Содержание к диссертации
Введение
Глава I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 12
I. Очаги стационарного возбуждения в коре большого мозга
2. Механизм распространения депрессии Лео 28
3. Распространяющаяся депрессия и судорожная активность 36
Глава II. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ ДИНАМИКИ ОЧАГОВ УСТОЙЧИВОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ 44
I. Общие замечания 44
2. Регистрация сдвигов постоянного потенциала и методы, примененные для их анализа 48
3. Использование метода равномерно движущегося микроэлектрода (методы проходок) для оценки мембранного потенциала клетое коры, импульсной активности нейронов и градиентов постоянного потенциала в интактной коре и при различных функциональных воздействиях 55
4. Исследование уровня внеклеточной концентрацииионов калия - [к+] 0 78
5. Применение ЭВМ для анализа экспериментальных данных и моделирования некоторых свойств волны РД 79
Выводы 81
Глава III. СВОЙСТВА РАСПРОСТРАНЯЮЩЕЙСЯ ДЕПРЕССИИ В ИНТАКТ НОЙ КОРЕ И В УЧАСТКАХ ЛОКАЛЬНОГО ХИМИЧЕСКОГО И ЭЛЕКТИРИЧЕСКОГО РАЗДРАЖЕНИЯ 83
I. Отражение интенсивных деполяризационных и гиперполяризационных процессов при распространении волны в динамике'ПП, [ К+]^ мембранных потен циалов и импульсной активности нейронов 84
2, Амплитудные характеристики волны РД при поверхностном омывании коры различными солевыми растворами .93
3. Влияние поляризации коры на амплитуду волны РД в верхних л нижних слоях коры 104
4. Блокирование корковой волны РД низкочастотным электрическим раздражением коры (наркотизированные животные ) * 107
5. Аномальное распространение деполяризационной волны под влиянием временного блока РД в отдельных участках коры 114
Обсуждение 120
Выводы 126
Глава ІV. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕКОТОРЫХ СВОЙСТВ РАСПРОСТРАНЯЮЩЕЙСЯ ДЕПРЕССИИ НА ОСНОВЕ СОВРЕМЕННЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ ОБ АВТОВОЛНОВЫХ ПРОЦЕССАХ 128
I. Нарушение фронта волны РД, движущейся по корена фоне относительной рефрактерности 130
2. Взаимодействие встречных волн распространяющейся депрессии 136
3. Исследование реверберирующей волны РД в интактной большого мозга крысы 139
4, Исследование формы спиральной волны на математической модели 150
Обсуждение ..156
Выводы 160
Глава V. ЦИКЛИЧЕСКОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ ГОЛОВНОГО МОЗГА ПОДДЕЙСТВИЕМ ДЛИТЕЛЬНОГО НИЗКОЧАСТОТНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РАЗДРАЖЕНИЯ КОРЫ И ПОДКОРКОВЫХ ОБРАЗОВАНИЙ 161
І. Сдвиги постоянного потенциала и экстраклеточного калия в коре большого мозга крысы в области длительного низкочастотного раздражения 162
2. Генерализация циклического возбуждения в различные структуры головного мозга 171
3. Динамика вызванных ответов в различных областях мозга во время длительного локального раздражения поверхности коры 178
4. Следовая, потенциадия и следовая депрессия в различные фазы циклического возбуждения коры 186
Обсуждение 194
Вы воды 198
Глава VІ. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ РАСПРОСТРАНЯЮЩЕЙСЯ ДЕПРЕССИИ С ЦИКЛИЧЕСКИМ СУДОРОЖНЫМ ПРОЦЕССОМ, ВЫЗВАННЫМ ЛОКАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТИМУЛЯЦИЕЙ РАЗЛИЧНЫХ МОЗГОВЫХ СТРУКТУР 201
I. Свойства распространяющейся депрессии на разных фазах циклического возбуждения коры 203
2. Влияние прямого электрического раздражения и проецированной синаптической активности на проведение волн РД в подкорковых структурах 210
3. Условия, облегчающие спонтанное возникновение волн РД в фазе возбуждения ,. 219
4. Тормозное влияние реверберирующей волны РД на развитие циклического возбуждения.и его генерализованность по коре 225
5. Отражение спонтанных волн РД гшшокампа и таламусав динамике судорожного состояния головного мозга 231
0бсуждение 239
Выводы 243
Глава VII. ВЗАИМОДЕЖТВИЕ ВОЛШ РД С ФОКУСАМИ ПАРОКСИЗМАЛЬ-НОЙ АКТИВНОСТИ, СОЗДАННЫМИ ЛОКАЛЬНОЙ АППЛИКАЦИЕЙ ЭПИЛЕПТОГЕННЫХ ВЕЩЕСТВ 245
I. Амплитудные характеристики волны РД при различной интенсивности возбуждения пенициллинового и метразолового фокусов 246
2. Влияние реверберирующей депрессии на ослабление активности эпилептических фокусов 251
3. Об одном механизме длительного торможения пени пиллинового фокуса после кратковременного электрическрго раздражения 257
4. Роль провоцирующей волны РД в возникновении устойчивой последовательности волн, триггириуемых в фокусе одиночными интериктальными спайками (спайк-волн РД) .263
5. Фармакологическое облегчение спайк~волн РД 267
Обсуждение 280
Выводы 284
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 286
ОБЩЕ ВЫВОДЫ 292
ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА 295
- Очаги стационарного возбуждения в коре большого мозга
- Регистрация сдвигов постоянного потенциала и методы, примененные для их анализа
- Отражение интенсивных деполяризационных и гиперполяризационных процессов при распространении волны в динамике'ПП, [ К+]^ мембранных потен циалов и импульсной активности нейронов
- Нарушение фронта волны РД, движущейся по корена фоне относительной рефрактерности
- Сдвиги постоянного потенциала и экстраклеточного калия в коре большого мозга крысы в области длительного низкочастотного раздражения
Введение к работе
Одним из важных теоретических положений общей физиологии временных связей является гипотеза о том, что медленные формы электрической активности мозга наиболее адекватно отражают динамику стационарного возбуждения (Русинов,1961,1965,1969). В центральной нервной системе интегративная деятельность осуществляется на основе процессов возбуждения и торможения, которые охватывают обширные участки мозга и складываются за счет объединенной работы большого числа клеточных элементов.
Главным активирующим фактором различных структур головного мозга является синаптический приток. Пространственное и временное распределение действия возбуждающих и тормозных синапсов определя ется внутренним строением нервной сети, расположением синапсов на дендритах, соме или аксонах, специфичностью действия возбуждающих и тормозных медиаторов. Особенности структурно- функциональной си- наптической организации нервной ткани создают условия как для тон кой анализаторной и интегративной деятельности, так и для совмест ной кооперативной работы больших нейронных ансамблей ( Беритов, 194? , Костюк, 1974; Ливанов,1972; Ухтомский, 1966; Шаповалов,1977; Шеррингтон, 1969; Экклз,1957). Кроме синаптических процессов в кооперативных реакциях нервной ткани значительную роль играют не- синаптические явления химического и электрического взаимодействия (Бурёш,1977; Гречин, Кропотов,1979; Ройтбак,1975,1979; Русинов, 1969,1979; Чирков,1977; Adey,1969; Gerard,1941; Katchalsky,1971; Krivanek et al,1981; Nicholson, 1979, 1980; Specimen, Caspers, 1979 и др.). Условия для несиналтическо- го взаимодействия в центральной нервной системе неизбежно должны возникать в результате чрезвычайно большой плотности расположения клеток. В настоящее время наиболее полно показана физиологическая роль ионов калия в межнейронном и нейроглиальном взаимодействии (Матюшкин, 1976; Ройтбак,1975; Hertz, 1973; Kriz et al. 1975; Lux,1975; Orkand, 1980; Pentreath, 1982; Ransom, Goldring,
1973; Somaen, 1979; Sykova,1981; ITyklicky, Sykova, 1981).
Область и величина изменения концентрации К+ зависят от интенсивности нейронной активности, а также от диффузии, активного транспорта и протекания калиевого тока по глиальному синцитию. Калий, накапливающийся в межклеточной среде, может изменить мембранний потенциал клеток, модифицировать эффективность синаптической передачи и чувствительность рецепторов, изменить скорость работы К+ -На+ насоса, а также координировать активность нейронов через влияние на метаболизм глии.
Несинаптические процессы играют большую роль в нормальной деятельности мозга, однако экспериментально они наиболее четко выявляются в ситуациях повышенного возбуждения. В условиях усиления активности и деполяризации больших групп нейронов различаются два фиксированных уровня значительного повьшения внеклеточной концентрации ионов К+. Первый из них, так называемый "потолковый уровень" - это устойчивый сдвиг [НГ^до 9-Ю ммолей, который наблюдается при интенсивном ритмическом раздражении нервньк структур,а также во время судорожного эпизода ( Fertziger, Eanck, 1970; Heinemaim, Lux, 1977; Hotson, et al.1975; Lothman et al, 1975;Lux, Neher,1973;Moody et al 1974; Prince et al 1973; Sypert,Ward,1971). Второй тип сдвига внеклеточной концентрации К+ связан с явлением распространяющейся депрессии (РД), при котором [К+]0 достигает максимальных значений 60-80 ммолей. Этот процесс способен последовательно распространяться по нервной ткани в виде волны со ско -ростью 2-5 мм в мин ( Mayevsky et al.1974; Futamachi et al. 1974; Nicholson,Kraig,1975;Vyskocil et al.1972).
Судорожная активность И распространяющаяся депрессия представ- ляют собой два чрезвычайных состояния возбуждения, основанных на синаптической и несинаптической интеграции активности крупных нейронных ансамблей. В литературе давно отмечена связь РД и судорожной активности (Окуджава, 19б9;вигез et al.1974; Leao,19^; Sloan, Jasper,1950; Van Harreveld, Stamm, 1953)« однако точное соотношение этих двух явлений остается во многом загадочным. Исследование взаимодействия РД и судорожной активнос- ти является актуальной проблемой современной нейрофизиологии имеет большое значение не только для патофизиологии эпилепсии, но также для оценки различных форм синаптического и несинаптического взаимодействия в нормальной деятельности мозга.
Данное направление экспериментального исследования тесно связано с новейшими теоретическими исследованиями автоволновых про -цессов возбуждения в биологических активных средах (Жаботинский, 1974,1983; Кринский,Яхно,1981). Спонтанное возникновение пространственных и временных структур в системах самой различной природы является частью большого круга вопросов, объединенных в последнее время общим названием ' синергетика" (Гленсдорф, Пригожий,1973; Романовский, Степанова, Чернавский,1975; Хакен,1980). К биологическому разделу синергетики относятся исследования нейродинамики при формировании в центральной нервной системе очагов устойчивого возбуждения.
Цель и задачи исследования. Целью данной работы было исследование нейрофизиологических механизмов взаимодействия распространяющейся депрессии и судорожной активности разного типа и локализации.
Были определны следующие задачи работы: I. Исследование функционального состояния нервной ткани на разных фазах волны РД. Анализ влияния электрического и химического раздражения нервной ткани на амплитуду, длительность и форму волны РД. 2. Пространственный анализ распространения волны РД при наличии в нейронных структурах локальных функциональных неоднородностей. 3. Анализ свойств и механизма обнаруженного нами процесса периодического возбуждения различных структур головного мозга, возникающего при длительном низкочастотном электрическом раздражении коры, хвостатого ядра или таламуса. 4. Исследование взаимодействия корковых и подкорковых волн РД с циклическим процессом возбуждения. 5. Анализ причин спонтанного возникновения волн РД в различных структурах головного мозга. Оценка роли спонтанных волн РД в динамике циклического судорожного процесса в зависимости от области возникновения и характера последующего распространения. 6. Исследование взаимодействия волн РД с фокусами пароксизмальной активности, созданными локальной аппликацией судорожных агентов. 7. Исследование механизма и значения обнаруженного явления длительного торможения пенициллинового фокуса в результате периодического возникновения в нем волн РД. 8. Анализ синаптических и несинаптических форм взаимодействия нервных элементов, обусловливающих поддержание состояний длительного возбуждения в центральной нервной системе.
Новизна полученных результатов. I. Роль синаптических процессов в возникновении реакции РД была отчетливо показана в наших экспериментах по изменению порога РД на электрическое раздражение. В результате пластических перестроек синаптического аппарата порог РД уменьшался или увеличивался в десятки раз, вплоть до полного блока возникновения волны РД на электрическое раздражение. 2. Реакция обратимого блока проведения РД была обнаружена в участках интенсивной нейронной активности при локальной электрической стимуляции мозговых структур и при развитии судорожного эпизода. 3.Впервые было показано, что следствием обратимого блока РД в ограниченных участках нервной ткани является аномальное распространение волны РД и формирование спиральных волн РД. 4. В условиях непрерывной длительной низкочастотной (6-Ю Гц) стимуляции интактной коры, хво-
9 ! статого ядра или таламуса крысы было обнаружено новое явление -циклическое возбуждение головного мозга. По величине сдвига постоянного потенциала и [К+]0этот процесс идентифицировался с циклическим судорожным процессом. 5. При исследовании циклического возбуждения были получены новые данные о закономерностях перехода судорожной активности в волну РД на основе локального нарушения равновесного состояния возбуждающих и тормозных влияний в начале каждого цикла возбуждения. 6. Впервые была исследована роль ревербе-рирующей волны РД в динамике судорожного процесса и показано, что длительность торможения судорожной активности зависит от области первичного возникновения волны РД и от характера ее дальнейшего распространения. 7. Исследование взаимодействия волны РД с судорожным пенициллиновым фокусом привело к открытию нового механизма торможения фокуса под влиянием регулярных волн РД, возникающих в самом пенициллиновом фокусе на основе одиночных интериктальных разрядов. В работе определены условия, повышающие вероятность возникновения и устойчивость данного явления, а также способы прекращения генерации волн РД.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на ,294-стр. машинописного текста и состоит из введения, семи глав, заключения и выводов. Работа иллюстрирована 99 рисунками и 8 таблицами. Библиография содержит 405 источника.
Практическая значимость работы. I. Обнаруженное и исследованное в нашей работе циклическое возбуждение головного мозга является удобной экспериментальной моделью эпилептогенеза, которая может быть использована для оценки действия противосудорожных препаратов 2. Данные о том, что судорожный очаг в определенных условиях становится генератором периодических волн РД, имеют большое практическое значение, поскольку такие ситуации могут возникать при хирургическом и медикаментозном лечении очаговой эпилепсии. 3. Полу- ченные результаты указывают на необходимость различать в клинике случаи устойчивой реверберации волн РД и случаи периодической генерации РД в судорожном фокусе в связи с различными методами их прекращения.
На защиту выносятся следующие положения:
Волна РД является классическим автоволновым процессом, который может длительно сохраняться в нервной ткани в результате формирования реверберирующей или спиральной волны РД.
Циклическое возбуждение головного мозга под влиянием непрерывного низкочастотного раздражения и явление периодической генерации волн РД одиночными судорожными спайками относятся к классу релаксационных автоколебательных процессов, формирующихся при последовательном взаимодействии синаптических процессов и несинап-тических изменений возбудимости нервной ткани.
Регулярное возникновение волн РД на основе релаксационных и реверберационных механизмов может играть роль своеобразного демпфера, ликвидирующего состояние генерализованного синаптического возбуждения в мозге.
Апробация работы. По материалам диссертации опубликовано 49 печатных работ, в том числе монография "Очаги стационарного возбуждения в коре большого мозга" (в соавторстве с Г.Д.Кузнецовой) и коллективная монография "Электрофизиологическое исследование стационарной активности в головном мозге".
Результаты работы докладывались на всесоюзных совещаниях по проблемам высшей нервной деятельности (ХХШ - Горький, 1972; ХХІУ - Москва,1974; ХХУІ - Ленинград,1981), всесоюзных съездах физиологического общества им. И.П. Павлова (ХП - Тбилиси, 1975; ХШ - Алма-Ата, 1979); всесоюзных конференциях по электрофизиологии ЦНС (У -.Тбилиси, 1966; УІ - Ленинград, 1971); П симпозиуме памяти Н.Е. Введенского (Ленинград, 1972); У Всесоюзной конферен^ ции по нейрокибернетике (Ростов-наДону, 1973); конференции "Основные проблемы создания приборов для биологических исследований" (Пущино-на0ке,ї975); П Международном конгрессе по высшей нервной деятельности (Прага,1975); симпозиуме "Функции нейроглии" (Тбилиси, 1976); сателлитном симпозиуме "Использование ионоселектив-ных электродов в возбудимых тканях (Прага, 1980); IX научной конференции ИНТЕШОЗГ (москва, 1982); I Всесоюном биофизическом съезде (Москва, 1982); Всесоюзном симпозиуме "Синергетика-83. Автоволновые процессы в биологии, химии и физике" (Пущино-на-0ке,1983).
Очаги стационарного возбуждения в коре большого мозга
Постоянный ток часто употребляется в нейрофизиологических исследованиях для локального воздействия на кору головного мозга. При этом используется очень широкий диапазон силы и длительности постоянного тока. Сила тока, применяемая в экспериментах разных типов, отличается на несколько порядков (от долей мкА до нескольких мА), длительность тока в тех же условиях варьирует от долей секунды до десятков минут. Очаги, создаваемые токами разной силы, имеют разные функциональные характеристики. В условиях поляризации очень слабым постоянным током возникают стационарные очаги возбуждения, моделирующие функциональные сдвиги, развивающиеся в нормальном мозге. Очаги, создаваемые более сильными токами, воспроизводят различные патологические состояния.
Несмотря на то, что физиологически более адекватными и поэтому наиболее интересными для исследователей являются самые длительные воздействия слабьм постоянным током, все же лучше всего изученными к настоящему времени оказываются явления, происходящие при кратковременных сильных воздействиях. Это объясняется прежде всего тем, что динамика процессов при длительной поляризации более сложна для анализа, так как включает в себя смену различных фаз, различных состояний. Приходится учитывать, что о механизмах многих явлений, происходящих при длительной поляризации, соответствующие заключения делаются часто на основании фактов, полученных при кратковременном действии тока.
В начале пятидесятых годов В.С.Русинов, исходя из теоретического представления о стационарной форме влияний из очагов повышенной возбудимости предложил экспериментальную модель поляризационной доминанты. Первые экспериментальные данные о свойствах такого поляризационного очага были опубликованы в 1952 году в работе Новиковой, Русинова и Семиохиной. Было показано, что при анодной поляризации пункта коркового представительства передней конечности:-возникает очаг повышенной возбудимости, так что животное начинает отвечать локальной двигательной активностью на раздражения, ранее не вызывавшие решении. Б настоящее врегля накоплен обширный экспериментальный материал, полученный с помощью современных методов исследования и освещающий различные стороны процессов, происходящих при поляризации мозга (Артюхина, Рябинина, 1972 г. ,Бразовская, Павлыгина, 1972 г.,Воронин, 1968г., Гальдинов, 1971г., Липенецкая, 1972г., Кругликов, 1981 г., Кузнецова, 1978 г., Малинова, 1983г., Маликова, Павлыгина, 1972 г., Русинов, 1965, 1979, Рябинина, Артюхина, 1983 г. , Щульговский, Котляр, 1968г.).
Ориентируясь на особенности геометрического расположения различных структурных элементов коры в электрическом поле при поляризации и наличие двух оптимумов поляризационной доминанты при действии анода слабого постоянного тока,Русинов (1965, 1969) пришел к выводу, что в коре имеется две структуры, разновременно отвечащие изменением своего состояния при поляризации. Такими структурами, по его мнению, являются апикальные дендриты пирамидных клеток и межуточные нейроны. Данные о разном действии длительной поверхностной анодной по-ляризации (1,5 мкА) на пирамидные и промежуточные клетки, лежащие на уровне У слоя коры, были получены в работе Бразовской и Павлыги-ной (1972). В результате 15-минутной поляризации происходят статистически, значніше изменения содержания нуклеиновых кислот в ядре и цитоплазме как пирамидных, так и промежуточных нейронов, однако временная динамика этих изменений у клеток разного типа существенно различается. Шульговский и Котляр (1968) на основании своих данных о том, что при слабой анодной поляризации заполняется тормозная пауза в ответах нейронов на свет, высказали предположение о различии реакций нейронов разного типа. При поляризации анодом происходит облегчение ответов крупных пирамид ІУ-У слоев и торможение вставочных нейронов, лежащих в поверхностных слоях коры.
Регистрация сдвигов постоянного потенциала и методы, примененные для их анализа
Среди других биоэлектрических феноменов постоянные потенциалы (ПИ), регистрируемые от мозговой ткани, являются.наименее изученными. В некоторой степени это определяется значительными методическими трудностями, с которыми встречаются исследователи, приступающие к разработке данного вопроса, поскольку проблема усиления постоянных напряжений до сих пор является довольно трудной технической задачей,
В нашем распоряжении были ламповые усилители постоянного тока установки УНИ-І,. дающие усиление порядка 10 , имеющие дрейф нуля не более 500 мкВ в час и полосу пропусісания от 0 до 10000 Гц (Седлович, Мещерский, 1962). Кроме того мы использовали чешские предусилители ввіа", которые вместе с усилителями двухканального осциллоскопа Krizek " давали коэффициент усиления 10 . Регистрация сдвигов ІЇЇІ в данной установке велась на шлейфном осциллографе H-I03 (пример записи на рис.2а).
Значительная часть экспериментального материала с многоточечной регистрацией сдвигов ШІ в коре и подкорковых структурах была получена нами с помощью специально сконструированных 4-каналъных усилителей постоянного тока. Входное сопротивление усилителя состав ляло -10 оМ, входная емкость 5 пф, уровень собственных шумов усилителя не превышал 20 мкВ. Дрейф усилителя составлял 0,2 мВ/час. Для улучшения развязки каналов и предотвращения проникновения компенсаций постоянного потенциала с одного канала на другой инженером В. С. Фельдманом было разработано специальное схемное рeшение. Коэффициент усиления каждого канала усилителя 60. С выхода усилителя сигналы поступали на быстродействующий самопишущий прибор типа Н 327/5П и Н 338/611, тлеющий собственные усилители постоянного тока с максимальной чувствительностью 20 мВ/см (пример записи на рис.26).
На рис.2в приведен еще один вид записи на многоканальном энцефаллографе с раздельным усилением постоянной и переменной составляющей электрической активности мозга. Ш от кавдого из трех электродов подавался на энцефалограф через прерыватель с частотой I Гц (верхние три кривые). На других каналах энцеф&т-лографа от этих же электродов велась регистрация более быстрых процессов (в данном примере - регистрация интериктальной активности судорожного пенициллинового фокуса).
Параллельно с чернильными записями в отдельных сериях экспериментов производилась осциллографичеекая регистрация вызванных ответов и спайковой активности нейронов.
Большое значение для проведения экспериментов с записью ПП имеет выбор системы регистрирующих электродов. Мы использовали каломельные электроды в стеклянном корпусе. Для контакта каломельного электрода со стеклянными микропипетками необходимо было применять " переходные мостики". Чаще всего мы использовали кольца из плексигласа, которые заполнялись агар-агаром, или хлопковые нити, смоченные физиологическим раствором. Один конец нити опускался в боковой раструб каломельного электрода, а другой - в широкую часть стеклянного электрода.
Отражение интенсивных деполяризационных и гиперполяризационных процессов при распространении волны в динамике'ПП, [ К+]^ мембранных потен циалов и импульсной активности нейронов
Отрицательный сдвиг ПП - собственно волна РД - хорошо коррелировал во времени с изменением внеклеточной концентрации ионов К+ -[K+J0 при распространении волны по интактной коре. Некоторое отличие в динамике этих двух процессов наблюдалось при прекращении реакции: отрицательный потенциал спадал быстрее и сменялся фазой положительного смещения ПП, тогда как[К+](после достижения максимума) медленно возвращалась к норме.
Нарушение корреляции ПП и (K+Jo особенно заметно выступало в некоторых экспериментальных ситуациях. На рис.15 отражена запись двух волн РД, возникших в коре большого мозга крысы в ответ на микроинъекцию KCI и навключение низкочастотной электрической стимуляции. Данный рисунок показывает, что электрическое раздражение, вызвавшее волну РД, способствовало одновременно частичному блоку РД вблизи от места стимуляции. При повторных включениях такого раздражения реакция блока РД усиливалась, в результате чего волны РД совсем переставали возникать в области низкочастотного электрического раздражения. Подробно анализ процессов, связанных с низкочастотным блоком РД будет приведен в 4.
В данном примере, отмечая увеличение фазы после волновой позитивности у частично блокированных волн РД, мы хотели подчеркнуть активную роль гиперполяризационных процессов в прекращении волны РД.
Большое значение для понимания функциональной роли РД в нервной ткани имеют данные о последствиях периода повышения [К"Ч0 ,ха рактере и длительности периода восстановления нарушенного ионного равновесия. Во многих работах с исследованием импульсной активности нейронов подчеркивалось, что инактивация при РД охватывает подавляющее большинство нейронов и продолжается, в течение нескольких минут, значительно превышая длительность негативной волны РД (Buxeiova et al.1963; Gartside, 1968; Grafstein, 1956;Krnjevic et al., 1966; Morlock et al. 1964; Li, 1963). В своей работе мы сравнивали динамику активности нейронов на разных фа -зах волны РД в коре большого мозга наркотизированных и ненаркоти-зированных крыс.
На рис. 16 представлены фрагменты записи активности нейрона в коре мозга крысы при прохождении волн РД до введения нембу-тала (фрагменты а-б) и после введения нембутала в дозе 40 мг/кг (фрагмент в .). Основными фазами в активности нейронов явились: I. снижение частоты (до полного торможения;) незадолго до начала отрицательной волны РД; 2. усиленная вспышка активности на подъеме отрицательного сдвига ПП, прекращающаяся по типу катодической инактивации; 3. полное молчание нейрона на вершине волны, сохранявшееся обычно после спада волны и в фазе послеволновой позитивности. Как видно из рисунка, под влиянием нембутала произошло понижение фоновой активности нейрона и значительное возрастание времени полного торможения после волны РД. Однако, активность нейрона на подъеме волны у наркотизированной крысы в несколько раз превышала длительность соответствующей пачки до введения нембутала. Частота фоновой активности нейронов у кураризированных крыс
Нарушение фронта волны РД, движущейся по корена фоне относительной рефрактерности
В предыдущей главе было показано, что в изменение возбудимости нервной ткани после волны РД вносят вклад различные факторы: интенсивная работа К+- На+-насоса, усиленно откачивающего ионы К+ из экстра клеточного пространства; положительная электрогенность этого насоса, вызывающая гиперполяризацию мембран и снижение возбудимости нейронов; дефицит экстра клеточного Са44", сохраняющийся в течение нескольких минут после волны РД; хлорное "отравление" в связи с усиленным входом CI" внутрь дендритов на волне РД и т.д.
В нашу задачу входило подробное исследование возбудимости коры после прохождения волны РД по амплитудной характеристике последующих волн. Исследование проводилось методом двойных или нескольких последовательных микроинъекций KCI или KCI+CaCIg. Схема расположения отводящих электродов и областей микроинъекций для большинства иллюстраций данного параграфа приведена на рис.1 (І-її). Нумерация электродов производилась в направлении от лба к затылку. Лобные инъекции указаны стрелками возле электрода I,затылочные - стрелками возле электродов 4 или 6.
Если повторная инъекция в одну точку коры давалась через 3-4 минуты после окончания предыдущей волны, то латентный период и амплитуда новой волны обычно сохранялись постоянными. При попытке участить волны в коре более частыми инъекциями латентный период появления новых волн начинал возрастать, так что интервал между волнами (на стандартные пороговые инъекции) обычно не сокращался меньше 3-х минут. Сокращения интервала меаду волнами мы добивались добавлением в инъецируемый 2% раствор КСІ ионов Са4 .
Характер распространения по коре этих повторных волн, идущих с малым интервалом после предшествующих волн РД, особенно, интересовал нас. На рис.33 можно видеть, что фронт повторных волн сохранялся ровным (по амплитудным показаниям под всеми электродами) при интервалах меаду волнами не менее 3-4 минут (фрагмент а),т.е. возбудимость коры за это время успевала обычно хорошо восстановиться во всех областях. Однако, если повторная волна шла с меньшими интервалами, то ее амплитуда могла быть очень неровной, вплоть до полного отсутствия негативного сдвига Ш в отдельных точках коры, т.е. до образования разрыва фронта (фрагменты в-д).
Сдвиги постоянного потенциала и экстраклеточного калия в коре большого мозга крысы в области длительного низкочастотного раздражения
Как отмечалось в 4 главы Ш в коре наркотизированных крыс при включении низкочастотного электрического раздражения возникали начальные интенсивные смещения ПП и [к+]0, которые сохранялись на определенном повышенном уровне в течение всего времени раздражения. Ослабление нембуталового наркоза приводило к значительному изменению эффекта прямого раздражения коры. Кроме увеличения амплитуды и длительности сдвигов ПП и [к+]0 , возникавших в началь -ный период раздражения, отличие состояло в появлении периодичес -ких отрицательных сдвигов ПП и [к+]0, которые развивались при постоянных параметрах раздражения (рис.46). Уровень [к+]0 в интерва -лах между периодическими сдвигами оставался равным тому устойчивому сдвигу [Kjo, который был характерен для данной силы раздражения при более глубоком наркозе.
При электрической стимуляции коры не наркотизированных крыс периодические сдвиги ПП и [к+]0 могли возникать при такой интенсивности раздражения, которая не вызывала значительного повышения основного уровня [К+]0 (рис.47,а,б). Нембутал в дозе 10-20 мг/кг обычно не прекращал полностью циклического процесса, а только повышал пороги раздражения и увеличивал интервалы между сдвигами ПП и [К+]0 до 10-15 мин. При введении нембутала 30-40 мг/кг циклические сдвиги прекращались на 2-3 часа.
Основные характеристики периодического возбуждения коры -длительность фаз возбуждения и интервалов между ними зависели от частоты, амплитуды и длительности раздражающих импульсов. На рис. 48 приведены фрагменты опыта, в котором электрическое раздражение продолжалось непрерывно в течение нескольких часов. Изменение частоты, амплитуды или длительности импульсов осуществлялось1 без выключения тока. В условиях более слабого низкочастотного раздражения (рис.48,а) [К+]0в интервалах между плато соответствовала фоновому значению - 3-4 ммоля.
