Автореферат и диссертация по медицине (14.00.17) на тему:Роль комиссур головного мозга в компенсаторно-восстановительных процессах зрительной системы

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ НОРМАЛЬНОЙ ФИЗИОЛОГИИ ИМ. И К. АНОХИНА

р Г Б ОД

2 о июн да

На правах рукописи

РЫБИЦКИЙ Виктор Николаевич

РОЛЬ КОМИССУР ГОЛОВНОГО МОЗГА В КОМПЕНСАТОРНО-ВОССГАНОВИТ ЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССАХ ЗРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

14.00.17 - нормальная физиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Москва - 1994

Работа выполнена в НИИ мозга РАМН /директор - академик РАМН, профессор О. С. Андрианов/, в лаборатории нейрокибернетики /заведующий - профессор, доктор медицинских наук Н. Е Лобимов/.

Научный руководитель:

профессор, доктор медицинских наук ЕЕ Любимов.

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук Б. В. Журавлев, доктор биологических наук В. Б.Вальцев.

Ведущее учреждение:

Институт обшей и патологической физиологии РАМЕ

. Зашита диссертации состоится "/" ¿¿-¿оЛ^ 1994 г. в Я& час. на заседании Специализированного ученого Совета /Д 001.08.01. по нормальной физиологии/ при НИИ нормальной физиологии им. П. К. Анохина РАМН/ г. Москва, 103009, ул. Герцена, 6/.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института.

Автореферат разослан "_7/ " у^^Л._ 1994 Г-

Ученый секретарь Специализированного Совета, кандидат медицинских наук

В. А. Гуменюк

Актуальность исследования

Проблема структурно-функциональной организации комиссураль ных систем головного мозга является частью фундаментальной проблемы современного естествознания симметрии и асимметрии мира, т. к. мозг является наиболее сло.ююй структурой из всех существующих, а комиссуральные системы сопричастны практически ко всем функциям центральной нервной системы, начиная от организации отдельных сенсорных систем и кончая высшей нервной деятельностью. Модально-специфическое проведение в комиссуральных системах, тип передаваемой информации в пределах одной модальности, латерализация двигательной активности, речь и письмо, обучение и память - все эти и другие проблемы разрабатываются с позиции межполушарных взаимоотношений или - несколько шире - взаимодействия различных частей мозга по отношению к его средней линии. Наиболее интенсивно исследуется вопрос об участии мозговых ко-миссур в работе зрительной системы, в организации зрительного поведения, что отражено в многочисленных работах /Любимов, 1963, 1964, 1969, 1980, 1989; Бианки, 1967, 1976; Sperry, 1958, 1964, 1970, 1968;Myers, 1956, 1959, 1965; Gazfniga, 1963, 1965, 1969, 1970; Downer, 1962; Sprague, 1966; Lassonde et al. , 1983/ и др.

Однако,несмотря на достигнутый прогресс в понимании функциональной сопричастности комиссуральных образований головного мозга к деятельности зрительного анализатора, практически отсутствуют какие-либо систематические исследования важнейшего вопроса об их участии в компенсаторно-восстановительных процессах - в случаях экспериментальной и клинической патологии зрительного анализатора. Это положение справедливо и для комиссурального обеспечения других мозговых функций. Причинами отставания разработки проблемы комиссурального обеспечения компенсаторно-восстановительных процессов зрительной системы являются, во-первых, отсутствие адекватной экспериментальной модели повреждения и строгой идентификации всех участков мозга, вовлеченных в патологический процесс, в условиях клиники. Во-вторых, отсутствие адекватных методов исследования этих повреждений и, наконец, все ene недостаточное знание о природе передаваемой через мозговые

- г -

комиссуры информации, а для некоторых комиссур - полное иди почти полное отсутствие такового.

Решению данного вопроса существенно способствовала экспериментально обоснованная концепция Любимова /1963, 1964, 1969/ о многоканальной организации афферентного проведения в сенсорных системах, согласно которой каждая сенсорная система представлена не только классическими афферентными каналами проведения модально-специфической информации, но и неклассическими - комиссураль-ными, составляющие вместе единый афферентный механизм. Для зрительной системы было показано, что каждое полушарие обеспечивается посредством не только оптического тракта /классический канал/, но и еще двумя комиссуральными каналами - калло-зальным и колликулярным. В рассматриваемой концепции содержался еще один, практически важный и продуктивный момент, способствующий преодолению указанной выше методической трудности. Это экспериментальные приемы разделения зрительных афферентных проекций, идущих в одно из полушарий, которые заключались в комбинированных нейрохирургических перерезках проекционных и ко-миссуральных путей конечного, межуточного и среднего мозга. Таким образом, если выключение классического афферентного канала, как ожидалось, вызывает нарушения в работе зрительного анализатора, связанные с традиционной деафферентацией одного из полушарий, то в задачу исследования входило выяснение возможности компенсаторных перестроек и роли сохраняющихся при этом неклассических /комиссуральных/ каналов обеспечения деафференти-рованного полушария компенсаторно-восстановительными процессами.

Цель исследования.

Выяснение роли комиссур головного мозга в компенсаторно-восстановительных процессах на примере зрительной системы.

Задачи исследования.

1. В зрительной системе, как упоминалось выше, помимо классических, существуют два комиссуральных афферентных канала проведения модально-специфической информации в кору больших полушарий - каллозальный и колликулярный. Поэтому представлялось

целесообразным разделить всю систему на соответствующие каналы. Для этого у животных производились комбинироганные нейрохирургические перерезки классических и комиссуральных каналов зрительного анализатора.

2. Для оценки функционального значения отдельных афферентных каналов наиболее адекватным методом является поведенческий, т. к. любой физиологический процесс в зрительной системе направлен в конечном счете на обеспечение соответствующего зрительного поведения. Учитывая возможные после зрительной деафферентации дефекты в организации полей зрения и отсутствие достаточно точного метода их оценки, предполагалось разработать специальный метод измерения полей зрения животных.

3. В связи с разработкой поведенческого метода и а^пробацу^й его в экспериментальных условиях считалось необходимым сначала количественно оценить организацию зрительных полей каждого глаза при сохранности всех афферентных каналов проведения.

4. Известно, что при одностороннем повреждении или перерезке оптического тракта происходит выпадение полей зрения с противоположной стороны. Однако до сих пор этот дефект не был точно Померен у экспериментальных животных, в том числе у кошек Поэтому точно оцененные выпавшие участки полей после перерезки оптического тракта могли бы явиться удобной и исходно? "клинической" моделью для последующего изучения возможности компенсаторных г.э-рестроек в зрительной системе. Кроме того, можно зыяскить вклад в распределение зрительных полей классического канала при сохранности комиссуральных входов в деафферентированное полушарие.

5. Взяв за основу исследования зрительный дефект трактового происхождения, имеется возможность исследовать влияние интактных комиссуральных каналов на компенсаторные способности полушария, лишенного своего классического афферентного входа. В связи с этим предполагалось проследить динамику величин зрительного дефекта в течение длительного переживания односторонней перерезки оптического тракта.

6. Комбинированное выключение классического афферентного канала /одного оптического тракта/ и всех комиссуральных каналов конечного, межуточного и среднего мозга приводит к полной деафферентации одного из полушарий. Поэтому считалось необходимым

изучить возможность участия мозговых комиссур в организации зрительных полей, а наблюдая дефекты в динамике - оценить компенсаторно-восстановительные возможности деафферентированного полушария, оценив тем самым, общий вклад комиссуральных каналов в зрительные компенсаторно-восстановительные процессы.

7. Известно, что различные комиссуры головного мозга неодинаковым образом и с различной эффективностью осуществляют межпо-лушарную передачу зрительной информации. По-видимому, это справедливо и для их участия в реабилитационных процессах зрительной системы. Поэтому в задачу настоящего исследования входило также изучение роли отдельных комиссур мозга в этих процессах, для чего необходимо проследить динамику величин полей зрения у животных с комбинированным выключением классического и одного из комиссуральных афферентных каналов.

Научная новизна.

1. Впервые в экспериментальной и клинической практике сформулирован вопрос и проведено целенаправленное исследование роли комиссуральных систем головного мозга в компенсаторно-восстановительных процессах; в настоящей работе - на примере зрительной системы.

2. Разработан оригинальный метод количественной оценки полей зрения животных /кошек/ в норме и в условиях выключения классического и кошссурального каналов проведения зрительных сигналов /Авт.св. N 888 929, 1981/.

3. При одностороннем прерывании классического афферентного канала в условиях хронического опыта впервые количественно измерена и описана имеющая место трактовая височная гемианопсия.

4. Впервые обнаружен и описан эффект уменьшения височной ге-мианопсии в процессе переживания односторонней перерезки оптического тракта. Описаны основные стадии этого эффекта, продолжительность, обьем восстановления зрительного поведения, сроки наиболее быстрого развития эффекта и некоторые другие особенности.

5. Длительное наблюдение за животными с трактовой гемианоп-сией в условиях дополнительной перерезки комиссур конечного, межуточного и среднего мозга показало полное отсутствие признаков

восстановления первоначального зрительного дефекта, что указывает на решающее значение комиссуральных систем в компенсаторно- востановительном обеспечении деафферентированного полушария.

6. Впервые показано, что дополнительная к оптическому тракту перерезка одного лишь мозолистого тела приводит к стойкому выпадению полуполя, соответствующего первоначальному, трактовому дефекту, что свидетельствует о ведущей роли каллозальной системы в зрительных компенсаторно-восстановительных процессах.

Передняя и интерколликулярная комиссуры эффективного участия в компенсаторных изменениях на уровне целостного зрительного поведения неДгринимают, несмотря на передачу зрительных вызванных потенциалов.

Научно-практическая значимость.

Полученный экспериментальный материал открывает перспективы для широкого диапазона комплексных исследований комиссурального обеспечения компенсаторно-восстановительных перестроек в сенсорных системах и целостном мозге, т. к. настоящая работа является только первым целенаправленным исследованием данного направления. Обнаружение эффекта значительного спонтанного уменьшения гемианопсии в процессе переживания полной перерезки одного из оптических трактов представляет несомненный интерес для клиники нервных болезней, т.к., согласно классическим представлениям, аналогичный зрительный дефект не имеет структурно-функциональной основы для существенных компенсаторных перестроек зрительной системы, и вопрос о какой-либо реабилитации подобных больных вообще не ставился. Полученные результаты стимулируют не только поиск клинических способов стимулирования восстановления зрительной функции, но и экспериментальное изучение вклада других комиссуральных систем в реабилитационные процессы и их взаимоотношений с другими системами мозга в этом процессе, используя классическую модель нарушения зрительного поведения.

Внедрение результатов работы.

Теоретический материал и методические приемы, представленные в диссертации, были использованы в экспериментальных исследова-

ниях на хищных в НИЛ ЕАБГ МЗ СССР и на приматах в ИЭПИТ АМН СССР.

Апробация работы.

Материалы диссертации доложены : 1/ на У Всесоюзной конференции "Компенсаторное восстановление функций при поражении центральной нервной системы", Ереван, 1979; 2/ на Всесоюзном симпозиуме "Адаптивные функции головного мозга", Баку, 1980; з/ на УГ1 Всесоюзной с международным участием конференции по нейрокибернетике, Ростов-на-Дону, 1983; 4/ на У1 Европейском конгрессе неврологов, Малага-Торремо-Линос, Испания, 1982; 5/ на X Европейском конгрессе неврологов, Марсель, Франции, 1986.

Объем и структура диссертации.

Диссертационная работа изложена на 144 стр. машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, описания применяемых методик, изложения результатов исследования, их обсуждения и выводов. Библиографический указатель содержит 89 отечественных и 201 иностранных источников. Текст содержит 26 рисунков и 1 цифровую таблицу.

Материалы и методы исследования.

Работа выполнена на 43 взрослых бодрствующих кошках обоего пола. В качестве основных методических приемов исследования применялись нейрохирургический, поведенческий и электрофизиологический, которые использовались совместно, а также морфологиеский - для контроля чистоты нейрохирургических вмешательств. Результаты тестирования зрительного поведения подвергались обработке общими статистическими методами.

Нейрохирургический метод, техника которого разработана ранее Любимовым /1969/, заключался в изолированном или комбинированном прерывании афферентных каналов зрительной системы и сводился к двум видам вмешательств: 1/ перерезка оптического тракта в настоящей работе всегда левосторонняя; 2/ перерезка мозолистого те-

ла, гиппокамповой комиссуры, свода, передней комиссуры, задней мозговой комиссуры и комиссур переднего и заднего двухолмия, а также прозрачной перегородки, межталамичеекой комиссуры /межуточной массы таламических бугров/ и хабенулярной комиссуры. В зависимости от характера нейрохирургических операций все животные были разделены на 4 экспериментальные группы. I - контрольную группу, составили 19 интактных кошек: все афферентные зрительные каналы сохранены. II группа - кошки с односторонней перерезкой оптического тракта /12 животных/: проведение первичных зрительных влияний в ипсилатеральное полушарие по отношению к перерезке тракта возможно только посредством транскомиссураль-ных связей, идущих из противоположного - интактного - полушария. III группа - кошки с комбинированной перерезкой оптического тракта и всех комиссур конечного, межуточного и среднего мозга / 7 животных/: ипсилатеральное по отношению к перерезке тракта полушарие деафферентировано из-за прерывания классического и транскомиссуральных афферентных каналов; котралатеральное полушарие сохраняет классические каналы проведения. 1У группа - кошки с комбинированной перерезкой оптического тракта и мозолистого

тела /3/: ипсилатеральное по отношению к перерезке оптического

гямг ,

тракта полушарие лишено классического и транскешееуралъного афферентных каналов, тогда как другие комиссуральные входы в деаф-ферентированное полушарие сохранены.

Метод количественной оценки полей зрения животных.

Из-за отсутствия точного метода измерения зрительных полей у кошек в норме и условиях различных форм зрительной деафферента-ции был предложен оригинальный метод количественной оценки полей зрения и устройство для его осуществления /Авт. св. СССР,N888 929, 1981/. Метод состоял из трех последовательных этапов: 1/ Выработка у кошек условного инструментального активно-оборонительного рефлекса с центральным предъявлением стимула. 2/ Адаптация приобретенных навыков к условиям предъявления стимула под различными углами и фиксации взора 3/ Непосредственное измерение полей зрения животных с использованием устройства для его осуществления.

Выработка условного инструментального активно-оборонительно-

го рефлекса описана ранее Фокиным /1975/. Использовалась напада-тельная реакция кошек - удар передней лапой по белой прямоугольной мишени 5x10 см, снабженной игольчатыми электродами для ноцицептивного раздражения носа /кратковременные электростимулы амплитудой 40-50 вт, частотой 50 гц, длительностью импульса 1 мс / и вносимой в специальную камеру, где животное фиксировано жилетом с возможностью свободного выполнения инструментального движения. Время первоначальной экспозиции мишени 10 с, а число наносимых раздражений - не более 4-5. В последующие дни опытов время экспозиции сокращалось с целью доведения латентного периода ответов до 0,5-1,0 с. Один опытный день состоял из 20 попыток с интервалом 1 минута между каждой. Первый подготовительный этап заканчивался при достижении 90% правильных ответов от общего числа предъявлений в течение трех опытных дней подряд.

Второй подготовительный этап заключался в сохранении выработанного условного активно-оборонительного рефлекса в условиях предъявления мишеней под различными углами по отношению к сагиттальной плоскости головы животного. Для этого использовались две идентичные мишени, одна из которых подавалась прямо перед животным, по центру камеры, по так называемой нолевой линии, а другая - под любым другим углом е случайном порядке. Затем предъявление мишоней осуществлялось г. условиях монокулярной стимуляции /один глаз закрывался светонепроницаемой повязкой/. Одну мишень предъявляли несколько раз строго по центру камеры, добиваясь фиксации взора на ней, что контролировалось с помощью электроокулограммы и визуально, а другую - вслед за пергой мишенью - под различными углами по отношению к нолевой линии. Одновременно контролировали совпадение сагиттальной плоскости головы животного и нолевой линии, проходящей по центру камеры, в противном случае предъявлялась только центральная мишень до достижения необходимого положения головы и фиксации взора. Один опытный день состоял из 20 предъявлений мишени под углом для каждого глаза.

Третий этап метода заключался в непосредственном измерении полей зрения с использованием специального устройства /Любимов, Рыбицкий, Зедан, 1981/. Устройство содержит две идентичные мишени с рукоятками, одна из которых закреплена на раме с возможностью свободного движения по полуокружности перед камерой с жи-

вотным. Ось вращения рамы проходит в одной сагиттальной плоскости с нолевой линией, проходящей по центру камеры в продольном направлении. Рама устройства связана механическим приводом с проградуированным барабаном и может перемещаться с прикрепленной мишенью на 100 град, в обе стороны от нолевой линии. Другая, свободная мишень снабжена игольчатыми электродами. Мишень. прикрепленная к раме с осью вращения, механический привод и проградуированный барабан монтированы на стойке устройства, прикрепленной к перемещающейся станине. Рукоятка мишени не жестко фиксирована к раме, с помощью короткой полой трубки, прикрепленной к верхней части рамы, она свободно перемещается в продольном направлении, позволяя приближать или удалять мишень на расстояние до 40 см от глаз животного.

Предъявлением свободной мишени в точке фиксации 2-5 раз добивались фиксации взора и необходимого положения головы животного для последующего вноса периферической мигени, которое заключалось в соответствии оси вращения рамы с мишенью, ориентированную на эту ось, нолевой линии камеры и переносицы кошки в вертикальной плоскости. По достижении этого' исходило положения и фиксации тотчас с периферии подавалась дпу:че мишень, установленная на упомянутой раме. Угол, при котором совершался удар лапой по мишени, считывался со шкалы барабана. При отсутствии ответа вся процедура повторялась сначала, а периферическая мишень продвигалась всякий раз ближе к нолевой линии до появления ответа. Для исключения ложных ответов применялись "пустые" пробы и предъявление периферической /тестирующей мишени справа или слева от животного в случайном порядке. Во избежание обнаружения мишени на периферии при случайном повороте головы боковые стенки камеры снабжались подвижными защитными шторками. Угловая скорость перемещения тестирующей мишени составляла 3 град/с: угловой размер мишени варьировал в зависимости от задач исследования от 1-2 град, до 10 град. Изм°гения углов ответа в назальных и темпоральных полях зрения каждого глаза производились по 10 раз, составляя в сумме 40 конечных проб в один опытный день /общее число предъявлений в один день - 120-240/. Результаты периметрического обследования каждого поля использовались далее для статистической обработки.

По сравнению с известными методами оценки полей зрения животных /кошек/, описанными ранее (Sherman, 1973; Van Hof-Van Duin,1977), разработанный нами метод имеет значительно большую точность, до 1-2 град. , используются идентичные, только зрительные, стимулы и выполним одним экспериментатором. К недостаткам предложенного метода можно отнести трудоемкость выполнения процедур. наличие нескольких подготовительных этапов и необходимость длительной /годы/ общей курации экспериментальных животных.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 1. Зрительное поведение в услоеиях сохранности всех аффе-

рентных каналов /нормальное распределение зрительных полей/. —

Результаты адаптации нового метода количественной оценки полей зрения у интактных кошек /1 группа/ выявили следующие особенности. Большинство животных уже к 5-7 дню обучения активно-оборонительному рефлексу достигали 90-100% уровень правильных ответов. На втором этапе обучения - предъявление мишени под различными углами - отмечалось кратковременное снижение /2-3 дня/ этого уровня, в то время как переход на монокулярную стимуляцию в последние подготовительные дни уровень правильных ответов не изменял. Животные, разделившиеся при обучении на правшей, левшей и аыбидекстров, не выявили существенной разницы в величинах тестирования, даже если, например, кошка-правша отвечала на мишень, предъявленную в левом височном поле. Часть животных имела отчетливую тенденцию к переучиванию, заключавшуюся в предпочтительном ответе конечностью, гомолатеральной исследуемому височному полю зрения. Первоначальные величины ответов в височных полях таких животных существенно не отличались ог полученных через месяц и более. Электроокулографический контроль глазных движений не показал существенных различий в фиксации взора на мишени, расположенной на 0 град, -линии при бинокулярной и монокулярной стимуляции, а также грубых отклонений е фиксации в момент ответов на периферическую мишень, которые использовались затем в анализе

результатов по каждому полю.

Услоено-рефлекторные ответы на предъявление тестирующей мишени с периферии правого височного поля зрения приходились на 86,9+3,50 град, в первые дни обследования. Последующее ежемесячное обследование ответов 1 группы в правом височном поле зрениг не показало существенных различий от таковых при первых измерениях, что справедливо для отдельных животных и усредненным результатам всей группы за 12 месяцев наблюдения. Так, в 3 месяце угол ответов в височном поле составлял 88,4±3,16 град. , в 6 месяце обследования - 89,443,13 град. , в 12 месяце - 89,342,40 град. Отмечалась тенденция небольшого увеличения угла ответов г правом височном поле в течение первых 6 месяцев - на 2 град. тогда как разброс составил 86-93 град. , и 83-96 град, в первые опытные дни. Аналогичные результаты получены для левых височныэ полей зрения: 1 месяц - 87,2,14 град. , 12 месяц - 90,7+1,9^ град, /разброс 87-93 град. / Таким образом, тестирование ответог в височных зрительных полях выявляют высокую стабильность и сходство величин для правого и левого глаза, не превышая в среднем 90-91 град, в течение 12 месяцев обследования.

Тестирование ответов в носовом поле левого глаза дали иные результаты: ответы приходились на 20,1+4,25 град, от 0 град.-линии /точка фиксации/, разброс данных составил 17-23 град. /15-28 град, в первые опытные дни/. Последующие периоды наблюдения дали сходные результаты: 3 месяца - 19,812,40 град. , 6 месяцев - 21,0 ¿3,31 град, и 12 месяцев - 20,9+2,13 град, /разброс соответственно 17-25 град. ,17-28 град, и 17-27 град. / Результаты обследования правого носового поля очень напоминали предшествующие: 1 месяц - 21,342,03 град. , через 1 год - 22,3+1,96 град, /разброс не превышал 18-25 град. / Таким образом, ответы в обоих носовых полях зрения выявили стабильность в течение всего периода исследований и идентичность, не превышая в среднем 22 град.

Помимо регулярно тестируемой 1 группы 3 кошки подвергались тестированию с перерывами от 2 до 6 месяцев. Ответы в височ:'ьч: V. носовых полях зрения этих животных были идентичны таковым для 1 группы в соответствующие сроки наблюдения.

2. Зрительное поведение е условиях классической односторо

ней деафферентации и сохранности комиссурзльных афферентных ка------ — ----------—------------- -----------— — — ----— _ ---—--— —

л-

налов. Трактовая гемианопсия и компенсаторно-восстановительные -

^ » .

процессы зрительной системы.

Злектроокулографический контроль показал, что животные II группы проявляли более стойкую фиксацию взора на центральную ми-•¡гч* и меньшую подвижность глазных яблок в момент предъявления •"след за ней периферической мишени, что увеличивало число достоверных ответов от общей суммы предъявлений. Через 1 месяц после Г1?т)эрезки оптического тракта слева ответы приходились в правых височных полях зрения на 22,6+2,73 град, /разброс 15-27 град./ Ни одно из животных не отвечало ни разу в секторе слега от точки фиксации, т.е. на стороне левого глаза или - стороне перерезки тракта. Через 2 месяца после операции ответы в правых височных полях соответствовали 21,3+3,95 град, /разброс отдельных ответов 15-29 град./, а через 3 месяца они составляли уже 27,8±3,62 град, при общем разбросе 23-36 град. В последующе 4 и 5 месяцы ответы в этом поле составили соответственно 31,2+2,71 град, и 33.7^3,75 град, со значительно большим разбросом данных по отдельным животным: наибольший результат продемонстрировала кошка со средним угловым ответом 40,9 град. /36-45 град./, а наименьший - при среднем ответе 25,7 град./25-28 град. / Однако, начиная с 6 месяца после операции, ни одно животное не отвечало в правом височном поле в среднем ближе, чем 32,1 град. Другие средние результаты по отдельным кошкам - 40,6 град., 38,5 град., 41,6 град, и 34,6 град. Средняя величина составила 38,2+3,58 град, /общий разброс 30-45 град. / В последующие сроки ежемесячного обследования отмечались дальнейшие изменения в ответах, заключающиеся в том, что животные реагировали на стимулы б слепом полуполе на большем его протяжении. Это относилось ко всем без исключения кошкам, отвечающим в среднем на 42.2+2,98 град, и 42, 2+3,45 град, через 7 и 8 месяцев, 42,3+3,66 град, и 43,4+3,27

град, через 9 и 10 месяцев после трактотомии. Через И месяцев усредненные ответы еще более отличались от предыдущих, составляя 47,9+1,83 град, /индивидуальные результаты - 46,3 град., 50,3 град., 49,1 град., 46,7 град, и 47,2 град./ Близкие по значению величины ответов получены через 12 месяцев после операции - 48.6 +2,63 град, /разброс отдельных ответов 45-54 град./ и все последующие сроки тестирования до 24 месяцев. Наиболее частые ответы имели место у 50 град, отметки в пределах правого височного поля. У трех кошек тестирование проведено спустя 3 и 4 года после перерезки левого оптического тракта, причем некоторые из них отстранялись от обследования и контроля уровня выполнения активно-оборонительного рефлекса на 6 и более месяцев. Уже через 10-20 проб уровень обучения возвращался к 90-100%, а ответы в правых височных полях составляли 49,5 град. , 50,3 град, и 52,7 град, /разброс в разные месяцы составлял 44-56 град./

Результаты обследования правых височных полей зрения у животных II группы позволяют сделать следующее заключение. Однос-тороняя перерезка оптического тракта приводит к выпадению височных полей противоположного глаза - гемианопсии. Границы образовавшегося дефекта височного поля распространены от 90 град, кнаружи до 23 град, той же стороны от точки фиксации взора /О град.-линии/, т.е. величина височной трактог.ой гемианопсии и настоящем исследовании оцениваетсая в 23 град. Однако этот дефект зрения не остается неизменным в процессе переживания операции. Динамика его изменений характеризуется тремя основными стадиями, существенно отличающихся друг от друга. Первая стадия хэарактеризуется стабильностью возникшей гемианопсии и продолжается первые 2-3 месяца после операции. Вторая - отмечена отчетливой тенденцией к уменьшению зрительного дефекта за счет расширения области ответов кнаружи от 0 град. , она продолжается 8-10 месяцев и заканчивается через 11-12 месяцев после операции. К этому сроку достигается максимальное спонтанное расширение ущербного поля до 49-50 град. Третья стадия характеризуется стабильностью достигнутых ранее максимальных величин в течение 2 и более лет обследования. Имеющее место уменьшение трактовой гемианопсии не является полным, т. е. сравнимым с нормальными полями зрения, однако величина височного поля восстанавливается более

- 14 -

чем в 2 'раза по сравнению с первоначальным дефектом.

Тестирование тавотных в височных полях левого глаза, т. е. ипеилатерального по отношению к перерезке тракта, показало, что ответы имели место в среднем в 89,3+1,95 град, кнаружи от точки фиксации /разброс 83-93 град. / Последующие результаты не отличались существенно от первоначальных, например, через б месяцев -90,9+2,67 град., 12 месяцев - 89,3+2,35 град., 12 - 88,6+3,41 град. , и не выявили каких-либо дефектов зрительного поведения в левом височном поле. Левое височное поле, таким образом, оставалось интактным и составляло около 90 град. , что соответствовало зрительным полям животных 1 группы.

Тестирование носовых полей правого глаза у кошек II группы существенно не выявило отличий от таковых в первой группе. В первом месяце после операции ответы приходились в среднем на 20, 5+2,21 град, /разброс отдельных ответов 18-24 град./ Они не изменялись в течение всего исследования животных /6 месяцев - 22,3 +2,51 град. , 24 месяца - 22,6+3,21 град. / и были всегда близки 22 град. Ответы в носовых полях левого глаза, ипеилатерального по отношению к перерезке оптического тракта отличались от таковых 1 группы и от ответов в правых носовых полях зрения, и составили через 1 месяц после операции в среднем 17,6+3,12 град, /при разбросе во всей группе 13-25 град. / Дальнейшее тестирование показало некоторую динамику в ответах /3 месяца - 19,6 £3,36 град., 12 - 21,8+2,04 град., 24 месяца - 21,4+2,41 град./, однако различия не были статистически достоверными. Таким образом, ясных подтверждений гомонимности гемианопсии после перерезки тракта в настоящем исследовании не получено.

3. Зрительное поведение в условиях полной деафферентации

зрительной системы одного из полушарий. Комиссуры головного моз-

га и компенсаторно-восстановительные процессы.

На подготовительных этапах обучение активно-оборонительному рефлексу животных III группы по результатам было схоже с 1 и II группами, однако при предъявлении мишени под углами отмечена

тенденция к строгой латерализации используемой конечности. Такие кошки чаще предпочитами только одну конечность, больше левую, независимо от стороны предъявления тестирующей мишени, что контрастировало с ответами I1 группы, проявившую высокую адаптивность конечности к гомолатеральному зрительному стимулу. Элект-роокулографический контроль показал повышенную фиксацию на О град, в момент предъявления периферической мишени, что отмечалось и при простом визуальном контроле, однако вне тестирования сохранялась нормальная подвижность глазных яблок.

Ответы в правых височных полях у животных III группы через I месяц после операции возникали в среднем в 21,5+3,01 град, от точки фиксации /17-25 град,- разброс отдельных ответов/. Индивидуально эти величины составили 21,3 град. . 20,6 град.. 21,у град. , 19,7 град, и 23,9 град. Результаты тестирования в последующие сроки отличались удивительным однообразием и постоянством; вот некоторые из низ: 3 месяца - 21,8+2,53 град., 6 месяцев - 22,3 ±3,52 град., 12 - 22,1+1,53 град, и 24 месяца - 22,1+ 2,59 град. Более того, была прослежена динамика ответов в правом височном поле у единичных животных в течение 4 и 5 лет после операции /нерегулярное тестированиние/. Уровень обученности этих кошек восстанавливался уже в первые 20 предъявлений мишени. Электроокулография не выявила каких-либо изменений в способе фиксации взора, а ответы были идентичны таковым в более ранние сроки для всей III группы. Сравнение результатов с интактной I группой указывает на наличие грубого дефекта в этом поле зрения - гемианопсию, наружная граница которой проходит через 22 град, от точки фиксации, что совпадает с данными и II группы животных. Существенным отличием гемианопсии в III группе явилась ее стабильность в течение двухлетнего наблюдения всей группы и 4-5 летнего обследования отдельных животных.

Тестирование зрительного поведения в "интактных" полях - левом височном и правом носовом не выявило существенных различий с контрольной I группой в течение всего исследования. Ответы в левом височном поле зрения были всегда близки к 90 град. /89,4+3,21 град., 88,9+2,75 град., 90,6+3.24 град, и т.д. при разбросе 85-95 град./, а в правом носовом - к 22 град. /21,5+3,89 град., 21,8+3,15 град., 22,7+2,64 град, и т.д.. при

р.чзбросе отдельных ответов 17-25 град./. Несколько иные результаты получены при обследовании ответов в левых носовых полях зрения, повреждающихся, согласно класическим представлениям, после перерезки ипсилатералыюго оптического тракта. Первые ответы после операции приходились в среднем на 16,8+3,93 град, /при разбрисе 13-21 град./ Результаты по отдельным животным: 15, ;; град. , 14.7 град. , IV.4 град, и 18,8 град. В течение последующих месяце!; отмечалась некоторая динамика в ответах, в сторону расширения угла ответов на 3-4 град.: через 6 месяцев -19.7+3,48 град. , 1?: - 20,0+2,36 град. , 24 месяца - 20,6+2,79 град.

Отдаленные результаты /5 лет/ - в среднем 22,3 град, /при разбросе 2й - 25 град. /. Меньшие средние значения ответов /17 град./ в первые месяцы после операции, по-видимому, могли указывать на наличие зрительного дефекта данного поля, однако последнее нуждается в уточнении, возможном лишь с дальнейшей разработкой специальных методов оценки зрительных полей.

Предыдущие результаты тестирования III группы показывают принципиальную важность комиссуральных систем головного мозга в восстановлении утраченных зрительных полей, наблюдаемом во II группе экспериментальных животных. В межполушарной передаче зрительной ит!«рмици11 известно участие трех комиссур - мозолистого тела, передней компссуры и интерколликулярной. Участие этих комиссур в зрительной передаче не равнозначно, и наибольшее значение придается каллозальной зрительной системе, способной к переносу сложных зрительных паттернов. Поэтому следующим шагом в настоящих экспериментах явилось исследование организации полей зрения у ж1шот1шх 1У группы - с комбинированной перерезкой оптического тракта и мозолистого тела; при этом зрительные входы в деафферентированное полушарие могли потенциально обеспечить ос-_ тавшиеся интактными интерколликулярная и передняя комиссуры.

Окулогрлфичоский конторль и двигательная латерализация не выявили существенных отличий в ответах в сравнении с предыдущими животнами. Обследование зрительных полей левого глаза обнаружило значительное сходство с результатами по I - III группе. Так, ответы в левых височных полях в первые опытные дни возникали в 88, 7+2,09 град. , через 6 месяцев после операции -90,2+3,68 град., а

- 17 -

ответы в левых носовых полях зрения - через месяц -град., через б - 20,4+3,32 град. Ответы в правых носовых полях / кошек 1У группы также существенно не отличались от таковых п I-III группах; не выявили каких-либо отличий и длительные динамические наблюдения. Тестирование зрительного поведения в правь/' височных полях у кошек 1У группы свидетельствует о возникновении после операции обширной височной гемианопсии. По величине она сравнима с гемианопсией II группы животных - 19,4+2,61 град, /разброс ответов 16-25 град. /. Однако уже через 6 месяцев наблюдалось резкое различие между этими двумя группами. Если тракто-томированные кошки отвечали в среднем в 38,2й3.58 град, от точкч фиксации, то кошки с дополнительной перерезкой мозолистого те;;а отвечали в прежней части периметрической полуокружности, приходящейся в среднем на 21,2±3,04 град. Более того, если кошки II грауппы в дальнейших обследований демонстрировали расширение области ответов в правом височном поле до 50 град. , то ни одно из животных 1У группы не имело тенденции увеличения угла ответа з данном поле зрения: ответы этой группы оказались идентичными ответам III группы, которая не показала никакой реорганизации дефектных полей в течение нескольких лет. Полученные результаты указывают на принципиальное значение зрительной каллозальной системы среди других зрительных комиссур в компенсаторно-восстановительной перестройке, прояввившейся в реорганизации горизонтальных зрительных полей у животных II группы.

ОБСУЖДЕНИЕ

О возможности обратного развития гомонимной гемианопсии з клинических условиях впервые упоминает Трон /1951/, одноко "в данных наблюдениях отсутствовал строгий нозологический отбор пациентов, учет и контроль локализации, как правило обширных, повреждений мозга. В условиях эксперимента о возможности уменьшения зрительного дефекта впервые указывают данные Sprague /1966/. позже подтвержденные Sherman, Sprague /1979/, согласно которым наблюдалось уменьшение корковой гемианопсии у кошек после разрушения контралатерального переднего двухолмия. Более того, само

представление о гемианопсии, как о полной слепоте соответствующих полусетчаток в последнее время ставится под сомнение. Так, больные с односторонним повреждением затылочной коры были способны к различению некоторых грубых форм зрительных паттернов и пространственной локализации в "слепых" полуполях /Perenin, 1978; Perenin, Jeannerod, 1978/. Однако до настоящего исследования отсутствовали сведения о возможности обратного развития гемианопсии трактового происхождения. Очевидно, что все еще оказывает влияние классическая теория гемианопсии, согласно которой зрительная кора одного полушария имеет проекции исключительно ипсилатеральных полусетчаток обоих глаз. Это положение поставлено под сомнение Stone /1966/, показавшего, что в области центрального меридиана каждой сетчатки примерно половина ганглиозных клеток назальной и темпоральной ее частей посылает свои аксоны в оба оптические тракта и, следовательно, в оба полушария. О предпосылках настоящего исследования, связанных с работами Любимова и сотр., уже упоминалось выше.

Как видно из представленных данных, уменьшение височной ге-мтнопсии у животных II группы не достигало величины полей I группы; различие составляло 40 град. , хотя первоначальный дефект достигал 23 град, от точки фиксации. Это свидетельствовало о неполном восстановлении гемианопсии е результате спонтанного переживания перерезки оптического тракта. Очевидно, что обнаруженная разница в 40 град, между нормальными височными полями и их максимальным восстановлением после операции характеризует тот вклад отсутствующего классического афферентного канала проведения, который выявляется на уровне зрительного поведения. Неполнота компенсаторных изменений свидетельствует, по-видимому, об ограниченности структурного базиса, за счет которого происходят эти изменения.

Сравнение результатов тестирования III и 1У групп выявляет их значительное сходство. Как и в случае перерезки всех комиссур конечного, межуточного и среднего мозга, дополнительная перерезка одного лишь мозолистого тела приводила к отсутствию компенсаторных изменений первоначального дефекта зрительного поведения. Следовательно, полученные эффекты обязаны не всем мозговым ко-миесурам, а лишь неокортикальным, прежде всего - мозолистому те-

лу. Ва участке каллозалъной системы в компенсаторной перестройке соматосенсорной системы указывает Любимов /1980/, Любимов и сотр. /1980/. На участие мозолистого тела и его сплениальной части в реорганизации поврежденной зрительной системы наиболее демонстративно указывают исследования Elberger /1983/ и Innocenti /1978, 1979/, свидетельствующие о высокой пластичности калло-зальной системы, в том числе в сопричастной к ней пограничной зоне полей 17 и 18. В нашем исследовании возможность обратного изменения зрительного дефекта в условиях сохранности мозолистого тела может свидетельствовать, по-видимому, о кортикотопической организации каллозальных /сплениальных/ проекций. В пользу подобного предложения говорят морфологические и электрофизиологические исследования /Ebner, Myers, 1965; Innocenti, 1978, 1979; Elberger, 1983; Toyata et al. , 1969/.

Результаты тестирования IУ группы животных показали недостаточную эффективность оставшихся передней и интерколликулярной комиссур для компенсаторных перестроек в зрительной системе, несмотря на факт проведения ими зрительной информации. Тем не менее, вывод о полном неучастии этих комиссур в каких-либо компенсаторных изменениях не будет правомочен до тех пор, пока не будет исследована передача иных видов зрительных навыков. Полученные результаты позволяют предположить, что трактовая гемиа-нопсия восполняется "деафферентированным" полушарием и за счет передачи зрительных сигналов в это полушарие через мозолистое тело, в частности - по его сплениальной части. Выключение комис-сурального афферентного канала зрительного проведения или только каллозального достаточно для того, чтобы восстановление трактового дефекта зрительных полей не происходило /группы III и IУ/, влияние интактного полушария на деафферентированное осуществляется, по-видимому, из пограничной области полей 17 и 18, где наиболее плотно представлены каллозальные /сплениальные/ проекции, гомотопически связанные с "деафферентированной" зрительной корой. Последняя, в свою очередь, служит структурным базисом для восполнения слепого полуполя, которое, согласно классическим представлениям, проекционно с ней связано. Если, таким образом, выключение классического афферентного канала зрительной системы является лишь пусковым моментом для формирования компесатор-

но-восстановительных механизмов, направленных в конечном счете на уменьшение гемианопсии, то дополнительное выключение комиссу-ральных /каллоззльных/ каналов формирование такого механизма полностью прекращает.

ВЫВОДЫ

1. 3 натоящем исследовании впервые был разработан и испол-зован новый метод оценки полей зрения животных, позволявший количественно оценить распределение полей в норме и в условиях выключения классического и комиссуральных афферентных каналов проведения зрительных сигналов. Применение нового поведенческого метода наряду с нейрохирургическими методами зрительной деаффе-ренташи, разработанными Любимовым /1969/, впервые позволило экспериментально исследовать роль комиссуральных систем головного мозга в зрительных компенсаторно-восстановительных процессах.

2. В условиях одностороннего прерывания классического афферентного канала -обнаружена и количественно оценена имевшая место трактовая височная гемианопсия, которая вознш&а контралатераль-но по отношению к повреждению. Этот зрительный дефект не является ни полным, ни гомонимным. Полученные результаты свидетельствуют о принципиальном значении классического зрительного _ афферентного канала в формировании нормальных зрительных полей.

3. В условиях длительного переживания одностороннего прерывания оптического тгакта впервые экспериментально установлено явление спонтанного компенсаторно-восстановительного уменьшения височной гемианопсии. В динамике уменьшения этого зрительного дефекта выделены три стадии, которые включали стадию первоначальной височной гемианопсии, продолжительностью два-три месяца, собственно восстановительную и стадию стабилизации максимального уровня восстановления, наступающую к 11-12 послеоперационному месяцу. Определено также, что восстановление носит неполный характер, выявлены сроки его наиболее быстрого развития.

4. Многолетнее обследование животных с тактовой гемианопси-ей в условиях дополнительной перерезки комиссур конечного, межуточного и среднего мозга показало отсутствие малейших признаков уменьшения гемианопсии, связанной с деафферентированным полуша-

рием. Участие комиссуральных афферентных каналов зрительной системы имеет решающее значение в компенсаторно-восстановителых процессах, Связанных с уменьшением зрительного дефекта после выключения классического афферентного канала одного из полушарий. Тем не менее, неполнота восстановления гемианопсии в условиях сохранности комиссуральных каналов проведения зрительных сигналов в "деафферентированное" полушарие свидетельствует об их ограниченных возможностях в этих процессах: они не могут полностью заменить функции классического афферентного канала.

5. Впервые методом количественной оценки дефектов зрительных полей показано, что дополнительная к оптическому тракту перерезка одного лишь мозолистого тела приводит к стойкому выпадению зрительного полуполя, соответствующему трактовой гемианопсии первой стадии, что свидетельствует о ведущей роли каллозальной системы среди других комиссуральных систем мозга в компенсаторно -восстановительном уменьшении трактовой гемианопсии.

6. Отсутствие обратного развития трактовой гемианопсии в условиях сохранности передней и интерколликулярной комиссур, но прерывания каллозального афферентного канала проведения свидетельствует о том, что эти комиссуры эффективного участия в уменьшении зрительного дефекта не принимают. Возможность комис-суральной передачи зрительных вызванных потенциалов еще не означает успешности компенсаторных перестроек на уровне зрительного поведения, в частности - передача вызванных потенциалов через интерколликулярную комиссуру.

7. Предложена гипотеза, согласно которой компенсаторно- восстановительные процессы зрительной системы, связанные с уменьшением трактовой гемианопсии, осуществляются в деафференти-рованном полушарии, служащим структурным базисом этих процессов, за счет каллозальной /сплениальной/ передачи зрительных сигналов.

- 22 -

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Рыбицкий В. Е Компенсаторно-восстановительные механизмы изменений искусственной асимметрии полей зрения. В кн.: Всесоюзная с международным участием конференция по нейрокибернетике. Ростов-на-Дону, 1983. Тез.

2. Рыбицкий В. Е, Ракич Л. М. , Зедан В. А. , Галогажа М. М., Шепелев В. А. Комиссуральные механизмы восстановления зрительных функций. Бюл. эксперим. биологии и медицины, 1984, ХСУП, 5, 549-551 стр.

3. Любимов Е Е , Рыбицкий Е Е , Федан В. А. Роль комиссур головного мозга в восстановлении полей зрения у кошек после односторонней перерезки зрительного тракта. Тез. В кн.: Материалы Всесоюзного симпозиума " Адаптивные функии головного мозга " 2022 октября 1980г.- Баку, 1980, стр. 115.

4. Любимов К Н. , Рыбицкий В. Е , Фэдан В. А. Устройство для измерения полей зрения животных. Авт. св. 888 929, СССР, МКИ-А 61 В 3/10, 1981. Бшх Гос. комитета по делам изобр. , 1981, N 45.

5. Любимов Е Е , Рыбицкий R Е , Федан В. А. Компенсаторно-восстановительные процессы в зрительной системе после перерезки зрительного тракта у кошек. В кн.: Центральные механизмы компенсаторного восстановления функций. Ереван, 1983, с.

5. Galogaza М. Fedan V. А., Ljubimov N. N. , Rybitskij V. N. , Karaev М. A. Electrophysiological responses in the visual cortex following optic tract and brain commissures transection. Jugoslav. Physiol. Pharmacol. Acta, 1982, 1, 18.

7. Fedan V. A. , Galogaza M. , Ljubimov N.N. , Rakic L. M. , Ivanus J.J., Rybitsky Y.N. The role of brain commissures in reduced visual and somatosensory compensatory mechanisms following classical afferent pathways transection in the can. Neurosci. Lett., 1982, 10, 172.

8. Fedan V. A. , Rybitsky V.N. , Galogaza № , Shepelev V. A. , Rakic L. M. , Ivanus J.J. Compensation of optic tract hemianopsis: the role of brain commissures. IRCS Med.Sci. , 1983, 11, 158.

9. Fedan V. A. , Galogaza M. M. , Ljubimov N. N. , Rybitsky V. N. , Ivanuv J.J., Rakic L. M. Effect of piracetam on evoked potentials in freely moving cats with optic tract transection. Neurosci. Lett. , 1986, 25.