Автореферат и диссертация по медицине (14.00.17) на тему:Анализ участия нейронов перифорникальной области гипоталамуса в механизмах алкогольной мотивации у крыс

АКАДЕМИЯ МЕДИЦИНСКИХ НАУК СССР

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ НОРМАЛЬНОЙ ФИЗИОЛОГИИ ИМ. П. к. АНОХИНА

На правах рукописи

МЕЩЕРЯКОВ Александр Федорович

АНАЛИЗ УЧАСТИЯ НЕЙРОНОВ ПЕРИФОРНИКАЛЬНОЙ ОБЛАСТИ ГИПОТАЛАМУСА В МЕХАНИЗМАХ АЛКОГОЛЬНОЙ МОТИВАЦИИ У КРЫС

14.00.17— нормальная физиология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 1981

Работа выполнена в лаборатории физиологии мотиваций (научи. рукав, лаборатории!—жаад. мед. ¡наук, старт. научи, сотр. А. В. Котов) НИИ нормальной физиологии им. П. К. Анохина АМН СССР (директор института член-корр. АМН СССР, профессор К. В. Судаков).

Научный руководитель — кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник А. В. КОТОВ.

Официальные о и и о :и с и т ы :

Доктор медицинских наук 10. А. МАКАРЕНКО

Доктор медицинских наук 10. В. БУРОВ

Ведущее учреждение:

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт общей и судебной психиатрии им. В. П. Сербского.

Защита диссертации состоится « ао » 1982 г.

в Ай_ .часов на заседании Специализированного Ученого Совета Д 001.08.01 при научно-исследовательском институте

нормальной физиологии им. П. К. Анохина, АМН СССР (г. Москва, ул. Герцена, 6).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института.

Автореферат разослан « // » ^е^и^рд, 1981 г.

Ученый секретарь специализированного совета доктор биологических наук Т. И. БЕЛОВА.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Исследование нейроиальных механизмов формирования целенаправленного поведения человека и животных иимеет существенное теоретическое и практическое значение как для нейрофизиологии, так и для клинической медицины. Начало экспериментального изучения моти-вационно-эмовдиональной сферы человека и животных было положено еще работами И. М. Сеченова (1866) и И. П. Павлова (1916). В последующем, были выполнены многочисленные исследования по изучению психо- и ¡нейрофизиологических процессов (возникновения и удовлетворения различных видов биологических потребностей, которые определяют в конечном итоге -разнообразные формы поведенческих (реакций живых объектов (В. Bailay, F. Bremer, 1921; J. R. Brobeck, 1943, 1946; . А. Б. Коган, 1949; К. L. Lorens, 1950; В. K. Anand, J. R. Brobeck, 1954; И. С. Бериташвили, 1961 и др.).

На современном этапе исследований изучение системных механизмов целенаправленного поведения животных и человека базируется на теории функциональных систем, созданной академиком П. К. Анохиным. Согласно одному из ее положений, мотивация, возникающая на основе доминирующей потребности, представляет собой наиболее 'инициативное звено в организации поведенческих актов, 'предопределяя поиск организмом соответствующих раздражителей во внешней среде и выступая ¡в ¡роли свообразного фильтра, «...отбирающего нужное и отбрасывающего ненужное, вернее, не адекватное для ¡исходной обстановки» (П. К. Анохин, 1968). Естественные биологические мотивации всегда направлены на поддержание постоянства гомеостатических показателей организма. Возникновение потребности и трансформация ее в специфическое мотивацнонное возбуждение, ¡как правило, имеет отрицательную эмоциональную окраску, а удовлетворение — сопровождается положительной эмоцией, что способствует луч-

шему закреплению в памяти организма, как живой системы, основных параметров достигнутого результата.

Вместе с естеетественными -мотивациями некоторые авторы выделяют так называемые искусственные мотивации, которые возникают на основе неоднократного положительного эмоционального подкрепления, например, при самостимуляции животными «систем награды» мозга, или при потреблении человеком веществ (например этанол), обладающих мощным эйфоризиру-ющим действием (К. В. Судаков, 1971; И. А. Сытинский, 1974; D. Hell et al., 1976; Ю. А. Макаренко, 1980 и др.). Использование алкоголя, то мнению ряда авторов, может оказывать выраженное аитистрессорное действие, что является самостоятельной причиной возникновения устойчивых влечений к его потреблению, с целью снятия эмоциональных перенапряжений, вызванных конфликтными ситуациями, действием экстремальных факторов среды и другими причинами (А. Galardo-Carpertier, 1976; R. Н. Collaer et al., 1977; С. Kornetsky, R. U. Esposito, 1979; Ю. В. Буров, 1980 и др.). Это сопровождается изменениями нормального обмена биогенных аминов в глубоких структурах мозга, как проявление приспособительных реакций организма к действию этилового ¡спирта. Этанол и его метаболиты ^включаются в процессы нейронального метаболизма, что приводит к изменениям активности и функционирования образований мозга, вовлеченных в механизмы формиро-. вами я мотив ационнопо возбуждения.

Многосторонний и глубокий анализ участия различных структур мозга ,в -геиезе биологических ¡мотиваций организма позволил IT. ¡К. Анохину и ¡К- В. Судакову (1970, 1971) обосновать положение об исключительной роли центров гипоталамуса, выступающих о качестве своеобразных «пейсмекеров», или «водителей ритма», в инициации поведения человека и животных. «Пейсмекерные» функции гнпоталамических цен-трав, в первую очередь, обусловлены спецификой метаболизма отдельных нейронных ансамблей, составляющих эти центры, особенностями их нервных связей и процессами ней-росекреци».

В последнее время высказано предположение, что, в ходе становления искусственной алкогольной мотивации у человека и животных, гипоталамичеекие структуры мозга могут изменять свои нейрохимические свойства и выполнять роль «пейсмекеров» в инициации поведения,направленного на поиски прием этанола (К. В. Судаков, 1971). Установлено, что электро- и хемоетимуляция «центров жажды» гипоталамуса крыс со сформированной алкогольной мотивацией приводит к поиску, выбору и потреблению только алкоголя. Это свидетельствует о том, что искусственные мотивации могут формироваться на структурно-функциональной основе естес-

твеииых биологических мотиваций (А. В. Котов с соавт., 1978; К. В. Судаков с соавт., 1979 и др.). При этом обнаружены существенные изменения холин- и пептидэргических механизмов регуляции питьевого поведения животных, что, возможно, связано с перестройкой функциональной активности отдельных нейронов перифорникальпой области гипоталамуса, составляющих «центры жажды». Приведенные данные диктуют необходимость электрофизиологических и нейрохимических исследований участия нейронов в процессах организации искусственной 'алкогольной мотивации. Одной из актуальных задач этой проблемы является изучение изменений функциональной активности отдельных нервных клеток «центра жажды» перифорникальпой области задне-латералыюго гипоталамуса, развивающихся у крыс при формировании влечения к потреблению водного раствора этанола ¡на структурно-функциональной основе мотивации жажды. Проведение исследований в этом направлении позволит изучить некоторые аспекты возникновения влечения к потреблению- алкоголя и расширит теоретически!е основы лечения и профилактики алкоголизма.

Цель и задачи исследования. Изменения электрической активности «пейсмекерных» 'нейронов иод влиянием афферен-тацни нейрогуморалыного характера отражают включение их в соответствующую функциональную систему и могут являт-ся критерием оценки функциональной активности нервных клеток. Исследование химической реактивности последних является основой для дальнейшего изучения функций единичных нервных элементов при включении их в разномодальные мотивациоиные возбуждения. На основании этого, общей целью данного экспериментального исследования явилось изучение нейрофизиологических и нейрохимических особенностей клеточных механизмов «пеисмекерной» организации искусственной алкогольной мотивации у крыс, сформированной на структурно-функциональной основе водной потребности.

■В соответствии с поставленной целыо, необходимо было решить следующие конкретные задачи:

1- Провести сравнительный анализ импульсной активности нейронов «центров жажды» перифорникальпой области задне-латерального гипоталамуса крыс в норме и при длительной алкоголизации;

2. Исследовать чувствительность нейронов питьевых инициативных зон подбугорья к дипсогенному холиномиметику ацетилхолину и осмотической стимуляции ионами натрия у крыс с искусственно сформированным влечением к потреблению раствора этилового спирта и иптактных животных;

3. Изучить роль некоторых пейропептидов, принимающих участие в регуляции питьевого поведения животных, в меха-

низмах «пейсмекерной» организации влечения к потреблению водного раствора этанола у крыс.

Научная новизна. Проведенные исследования позволили:

— детально изучить и проанализировать характер спонтанной импульсной активности нейронов, «пейсмекерных» в отношении мотивации жажды, перифорникальных отделов задне-латерального гипоталамуса крыс, не подвергавшихся алкоголизации;

— установить, что длительная алкоголизация животных приводит к изменениям интенсивности импульсных потоков большинства нейронов, характера их пачечио-групповой активности и соотношений различных типов спонтанных им-пульсаций;

— показать, что при развитии у крыс влечения к потреблению 20% водного раствора эталона отмечаются изменения в чувствительности некоторых нервных клеток к дипсогенному холиномнметику ацетилхолину, что свидетельствует о вовлечении холинэргической нервной системы в механизмы формирования алкогольной мотивации у животных;

— определить характер осмочувствителыюсти отдельных нейронов перифорникальной области зддне-латералыюго гипоталамуса крыс с искусственно созданным влечением к потреблению раствора алкоголя и животных, иитактных в отношении этанола;

— дать сравнительную оценку реактивности «пейсмекерных» в отношении питьевого поведения нейронов перифорникальной области гипоталамуса к пейропептидам (ангиотен-зин-П — дипсогенный, брадикинин — антидпсогенный), принимающим участие в регуляции питьевого поведения крыс, подвергнутых экспериментальной алкоголизации, и животных, не имевших контактов с этиловым спиртом;

— установить, что специфическая чувствительность нейронов перифорникальной области гипоталамуса к ангиотен-зину-Н («пейсмекера» алкогольной мотивации, созданной на структурно-функциональной основе мотивации жажды) у крыс связана с изменениями функций внутримембранного и внутриклеточного циклического аденозин-3', 5'-монофосфата.

Практическая ценность. В результате данной экспериментальной работы выявлены нейрональные корреляты становления алкогольной мотивации у крыс. На клеточном уровне показана роль некоторых медиаторов и нейропептидов в развитии алкогольной мотивации. Экспериментально, с использованием тонких электрофизиологических методик, подтверждена возможность создания искусственной формы влечения к водному раствору алкоголя на структурно-функциональной основе естественной мотивации жажды. При этом отмечено из-

менение нейрохимических свойств нейронов, включающихся в новую функциональную организацию.

Результаты проведенных исследований могут быть использованы для разработки средств воздействия на центральные механизмы алкогольной мотивации, с целью создания эффективных методов лечения и профилактики алкоголизма. Кроме того, некоторые экспериментальные данные настоящей работы могут быть использованы в качестве факультативного материала, при чтении курса нормальной физиологии на медицинских факультетах.

МАТЕРИАЛЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ДОЛОЖЕНЫ

1. На XI конференции молодых ученых биологического факультета МГУ. Москва, 1980.

2. На конференции молодых ученых НИИ нормальной физиологии им. П. К. Анохина АМН СССР, посвященной XXVI съезду КПСС- Москва, 1981.

3. На XII конференции молодых ученых биологического факультета МГУ. Москва, 1981.

4. На заседании проблемной комиссии «Медико-биологические проблемы алкоголизма и наркоманий» Научного Совета «Межведомственнные проблемы наркологии». Москва, 1981.

5. На совместном заседании лаборатории физиологии мотиваций НИИ нормальной физиологии им. П. К- Аиохниа АМН СССР и кафедры психиатрии I ММИ им. И. М. Сеченова. Москва, 1981.

6. На совместном заседании лабораторий физиологии мотиваций, общей физиологии функциональных систем, функциональной нейрохимии и физиологии эмоций НИИ нормальной физиологии им. П. К- Анохина АМН СССР. Москва, 1981.

СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ

Диссертация написана на русском языке, материал изложен на 138 страницах машинописного текста. Введение составляет 4 страницы- В первой главе, на 28 страницах, приведен обзор литературы. Объект и методики исследований изложены па- 13 страницах. Результаты собственных исследований описаны на 67 страницах. Обсуждение полученных результатов представлено на 18 страницах. В диссертации приведено 25 рисунков и 7 таблиц. Библиография состоит из 296 источников литературы, из них 101 — отечественный и 195 — иностранных.

Весь материал, представленный в диссертационной работе, получен, обработан, проанализирован и обобщен лично автором.

Данная работа является логическим продолжением экспериментальных исследований по изучению центральных механизмов формирования искусственных устойчивых мотивацион-ных состояний организмов, выполняемых в лаборатории физиологии мотиваций, и входит в тематический план научных исследований НИИ нормальной физиологии им. П. К. Анохина АМН СССР.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследование спонтанной импульсной активности нейронов перифорникальной области задне-латерального гипоталамуса («центры жажды») и их реактивность к физиологически активным веществам, принимающим участие в регуляции питьевого поведения, было проведено на 127 крысах, самцах, линии «Вистар» и нелинейных животных, в возрасте 4,5—6 месяцев, весом 180,0—280,0 граммов.

Формирование у крыс влечения к потреблению алкоголя осуществляли на основе 30-ти суточной подмены естественного водного подкрепления мотивации жажды 20% водным раствором этилового спирта. В последующем, животных экспериментальной (I) группы помещали в индивидуальные боксы, в ситуацию свободного выбора воды и алкоголя, и определяли характер предпочтения раствора этилового спирта или воды. На основании последнего, экспериментальных животных разделяли на группы: 1а группа — крысы с абсолютным предпочтением водного раствора этилового спирта; 16 группа — животные перемежающие предпочтение раствора алкоголя и воды (1 б 1 — фаза предпочтения 20% раствора эталона; 1б2 — период предпочтения воды); 1в группа — крысы, отвергающие прием алкоголя в ситуации свободного выбора и предпочитающие потребление только воды. Контролем служили животные, не подвергавшиеся алкоголизации (0 группа).

Электрическую активность нейронов перифорникальней области гипоталамуса регистрировали у крыс под уретановым наркозом (доза 1,0 г/кг, в виде 10% водного раствора, в/б). Животных фиксировали в стереотаксическом приборе типа «СТМ» (Р. М. Мещерский, 1959)- Применение данного наркотического вещества было обусловлено тем, что уретан, действуя как снотворное, не оказывает заметного влияния на «пейсмекерные» механизмы некоторых биологических мотиваций (К. В. Судаков, 1965, 1966 и др.). Следует отметить, что, согласно литературным данным, большая часть экспериментальных работ по изучению реактивности центральных нейро-.

нов к различным биологически активным соединениям проведена на животных, находившихся под уретановым наркозом.

При введении, электродов в перифорникальную область задне-латералыюго гипоталамуса пользовались координатами стереотаксических атласов мозга крыс D. Albe-Fessard et al. (1966) и L. J. Pellegrino et al. (1979).

Для регистрации спонтанной импульсной активности нервных клеток и микроиоиофоретического подведения физиологически активных веществ использовали пятиканальные капиллярные микроэлектроды карандашного типа, с внутренним диаметром кончика каждого канала в пределах 0,5—0,8 мкм. Электрическую активность регистрировали экстроклеточным способом прн помощи усилителя постоянного тока, с входным сопротивлением 20 мОм, в комплексе с четырехлучевым ос-цилоскопом типа « Biophas-IV» (Франция). Нейронограмму, получаемую в эксперименте, фиксировали на магнитную ленту для последующей аналитической и статистической обработки, а также графически.

С целью определения химической реактивности нейронов пернфорникалыюй области гипоталамуса, боковые каналы микроэлектродов заполняли растворами веществ, обладающих выраженным действием на центральные механизмы регуляции питьевого поведения животных. В экспериментах использовали: 5X10-1 М водный раствор ацетилхолииа (Медпром СССР), рН = 4,3±0,1; 5Х10~4 М водный раствор ангиотензи-на-П («Ciba», Switzerland; Veb Berlin-Chemie, DDR), pH=4,7±0,2; 5ХЮ-4 M водный раствор брадикиинна триацетата (ВКНЦ АМН СССР), рН = 4,7±0,1; 5ХЮ-4 М водный раствор цАМФ, рН = 4,9±0,1; 0,5ХЮ-1 М водный раствор натрия хлорида, рН=5,0±0,1. Поляризованные молекулы активных веществ подводили к нейронам, применяя анодный ток, величиной 20_40 нА, при компенсирующем токе соответствующей силы. Произвольную диффузию веществ предотвращали, используя ток противоположного знака, силой 2—6 нА (D. R. Curtis, 1964, 1972; I. S. Salmoraghia, С. N. Stefans, 1967). Наличие канала компенсирующего тока позволяло устранять поляризацию кончика микроэлектрода, при изменении соотношений потенциалов в период микроионофоре-за веществ. При подведении к нервным клеткам дипсогенных веществ, производили контроль на наличие «токового эффекта», чем исключали возможность электротонического изменения импульсной активности нейронов.

Для точной идентификации области мозга, активность единичных элементов которой регистрировали во время эксперимента, проводили гистологический контроль трека и положения кончика микроэлектрода. Кроме того, глубину погруженная последнего в мозг определяли по счетчику микропода-

чи манипулятора. Ошибка при подобном измерении не превышает 20 мкм (Р. М. Мещерский, 1960). Дополнительным визуальным контролем положения кончика микроэлектрода служил паттерн спонтанной импульсной активности нейронов, характерный для клеток перифорникальной области задне-латеральпого гипоталамуса.

Результаты экспериментов подвергали аналитической и статистической обработке, с помощью многоканального анализатора Nokia-LP-4900 (Финляндия) и мини-ЭВМ Nova 2/10 (США), по специально составленным программам. При анализе спонтанной и вызванной физиологически активными веществами электрической активности нервных клеток, использовали различные характеристики импульсного потока нейронов. Однако наиболее приемлемым методом описания изменений функциональной активности нервных клеток, по показателям их электрической деятельности, является метод временного анализа. Для лучшего выявления особенностей кривой распределения межимпульсных интервалов времени, использовали нелинейные (кусочно-равномерные) шкалы времени (Н. Н. Преображенский, Н. В. Яровицкий, 1963; В. Г.Волков с соавт., 1970; Р- М. Мещерский, 1972).

Всего зарегистрировано 414 нейронов, из них 256 нервных клеток из перифорникальной области задне-латерал_ьного гипоталамуса, 47 — из рострального гиппокампа и 111 — из области медиальных ядер таламуса.

РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Импульсная активность нейронов перифорникальной области гипоталамуса крыс при экспериментальном алкоголизме.

Изучение роли питьевых мотивациогеиных зон гипоталамуса в становлении искусственной алкогольной мотивации у крыс привело к необходимости детального анализа спонтанной импульсной активности отдельных нервных клеток данной области мозга. В связи с этим, в первой серии экспериментов провели сравнительный анализ характера электрической деятельности нейронов перифорникальной области задне-латерально-го гипоталамуса крыс, не имевших контакта с этанолом (0 группа), и животных подвергнутых алкоголизации (I группа).

Проведенные исследования показали, что у крыс 0 группы в данной области мозга преобладали нейроны (27,6%), имевшие низкую частоту спонтанной электрической активности (2—4 нмц./с), с невысокими показателями коэффициентов вариации (50—80%) текущих ее значений.

При структурном анализе выделены: непрерывно-аритмичный, пачечно-групповой и, как разновидность первого, едипич-

но-аритмичный типы импульсной активности у нейронов пери-форникалыюй области гипоталамуса. Изучение структуры импульсного потока нервных клеток с помощью ЭВМ-анализа позволило описать моно-, би- и полимодальное распределение межимпульсных интервалов в паттернах их активности.

Наиболее характерными для нейронов питьевых мотива-циогенных зон гипоталамуса крыс 0 группы были пачечно-групповая н непрерывно-аритмичная формы электрической деятельности (табл. 1). В паттерне импульсной активности нейронов с пачечно-групповой формой импульсаций доминировали интервалы длительностью 5—10, 10—20 и 100—200 мс. Причем, «пачки» импульсов состояли из 3—5 спайков. Для нервных клеток с непрерывно-аритмичной активностью были характерны межимпульсные интервалы длительностью 5—10 и 10—20 мс.

У животных 1а группы в перифорникальной области гипоталамуса доминировали нейроны, имевшие высокую (20—24 имп./с) среднюю частоту спонтанной импульсной активности (31,2%), при большой вариабельности частотных характеристик импульсного потока (коэффициенты вариации от 20 до 110%). У нервных клеток «пейсмекера» алкогольной мотивации крыс этой группы отмечены описанные выше три типа импульсаций (табл. 1). Установлено, что для нейронов с пачечно-групповым типом электрической активности свойственно доминирование в паттерне межимпульсных интервалов в пределах 10—20 и 100—200 мс, а «пачки» импульсов состоят, в среднем, из 7 спайков (5—10), т. е. в два раза больше, чем у нервных клеток с аналогичным типом активности у крыс 0 группы (Р<0,001). Частотно-временные характеристики импульсного потока нейтронов перифорникальной области гипоталамуса имели достоверные отличия (Р<0,01) у живот-пых 0 и 1а групп (табл. 1 и 2). Статически значимых различий в импульсной активности нейронов с другими типами электрической деятельности у этих животных не обнаружено.

У крыс 16 группы частотно-временные характеристики импульсных потоков нейронов перифорникальной области задне-латерального гипоталамуса зависили от фазы предпочтения алкоголя (1б[) или воды (1б2), в течение 24—72 часов, непосредственно перед острым опытом. Отмечено наличие упомянутых выше типов импульсной активности нервных клеток. Причем, большинство нейронов имели пачечно-групповой характер импульсаций (табл. 1), а количество спайков в «пачках» варьировало в пределах 3—8 импульсов у .крыс 1б2 группы, и 6—10 — 161 группы. В паттернах импульсных потоков этих нервных клеток доминировали интервалы 5—10 и 200— 300 мс (у 1б2), и 10—20 и 100—200 мс (у 16,).

Спонтанная импульсная активность, в мс межимпульсных интервалов, и соотношения нейронов с различными типами импульсной деятальности в перифорникальной области гипоталамуса крыс различных экспериментальных групп

Типы импульсной активности нейронов Группы экспериментальных крыс

0 группа 1а группа 1а1 группа 161 группа 1б2 группа 1в группа

Х±т п % Х±ш п % Х±т п % Х±гп | п % Х±т п % Х±т п %

Пачечно-группово? 94,36 ±7,27 36 47,37 75,37 ±8,53 25 47,И7 66,94 ±4,98 31 55,36 99,21 ±10,15 11 39,29 87,60 ±9,91 12 48,0 180,89 ±5,57 13 5 72,22

Непрерывно-аритмичный 36,03 ±5,701 27 35,53 36,24 ±5,28 22 41,51 37,89 ±5,88 20 35,71 42,60 ±7,81 9 32,14 46,67 ±1,08 8 32,0

Единич-но-арит-мичный 145,37 ±11,65 13 17,1 158058 ±11,92 6 11,32 173,05 ±8,46 5 8,93 151,14 ±16,79 8 28,57 144,35 ±6,49 5 20,0' 357,0 ±44,2' 27,78

Всего 76 100' 53 100 56 100 28 100 25 100 18 100,

Спонтанная импульсная активность нейронов перифорникальной области гипоталамуса крыс контрольной и экспериментальной групп (в мс межимпульсных интервалов)

Тип импульсной активности нейронов Группы экспериментальных животных

с «5 Н Н У о га О1 1а 16 1 в Достоверность различия

н ^ а 5 « £ Л oj о U в- с X "х X X

Пачечно-групповой X, Sx cv% 94,36 79,92 83,И6 71,48 48,29 64,2 93,21 78,15 82,41 180,89 78,09 43,47 Ро-1а <0,01 Р 0-16 >0,0,1 Р о—1в <0,01

Непрерывно-аритмичный X, Sx сч% 36,03 25,36 74,63 37,06 24,66 81,27 44,64 23,39 48,11 Р 0-1 a >0,0il Р 0-16 >0,01

Единично-аритмичный Х| Sx Cv% 145,37 128,74 88,42 168,35 147,84 87,43 148,23 141,3 95,19 357,0 210,38 58,93 Р 0-1 а >0,01 Р 0-16 >0,0,1 Р о— 1 D <0,01

Импульсная активность нейронов перифорникальной области гипоталамуса животных 1в группы характеризовалась наличием лишь пачечно-групповой и единично-аритмичной форм активности. При этом большинство клеток генерировало группы разрядов в виде «пачек» (единично-пачечная активность), по 3—4 спайка, с интервалами между последними в «пачке» в пределах 5—10 и 10—20 мс и периодами времени между группами импульсов от 200—300 до 1000 и более мс. Для единично-аритмичной активности нейронов было характерно наличие в паттернах интервалов длительностью 600— 900 мс.

В рассматриваемой экспериментальной модели перифор-пикальная область задне-латерального гипоталамуса является инициативной в отношении алкогольной мотивации. Исходя из этого, в отдельной серии экспериментов исследовали характер спонтанной импульсной активности нервных клеток этой структуры мозга, после 24-х часовой алкогольной депривацин крыс (Iа 1 группа). При этом было показано, увеличение отно-

сительного количества нейронов с пачечно-групповой формой активности (табл. 1). В паттернах их электрической деятельности преобладали интервалы длительностью 10—20 и 100—200 мс, а каждая «пачка» формировалась из 7—12 спай-ков, т. е. отмечена тенденция к увеличению количества импульсов в каждой вновь группируемой «пачке».

Системное введение (в/в, в/б) 20% раствора этанола в дозе 3 г/кг крысам 0 группы приводило к уменьшению интенсивности импульсного потока нейронов питьевых мотивациоген-ных зон гипоталамуса. В то время как у животных I a i группы отмечалось достоверное увеличение частотных показателей импульсной активности. Вместе с тем временные параметры паттернов электрической деятельности нервных клеток у этих двух групп крыс не претерпевали статистически значимых изменений (Р>0,05).

Таким образом, полученные данные дают основание утверждать, что формирование алкогольной мотивации у крыс, на основе подмены естественного водного подкрепления мотивации жажды 20% водным раствором этанола, сопровождается изменениями электрофизиологнческих показателей функциональной активности нейронов, инициативных в отношении питьевого поведения зон гипоталамуса — «центров жажды». Наиболее выраженные изменения отмечены у нервных клеток, имеющих спонтанный пачечно-групповой тип импульсной активности, и сопровождаются увеличением средней частоты, количества импульсов в «пачках» и доминированием в паттернах активности в области 20 и 150 мс. Создание естественной потребности в этаноле, путем предварительной алкогольной депривации животных, характеризовалось увеличением удельного веса спонтанной пачечно-групповой формы импульсной активности нейронов, а системное введение этилового спирта таким крысам сопровождалось дисперсией «пачек» и переходом клеток к аритмичной импуль-сации. В основе этих явлений, возможно, лежат изменения внутриклеточных процессов, определяющие формирование новых свойств нервных клеток, которые позволяют им обеспечивать качественно новую интеграцию корково-подкорковых отношений, лежащих в основе формирования алкогольной мотивации.

Осмо- и холинэргические механизмы «пейсмекерной» организации алкогольной мотивации у крыс. Длительное действие этилового спирта на центральную нервную систему приводит к нарушениям функций холинэргической медиаторной системы. В связи с этим, в экспериментах данной серии? исследована чувствительность 42 нейронов перифорникальной области гипоталамуса крыс 0 группы и 84 нервных клеток этой же структуры мозга животных 1а группы к микроинофоретичес-

ким аппликациям в перинейроналыюе пространство ацетил-холина. обладающего мощным дипсогенным эффектом.

У нейронов животных 0 группы ацетилхолин инициировал увеличение мощности импульсного потока в 61,9% случаев (26 нейронов), с латентным периодом не более 1 с. В паттернах их активности, при этом, доминировали интервалы, в среднем 15 мс. Часть нервных клеток (19 нейронов—45,2%) изменяла пачечно-групповую или единично-аритмичную форму активности на пепрырывпо-аритмичную импульсацию. Наиболее показательные изменения частотно-временных характеристик отмечены у нейронов со спонтанной пачечно-группо-вой активностью (табл. 3). В паттернах электрической деятельности этих клеток ацетилхолин вызывал активность в области 10—20. и 20—30 мс. Следует отметить, что у нейронов, уменьшавших интенсивность импульсного потока (16 нервных клеток — 38,1%) при микроионоферическом подведении ацетилхолина, в паттернах доминировали межимпульсные интервалы длительностью 100—300 мс и наблюдался переход к единично-аритмичному типу импульсной активности. Прекращение аппликаций дипсогенно-го нейромедиатора приводило к восстановлению исходного характера электрической деятельности нервных клеток в течение 4,25±1,3 с.

48 нейронов (бТЛ'Уо) «пейсмекера» алкогольной мотивации —перифорникальной области гипоталамуса крыс 1а группы (предпочитающих потребление алкоголя) в ответ на подведение ацетилхолина проявляли реакцшГактивационного характера. В паттернах электрической активности этих клеток доминировали межимпульсные интервалы длительностью 10— 20, 20—30 и 30—40 мс, в среднем 20 мс. Импульсная деятельность приобретала непрерывно-аритмичный характер. Нейроны с пачечно-групповой активностью были наиболее чувствительными к микроионофоретическим аппликациям ацетилхолина (табл. 3). Для клеток с непрерывно-аритмичным типом электрической деятельности были характерны реакции тормозного типа в ответ на подведение ацетилхолина (22 нейрона—26,2%), с преобладанием в паттернах активности в пределах 100—300 мс. Вместе с тем, 14 нейронов (16,7%) оказались ареактивными к медиатору. Латентный период ответа нервных клеток на ацетихолин у данной группы крыс составил 0,95+0,42 с.

Сравнительный анализ структуры импульсной активности и характера реакций на ацетилхолин нейронов рострального гиппокампа и медиальных ядер таламуса не выявил существенных различий у крыс 0 и 1а групп. Для нервных клеток, увеличивавших частоту импульсной активности и изменявших в присутствии медиатора функциональное состояние, было

Фоновая и вызванная ацетилхолином активность нейронов перифорникальной области гипоталамуса крыс контрольной и экспериментальной групп (в мс межимпульсных интервалов)

Группа крыс Статистические показатели Пачечно-групповой тип импульсной активности нейронов Достовер-носсть различия

Фон Ацетилхолин

X X

Контрольные животные (0 группа) XI 8 х сд 91,19 71,47 78,37 34,38 18,64 54,22 <0,01 <0,0-1 <0,01

Животные с абсолютным предпочтением 20% водного р-ра этанола (1а группа) Бх С у 96 87,37 75,18 86,05 44,8 23,95 . 53,46 <0,01 <0,01 <0,01

характерно доминирование в паттернах активности в пределах 15 мс, у животных 0 группы, и 20 мс — у крыс 1а группы. Следует отметить, что большинство нервных клеток, изменявших характер паттернов активности в присутствии аце-тилхолина, было обнаружено именно в перифорникальной области задне-латерального гипоталамуса. Это свидетельствует о ведущей роли данной структуры мозга в механизмах как питьевого мотивационного возбуждения, так и алкогольной мотивации, искусственно сформированной на базе мотивации жажды.

Таким образом, можно считать, что, при становлении алкогольной мотивации на структурно-функциональной основе мотивации жажды, начинают развиваться перестройки в структуре холинэргических рецепторных комплексов мембран нервных клеток, которые приводят к переорганизации реактивности отдельных нейронов. Последнее отражает изменения их функционального состояния и интегративных свойств, что и обеспечивает организацию новых отношений, инициирующих поведение животных, направленное на поиск и потребление алкоголя. Следовательно, так может формироваться «пейсмекер» нового искусственного мотивационного состояния.

Анализ осмотической чувствительности нейронов питьевых мотивациогенных зон гипоталамуса крыс 0 группы дал основание утверждать, что большинство клеток этой структуры являются осморецептивными. Микроионофорегнческие аппликации ионов натрия в перинейрональиое пространство приводили к увеличению частоты и изменению характера импульсного потока у 50,0% исследованных клеток (14 нейронов), с появлением в паттернах доминирующей активности в пределах 10—20 мс. Вместе с тем, большая группа нервных клеток оставалась ареактивной (11 нейронов), а три нейрона проявляли реакции деиресивного типа.

Аналогичные результаты были получены при исследовании осмотической чувствительности нейронов гипоталамиче-ской области мозга, инициативной в отношении алкогольной мотивации, крыс 1а группы. Однако, при этом, отмечены некоторые особенности. У нейронов (45,7% — 16 нервных клеток), увеличивавших интенсивность импульсаций, в паттернах доминировала активность в области 10—30 мс, а большая часть клеток (51,4% — 18 нейронов) оставалась ареактивной к осмостимуляции ионами натрия.

Таким образом, в перифорникальной области гипоталамуса как контрольных (0), так и экспериментальных (1а) крыс обнаружены нервные клетки, чувствительные к микронофоре-тическим аппликациям ионов натрия. Однако характер их ос-мочувствительности имеет специфические черты для крыс каждой группы.

Роль некоторых нейропептидов в «пейсмекерной» организации алкогольной мотивации у крыс. Брадикинин — нейро-пептид, обладающий выраженным депрессивным влиянием на питьевое поведение животных, вызывал преимущественно реакции тормозного типа, при микроионофоретическом подведении его к нейронам перифорникальной области гипоталамуса крыс 0 и 1а групп. Латентный период ответов клеток, при этом, составлял 12,18±1,3 с. Нервные клетки питьевых мотивациогенных зон гипоталамуса крыс 0 группы изменяли при действии брадикинина характер и структуру активности. В их паттернах доминировали межимпульсные интервалы длительностью 100—300 мс. Нейроны «пейсмекера» алкогольной мотивации (перифорникальная область задне-латераль-ного гипоталамуса) у крыс 1а группы при подведении к ним нейропептида сохраняли исходный характер импульсаций, наряду с выраженными изменениями частотных показателей импульсных потоков. Кроме того, отмечено наличие ареактнв-ных клеток и нейронов, активирующих импульсную деятельность в присутствии брадикинина.

Следовательно, брадикинин инициировал в импульсной активности нейронов перифорникальной области гипоталамуса

преимущественно реакции депрессивного типа. При этом нервные клетки крыс 0 группы изменяли свое функциональное состояние, а нейроны животных 1а группы были менее подвержены влиянию пептида, т. е. у последних отмечалась некоторая перестройка чувствительности к брадикинину.

Сравнительный анализ изменений импульсной активности нейронов перифорникальной области гипоталамуса, под влиянием мощного дипсогенного октапептида — ангиотензина-П (A-II), выявил специфические черты в характере реакций клеток у крыс 0 и 1а групп. У подавляющего большинства нервных клеток (71,1% — 21 нейрон) этой области мозга крыс 0 группы нейропептид инициировал увеличение интенсивности импульсных потоков, с латентным периодом 2,21 ±1,05 с. Всего лишь у 14 нейронов (36,8%) установлено изменение характеров импульсной активности, которое выражалось появлением непрерывно-аритмичных импульсаций. При этом в паттернах доминировали межимпульсные интервалы в среднем 15 мс (5—10 и 10—20 мс).

Ангиотензин-П вызывал наиболее выраженные изменения функционального состояния у нейронов со спонтанным пачеч-но-групповым типом электрической деятельности (табл. 4). Часть нервных клеток (9 нейронов) проявляла полную ареак-тивность к нейропептиду или уменьшала интенсивность импульсаций (2 нейрона).

Совершенно иные результаты -были получены при анализе изменений в импульсной активности нейронов «пейсмекера» алкогольной мотивации (перифорникальная область задне-латерального гипоталамуса) у крыс 1а группы, вызванных ангиотензином-П. Нейропептид модулировал у 96 нейронов (88,9%) животных этой группы преимущественно реакции депрессивного типа, с латентным периодом 5,17±1,64 с. У семи нейронов (6,5%) происходило полное подавление электрической активности, т. е. отмечался переход в ареактивное состояние. Отмена аппликаций нейропептида приводила в течение 60—180 с к постепенному восстановлению исходного характера импульсаций. Кроме того, были зарегистрированы девять нейронов (8,3%), не изменявших частотно-временных характеристик в присутствии октапептида, и три нервные клетки (2,8%), отвечавших активацией электрической деятельности. Для активности нейронов, вызванной ангиотензином-П, наиболее характерным было доминирование в паттернах межимпульсных интервалов длительностью 30—40, 200—300 и более 1000 мс.

Определенный интерес представляют изменения в электрической деятельности нейронов со спонтанной пачечно-группо-вой формой активности, инициируемые пейропептидом (табл. 4). Под влиянием ангиотензина-П 64 нервные клетки

(59,3%) из них изменяли структуру и характер паттернов импульсной активности. При этом 61 нейрон (54,5%) переходил к еднночпо-аритмичному типу импульсаиий.

Таблица 4

Фоновая и модулированная ангиотензином-И активность нейронов перифорникальной области гипоталамуса контрольных и экспериментальных крыс (в мс межимпульсных интервалов)

Статистические показатели Пачечно-групповой тип импульсной активности нейронов

Группа крыс Фон Анпютен-знн-П Достоверность различия

X ¥

Контрольные животиые (0 группа) Xi Й X 86,33 70,53 46,66 23,55 <0,01 <0,01

С V % 81,70 50,47 <0;01

Животные с абсолютным предпочтением 20% водного р-ра этанола (1а группа) XI Эх Су% 75,701 42,68 56,38 192,58 165,51 85,94 <0,01 <0,01 <0,01

В специальной серии экспериментов (зарегистрировано 40 нейронов у крыс 1а группы) показано, что предварительное подведение к нервным клеткам циклического адено-зин-3',5'-монофосфата (цАМФ), выполняющего роль месенд-жера эффекторов пептидной природы, модулирует ответы клеток (33 нейрона — 82,5%) на ангиотензин-П, характерные для большинства нейронов перифорникальной области задне-латерального гипоталамуса крыс 0 группы (табл.5). При этом в паттернах активности нервных клеток доминируют межимпульсные интервалы длительностью 10—20 и' 100—200 мс. Следует отметить, что нейроны спонтанно ареактивные или увеличивавшие частоту электрической деятельности под воздействием нейропептида, сохраняли характер и структуру активности, при подведении последнего, на фоне действия цАМФ (7 нейронов — 17,5%).

Сравнительный анализ реактивности нейронов рострального гиппокампа, медиальных ядер таламуса и перифорникальной области задие-латеральпого гипоталамуса к ангиотензн-пу-П у крыс 0 и. 1а групп подтвердил предположение о веду-

Фоновая и модулированная цАМФ, вызванная ангиотензином-И,

активность нейронов перифорникальной области задне-латерального гипоталамуса крыс с выраженным влечением к потреблению 20% водного раствора эталона (группа 1а) (в мс межимпульсных интервалов)

Фоновая и вызванная активность

Стати- Фон А-Н цАМФ цАМФ+А-П Достоверность раз-

стические показатели

X "х X X личия Р1-2 Р 2—4

1 2 3 4

X! 159,1 550,82 155,22 109,82 <0,01 <0,01

5 х 145,07 550,05 135,97 82,94 <0,01 <0,01

С V % 91,18 99,86 87,6 ' 75,52 > 0,05 <0,05

щей роли питьевых мотивациогенных зон гипоталамуса в инициации мотивации жажды и созданной на ее структурно-функциональной основе алкогольной мотивации. Иначе говоря, перифорникальная область выполняет «пейсмекерные» функции в организации этих мотивационных состояний.

Таким образом, формирование искусственной алкогольной мотивации на структурно-функциональной основе мотивации жажды приводит к нейрохимической переорганизации отдельных нейронов «центров жажды» гипоталамуса. Эти изменения отражают те специфические перестройки внутриклеточных и внутримембранных процессов, которые позволяют нейронам обеспечивать организацию качественно новой интеграции корково-подкорковых отношений, приводящей к формированию алкогольной мотивации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Формирование алкогольной мотивации у крыс, на структурно-функциональной основе мотивации жажды, путем подмены естественного водного подкрепления 20% водным раствором этанола, сопровождается изменениями электрофизиологических и нейрохимических свойств нейронов перифорникальной области задне-латерального гипоталамуса, составляющих «центры жажды». Специфическая организация па-чечно-групповой формы импульсной активности нервных кле-

ток при алкоголизации крыс дает основание предполагать, что эти клетки составляют «пейсмекер» искусственно созданной алкогольной мотивации и выполняют триггерные функции в генезе алкогольного мотивационного возбуждения.

Становление данного «пейсмекера» характеризуется изменениями в экстраклеточиых механизмах регуляции жажды. Это подтверждается появлением специфической чувствительности отдельных нейронов к микро1$юфоретическим аппликациям ионов натрия и ацетилхолина. Кроме того, резко изменяется характер реакций нервных клеток на действие мощного дипсогенного нейропептида ангиотензина-П, чем подтверждается участие ренин-ангнотензионовой системы мозга в центральной организации алкогольной мотивации.

Развитие алкогольной мотивации сопровождается перестройкой рецепторных компонентов мембран нервных клеток перифорникальной области задне-латерального гипоталамуса. Это положение подтверждается тем, что нормальная чувствительность нейронов к ангиотензину-П восстанавливается предварительным подведением в перинейрональное пространство циклического аденозин-3' ,5'-монофосфата.

■ Таким образом, отдельные нейроны, вследствии изменения метаболизма, приобретают особые хеморецептивные свойства, которые определяют их функциональное состояние и позволяют специфическим образом включаться в интеграцию кор-ково-подкорковых отношений и обеспечивать центральную организацию искусственной алкогольной мотивации.

Полученные экспериментальные данные раскрывают некоторые стороны интимных процессов организации алкогольной мотивации на нейронном уровне и дают перспективу дальнейшего изучения этого сложного процесса.

ВЫВОДЫ

1. Формирование «пейсмекера» искусственной алкогольной мотивации у крыс, на структурно-функциональной основе мотивации жажды, сопровождается изменениями в характере импульсной деятельности отдельных нейронов перифорникальной области гипоталамуса («центра жажды»). Это выражается в специфической организации импульсных потоков, в первую очередь, нервных клеток с пачечно-групповым типом спонтанной импульсной активности и отсутствием таковой у нейронов с непрерывно- и единично-аритмичными типами активности.

2. Становление алкогольной мотивации у животных характеризуется частичными изменениями осмотической чувствительности нейронов «центра жажды» гипоталамуса в ответ на

микроионофоретическое подведение ионов натрия в периией-рональное пространство.

3. Развитие алкогольной мотивации у крыс приводит к появлению специфических хемореактивных свойств нейронов, выявляемых при действии дипсогенного холиномиметика — ацетилхолина, что свидетельствует о возможном включении холинэргической нервной системы в центральные механизмы искусственной алкогольной мотивации у животных.

4. Ренин-ангиотензиновая система мозга принимает непосредственное участие в организации алкогольной мотивации у крыс. Формирование «пейсмекера» алкогольной мотивации сопровождается резкими изменениями в чувствительности нервных клеток перифорникальной области задпе-латераль-ного гипоталамуса к дипсогенному и апгидипсогенному ней-ропептидам — ангиотензину-П и брадикинину.

5. Циклический аденозин-3' ,5'-монофосфат модулирует у нейронов гипоталамического «пейсмекера» алкогольной мотивации специфические ответы на ангиотепзин-П, характерные для нервных клеток перифорникальной области задне-лате-ральных отделов подбугорья животных, не имевших контактов с алкоголем. Это свидетельствует о возможном влиянии этанола на системы внутриклеточных и внутримембранных циклических нуклеотидов.

6. Перестройка электрофизиологичсских и нейрохимических свойств нейронов перифорникальной области задне-лате-рального гипоталамуса свидетельствует об изменениях функциональной значимости и активности нервных клеток и может служить нейрофизиологической основой для формирования «пейсмекера» алкогольной мотивации на структурно-функциональной основе мотивации жажды, при искусственной алкоголизации крыс.