Введение к работе
Актуальность проблемы. Диссертационная работа посвяш<:ка проблеме нейрофизиологических коррелятов познавательных процессов, обусловливающих поведение человека и животных. Важнейшими составляющими поведения можно считать сенсорное восприятие, обучение, внимание, долговременную и кратковременную память (ДП и КП). Проблема памяти является одним из ведущих напргшісний в исследованиях выстс:": нервной деятельност.1. Первый физиологический метод нзучепгд памяти - уаюрчпй рефлекс - связан с именем И. П. Павлова (1951). Изучение взаимоотношений воспринимаемой информации с механизмами памяти по И. М. Сеченову (195?.) -плодотворный путь, способный привести к выявлению основ «сг.сорных и психических процессов, а также обусловливающих их физиологических процессов. Представление о двух основних формах памяти сформировалось сше в конце XIX пека в работах Вундта и Джемса, затем некоторый период,-вплоть до 50-ых годов нашею столетия, разделение этих видев памяти мало интересовало исследователей. Вновь интерес к двухкомпонентний концепций памяти возродился, начиная с работ Хебба (Hebb, 1943) і: Миллера (Miller, 1965). В последние годы в связи с развитием новых методологических подходов:. психологических, нейрофизиологических и нейрохимических, эти две системы памяти стали объектом интенсивного изучения.
Актуальность исследований механизмов КП обусловливается двумя ее аспектами: кратковременным хранением текущей сенсорной информации и считыванием информации из ДП для сопоставления се с текущей. С одной стороны, абсолютно ясно, что кратковременное хранение информации - динамический процесс. С другой стороны, совершенно очевидно также, что система КП не может быть локализована в какой - либо одной области, а скорее всего распределена в разных отделах головного мозга. Именно поэтому, вопрос о том, каким способом мозг интегрирует фрагментарную нейронную активацию в разных областях мозга, которая отображает информацию, удерживаемую г. КП и необходимую для организации поведения, является одним из важнейших при изучении нейрофизиологических коррелятов познавательных процессов.
В последние два десятилетия ключевое значение придается изучению механизмов синхронизации функциональных пространственно - временных связей между различными структурами и отделами головного мозга (Василевский, 1968, 1979; Ливанов, 1972; Жадин к др. 1973; 1982; Бундзен, 1977; Толкунов, 1978; Суворов, 1980; Гоголкцын, Кропотоз, 1983; Кропотев, Пахомов, 1984; Бехтерева и др., 1985, Дудкин, 1985; Дудкин и др., 1989, 1992, 1993, 1994, 1995; Шуваез, 1993а, 19936; Geistein, Perkel, 1972; Gerstein. 1978; Shaw et al, 1982). Накопленные к настоящему времени данные показывают, что синхронизация может рассматриваться в качестве одною из основных принципов организации нейрофизиологических информационных процессов, обеспечивающих кооперативные взаимодействия между различными струкгурами її отделами головного мозга.
В настоящее время известно, что существенную роль в механизмах памяти и обучения играют холинергичееках и глугаматергическая нейромедиаториые системы (Ильюченск,
1972; Крутиков, 1931, 1986; Бородкин, Шабанов, 1986; Самойлов, 1992; Сгорожук и др., 1932; Maities. 1979; Bartus et al, 1982; Lynch, Baudry, 1984; Collerton, 1986; Tsukada, 1988; Durkin, 1989; Kennedy, 1983; Lynch et al, 1991). В диссертации посредством фармакологического анализа изученц модификации этих систем и их роль в механизмах синхронизации функциональных пространственно-временных связей между различными кортикальными областями, лежащими в основе кратковременного запоминания информации.
Цель исследования. Целью', диссертации является выявление поведенческой значимости функциональных статистических связей между нейронными структурами зрительной, префроптальной и нижнгвисочной областей коры, лежащих в основе процессов синхронизации в механизмах КП при отсроченном зрительном узнавании у обезьян, и изучение участи* в них холинергических И глутаматергических структур.
Задачи исследования. *
-
Создать аппаратно-программный комплекс для автоматизации исследований нейрофизиологических и нейрохимических механизмов поведения обезьян.
-
Изучить степень сихронизации нейронных реакций разных областей неокортехса при принятии правильных и ненризильных решений при отсроченной зрительном узнавании.
-
Исследовать влияние блокатора М-холинорецепторов на характеристики КП и на степень синхронизации нейронных реакций зрительной, префроптальной и нижневисочной областей неокортекса.
-
Выявить эффекты модификации глутаматергических структур гритсльной и префроптальной областей керы при внутрикорковой перфузии агониста и антагониста глутаматергических рецепторов на степень синхронизации нейронных реакций и на характеристики КП.
Научная ноіизна. В настоящей работе впервые показано, что у обезьян при отсроченном зрительном диффереішировгнин правильные решения сопровождаются синхронизацией нейронной активности разных областей неокортекса, в отличие от неправильных решений, при которых наблюдается десинкронизация активности.
При отсроченном зрительном дифференцировании с одновременной регистрацией нейронов из разных областей неокортекса впервые изучены эффекты модификации их холинергических структур при воздействии холиноблокатором М-холшюрецепторов и впервые выявлено, что наблюдаемое при этом резкое ухудшение характеристик КП сопровождается значительной ресинхронизацией нейронных реакций.
В результате совместного использования микродиализной и микроэлектродной методик впервые выявлен ноотропный аффект глутаматергаческого агониста NMDA, приводящий к существенному улучшению характеристик КП и значительному увеличению синхронизации нейронных реакций. Так же впервые показано, что воздействие глутаматергического аіггагониста APV, напротив, приводит к значительному ухудшению характеристик КП и десинхроиизации нейронных реакций.
Теоретическое и практическое значение работы. Полученные в результате этого исследования данные о нейрофизиологических коррелятах процессов кратковременной памяти и о роли в них хслинергических и глугаматергических структур разных областей нсокортскса представляются важными для понимания нейрофизиологических и нейрохимических механизмов познавагелі <ы. процессов.
Результаты работы представляют иіггерсс хак для физиологов, гак и для клиницистов, биохимкков, фармакологов и могут быть использованы для разработки новых способов воздействия на организм с целью профилактики и лечения нервных и психических заболеваний. Кроме того, они могут быть использованы d работах по созданною нейрокомпьютеров. Изобретения, созданные в процессе выполнения риботы, внедрена в практику.
Апробация работы. Основные результаты работы были доложены на: XII, XIII, XIV, XV, XVI, XVII Европейских конференциях по зрительному восприятию (EOVP), (Тель-Авив, 1989; Париж. 1990; Вильнюс, 1991; Пиза, 1992; Эдинбург, 1993); Обществе "Успехи в науке о зрении", (Кардифф, 1993); Симпозиуме "Молекулярно-клеточные и генетические механизмы адаптивного поведения", (Санкт- Петербург, 1S194); 29-е Совещание но проблемам высшей нервной деятельности, (Санкт-Петербург, 1994).
Публикации. По теме диссертации опубликовало 18 научных работ п огечетвенных и зарубежных изданиях. Соавтор одной монографии. Получено 4 авторских свидетельств .іа изобретения.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, сбзора литераторы, описания методик исследования, результатов собственных исследований и их обсуждения, общего заключения, выводов, списка литературы, включающего 88 отечественных и 214 иностранных источников. Диссертация содержит 4 главы и изложена на 163 страницах печатного текста, иллюстрирована 47 рисунками.