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 Рїммуногистохимическое 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
- Топография и цитоархитектоника СМК мозга кошки
- Соматотопическая организация поля 4 сенсомоторной коры
- Структурная организация объединений пирамидных нейронов сенсомоторной коры мозга кошки
- Вариативность нейронных объединений сенсомоторной 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.
Топография и цитоархитектоника СМК мозга кошки
Наиболее полно анатомическое положение и цитоархитектоника сенсомоторной коры (СМК) мозга хищных исследованы у кошки (Hassler, Mush-Clement, 1964; Asuncion Moran, Reinoso-Suarez 1988; Beaulieu, Colonnier, 1989; Kang, Kayano, 1994; Ghosh, 1997). В работе этих исследователей определено топографическое положение и цитоархитектонические особенности составляющих эту область коры полей. СМК конечного мозга кошки занимает переднюю и заднюю сигмовидные извилины, а также дно и стенки крестовидной борозды. СМК, помимо соматических полей 1, 2, 3, включает в свой состав ещё два поля: моторное поле 4 и премоторное поле 6 (Рис. 1). Наиболее характерным структурным признаком последних двух полей, входящих в состав СМК, является их агранулярность - отсутствие цитоархитектонически выраженного слоя IV и слабое развитие системы горизонтальных миелинизированных волокон коры (Hassler, Mush-Clement, 1964). Поле 4 (первичная моторная кора, Ml) располагается на стенках крестовидной борозды, прилежащих к этим стенкам участках задней и латеральной сигмовидных извилин, а также латеральной части передней сигмовидной извилины. Каудально, по задней сигмовидной извилине, поле 4 ограничено под пол ем За. Ростро-медиально, по вентральной стенке крестовидной борозды и на ее дне поле 4 граничит с подполем баа и 6if.fu. Ближе к медиальной поверхности полушария, но не выходя на неё, поле -10 ограничено подполями 6ab и 6if.fu. На основании особенностей цито- и миелоархитектоники поле 4 разделяется на четыре подполя: 4у, 48, 4s.fu и 4fu. Подполе 4у самое обширное из них и единственное, выходящее на открытую поверхность сигмовидных извилин.
Подполя 45, 4s.fu и 4fu локализуются только на внутренних стенках и дне крестовидной борозды, их схематическое расположение представлено на рисунке 1А. Подполе 4у характеризуется следующими цитоархитектоническими особенностями: слой I этого поля неширокий, не очень резко отграничен от второго. Слой III широкий, разделяется на два подслоя Ша и ШЬ по размеру составляющих его пирамидных нейронов, увеличивающихся с глубиной. Четвёртый слой в этом подполе, являющимся агранулярным, не выявляется. Слой V широкий, содержит гигантские пирамидные клетки, нередко слегка приподнятые над ним в нижнюю часть слоя III. Этот слой подразделяется на два подслоя на основании плотности расположения клеточных элементов, так, подслой Vb светлее и беднее клетками, чем подслой Va. Слой VI широкий, содержит средние и малые пирамидные клетки, чаще всего атипичной формы, с множеством боковых дендритов, отходящих непосредственно от тела клетки. Миелинизированные радиальные волокна, входящие из белого вещества в серое вещество коры, прослеживаются только до подслоя Vb.
В подполе 48 слои I и II шире, а слой III, напротив, уже, чем в подполе 4у. Третий слой этого подполя состоит из мелких, рыхло расположенных пирамидных клеток. Слой V менее широк, в его составе отсутствуют гигантские пирамиды. Слой VI по ширине и клеточному составу не отличается от одноименного слоя подполя 4у. Миелинизированные радиальные волокна в подполе 48, в отличие от подполя 4у, поднимаются вплоть до верхней границы второго слоя. Рисунок 1. Локализация полей сенсомоторной коры. А: В глубине и крестовидной борозды (Hassler, Mush-Clement, 1964). Б: Схематическое изображение сагиттального среза проходящего через подполе 4у (уровень среза отмечен красной линией на рисунке «В») В: Взаимное расположение полей сенсомоторной коры мозга кошки на поверхности сигмовидных извилин. cruc - крестовидная борозда pcd - посткруциатное впячивание ans- анзата presyl - пресильвиева борозда cor - короновидная борозда Подполе 4s.fu характеризуется удивительным однообразием клеточного состава, что затрудняет выделение слоев. Граница между слоями I и II нечеткая, мелкие клетки второго слоя диффузно рассеяны по границе с первым. Слой III содержит несколько большие по размеру пирамиды. Слой V содержит пирамидные клетки средних размеров. Шестой слой узкий, рыхлый, состоит из диффузно расположенных клеток. Подполе 4s.fu характеризуется весьма скудным количеством радиальных миелинизированных волокон, которые не поднимаются выше пятого слоя.
Кора подполя 4fu особенно широкая по сравнению с другими подполями, и характеризуется редкоклеточностью. Слой I широкий, слой II, как самостоятельный, не выделяется и объединяется со слоем III, третий слой узкий, содержит мало клеток, слой V состоит из малых и средних пирамидных клеток, слой VI очень тонкий, скачкообразно расширяется на границе с другими полями. Миелоархитектоника этого поля особенно бедна радиальными миеленизированными волокнами.
Поле 6 располагается вентрально от крестовидной борозды, занимает медиальную область нижней сигмовидной извилины. Оно заходит на медиальную часть вентральной стенки крестовидной борозды, и по ней выходит на медиальную поверхность полушария, занимая часть, образованную нижней губой сигмовидной извилины. На основании цито- и миелоархитектоники, поле 6 подразделяется на 3 подполя: баа, 6ab и 6if.fu. Кора всех трёх полей очень широкая и выражено агранулярная. Подполе 6ab занимает медиальную часть передней сигмовидной извилины и идёт до пресильвиевой борозды включительно. Выходя в виде тонкой полоски на медиальную поверхность полушария, оно тянется вдоль нижней губы крестовидной борозды каудально. Цитоархитектонически в этом подполе хорошо выражена слоистость, слои ШЬ и Va выделяются наличием более крупных клеток, широкий слой I хорошо отграничен от узкого, характеризующегося плотно расположенными клетками, второго. Слой III широкий, разделяющийся на основании увеличивающихся размеров клеточных элементов на три подслоя: Ша, ШЬ, Шс. Четвёртый слой не выявляется. Слой V широкий, содержит мелкие, средние и крупные пирамидные клетки, часто расположенные группами. Слой VI хорошо отграничен от слоя V светлой полоской, образован сравнительно мелкими клетками с выражено палисадным расположением. Подполе баа находится на вентральной стенке крестовидной борозды и не выходит на свободную поверхность; в глубине крестовидной борозды граничит с подполем 6if.fu, латерально - с подполем 4у, рострально и медиально — с подполем баЬ. По сравнению с подполем баЬ, выделение слоев в подполе баа менее отчётливо, слой I шире, слой II богаче клетками, в слое VI отсутствует палисадность. Подполе 6if.fu расположено медиально на вентральной стенке крестовидной борозды, но не выходит на медиальную поверхность полушария. Это подполе в глубине крестовидной борозды граничит с подполем 4fu, латерально - с подполем 45 и рострально - с подполем баа, медиально - с подполем баЬ. Слоистость подполя 6if.fu выражена слабо, разделение слоев II и III возможно с трудом. Расположение клеток во всех слоях характеризуется палисадностью.
Соматотопическая организация поля 4 сенсомоторной 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).
На обоих рисунках обозначены места стимуляции, над которыми в виде пиктограмм изображены части тела, вовлечённые в движение. На пиктограммах чёрным цветом обозначены части, имевшие выраженное движение; штриховкой, имевшие более слабый двигательный ответ. У обоих видов территории представительств различных пальцев обширны и значительно перекрываются (Scheiber, 1990). -29 Сходные результаты, говорящие в пользу мозаичной представленности движений, получены на людях путём записи вызванных потенциалов мышц в ответ на транскраниальную магнитную стимуляцию разных участков моторной коры (Krings et al., 1998; Wassermann et al., 1992). Приведённые факты создают впечатление, что Ml состоит из мозаики мелких дискретных зон, где каждое движение или мышца имеет набор подобных зон, с каждой из которых может быть вызвано движение определённой части тела. Кроме того, существует только более или менее высокая вероятность представленности каждой части тела в определенной точке коры, а не её строгая локализация. Однако, по другим работам (Stoney, 1968; Andersen et al., 1975) показано определённое перекрытие, а не строгая дискретность локусов подобной мозаики.
Прямое возбуждение тела нейрона или его аксонного холмика при внутрикортикальной микростимуляции (ВКМС) достаточно локально. Однако, вскоре после того, как методом ВКМС стали активно пользоваться, исследователи обнаружили, что использованные токи стимуляции могут возбуждать дополнительные кортикоспинальные нейроны на гораздо большем расстоянии, чем можно было бы ожидать. Наблюдаемый эффект был объяснён следующим образом: с одной стороны, возможна прямая стимуляция внутрикорковых коллатералей аксонов пирамидного тракта, которые могут распространяться на расстояние до 1 мм от тела нейрона (Asanuma et al., 1976), с другой стороны, возможно непрямое транссинаптическое возбуждение. В самом деле, большая часть нисходящего залпа, вызванного ВКМС, происходит благодаря транссинаптическому возбуждению соседних кортикоспинальных нейронов даже в том случае, когда стимулирующий электрод находится внутри слоя V и ток стимуляции составляет 5мА или менее (Jankowska et al., 1975).
Структурная организация объединений пирамидных нейронов сенсомоторной 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. Рисунок 7. Группы пирамидных нейронов в поле 4 мозга кошки. Метод Гольджи Бюбенета. А: Распределение пирамидных клеток по слоям. Б: Выявленные объединения пирамидных клеток, объединённых пучком апикальных дендритов (использован синий светофильтр для повышения контрастности). Римскими цифрами отмечены слои коры. -50 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). А - Малое увеличение, размер мерной риски - 200 мкм Серым цветом обозначен участок препарата, использованный для анализа ввиду его прохождения через третий слой. Б - Большее увеличении, мерная риска - 50 мкм. -52 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.
Вариативность нейронных объединений сенсомоторной коры мозга кошки
Вариативность нейронных объединений поля 4 коры мозга кошки может быть оценена не только качественно, по клеточному составу, но и количественно, по степени вертикальной упорядоченности нейронов или вертикальной исчерченности коры. Этот признак можно сравнительно оценить по величине коэффициента вертикальной упорядоченности Org. В этой части исследования было произведено количественное исследование вертикальной упорядоченности элементов сенсомоторной коры мозга кошки по величине коэффициента Org с целью оценки вариативности нейронных объединений правого и левого полушарий.
На фронтальных срезах подполя 4у правого и левого полушарий пяти интактных животных производился расчёт коэффициента вертикальной упорядоченности Org слоя III. Третий слой для этого исследования был выбран как наиболее широкий слой с большим количеством клеток, для которого исключена возможность механического раздвигания миниколонок пучками волокон белого вещества. В результате исследования для каждого полушария каждого животного было проанализировано от 7 до 9 срезов, имевших по несколько полей зрения, свободных от деформаций, разрывов ткани и крупных сосудов. Для каждого исследованного поля зрения, количество пересечённых счётными линиями нейронов было заметно больше количества счётных линий, что давало нам право на вычисление значения коэффициента Org. Основные статистические характеристики полученных наборов значений коэффициента Org для каждого из полушарий представлены в таблице 2 и на графике 3. Для животных №№ 1, 2 доверительные интервалы для вычисленного среднего не перекрывались, для котов №№ 3, 4, 5 было отмечено их перекрытие. Для выяснения достоверности различия средних коэффициента Org левого и правого полушарий полученный набор данных подвергался статистической обработке. Проверка нормальности распределений полученных данных проводилась путём её оценки по W критерию Шапиро-Уилка. Выбор этого критерия был обусловлен небольшим количеством данных в выборке (наименьшее количество - 8) и невозможностью использования Z критерия Колмогорова-Смирнова, для которого среднее и дисперсия должны быть известны априори, а не вычисляться из набора данных. Однако, использование этого критерия не позволило доказать нормальность распределения всех экспериментальных данных. В связи с этим, для проверки нулевой гипотезы о достоверном различии среднего коэффициентов Org для левого и правого полушарий был использован не t-критерий, а метод анализа различий между средними - ANOVA. Результаты статистического анализа представлены в таблице 3. Нулевая гипотеза принималась при вероятности больше 95%.
В результате применения ANOVA, для четырёх животных из пяти (№№ 1, 2, 3, 5), была показана достоверность различия средних, а для животного № 4 нулевая гипотеза о различии среднего коэффициентов Org была отвергнута. Средние значения считаются достоверно различающимися при значимости менее 0,05 (отмечено жирным шрифтом). Сумма Df Среднее F Значимость КОТ №5 Внутри группы 0,480 20 0,024 Всего 0,628 21 При статистической обработке, у животных №№ 1, 3, 5 было показано достоверно большее значение коэффициента вертикальной исчерченности. У кошки № 2 достоверно большее значение коэффициент имел для правого полушария. У кошки № 4 не было показано достоверной разницы между значением коэффициента для правого и левого полушарий, однако, в виде тенденции, можно отметить недостоверно большее (с вероятностью 87%) значение коэффициента для правого полушария. Таким образом, результаты проведённого исследования указывают на то, что у четырёх животных из пяти значение коэффициента вертикальной упорядоченности для правого и левого полушарий достоверно различаются, что является показателем структурной вариабельности нейронных объединений СМК мозга кошки. Однако, полученные в этой и предыдущей главах данные не позволяют судить об особенностях миниколонок агранулярной коры. Для решения этого вопроса необходимо привлечение методов, позволяющих проследить не только структурные характеристики нейронов, такие как форма тела и особенности дендритной и аксонной систем, но и структурно-функциональные, биохимические показатели. Поле 4 характеризует отсутствие цитоархитектонически выявляемого слоя IV и наличие гигантских пирамид в слое V. Максимальной выраженности описанные признаки достигают в подполе 4у. Поле 7 относится к гранулярным и характеризуется хорошо выраженным четвёртым слоем. Учитывая различие цитоархитектонической организации этих двух полей, можно предположить, что тормозные влияния на эфферентные нейроны здесь также имеют отличия. Поэтому метод иммуногистохимического выявления ГАМК позволит получить дополнительную структурно-функциональную характеристику пирамидных нейронов коры этих полей.
Похожие диссертации на Стабильность и пластичность межнейронных взаимоотношений сенсомоторной коры мозга кошки
