Введение к работе
AKIA'AJIbHOtl Ь ПРОБ.ЧНМЫ. Комплекс «опросов. к.кающихся астральной регуляции висцеральных функций. ОПЮСН1СЯ, по общему мнению, к наиболее сложным проблемам современной фитологии. В 1926 г. К.МБыков и А.И.Ллексеев-Беркман опубликовали тезисы своего доклада, которые стали одной из первых работ, посвященных изучению роли корковых клеток в регуляции деятельности внутренних органов. Впоследствии было получено множество фактов, ставших основой концепции о кортико-висцеральных взаимоотношениях.
В большинстве исследований, развивавших это направление, основное внимание уделялось процессам, возникающим на корковом уровне (Курцин, 1973; Батуев, 1978; Захаржевский, 1979; Беллер и др., 1980 и др.). При этом необходимость изучения подкорковых механизмов регуляции функций внутренних органов также подразумевалась; работа в лом направлении проводилась в целом ряде лабораторий (Суворов, 1967; Черниговский и др. 1973, 1980; Поідрачев, 1978, 1983: Баклаваджян, 1985; Кассиль, 1990 и др.). И тем не менее, до сих пор нет целостной картины взаимодействия разных участков коры головного мозга и подкорковых структур в процессах регуляции висцеральных функций. Очевидно также, что нуждается в уточнении и сама формулировка: "кора головного мозга регулирует функции внутренних органов". Разумеется, корковые нейроны не могут непосредственно осуществлять такую регуляцию, поэтому правильііее говорить о возможности модуляции кортикальными импульсами определенных, базовых механизмов, которые в обычных условиях осуществляют контрольные и координирующие функции по отношению ко всей многообразной "жизни" внутренних органов. В этой связи уместно привести высказывание В.Н. Черниговского (1969), который специально подчеркивал, что ".-.. кора больших полушарий не выполняя функций автоматической' регулирующей системы и даже системы следящей, может осуществлять влияния на отдельные саморегулирующиеся "блоки" физиологических систем". Поэтому,
одним из важных направлений в развитии концепции о коргико-висцеральных взаимоотношениях является изучение механизмов влияния кортикальных импульсов на процессы управления деятельностью внутренних органов, которые и совершаются с участием именно таких "саморегулирующихся блоков". Что же понимается под этим термином?
Вероятно, в этом случае, речь, прежде всего, должна идти о специализированных "вегетативных" центрах продолговатого мозга. Следует заметить, что анализу нейронной организации сосудодвигательного и дыхательного центров посвящено большое число исследований. Значительно меньше внимания уделялось механизмам бульбарной регуляции функций желудочно-кишечного тракта. В 1959 г. А.И.Мордовцев предложил понятие о "желудочном центре", локализованном в области дна четвертого мозгового желудочка и формирующем фазы голодной периодической деятельности. Эти представления не получили развития, так как. невозможно экспериментально доказать, что такая сложная форма поведения висцеральной системы, в формировании фаз которой участвуют интраорганные сплетения, большая группа пептидных гормонов и многие структуры мозга (Sarna, 1985 и др.), исчезает при разрушении указанной зоны продолговатого мозга.
Идея о бульбарном "желудочном центре" вновь начала обсуждаться в конце 70-х годов (Davison, Grundy. 1980). Вместе с тем, данных о том, нейроны каких структур могли бы относится к этому центру, какова его организация и особенности нисходящих влияний на функции желудка и тонкой кишки - не имеется. В связи с этим становится очевидной необходимость проведения таких исследований. И дело, конечно, не только в понимании принципов бульбарной регуляции функций желудочно-кишечного тракта. Как известно, в клинической практике широкое распространение получили в настоящее время операции ваготомий разного уровня (Курыгин, 1977; Панцырев, Гринберг, 1979; Матросова и др., 1981). И понятно, что без . знания основных закономерностей работы всей системы блуждающего нерва и, в особенности, ядер ваго-солитарного комплекса, невозможно
ра іобраіься ни и регуляции и координации функций желудочно-кшнечною іракіа. ни и механизмах их постваготомических нарушений Поттому акали? такого понятия как бульбарный "жел\дочный центр" имеет наряду с теореіическим. также и прикладное значение.
С др\т ой стороны остается неясным - что же можно понимать под этим термином? По нашему мнению, "желудочный центр" - это популяции сенсорных, вставочных и двигательных нейронов ваго-солитарного комплекса, принимающих участие п реализации собственных рефлекторных реакций желудка и тонкой кишки. Указанные группы нейронов, а также комплексы бульбарных структур, связанных с регуляцией кровообращения и дыхания, как раз и следует рассматривать в качестве тех самых функциональных "блоков" (Черниговский, 1969), на которые в определенных условиях оказывают влияние кортикальные сигналы, либо импульсы от других образований ценірагьноіі нервной системы.
Для понимания механизмов регуляции любой висцеральной системы необходимы, по меньшей мере, следующие сведения (Хаютин и др., 1977). Во-первых, нужно знать, где расположены и каким образом организованы специализированные нейроны. Во-вторых, -представлять пути получения ими информации о состоянии регулируемой системы. И. в третьих, дать ответ на вопрос о механизмах вмешательства этих нейронов в процессы текущей деяіельностн конкретной висцеральной системы. Эти три положения подробно обсуждаются в работах, относящихся к анализу механизмов регуляции кровообращения и дыхания (Кулаев, 1972; Конради, 1973; Хаютин и др., 1977; Лебедев, 1978, 1986; Бреслав, Пятин, 1994; Глебовский. 1994; Исаев, 1994 и др.). Что же касается функций пищеварения, то такого анализа, в частности, в связи с особенностями их бульбарной регуляции, пожалуй, не проводилось. И еще одно обеюятельство. По-видимому, целесообразно, к трем перечисленным положениям добавить и четвертое, касающееся того,- что для понимания механизмов регуляции любой висцеральной < системы необходимо знать каким образом происходит вмешательство
иерархически более сложных структур центральной нервной системы в базовые нервные механизмы регуляции.
Сказанное дает основания считать, что изучение механизмов кортико-бульбарных взаимоотношений, принципов взаимодействия кортикальных импульсов с нейронами продолговатого мозга является актуальным и представляет существенный интерес для выяснения закономерностей регуляции висцеральных функций.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью настоящей работы, выполненной в рамках плановых исследований лаборатории кортико-висцеральной физиологии Института физиологии им.И.П.Павлова РАН, явилось изучение структурно-функциональной организации популяций нейронов продолговатого мозга, принимающих участие в регуляции моторной функции гастро-дуоденальной зоны, и анализ механизмов модуляции их активности импульсами висцерального поля лимбической коры.
Задачи исследования состояли в следующем:
1. Провести анализ структурно-функциональной организации
нейронов ядер блуждающего нерва, принимающих участие в процессах
бульбарной регуляции функций верхних отделов желудочно-
кишечного тракта и являющихся элементами бульварного
"желудочного центра".
2. В ядре солитарного тракта изучить нейроны, реагирующие на
электрическое раздражение центральных отрезков желудочных ветвей
блуждающего нерва и механорецепторов желудка. Описать типы таких
нейронов и установить места их локализации.
3. С использованием техники ретроградного аксоналыюго
транспорта пероксидазы хрена и электрофизиологических методов
изучить особенности локализации, морфологические и
функциональные характеристики нейронов в дорсальном моторном
ядре блуждающего нерва, посылающих аксоны к функционально
разным областям желудка и тонкой кишки.
4. В условиях острых и хронических экспериментов изучить
эффекты активации "желудочных" нейронов дорсального моторного
ядра блуждающего нерва на изменения электрической активности
стенки желудка и двенадцатиперстной кишки.
5. Провести нейрофизиологический анализ взаимодействия
импульсов висцерального поля лимбичеекой коры с нейронами
бульбарного "желудочного центра".
6. Изучить типы влияний висцерального ноля лимбичеекой коры
на впецеросенсорные нейроны в системе бульбарного "желудочного
центра" и описать механизм кортико-бульбарного взаимодействия.
1. В средней части ядра солитарного тракта существуют две
группы нейронов, реагирующих на раздражение центральных отрезков
желудочных ветвей блуждающего нерва и механорецепторов желудка.
Первая из них - нейроны с ответами фазного типа на предъявляемый
стимул, вторая - с ответами тонического типа (тормозными и
возбудительными). Клетки с реакциями фазного типа способны
і расформировать частоту поступающей к ним интероцептивной
импульсации в сторону снижения ее избыточности. Описанные
нейроны являются частью афферентного звена в системе бульбарной
регуляции функций верхних отделов желудочно-кишечного тракта.
2. І Іреганглионарньїе нейроны, иннервирующие верхнюю часть
желудочно-кишечного тракта, локализуются у кошек только в
дорсальном моторном ядре блуждающего нерва и организованы в виде
полос (колонок), ориентированных в каудо-ростральном направлении.
Проксимальные отделы желудочно-кишечного тракта получают
)фферентные парасимпатические входы от групп нейронов,
находящихся в медиальной и дорсомедиальной частях ядра, а
днстальные - от клеток, расположенных вентролатерально. Активация
бульблрных висцеромоторпых "желудочных" нейронов
сопровождается изменениями показателей моторной деятельности
желудка и тонкой кишки.
3. Выявленные и изученные группы нейронов в ядре солитарного
тракта и дорсальном моторном ядре блуждающего нерва предлагается
рассматривать как афферентный и эфферентный функциональные
блоки в системе бульбарного "желудочного центра", предназначенного
для осуществления ряда собственных рефлекторных реакций верхних отделов желудочно-кишечного тракта.
4. Нейроны, локализованные в области бульбарного
"желудочного центра", изменяют параметры своей, активности под
воздействием импульсов с висцерального поля лимбической коры.
Соответствующие влияния (избирательные или генерализованные)
адресуются клеткам ядра солитарного тракта: преганглионарные
нейроны дорсального моторного ядра блуждающего нерва не имеют
прямых входов от кортикальных висцеромоторных областей.
5. Изменения функций внутренних органов под влиянием
раздражения висцеромоторных корковых зон являются следствием
модуляции активности висцеросенсорных нейронов продолговатого
мозга, входящих в состав бульбарных вегетативных центров.
Впервые выполнено комплексное электрофизиологическое и морфологическое исследование нейронов, составляющих бульбарный "желудочный центр".
Установлено, что в ядре солитарного тракта существуют две группы клеток, реагирующих на раздражение афферентных желудочных входов ответами фазного и тонического типов. Доказано, что клетки с реакциями фазного типа способны трансформировать частоту поступающей к ним интероцептивной импульсации в сторону снижения ее избыточности. Установлены места локализации висцеросенсорных нейронов обоих типов и предложена гипотеза об их роли в механизмах бульбарной регуляции функций желудка.
В дорсальном моторном ядре блуждающего нерва изучены особенности висцеротопической организации преганглионарных нейронов, посылающих аксоны к функционально разным областям желудка и тонкой кишки. Показано, что основная часть таких клеток локализована на участке ядра от +0.5 до +2.5 мм по отношению к задвижке. Их активация сопровождается изменениями электрогастро-и дуоденограмм. Определено количество нейронов, принимающих участие в иннервации разных областей желудочно-кишечного тракта и изучены их морфологические характеристики. Доказано, что
прокснчальные о і деды желудочно-кишечного тракта получают >фферелтные нарашмпатическне входы or груші нейронов, находящихся в медиальной и дорсомедналыюи частях ядра, а дистальные - or кдегок, расположенных вентро.чатерально.
Выявленные и изученные группы нейронов ваго-солінарного комплекса предлагается рассматривать как афферентный и эфферентный функциональные блоки в системе бульбарного "желудочного центра", предназначенного для осуществления ряда собственных рефлекторных реакций верхних отделов желудочно-кишечного тракта.
Впервые проведен анализ механизма кортико-бульбарного взаимодействия. Показано, что нейроны, локализованные в области бульбарного "желудочного центра", изменяют параметры своей активности под воздействием импульсов с передней лимбической коры. Доказано, что избирательные или генерализованные влияния висцерального поля лимбической коры адресуются клеткам ядра содіпарного тракта; преганглионарные нейроны дорсального моторно/о ядра блуждающего нерва не имеют прямых входов от кортикальных ппецеромоторных областей.
В работе выдвигается положение о том, что изменения деятельности внутренних органов под влиянием раздражения висцеромо горных корковых зон являются следствием модуляции активности висцеросенсорных нейронов продолговатого мозга, входящих в состав бульбарных вегетативных центров.
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ
РАБОТЬЕ Полученные в работе данные о структурно-
функциональной организации нейронов ядер блуждающего нерва, принимающих участие в регуляции моторной функции верхней части желудочно-кишечного тракта, важны для развития представлений о бульбарном "желудочном центре".
Результаты исследования групп нейронов ядра солитарного тракта, получающих входы от интероцепторов желудка, и нейронов дорсального моторного ядра, посылающих аксоны к разньгм частям желудка и тонкой кишки, расширяют представления о механизмах
бульбарной регуляции функций пищеварительной системы в норме и патологии. Они могут использоваться в клинике при анализе постоперационных и, в частности, постваготомических нарушений моторной функции верхней части желудочно-кишечного тракта. На основании представленных в работе экспериментальных фактов, впервые дан анализ одного из возможных механизмов изменений функций внутренних органов в условиях раздражения корковой висцеромоторной области.
Доказано, что кортикальные импульсы могут вмешиваться в текущую деятельность бульбарных вегетативных центров, модулируя активность висцеросенсорных нейронов. Тем самым демонстрируется один из конкретных механизмов кортико-висцеральных взаимоотношений, что имеет существенное теоретическое и прикладное значение. Полученные факты могут учитываться при анализе механизмов ряда психо-соматических заболеваний.
В целом. проведенное исследование и полученные экспериментальные данные в новой области физиологии нейрогастроэнтерологии - могут быть использованы в лекционных курсах по общей физиологии и физиологии висцеральных систем.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты работы были доложены на 5-м международном симпозиуме "Физиология и фармакология гладких мышц" (Варна, Болгария, 1988), на совещании проблемной комиссии международного сотрудничества "Физиология висцеральных систем" (Прага, Чехословакия, 1988), на 8-й научной конференции ЦНИЛ Тбилисского института усовершенствования врачей "Центральная регуляция вегетативных функций" (Батуми, 1989), на Всесоюзной конференции, посвященной 70-летию проф. Г.И.Косицкого "Центральные и периферические механизмы регуляции физиологических функций" (Москва, 1990), на 15-й Всесоюзной конференции "Физиология пищеварения и всасывания" (Краснодар, 1990), на симпозиуме стран СНГ "Макро- и микроуровни организации мозга в норме и патологии" (Москва, 1992).
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация содержит 275 страниц текста и иллюстрирована 43 рисунками и 4