стеклянных микроэлектродов, написана комплексная компьютерная программа полуавтоматического управления экспериментом и обработки данных.
Апробация работы, материалы диссертации были представлены на 16-й Ежегодной конференции Европейской ассоциации нейронаук (ка) (Мадрид, 1993), на хп Международной конференции молодых ученых и студентов (Москва, 1993), на заседаниях кафедры высшей нервной деятельности Биологического факультета МГУ.
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 3 печатных работы.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания методов исследования, результатов