Влияние ростральной и Каудальной областей стволовой ретикулярной формации на авто-и кросспектральные характеристики электрической активности корковых структур Воробьев, Николай Александрович

Введение к работе

Актуальность. В настоящее время ЭЭГ остается одним из основных методов диагностики нервных заболеваний и продолжает привлекать к себе внимание многих исследователей как один из наиболее доступных и информативных показателей работы мозга. Важную роль в регуляции электрической активности мозга играет ретикулярная формация мозгового ствола (РФ) /Moruzzi,Magoun,1949; Росси.Цанкетти, I960; MoruzzI,1972/. Однако влияние ее на ритмическую активность различных корковых структур неоднозначно /French et al,1952; Macadar. et al,1974/. Наиболее типичными эффектами стимуляции ретикулярной формации считается десинхронизация электрической активности в неокортексе и синхронизация ее в гиппокампе /MoruzzI,Ма-goun,1949; Sailer,Stumpf,1957/. Однако полного единства мнений по поводу этих эффектов нет, т.к. сами понятия синхронизация и де-синхронизация весьма относительны /Harper,1971/и часто под ними понимаются различные паттерны ритмической активности /Magnes et al,1961; Гусельников,1976; Vertea,1981; Kumar et al,1985/, а, во-вторых,- сами реакции в значительной степени зависят от интенсивности стимуляции ретикулярной формации /Favale et al,1961; Stumpf 1965; Yamaguchi et al,1967; Paiva et al,1976/.

Другим актуальным аспектом данной работы является проблема "синхронизирующих" и "десинхронизирующих" систем мозгового ствола /Anchel,Lindsley,1972; Macadar et al,1974; Vertes,1980,1981/. Многочисленные опыты с перерезками мозгового ствола на разных уровнях /MoruzzI,1964,1972/, разрушениями различных его участков /Lindsley et al,1949; BonTallet,Dell,1965/, их охлаждением /Naqu-et et al,1962; Berlucchl et al,1964/ и фармакологическим выключением /Magni et al,1959; Rasїла,Manela,1966; Bueno et al,1968/ привели к представлению о существовании активирующих (десинхронизирующих ЭЭГ) участков, расположенных ростральное корешка тройничного нерва (ростральная область РФ), и деактивирующих (синхронизирующих ЭЭГ), расположенных каудальнее его /MoruzzI,1964,1972/. Вместе с тем опыты с электрической стимуляцией этих областей не дали таких однозначных результатов /Favale et al,1961; Klemm,1972 Macadar et al,1974; Vertes,1981; Kumar et al,1985/. Относительно низкочастотная стимуляция всех участков приводила к синхронизации в коре, а высокочастотная - к десинхронизации /Favale et al,1961/

Такая неоднозначность данных относительно влияний на ЭЭГ со стороны ростральных и каудальних, отделов стволовой ретикулярной формации потребовала более детального авто- и кросспектрального

анализа электрической активности корковых структур при различных уровнях активности этих ретикулярных областей.

Цель исследования:

Выяснение особенностей влияния ростральной и каудальной областей стволовой ретикулярной формации на авто- и кросспектральные характеристики электрической активности различных корковых структур и определение характера взаимоотношений между этими областями в процессах регуляции электрической активности корковых структур.

Задачи исследования:

1. Провести исследование изменений авто- и кросспектральных характеристик электрической активности соматосенсорной, моторной и зрительной областей и дорзального гиппокампа при различных частотах стимуляции клиновидного ядра (ростральная область РФ) и каудального ретикулярного ядра моста (каудальная область РФ).

2. Исследовать изменения спектральных характеристик электрической активности корковых структур при локальном охлаждении клиновидного ядра и каудального ретикулярного ядра моста.

3. Выяснить характер изменения эффектов стимуляции клиновидного ядра на фоне локального охлаждения каудального ретикулярного ядра моста и, наоборот, характер изменения эффектов стимуляции каудального ретикулярного ядра моста на фоне локального охлаждения клиновидного ядра.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. ростральная область стволовой ретикулярной формации оказывает неоднозначные влияния на авто- и кросспектральные характеристики электрической активности различных корковых структур и эти влияния зависят от уровня ее активации;

2. влияния каудальной области стволовой ретикулярной формации на авто- и кросспектральные характеристики электрической активности корковых структур отличаются от аналогичных влияний ростральной облаоти и имеют противоположную направленность в отношении амплитуды тэта ритма гиппокампа;

3. взаимоотношения ростральной и каудальной областей стволовой ретикулярной формации в регуляции тета активности гиппокампа характеризуются демпфирующим влиянием каудальной области на активирующие эффекты ростральной.

Научная новизна полученных результатов.

I. Впервые проведен комплексный авто- и кросспектралышй анализ электрической активности корковых структур в условиях высокочастотной электрической стимуляции ростральной области стволовой ретикулярной формации И сделан строгий отатиотичеокий анализ из-4

менений авто- и кросспектральных характеристик при различных уровнях ее активации, позволивший:

а) выявить неоднозначность изменений различных составляющих
дельта диапазона в электрической активности корковых структур;

б) обнаружить значительные различия в характере изменения ча
стоты и амплитуды доминирующего тета ритма с ростом интенсивности
стимуляции ретикулярной формации и установить противоположный ха
рактер изменения амплитуды тета ритма в гиппокампе и зрительной
области;

в) показать характер изменений амплитудно-частотных характе
ристик альфа активности при различных частотах стимуляции РФ;

г) установить зависимость уровня синхронизации электрической
активности корковых структур, а также когрентности и фазового
сдвига в дельта, тета и альфа диапазонах от частоты стимуляции РФ

Z. Впервые проведен авто- и кросспектральный анализ электрической активности корковых структур при стимуляции каудальной РФ и установлена статистическая зависимость спектральных характеристик от уровня ее активации, что позволило обнаружить качественное различие между эффектами стимуляции ростральной и каудальной областей РФ в отношении амплитуды тета ритма гиппокампа.

3. Исследование эффектов локального охлаждения ростральной и каудальной областей РФ позволило установить, что и в этом случае основное различие между ними касается противоположной направленности изменений в амплитуде тета ритма гиппокампа.

4. Анализ взаимоотношений ростральной и каудальной областей РФ в регуляции электрической активности корковых структур позволил обнаружить демпфирующий характер влияния каудальной области РФ на активирующие эффекты ростральной в отношении амплитуда тета ритма гиппокампа и синергичность действия этих ретикулярных областей в отношении амплитуды тети ритма зрительной области.

Научно-практическая значимость работы. Проведенное исследование, обнаружившее различное влияние ростральной и каудальной областей ретикулярной формации на электрическую активность корковых структур, позволяет лучше понять механизм регуляции электрической активности коры со стороны ретикулярной формации мозга.

Анализ изменений авто- и кросспектральных характеристик электрической активности корковых структур при разных уровнях активации рострального и каудального отделов стволовой ретикулярной формации позволил установить неравнозначность различных спектральных характеристик при оценке ретикулярных влияний и выделить наиболее существенные признаки, характеризующие активность этих

ретикулярных областей, что имеет большое значение для развития электроэнцефалографических методов диагностики мозговых нарушений.

Апробация работы. Материалы исследования доложены на втором, третьем и четвертом рабочих совещаниях "Моделирование и методы анализа биоэлектрической активности головного мозга" (Пущино, 1984, 1988, 1991); 27^м и 28^м Совещаниях по проблемам высшей нервной деятельности (Ленинград,1984, 1989); Международной школе молодых ученых "Интермозг" (Репино,1987); Всесоюзной конференции, посвященной 80-летию со дня рождения члена-корреспондента АН и АПН СССР Л.Г.Воронина (Москва,1988); IX Всесоюзной конференции по нейрокибернетике (Ростов/Д.1989).

Структура диссертации. Диссертация написана на русском языке .на 168 страницах и состоит из введения, обзора литературных данных, описания методики, полученных результатов, обсуждения и выводов. В конце диссертации приводится список литературы, состоящий из 309 источников, из них 123 - на русском языке и 186 - на иностранном. Диссертация содержит 39 иллюстраций.