Введение к работе
уальность исследования. Широкое привлечение различных
методических подходов и концепции к изучению функций центральной нервной системы является примечательной особенностью современной нейрофизиологии. Работы И.П.Павлова, П.К.Анохина, И.Н.Филимонова, J.Ecoles, С.А^Саркисова, К.В.Судакова, R.Sperry, tl.Dement, ll.Jouvet, Н.П.Бехтеревой, О.С.Адрианова, Н.Н.Любимова и их сотрудников и др. служат ярким примером системных исследований нервной системы, в которых в большей пли меньшей степени отранены и представления о системообразующих факторах исследуемой функции, о ее локализации, о возбудительных процессах, протекающих в ней, о компенсаторно-восстановительных перестройках, тлеющих место при различных' повреждениях нервной системы. Во всех этих исследованиях прослеживается одна единая цель - попытка выделить и полнее изучить в центральной нервной системе сцепление механизмов и связей, ответственных за исследуемую функцию. В то же время она не исключает возмок-ности объединить изучаемую функцию с другими функциями и процессами, сосуществующими в центральной нервной системе.
В настоящее время известны два основных состояния, в которых могут находиться нервные клетки: возбуждение и торможение. Любая, даже самая простая реакция организма невозможна, если оба эти процесса не сосуществуют.
"Вся наша нервная деятельность, - писал И.П.Павлов, - состоит из двух процессов: из раздражительного и тормозного, и вся наша жизнь есть постоянная встреча, соотношение этих процессов. .. Отношения между раздражительными и тормозными процессами, баланс между ними определяют все наше поведение - здоровое и больное" (И.П.Павлов. Полное собрание сочинений. - М.-Л., 1951, стр. 411).
Все вышесказанное в полной мере относится п к механизмам.--генерализованных процессов, протекающих в центральной нервной системе.
Несмотря на многочисленные исследования путей и механизмов распространения генерализованных процессов в ЩС, до настоящего времени в нейрофизиологии отсутствуют сведения и тем более теоретические представления, полностью объясняющие формирование
этих процессов. Неизвестны механизмы возникновения генерализованных процессов, недостаточно исследованы пути их распространения, транскоииссуральная передача этих процессов на различных уровнях мозгового ствола и полушарий головного мозга, локализация источников (пейсмекерных механизмов) генерализованных процессов, происхождение асимметричной (унилатеральной) и симметричной (билатеральной) их организации, системность этих процессов и т.д.
Литературные сведения о роли ретикулярной системы в механизмах генерации и распространении генерализованных, синхронизированных (возбудительных) процессов во время реакции пробуждения или парадоксального сна (Л.Г.Трофимов, Н.Н.Любимов, Т.С.Наумова, 1958; П.К.Анохин, 1965, 1967; А.М.Вейн, 1972, 1989; Ы.М. Іананашвили, 1972, 1974; И.Г.Карманова, 1975, 1977, 1988, 1989; Т.Н.Ониани, 1976, 1985; 1987, 1988; Itoruzsi, Magoun, 1949; Jouvet,I96I, 1967, 1974, 1988, 1989, 1990; Ыа6оип, 1965; Hob-son, 1965, 1969, 1988 и др.) сформулированы в общей форме. Они не вскрывают происхождение и локализацию источников генерализованных процессов в центральной нервной системе так Ее, как и не дифференцируют структуру путей передачи этих процессов в направлении переднего мозга. Точно так же литературные данные о происхождении генерализованных, синхронизированных процессов головного мозга во время формирования условно-рефлекторных связей, медленноволнового естественного сна и медденноволнового сна после эпилептического припадка (М.Н.Ливанов, 1957, I960, 1962; ІІ.А.Гараев и Н.Н.Любимов, 1987; Бгеиег, 1936, 1938, 1974; Penfild, Jasper, 1954; Dement, 1958, 1965, 1966, 1969, 1974; Prince, Gutnick, 1972; Ievic, Veskow, Rakic, 1980; Ocica et el 1980; Avoli, Gloor, 1981; Holaes, 1985; Hobson, 1988; Gloox, їагіеііо, 1988 и др.) не отвечают на эти же вопросы, относя эти процессы к реверберации активности по таламокорти-кальным "кругам" или явлениям доминанты.
Дель и задачи исследования. Основная цель нашего исследования состояла в изучении механизмов происхождения и путей распространения в центральной нервной системе генерализованных (синхронизированных и несинхронизированных) процессов. Генерализованные процессы, которые были предметом нашего исследования, представляли собой различные фазы естественного сна (быстрого и
ыедленноволнового), различные фазы сна после эпилептического припадка, генерализованную и фокальную эпилепсию, различные виды активации структур головного мозга.
С целью искусственного усиления функциональной активности одной из половин головного мозга наїли создавалась экспериментальная эпилепсия, вызываемая внутримышечным введением болъпнх доз пенициллина, у животных с деафферентацией соответствующей половины переднего мозга.
Для реализации поставленной цели в планируемом исследовании был создан ряд экспериментальных моделей на животных (косках) с "нейрохирургическим упрощением" проекционных и компссу-ральных связей головного мозга:
1) животные с перерезкой зрительного тракта и всех компс-
суральных связей конечного, межуточного и среднего мозга (мозо
листого тела, гшшокамповой комиссуры, септальной перегородки
и свода, передней мозговой комиссуры, ыежталамической комиссуры, задней мозговой комиссуры, хабенулярной комиссуры и комиссуры переднего и заднего двухолмия);
-
животные с перерезкой половины покрышки среднего мозга;
-
животные с комбинированной перерезкой половины покрып-ки среднего мозга и всех комиссуральных связей переднего и среднего мозга;
-
животные с полной деафферентацией одной из половин переднего мозга.
Контрольную группу составили интактные животные.
На этих животных нами были исследованы электрические изменения в симметричных точках головного мозга (корковых и стволовых структурах) во время протекания генерализованных процессов, сопровождаемых различными фазами сна, бодрствования и судорожной активности.
Основные результаты работы и их новизна. В нашей работе были исследованы генерализованные процессы, сопровождающие различные фазы естественного сна (медленноволнового и быстрого), различные фазы постэпилептического сна, генерализованную эпилепсию, различные виды активации структур головного мозга. Все эти процессы сопровождались генерализованными (синхронизированными и несинхронизированными) изменениями в электроэнцефалографической картине, которая служила основным индикатором соответ-
-4.-
ствувдих состояний центральной нервной системы экспериментам- ' ных животных.
У животных с,различными типами "упрощения" комиссуральных и проекционных связей головного ыозга впервые были обнаружены различные формы асимметрии медленноволнового и быстрого естественного и постэпилептического сна, различные фазы взаимоотношений между механизмами быстроволнового и медленного сна, впервые была обнаружена унилатеральная "пентщиллиновая" эпилепсия.
Было установлено, что после завершения унилатеральной организации эпилептического процесса наступает асимметричный сон: на стороне эпилептического припадка возникает фаза более глубокого сна, чем в противоположной половине головного ыозга.
Впервые в нейрофизиологии обнаружено, что генерализованные формы функциональных влияний в направлении переднего мозга обеспечиваются синхронной деятельностью сосуществующих симметричных нейрональных механизмов (организаций) мозгового ствола. Степень генерализации (симметрии) активирующих процессов (в структурах головного ыозга) зависит от степени ж полноты функциональной мобилизации этих симметричных механизмов мозгового ствола. Это заключение следует из наших наблюдений о существовании нпсила-теральных, относительно тегшентальных структур мозгового ствола, восходящих активирующих влияний. При выключении всех специфических и неспецифических восходящих связей половины покрышки среднего мозга наблюдается асимметрия медленноволновой и десинхронизированной электрической активности в симметричных структурах переднего мозга во время естественного сна, проявляющаяся в одновременном появлении медленноволнового и быстрого сна в различных половинах головного мозга, которая сопровождается и соответствующей асимметрией в ослаблении мышечного тонуса тела экспериментального животного. В этих же условиях одностороннего хирургического выключения тегментальных связей среднего ыозга эпилептический процесс, формируемый в результате одновременного действия больших доз пенициллина и рубцовой ткани поврежденной половины мозгового ствола, распространяется строго ипсилатераль-но к структурам соответствующих зрительного бугра и полушария. Последующий постэпилептический сон после так называемой унилатеральной эпилепсии всегда имеет характер асимметричного сна: более глубокий, быстрый сон (с десинхронизированной активностью
в корковых, таламических и ретикулярных структурах и с соответствующими ритмами в гшшокамде и наружном коленчатом теле) -на стороне предшествующей эпилептической активности и менее глубокий МеДЛеННОВОЛНОВОЙ СОН В Структурах ПРОТИВОПОЛОЖНОЙ ПОЛОЕИ-
еы головного мозга. Распределение мышечного тонуса тела животного во время постэпилептического сна после унилатеральной эпилепсии также соответствует тем фазам сна, которые регистрируются в симметричных структурах головного мозга. В условиях комбинированной хирургической перерезки восходящих связей в половине покрышки среднего мозга и комиссуральных систем переднего мозга все вышеприведенные явления становятся более отчетливыми и не тлеют модификаций. Существование унилатеральной эпилепсии в условиях одностороннего хирургического выключения восходящих афферентных связей к соответствующим зрительному бугру и полушарию свидетельствует об ограниченных возможностях распространения эпилептической активности к структурам противоположной половины переднего мозга посредством его комиссуральных систем (задней мозговой коїлнссурн, межталампческой комиссуры, гиппокамповой ко-миссуры, передней мозговой комиссуры, свода, септальной перегородки и мозолистого тела). Это наблюдение ставит под сомнение существующее в литературе объяснение ослабления эпилептического процесса у пациентов в результате хирургической перерезки мозолистого тела, межталамической комиссуры и передней мозговой коїлнссурн только за счет участия последних в распространении эпилептической активности в структурах головного мозга. По-видимому, это является одним из факторов ослабления эпилептического процесса наряду с другим, не менее важным фактором, с изменением, в результате перерезки комиссуральных связей переднего мозга, тонических влияний мозгового ствола, на соответствующие структуры головного мозга. Что же касается участия межксмпссуральных связей задних отделов мозгового ствола в передаче эпилептической активности на противоположную сторону, то наши экспериментальные данные отрицают эти возможности.
Результаты спектрального анализа электрической активности в структурах головного мозга во время эпилептического припадка свидетельствуют о характерном распределении спектральной мощности ЭЭГ по частотам. Однако это распределение не зависит от проявления эпилептической активности в ЭЭГ. Поэтому оценка спект-
-6-.
ральной характеристики ЭЭГ при эпилепсии имеет гораздо большее диагностическое значение, чем визуальное выявление характерных для эпилепсии форм ЭЭГ.
Кондепдия. Генерализованные формы функциональных влияний в направлении переднего мозга обеспечиваются синхронной деятельность сосуществующих симметричных нейрональных механизмов (организаций) мозгового ствола. Степень генерализации (симметрии) активирующих процессов (в структурах головного мозга) зависит от степени и полноты функциональной мобилизации этих симметричных механизмов мозгового ствола.
Научно-практическая ценность работы. Проведенное исследование тлеет не только важное теоретическое значение и открывает перспективы для дальнейшего изучения механизмов распространения генерализованных процессов, позволяет глубже проанализировать локализацию и структурно-функциональную организацию асимметричных и симметричных механизмов сна, бодрствования и судорожных состояний, пути распространения сопровождающей их генерализованной активности, но и носит прикладной характер. Результаты проведенного исследования могут быть использованы для диагностики В понимания механизмов распространения судорожной активности в неврологической и нейрохирургической клиниках.
Нами было показано, что оценка спектральной характеристики ЗЭГ при эпилепсии имеет гораздо большее диагностическое значе- кие, чем визуальное выявление характерных для эпилепсии форм ЭЗГ,
Внедрение результатов исследования. Теоретический материал и экспериментальные методические приемы, использованные в работе, нашли отражение в учебном процессе и научно-исследовательской работе на кафедрах: нормальной физиологии Азмедуниверсите-та им. Н.Нариманова и физиологии человека и животных Бакгос-университета им. М.Расул-заде, а также в лабораториях Института физиологии ш. А.И.Караева АН Азербайджана и НИИ мозга АН России
Полученные данные могут быть использованы при чтении курса лекций по нормальной физиологии.
Апробация работы. Материалы диссертации были доложены на:
заседании физиологического общества АН Азербайджанской ССР (Баку, 1987 г.);
U съезде Всесоюзного физиологического общества им. И.П.Павлова (Кишинев, 1987 г.);
Пленуме Всесоюзной Проблемной комиссии "Структурно-функциональные основы организации їлозга в норме и патологии" (Донецк, 1989 г.);
IX Всесоюзной конференции по проблемам нейрокибернетикп (Ростов-на-Дону, 1989 г.);
Советско-Югославском совещании "Нейротрансмиттеры" (Москва, 1989 г.);
I научном семинаре "Нейрофизиология сна и бодрствования" (Ростов-на-Дону, 1989 г.);
У Всесоюзном заседании экспертного Совета по молекулярной биологии и медицинской биотехнологии, Научного совета АН и МЛН СССР по физиологии человека и президиума Восточно-Сибирского филиала СО АМН СССР, посвященного памяти В.М.Бехтерева "Восстановительная неврология" (Иркутск, 1990 г.);
П научном семинаре "Нейрофизиология сна и бодрствования" (Ростов-на-Дону, 1990 г.);
Учредительном конгрессе Международного общества по патофизиологии (Москва, 1991 г.);
Ш научном семинаре "Нейрофизиология сна и бодрствования" (Ростов-на-Дону, 1991 г.).
Диссертация обсуждена на заседании Ученого Совета НИИ дазга АМН СССР (25 декабря 1991 г.).
Общественная апробация диссертации состоялась 14 мая 1992 г. на заседании Московского физиологического общества.
Основные положения диссертации изложены в опубликованных работах.
Обаем и структура диссертапиж. Диссертационная работа изложена на 248 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, описания методов исследования, полученных результатов, их обсуждения, выводов и списка литературы. Список литературы содержит 442 работы, из которых 268 иностранных авторов. Текст диссертации проиллюстрирован 56 рисунками и-'' 3 таблицами.'