Автореферат и диссертация по медицине (14.00.36) на тему:Иммунологические и иммуногенетические механизмы формирования аллергических заболеваний дыхательных путей

!1 'Л ' .1

Ордена4 Лени! 1а Лкздсмкя медицинских наук СССР

Научно-исследовательский институт нормальной физиологии им. П. К. АНОХИНЛ

На правах рукописи

АНДРИАНОВ ВЛАДИМИР ВАСИЛЬЕВИЧ

УДК 615.475; 631.427

НЕЙРОХИМИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ УЧАСТИЯ НЕЙРОНОВ КОРЫ ГОЛОВНОГО МОЗГА

В СИСТЕМНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ПИЩЕДОБЫВАТЕЛЬНОГО ПОВЕДЕНИЯ

14.00.17 — нормальная физиология

А в т о р с ф е р а т диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук

Москва 1989

Работа выполнена на кафедре нормальной физиологии 1 Московского медицинского института им. И. М. Сеченова МЗ СССР и в научно-исследовательском институте нормальной физиологии им. П. К. Анохина АМН СССР.

~ ~ОфйщГальные опгГшТейты: " ' докТЬр биологических наук^ Н. А. Тушмалова

доктор биологических наук Н. С. Попова

доктор медицинских наук,

профессор Л. В. Калюжный

Ведущая организация — Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии АН СССР.

Защита диссертации состоится « » ¿¿¿й^Аг^ 1990 г. в /2> часов на заседании Специализированного ученого совета Д 001.08.01. при Научно-иссл'едовательском институте нормальной физиологии им. П. К- Анохина АМН СССР (103009, Москва, ул. Герцена, 6).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Научно-исследовательского института нормальной физиологии им. П. к. Анохина АМН СССР.

Автореферат разослан «./6 » 1990 г.

Ученый секретарь Специализированного совета, доктор биологических наук

Т. И. Белова

г;!Г <лт?г,г ; ВВЕДЕНИЕ

-тпАктуальность исследования. Пространственно-временная мира является основой, на которой происходит формирование к развертывание деятельности живых существ. Согласно представлениям академика П.К.Анохина, вписанность живущих организмов в неорганическую природу была непременным условием их выживания. При этом разнообразные факторы; окружающей среды отражаатся в полном соответствии с компонентами пространственно-временного континуума в протоплазме клеток специализированного органа отражения - головного мозга. С современник позиций весь континуум поведенческой деятельности любого живого существа может быть расчленен на отдельные дискретные отрезки - "кванты", имеющие системную организацию и завершающиеся различной степенью удовлетворения той или иной потребности (К.В.Судаков, 1979, 1984).

В связи с этим встает вопрос о физиологических закономерностях и тонких нейрохимических механизмах формирования импульсной активности отдельных нервных клеток при

осуществлении живым организмом соответствующих поведенческих "квантов" целенаправленной деятельности. Одним из возможных путей решения этого вопроса является системный под-худ и разработанная на его основе концепция и н т е г-,г,чтипной деятельности нейрона с представлением о "степенях свободы" его реагирования, иначе - "... специфической конфигурации возбуждений, которая выходит на аксон и представляет собой выявление какого-то специфического интегратнвного состояния, соответствующего количеству и качеству входных возбуждений от данной динамической ситуации в масштабах целого мозга" (П.К.Анохин, 1974). Интегративная деятельность нейрона заключается, таким образом, в выборе из обширного диапазона степеней свободы нейрона лишь обеспечивающих, сочетанно со степенями свободы других нейронов,.результативную поведенческую деятельность организма, В этом отношении поведение требует для своей ре.'чазации подбора соответствующих

степеней свободы реагирования многих нейронов различных отделов мозга в решках той или иной интеграции, а вариации импульсной активности отдельного нейрона есть варианты способов его вовлечения различными степенями свободы в узловые механизмы какой-либо функциональной системы. Интег-ративная деятельность нейрона представляется, таким образом, последовательной непрерывной сменой его внутренних состояний, каждое из которых создается своеобразной комбинацией гетерогенных синаптических входов за определенный интервал времени. Поскольку именно с интегративным состоянием нервной клетки должны быть непосредственно связаны степени свободы ее реагирования в виде генерации потенциалов действия на ее аксоне, возникает вопрос о механизмах формирования нейроном таких степеней свободы, которые необходимы для построения целенаправленного поведенческого акта, а также механизмов, обеспечивающих смену одних степеней свободы другими.

Согласно П.К.Анохину, формирование необходимых степеней свободы нейрона представляется в несколько этапов: первый из них - конвергенция на нейроне разнородных возбуждений; второй - создание специфического интегративного состояния на основе химической интеграции с использованием наличной памяти нейрона; третий - генерация аксональной им-пульсации. Решал 1дим, ключевым пунктом атих процессов является внутринейрональная обработка возбуждений. В настоящее время считается установленным, что в основе работы нервных клеток лежат метаболические реакции, протекающие в протоплазме и ядре нейрона (П.К.Анохин, 1974; Н.Ну<йвп, 1980| В.В.Шерстнев, 1982; И.П.Ашмарин, 1982,1987; О.Х.Коштоянц, и соавт. ,1987; Р.И.Кругликов и соавт. ,1986; В.»;Авгапо«, 1981). Эти процессы должны сопровождаться комплексом метаболических изменений во всем объеме нейрона, начиная от субсинаптических мембран и заканчиваясь генераторным пунктом. "Именно здесь - по мнению П.К.Анохина - раскрываются законы выбора степеней свободы нейрона, вхождение его в определенные узловые механизмы целой функциональной системы". Таким образом, можно предполагать, что механизмы, предетерминирующие устранение избыточности в способах

вовлечения нейрона на этапах поведенческого акта, имеют химическую природу и затрагивают медиаторный и белковый обмены, прямо связанные с физиологической функцией нервно!', клетки.

Цели я задачи исследования. Основной целью работы явилось изучение нейрохимических механизмов вовлечения нейронов корн головного мозга на последовательных этапах пищедо--бывательного поведения.

Конкретные задачи исследования заключались в следующем:

1. Разработать экспериментальную модель целенаправленной пищедобывательной деятельности кошек с регистрацией и микроионофоретическим подведением биологически активных веществ к отдельным нейронам коры головного мозга, а также с внутрикелудочковым введением блокатора белкового синтеза в условиях свободного поведения животных. .

2. Изучить динамику импульсной активности гейронов коры мозга на последовательных этапах инструментального пищедобыв&тельиого поведения.

3. йсследсвгть химическую чувствительность нейронов коры мозга к биологически активным вецсствам на последовательных этапах инструментального поведения кошек.

4. Выявить и изучить факторы, определяющие смену химической чувствительности корковых нейронов в целенаправленном поведении.

5. Исследовать особенности влияния микроионофоретиче-ски подьодимых веществ на характер импульсной активности нейронов коры нозга на разных этапах инструментальной пи-ведобывательной деятельности.

Концепция.

- Характер разрядной деятельности и химической чувствительности нейронов зрительной области коры головного мозга на отдельных этапах целенаправленного поведенческого акта оп-реляляется системными процессами (афферентный синтез, реализация программы действия, акцептор результатов действия и оценка параметров результата на основе обратной афферен-таг.ии), о которые вовлечен каждый нейрон в данный момент вр-зпени ,

- Вовлечение нейронов коры мозга в системную организацию пищедобывательного поведения осуществляется путем опережающего избирательного изменения их хеморецептивных свойств при участии собственного белок-синтезирующего аппарата.

- Каждому этапу пищедобывательного инструментального поведения соответствует центральная интеграция реагирующих и ареактивных клеток в зрительной области коры, имеющая свою нейрохимическую природу.

- Отдельные нейропептиды (лизилвазопрессин) организуют центральную интеграцию нейронов ь зрительной коре мозга; ли-зилвазопрес;:н после подведения к нейронам блокатора синтеза белка циклогексимида восстанавливает участие нервных клеток в системных процессах пищедобывательного поведения.

Научная новизна работы.

- Впервые проведен анализ химической чувствительности нейрй нов зрительной области коры головного мозга на различных этапах системной организации пищедобывательного поведения

у кошек.

- Показано, что широта вовлечения нейронов зрительной коры в центральной архитектонике целенаправленного поведенческой го акта связана с уровнем их химической чувствительности к нейромедиаторам.

- Установлено, что последовательному развертыванию отдельных этапов целенаправленного поведения соответствует смена различных химических состояний корковых нейронов. Причем отдельные этапы поведенческого акта характеризуются избирав тельной химической чувствительностью нейронов к ацетияхоли-ну и норадреаналину. Показано, что катехолаыинергический • механизм преимущественно обеспечивает вовлечение нейронов на стадии реализации программы действия, оценки этапного и. конечного полезного результатов, а холинергический - форми-^ рование предпусковой интеграции, аппарата предвидения и восприятия зрительных параметров подкрепления и самого под-* крепления. •

- Выявлена зависимость химической чувствительности нейронов коры мозга к нейромедиаторам на разных этапах пищедобывательного поведения от уровня функционирования белок-еинте-зирующего аппарата клетки. При этом на фоне введения блока-

тора синтеза белка циклогексимида наблюдалось уменьшение числа клеток, реагирующих на асех этапах инструментального поведения, а также их низкая чувствительность к ацетил-холину и норадреналину на этих этапах поведенческого акта. -Установлено, что микроионофоретически подведенный нейро-пептид лизилвазопрессин после апплицируемого циклогекст/и-да восстанавливает уровень частоты разрядов отдельных нейронов коры на последовательных этапах г.ицедобывательного поведения.

Практическая значимость -работы.

Результаты проведенного исследования дают возможность глубже понять механизмы участия нейронов коры головного мозга в осуществлении целенаправленной поведенческой деятельности. Полученные данные об особенностях химической чувствительности корковых нейронов в поведении и характере влияний блокаторов белкового синтеза, антагонистов нейро-медиаторов и нейропептида лизилвазопрессина на импульсную активность клеток коры могут быть использованы как основа для дальнейшего научения данных биологически активных веществ з этиологии, патогенезе и лечения ряда нервно-психических заболеваний. Теоретический материал, представленный в диссертации, нашел применение в лекционном курсе физиологии для студентов и слушателей 411К I ММй им.И.М.Сеченова МЯ СССР, биологического и философского факультетов Киевского государственного университета им.Т.Г,Шевченко, МГТУ .п...Н.Э.Баумана, Всесоюзной школы "Опыт преподавания теории функциональных систем в медицинских и технических высших учебных заведениях" (г.Москва, 1983) . Разработанные автором методики используются в Ленинградском институте физиологии биохимии АН СССР.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на: симпозиуме "Механизмы системной деятельности мозга", Горький, 1978; ХХУ, ХХУ1, ХХУП, ХХУШ "Со-вешаниях по проблемам высшей нервной деятельности" Ленинград, 1977, 1981, 1984, 1989: ХШ Съезде Всесоюзного физиологического общества, Алма-Ата, 1979; Ш Берлинском

нейрофизиологическом симпозиуме Университета им.Гумбольдте (ГДР), 1984; симпозиуме "Интегративная деятельность нейронов: молекулярные основы", Ялта, 1988; на Итоговых научных сессиях Института нормальной физиологии им.П.К.Анохина АМН СССР, Москва, 1977, 1978, 1981, 1982, 1989, 1990; сов' местных научных конференциях кафедры нормальной физиологи^ I ММИ им,И,Ы.Сеченова МЗ СССР, Москва, 1985, 1988, 1989.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 20 печатных работ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 303 страницах машинописного текста и состоит из "Введения", "Обзора литературы", "Материалов и методов", шести глав "Результатов исследования", "Обсуждения результатов", Общих выводов. В списке литературы содержится £¿5 наименований работ. Диссертация иллюстрирована II таблицами и 60 рисунками.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Опыты были проведены на 30 взрослых кошках. Эксперименты ставились на животных, помещенных в специальную камеру, на одной из сторон которой были смонтированы кормушка и печаль, которую можно было отодвигать от кормушки ка расстояние до 40 см. Источники светового и звукового сигналов находились прямо над кормушкой на высоте 30 см. Мясо или молоко подавались в кормушку автоматически с помощью специального устройства.

Методика микроионофоретической аппликации веществ . в условиях свободного поведения животного

Работа проводилась при помощи разработанной нами (В.В.Андрианов, Н.Д.Захаров, Ю.А.Фадеев, 1977) методики микроионофоретического подведения биологически активных веществ к отдельным нейронам коры мозга. Регистрацию импульсной активности осуществляли рнеклеточно с использованием микроэлектродов, выполненных из стекла "пирекс",' заполненных 3 М раствором хлористого натрия или калия и имевших сопротивление порядка 10 - 40 Мом. Форетическое подведение веществ осуществлялось многоканальными стеклянными

микроэлектродами, изготовленными по методике В.П.Белого и В.В.Шерстнева (1973). Для предотвращения шунтирования между каналами микроэлектрода его торцевая поверхность покрывалась эмалью. Для фореэа использовались следующие вещества: 2 М раствор норадреналин битартрата (рН 5,2), 3 М раствор ацетилхолян хлорида (рН 5,3), 2 Ы раствор атропина сульфата (рН 5,3). 2 М раствор пропранолола гидрохлорида (рН 5,2), 2 х и 2хЮ~4М растворы лизилваэопрессина

(рН 5,4 - 5,6), 2хЮ-2М и 2хЮ~3М растворы циклогексимида (рН 9,4 - 9,6) на трис-фосфатном буфере. Канал компенсации токового эффекта заполнялся 0,15 И раствором хлорида натрия и имел отрицательную полярность. Величина форетических положительных токов составляла 30 - 50 нА.

Методика введения веществ в желудочки мозга в условиях свободного поведения животного

Бнутрижелудочковое введение раствора циклогексимида (на трис-фосфатном буфере, рН 9,4 - 9,6) осуществляли в условиях свободного поведения животного с помощь» микроинъек-торя, имеющего шприц объемом 25 мкл фирмы "Нвго11Лсп" (Швейцария), в котором поршень жестко фиксировался с винтом микрометра. При помощи микроинъектора внутрь желудочка вводили циклогвксс.мид в дозе 30,0 мкг/кг веса животного. 0 качестве контроля другим животным вводили физиологический раствор. Экспозиция введения составляла 5-10 минут перед сеансом обучения, который начинался спустя 30 минут. Динамику поведенческих эффектов введенного вещества регистрировали в течение последующих 40 - 60 минут.

После экспериментов с. микроионофореэом и регистрацией импульсной активности животных забивали, а мозг фиксировали в 10% растворе формалина с целью последующего определения локализации канюли в желудочке мозга.

Аппаратура

Для отведения биоэлектрических потенциалов использовались: УБП1-01, УБФ-4, осциллограф "Диза-электроник". Фоно-фотостимуляция осуществлялась комплексом формы "Расия" и "Альвар-электроник''. Для проведения дискретного анализа поведенческого к^нтину>..;а и импульсной активности нейронов

нами было разработано специальное устройство, способное выделять отдельные узловые точки, которые могли бы стать отправными пунктами для сопоставления импульсной активности нейрона с элементами поведения (В.В.Андрианов, В.Ф.Волков, В.С.Карманный, Ю.А.Фадеев, 1981).

Программа экспериментов

В качестве экспериментальной модели была использована инструментальная-пищедобывательная реакция. С введением инструментального звена появлялась реальная возможность некоторого "расчленения" целостного поведенческого акта на отдельные этапы, удобные для анализа нейронной активности и фрагментов поведения; кроме того, при инструментальной реакции отчетливо выявляется целенаправленный характер деятельности животного. Нами были выбраны две модели инструментального поведения: первая - условно-рефлекторная ин-. струментальная реакция нажатия животным педали на включение светового или звукового раздражителей и вторая - спонтанные нажатия животным педали, приводящие к подаче подкрепления.

Дискретной единицей деятельности животного был избран поведенческий "квант" с выраженным полезным результатом. В перво"1 экспериментальной модели "квант" состоял из следующих этапов: I - восприятие включения условного сигнала, II - латентный период условной двигательной реакции, III -нажатие животным на педаль, 1У - "период ожидания" подкрепления, У - восприятие появления молока в кормушке, У1 -лакание молока животными. Во второй экспериментальной модели - I - исходное состояние животного, II - нажатие на педаль, III - "период ожидания" подкрепления, 1У - восприятие появления молока в кормушке, У - лакание животными молока. Пищедобывательная деятельность кошек представляла непрерывную последовательность "квантов".

Анализ разрядной деятельности нейронов проводился посредством построения пре- и постстимульных гистограмм с шириной канала 50, 70, 100 мс по 5 - 10 реализациям. В экспериментах исследовались нейроны зрительной области коры головного мозга кошек, поскольку у этих животных при формировании и осуществлении различных видов поведенческой деятельности зрительная афферентация является одной из ведущих.

В опытах с микроионофоретическим подведением веществ при выполнении животным инструментального пищедобнватель-ного поведения импульсная активность каждого нейрона регистрировалась последовательно в трех сериях одного эксперимента: без подведения веществ, на фоне непрерывного подве-. дения вещества А, на фоне непрерывного подведения ьещества Б. Достоверность различий в реакциях нейронов оценивалась по критерию Стъюдента. Обработка данных проводилась на ЭВМ СМ-4 и Электроника-60.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ I. Динамика импульсной активности нейронов зрительной области кори на последовательных этапах условного инструментального поведения Примененный нами методический прием позволил изучить активность нейронов зрительной коры головного мозга кошек в выделенных нами "квантах" пищедобывательного поведенческого акта. Эксперименты проводились на кошках, предварительно обученных выполнения инструментальной реакции нажатия передней лапой на педаль на предъявление условного светового или звукового сигнала.

В первой серии исследована динамика активности 37 нейронов на этапах пищедобывательного поведения, вызванного предъявлением светового условного сигнала. При сопоставлении импульсной активности всех 37 нейронов с анализируемыми этапами поведения были установлены следующие закономерности (табл.1). Из таблицы видно, что нейроны зрительной коры реагируют на всех этапах инструментального поведения. Причем, если на I, Ш, У этапах имела место активация нейронов, то на П, 1У, У1 этапах поведения у нейронов могло наблкдать-сл ке.ч увеличение, так и уменьшение .импульсной активности.

Для установления возможной связи динамики импульсной активности с г.одальиостью условного раздражителя была проведена вторая серия экспериментов (36 нейронов), когда в качестве условного сигнала использовался звук.

Применение метода статистической обработки выявило достоверную (р<0,0Г>) срязь импульсной активности исследованных ноГфлк,:» зрительной коры с сенсорной модальностью условного сигнала, только в момент его включений (I этап).

Таблица I.

Характеристика импульсной активности нейронов зрительной коры на последовательных

этапах поведенческого акта

этапы поведения и сенсорная модальность условного сигнала_

I_II_Ш_1У_У_У1

свет : звук : свет : звук : свет : звук :свет : звук : свет: звук : свет : звук

учащение 67,8? 38,8? .35,1? 21,7? 67,8* 61,2? 43,2$ 44,4? 59,4* 44,4? 2,1% 2,4%

25 14 13 8 25 22 16 16 22 16 I I

уреженве - - 16,2% 27,7% - 2,7? 16,2? 16,8? - - 51,4? 61,2?

6 10 1 6 6 19 22

ареактив- 32,2? 61,2? 48,7? 50,6? 32,2? 36,1? 40,6? 38,8? 40,6? 55,6$ 45,9? 36,1?

вость 12 36 18 18 12 13 15 14 15 20 17 13

всего 100? 100? 100? 100? 100? 100? 10® 1002 100? 100? 100? . 100?

37 36 37 36 37 36 37 36 37 36 37 36

Типы активности

- И -

На последующих 5 этапах анализируемого поведенческого акта связь между сенсорной модальностью условного сигнала и характером нейронной активности была недостоверной (р>0,ОБ).

Как мы уже упоминали, на каждом этапе поведения встречались и ареактивные клетки. Причем один и тот же исследуемый нейрон зрительной корк в процессе выполнения животным поведенческого акта мог ::зменять сбою активность на одних этапах поведения и быть ареактивным на других.

Таким образом, каждый этап поведенческой деятельности характеризовался совокупностью реагирующих V. нереагирукмдих нейронов. Проведенное исследование показало, что разрядная деятельность 16 нейронов зрительной коры (26,8%) претерпевала существенные изменения на всех шести этапах поведенческого акта, активность II нейронов (17,7%) изменялась на трех, 9 нейронов (14,5%) - на пяти^ 9 нейронов (14,5%) -на двух, 8 нейронов (12,9%) - на четырех, .4 нейронов (6,455?) - на одном этапе инструментального поведения и б нейронов (8,1%) были полностью ареактивны при последовательной смене различных этапов поведенческого акта.

Следовательно, среди нейронов зрительной области кори головного мозга большая часть принимает участие при осуществлении животным отдельных этапов пищедобывательного автоматизированного инструментального поведенческого акта. Другая часть клеток изменяет свою разрядную деятельность при выполнении всех этапов инструментального пищедобывательного поведения. При этом нервные клетки изменяют свою импульсную активность либо под влиянием различных сенсорных стимулов, либо при реализации процессов предвидения и оценки результатов деятельности, а также при изменении уровня мо-тивационного состояния.

2,.Химическая чувствительность нейронов зрительной коры головного мозга кошек на последовательных этапах целенаправленного поведения

Встает вопрос о том, какими же механизмами обеспечивается вовлечение корковых нейронов в реализацию конкретных этапов целенаправленного поведения? В настоящее время установлено, что I' основе работы нервнаП клетки лежат тонкие нейрохимические процессы, протекающие в синапсах, цитоплаз-

ые и ядре нейрона ( H.Mattbiea, 1974; B.C.Бородкин, Ю.В.Зайцев, 1982;H.Hyden, * 1980; В.В.Шерстнев, 1988; К.В.Судаков, 1987, 1989). Известно также, что поведение животного обеспечивается многими ыедиаторными системами, а деятельность целого мозга осуществляется вследствие взаимодействия нейронов, использующих различные медиаторы (Р.И.Кругликов, 1986; В.Г.Зилов, 1980). В связи с этим нами были, прежде всего, использованы вещества, участвующие в синаптической передаче или влияющие на ее механизм.

При изучении нейрохимических механизмов участия центральных нейронов в осуществлении целенаправленного поведения нами была использована вторая экспериментальная модель пищедобывательного поведения - спонтанные инструментальные реакции, которые выполнялись кошками без условного сигнала, В данной модели интервалы между подкреплениями "регулировали" сами животные, что давало дополнительную возможность учитывать роль мотивации в динамике развития целенаправленной деятельности.

2.1. Нейромедиаторы

В данном фрагменте исследования изучалась импульсная активность 42 нейронов на последовательных этапах поведения на фоне аппликации ацетилхолина и норадреналина. Изучали направленность изменения разрядной деятельности одного и того же нейрона до и на фоке последовательных подведений медиаторов на каждом из этапов автоматизированного инструментального поведенческого акта. Подобного рода исследование потребовало несколько иной нумерации этапов поведения: I - исходное состояние животного, II - Этап выполнения инструментального движения, III - "период ожидания" появления молока в кормушке, 1У - момент появления молока в кормушке, У - лакание молока.

Как показали проведенные нами опыты, на фоне микроио-нофоретического подведения ацетилхолина 36,7% нейронов приобретали активационный, а 23,8% - тормозной тип реакции в исходном состоянии животных. При этом 40,5% клеток не изменяли своей активности.

На этапе инструментального движения 26,18$ нейронов приобретали активационные реакции, а 26,18? нейронов теряли имеющийся тип активности и 47,6? клеток оставались ареактивными;

В "периоде ожидания" подкрепления активационные перестройки имели место у 16,66? нейронов, тормозные - у 7,14$ нейронов. Устранение существовавшей формы активности наблюдалось у 30,96? нейронов при 45,32?ареактивных элементов.

В момент появления молока в.кормушке у 38.08? клеток наблюдались активационные изменения, у 2,38? - тормозные. 20,5о% нейронов теряли имеющийся тип активности. Ареактив-ные элементы составляли 30,94? всех клеток.

На этапе лакания молока возбуждающие перестройки возникали у 11,69? клеток, тормозные - у 7,14?, а эффект устранения существующей активности выявлялся у 40,46? нейронов. 40,46? клеток при этом были ареактивными. ,

В серии с микроионофоретической аппликацией н о р а др е л и на б исходном состоянии животных 26,18% клеток приобретали активационный, а 40,46? - тормозной тип активности. При этом 33,32$ клеток оставались ареактивными.

При выполнении инструментального движения 38,08? нейронов приобретали активационные, а 4,76? нейронов - тормозные реакции. У 14,28? клеток наблюдалось устранение имевшегося типа реакции. 42,84? нейронов оставались ареактивными.

В "периоде ожидания" подкрепления активационные переотройки имели, место среди 23,8? нейронов, тормозные - среди 7,14? нейронов, наконец, случаи устранения типа активности, имевшего место до фореза норадренаяина, наблюдались среди 26,18$ нервных клеток. Ареактивных нейронов на данном этапе поведения было 42,84?. ......... ■

В момент появления молока в кормушке у 28,56? нейрЬнов наблюдались активационные, а у 2,38? - тормозные изменения разрядной деятельности. У 26,48? клеток имело место устранение ранее существующих типов реакции и 42,84? нейронов обладали устойчивой активностью, т.е. относились к ареак-тивным элементам.

Во время лакания молока возбуждающие перестройки возникали у 9,52% нейронов, тормозные - у 4,76? клеток.

30,96% нервных клеток теряли структуру разрядов, имеющуюся у них в серии без фореза норадреналина. На данном этапе поведения 54,74% нейронов были ареактивными.

Анализ представленных данных выявил следующие особенности: ацетилхолин преимущественно увеличивал частоту разрядов нейронов в исходном состоянии животных, а также в момент появления молока в кормушке и устранял существующий паттерн разрядов нейронов в "периоде ожидания" и во время лакания животными молока. Норадреналин, напротив, снижал импульсную активность перед выполнением животными инструментального поведения, увеличивал частоту разрядов при нажатии животными педали и, подобно ацетилхолину, устранял характерное снижение импульсной активности большинства ней^ ронов зрительной коры во время лакания кошками молока , Ср>0,05). Следует подчеркнуть отсутствие достоверных раз- : личий в однонаправленных реакциях нейронов в сериях с подведением ацетилхолина и норадреналина на выделенных этапах поведения при тенденции первого несколько чаще вызывать фе-I номен устранения имеющейся формы активности нейронов на всех этапах поведенческого акта. Среди ареактивных элементов в обеих сериях также не наблюдалось различий ни на одном из этапов поведения (р>0,05).

На фоне аппликации нейромедиаторов обнаружено достоверное уменьшение "универсальных" нейронов (с 21,42% в серии без фореза до 7,14% на фоне _ацетилходина и 9,52% на фоне норадреналина), разрядная деятельность которых изменялась на всех этапах целенаправленного поведения. Наряду с этим отмечалось достоверное увеличение числа ареактивных элементов на всех этапах поведения, особенно на фоне аппликации ацетилхолина (с 4,76% в серии без фореза до 23,6%) и почти вдвое - на фоне аппликации норадреналина - 11,9%.

Установлено, что наибольшее количество нейронов с "устойчивым" к нейромедиаторам типом активности на этапах поведения наблюдалось именно среди ареактивных элементов (61,9%), далее - среди нейронов с активационными (19,04%) и тормозными (9,52%) реакциями.

2.2. Антагонисты кейромедиаторов

В настоящем фрагменте работы исследована импульсная активность 40 нейронов зрительной коры на фоне микроионо-форетического подведения ^-адреноблокатора пропранолола и М-холиноблокатора атропина на последовательных этапах поведенческого акта. При изучении характера направленности изменения активности отдельных нейронов на фонь подведения к ним блокаторов нейромедиаторов на каждом из этапов поведенческого акта были получены следующие данные.

На фоне микроионофоретического подведения пропранолола в исходном состоянии животных 47,5% нейронов усиливали или приобретали активационный, а 205? - тормозной тип импульсной активности. При этом 33,5% нейронов были ареактивными.

На этапе выполнения инструментального движения 15% нейронов усиливали активационный характер реакции, однако большая часть нервных клеток теряла тот тип активности, который существовал на данном этапе без аппликаций вещества (50%). 35% нейронов при этом не изменяли своей активности.

В "периоде ожидания" подкрепления активационные перестройки имели место у 52,5% нейронов, тормозные - у 5%, а случаи устранения имеющейся активности наблюдались среди 2,5% клеток. 40% нервных клеток были ареактивными.

В момент восприятия появления молока в кормушке у • 42,5% клеток наблюдались активационные изменения, а у 10%-тормозные. 5% нейронов теряли имеющийся тип.активности. ■ Ареактивные элементы составляли 42,5% всех нейронов.

Во время лакания молока возбуждающие перестройки возникали у 12,5% клеток, тормозные - у 57,5%, а феномен устранения существующей активности выявлялся среди 2,5% нейронов. 26,5% нейронов при этом оставались ареактивными.

В серии с аппликацией атропина в периоде, предшествующем инструментальной реакции животных, 22,5% клеток приобретали активационный, а 50% - тормозной тип реак-

ций. 27,5$ клеток зрительной коры при этой оставались аре-активными.

На этапе нажатия педали 70% нейронов имели активацион-ные перестройки импульсной активности, 2,5$ клеток теряли имеющийся паттерн разрядов, а 27,5$ нейронов были ареактив-ными, ■

В "периоде ожидания" подкрепления активационные перестройки встречались среди 12,5% нейронов, тормозные г среди 70%, а случаи устранения имеющейся активности встречались у 2,5% клеток, 15% нейронов относились к ареактивным элементам.

В момент появления порции молока в кормушке у 15% нейронов наблюдались активационные, а у 2,5% - тормозные изменения разрядной"деятельности. 33,5% нервных клеток на ртом отапе поведения были ареактивными.

Во время лакания животными молока возбуждающие перестройки выявлялись у 57,5% нейронов, тормозные - у 2,5% нейронов, а случаи устранения существующей активности встречались среди 12,5% клеток. 27,5% нейронов относились к ареактивным.

ячализ представленного материала выявил следующие закономерности: пропранолол преимущественно приводил к увеличению частоты разрядов нейронов зрительной коры в исходном состоянии животных, в "период ожидания" и в момент появления порции молока ® кормушке и устранял существующую форму активности при выполнении животными нажатия педали и значительно снижал частоту импульсации клеток на этапе получения подкрепления. Атропин обнаруживал противоположные изменения импульсной активности: снижал ее в периоде, предшествующем началу инструментальной реакции, увеличивал.при выполнении самой реакции, снижал в "периоде ожидания", устранял имевшийся разряд в момент появления молока и увеличивал во время лакания животными молока частоту разрядов большинства исследованных нейронов (р<0,05). Достоверные различия в

числе нейронов с однонаправленными типами изменения активности на фоне аппликации пропронолола и атропина имели место на всех последовательных этапах осуществления целенаправленного инструментального поведения (р<0,05). Среди ареактивных элементов не отмечалось достоверного увеличения их числа ни з одной из серий эксперимента. Существенные различия в их количестве на фоне подведения блокаторов имели место лишь в "периоде ожидания" подкрепления (р<0,05). Нейроны, ароактивные на последовательных этапах поседения (около 5%),практически исчезали, на фоне подведения антагонистов нейромедиаторов. Наибольшее количество "устойчивых" к аппликации блокаторов нейронов обнаружено именно среди ареактивных элементов зрительной области коры.

Таким образом, отдельные этапы целенаправленного поведения характеризуются различной химической чувствительностью нейронов зрительной коры к нейромедиаторам и их антагонистам. При этом, катехоламинергический механизм обеспечивает участи;; ненроьа на этапах выполнения животными двигательного як га, а также оценки этапного и конечного полезного для организма результата, а холинергический - формирования предпусковой интеграции, аппарата предвидения и восприятия зрительных параметров подкрепления. При атом наибольшее количества "устойчивых" к нейромедиаторам нейронов имеет место среди клеток, не реагирующих на последовательных этапах целенаправленного поведения. Обнаружено, что структура импульсной активности нейронов на фоне нейромедиаторов и их антагонистов имеет, как правило, противоположный характер. Каковы ко причины, детерминирующие особенности химической чувствительности нейронов зрительной области кори головного мозга в пищедобывательном поведенческом акте?

3. Мотивация как фактор изменения химической чувствительности нейронов зрительной коры в лищрдобывательном поведении

Как известно, выполнение пищедобывательного поведения

происходи':- всегда на яотивационной основе, которая создается восходящими влияниями со стороны центров гипоталамуса

на кору мозга (К.В.Судаков, 1982). Имеются данные о модулирующем действии мотивации на холинергические синаптические образования коры и подкорковые адрено- и холинореактивные структуры ( B.Waterhaue, D.Woodward, 1980; В.Г.Зилов, 1980; S.Leibonitz, 1981; C.Bendotti et all, 1986; O.Koetatoyante,KJIar-karova,M.YaiBl,l9fl8),a также о преимущественном участии холинер-гических синапсов коры в пищевом возбуждении (Е.В.Борисова, 1985).

В связи с этим нами была исследована химическая чувствительность 44 нейронов зрительной области коры головного мозга кошек к различным биологически активным веществам в состояниях голода и насыщения животных. По программе эксперимента импульсная активность каждого нейрона регистрировалась до и на фоне подведения к нему биологически активных веществ в двух сериях: в первой - у голодного животного, и во второй - у того же животного, но в состоянии насыщения. К нейрону каждой из серий опыта последовательно подводили два вещества. К 16 клеткам апплицировали методом микроионо-фореза норадреналин и ацетилхолин, к 12 - пропранолол и атропин, к 16 - циклогексимид и лиэилваэопрессин.

Установлено, что в состоянии голода активация импульсной ак1ивн0сти наблюдалась на подведение ацетилхолина у 63,1% нейронов, пропранолола - у 50%, лиэилваэопрессина -у 63,1%, а торможение - на подведение норадреналина - у 63,1% нейронов, атропина - у 56,3% и циклогексимида - у 75%. В состоянии насыщения активационные эффекты' встречались на действие норадреналина у 50% нейронов, атропина -у 50%, циклогексимида - у 58,3%, лиэилваэопрессина - у 58,3%, а тормозные - ацетилхолина - у 50% и пропранолола -у 58,3% клеток. Активность остальных нейронов носила разнообразный характер.

Как показали наши эксперименты с регистрацией импульсной активности одних и тех же нейронов в процессе перехода животного из состояния голода в состояние насыщения, реакции, клеток на ацетилхолин и пропранолол приобретали тормозной, а на норадреналин и атропин - активационный характер (табл.2).

Таблица 2.

Количество нейронов, изменивших своя химическую чувствительность к биологически активным веществам при переходе животных из состояния голода в состояние насыщения.

тип активности : учащение : урежение : : ареактивность

вещества

ацетилхолин 18,856 50? 31.2?

■ порадреналг.п . 50% 18,0% 31.2«

атропин 50? . 25? 25%

пропранолол 25? 50? 25%

циклогексимид 18,7? - 81,3?

лизилвазопрессин 25% 18,8? 56,2?

Таким образом, у животного в состоянии голода и в состоянии насыщения нейроны зрительной области коры головного мозга имеют различную химическую чувствительность к норад-

реналину, ацетплхолпну, пропранололу, атропину, лиачлвазо-прессину и циклогексимиду. При переходе животного из состояния голода б состояние насыщения наблюдается изменение х/мичиской чувствительности одних и тех ич нейронов зрительно!! коры к нихроионофорегнчески подводимым биологически активным веществам.

^• Механизмы памяуи в фор':и совании химическом чувствительности неНрспов коры мозга на .последовательных этапах инструментального поведения'

В теории функциональной системы П.К.Анохина (1974) , ¿■р.ссмзтрг'вавдцей целостный поведенческий акт как реализация процессов, направленных на достижение конечного полезного результата, существенная роль отводится приобретенному опыту, закодированному в памяти индивидуума. С позиции этой теср:;.- лаклть, как' и мотивация, является важнейшим конпо-тглчп-,, ?,■•>}еттнтнчго синтеза - начальной стадии форуироодкя любого поведения. Высказывается мнение о "геномной консо-с.!Д.1и.:и'' самих 4ункцно|'.альных систем и ключевой роли в ь«-у.1,шямах долговременной памяти молекул ДНК (К.В.Анохин,

- zu -

1988, 1989; Н.А.Туымалова, 1989). Активный поиск молекулярных основ памяти показал, что именно белки и пептиды являются веществами, осуществляющими связь между генетическим аппаратом клетки и ее Функциями. Известно, что процессы формирования следа памяти, его воспроизведение и сохранение зависят от деятельности белок-синтезирующего аппарата нейрона и, в частности, об образования различных нейропеп-тидов (И.П.Ашмарин, 1977, 1987; Dl Wied, B.Bohua, 1979s Ю.С.Бородкйн, 1982). К таким нейропептидам относят и лизил-вазопрессин, обладающий антиамнестическим эффектом, вызванным применением циклогексимида и пуромицина, а также способный улучшать запоминание и воспроизведение информации у людей ( Y.В.Plexner et all,- 1977; В.И.Медведев, 1981).

4.1. Особенности влияния циклогексимида и лизилвазо- . прессина на разрядную деятельность нейронов зрительной коры на последовательных этапах пищедобывательного поведения

В данном фрагменте исследования проанализирована активность 40 нейронов при микроионофоретической аппликации циклогексимида в концентрации 2хЮ"^М и лизилвазопрессина 2хЮ~^М. При анализе особенностей изменения направленности импульсной активности каждого из нейронов на отдельном этапе поведения до и на фоне введения циклогексимида и лизилвазопрессина были получены следующие данные.

В серии с микроионофоретическим подведением ц и к л о-гексимида в исходном состоянии животных 15% нейронов усиливали или приобретали активационный, а 62,5% -тормозной тип активности.. При этом 22,5% нейронов были ареактивными.

На этапе выполнения инструментального действия 15% нейронов усиливали активационный, а 2,5% - тормозной харак-■ тер реакции. В то же время 57,5% клеток теряли тот тип активности, который имел место в серии без фореэа веществ. 2,5% нейронов были на этом этапе устойчивы в своей разрядной деятельности.'

В "периоде ожидания" подкрепления активационные перестройки имели место у 10% нейронов, тормозные - у 5% ней! ронов, а случаи устранения имеющейся активности наблюдались

среди 50% исследованных клеток, 35% нейронов не изменяли своей разрядной деятельности,

В момент восприятия появления молока в кормугакс у 17,6/5 нейронов имели'место актиыационные изменения активности, а 5% клеток теряли свой паттерн разрядов. 72,5% нервних клеток обладали устойчивой формой импульсной активности .

Во время лакания молока животными возбуждающие перестройки возникали среди 10%, тормозные - 5% всех нейронов прм 46% клеток, îtoTopiro теряли тип активности, наблюдающийся в сериях без аппликации веществ. 39% нейронов были аре-активными.

В серии с микроионофоретическим подведением л и з и л-вазопрессина в период«, предшествующем нажатию животными на педаль 36% клеток приобретали активационкый, а 7,5% - тормозной тип разрядной деятельности. 57,5% нейронов при этом были ареактивнкми.

На этапе выполнения инструментальной двигательной реакции 50% нейронов имели лктивяцпонние перестройки, 2,5% клеток теряли присущий им характер разрядов на данном з~а-пе поведения до форс-за лизилвазопроссина и, наконец, 47,5% нейронов обладали устойчивой импульсной активность».

В "периоде ожидания" подкрепления активационные перестройки встречались среди 62,5% нейронов, а случаи нивелирования имеющейся формы активности наблюдались среди 2,5% клеток. Тормозные перестройки имели место у 5% клеток, 32,5% нейронов имели устойчивый к действию пептида тип импульсной активности.

В момент восприятия появления молока в кормушке у 46% клеток возникали активационные, а у 2,5% - тормозные формы изменения активности. Устранение существующего паттерна разрядов возникало среди 7,5% нейронов при 4$% клеток, аре-актигных на дг.нном отапе ппщедос'ывательного поведения.

На заключительном этапе - лакание молока - возбуждающие перестройки обнаруживались у 7,5% нейронов, тормозные-у 25%, а феномен устранении имевшейся активности - 5% клеток. 62,5% всех клеток зрительной коры не меняли свое;', активности во вре:..я лакания животными молока на фоне подве-

дения лизилвазопрессина.

При анализе представленной динамики направленности изменения импульсной активности одного и того же нейрона до и на фоне последовательного подведения циклогексимида и лизилвазопрессина установлено, что на фоне циклогексимида наблюдается снижение импульсной активности у 62,9% нейронов в исходном состоянии животных и устранение существовавшей активности при нажатии педали у 57,5%, во время "периода ожидания" - у 50%, и в процессе лакания кошками молока - у 46% клеток (р<0,05). На фоне лизилвазопрессина наблюдалось увеличение частоты разрядов (по сравнению с циклогексимидом) при выполнении инструментального действия у 5С% нейронов, в "периоде ожидания" - у 62,5%, восприятия появления молока - у 46% клеток. Достоверные различия в количестве нейронов с однонаправленными типами активности на фоне циклогексимида и лизилвазопрессина имели место на всех этапах поведенческого акта (р<0,05). Эти отличия касались как активационных' и тормозных перестроект, так и случаев устранения имеющегося паттерна разрядов. Среди ареактивнызс нейронов наибольшее их число наблюдалось в серии с циклогексимидом в момент восприятия появления молока в кормушке, а в серии с лизилвазо-прессином - во время лакания животными молока (р<0,05). Достоверное различие в количестве ареактивных нейронов в сериях с аппликациями циклогексимида и лизилвазопрессина выявлено в периоде, предшествующем инструментальной реакции животных, и при выполнении самой реакции (р<0,05).

Как показали проведенные нами опыты, в автоматизированном пищедобывательном инструментальном поведении микрйионофоретичес-кое подведение к нейронам зрительной коры лизилвазопрессина после микроионофоретической аппликации циклогексимида в 80% случаев восстанавливает или увеличивает выше исходного уровня частоту разрядов отдельных нейронов на последовательных этапах поведенческого акта.

Из анализа литературных данных известно, что степень выраженности торможения процессов синтеза белка в клетках и нарушения ряда физиологических функций зависят от уровня концентрации используемого белкового блокатора. В связи с этим представляло интерес исследование динамики импульсной

активности корковых нейронов в поведенческом акте на фоне подведения к ним меньшой дозы циклогексимида. Аналогичная задача должна быть поставлена о отношении лизилпазспресси-на, проявление воздействия которого на механизмы памяти и работу нервных клеток также связаны с дозой введенного препарата (В.И.Медведев, В.Д.Бахорев» А.Г.Гречко, В.И.Незопи-батько, 1980; 1.1гчи1епЗо, 1983). Кроме того, эксперименты подобного рода могут быть рассмотрены как контрольные, поскольку зависимость "доза-оФФскт" свидетельствует о реально.*.. влиянии веществ на физиологические процессы. С этой целью были проведены эксперименты с регистрацией импульсной активности"38 нейронов на фоне аппликации циклогекснми-да в концентрации 2хЮ~^М и лизилваэопрессина - 2хЮ~^М.

При изучении характера направленности изменения импульсной активности отдельного нейрона на фоне подведения к нему циклогексимида и лизилваэопрессина на каждом из этапов • поведенческого акта было установлено, что циклогексимид в большей степе!!и вызывал тормогнке (от 10,5% до 42,1% нейро-ноо), а лизилвазэгфессин - активацконные (от 26,355 до 42,1$ нейронов) перестройки на этапах поведения. Однако эти особенности в характере изменения разрядной деятельности клеток не являлись достоверными (р>0,05). Также не выявлено достоверных различий со стороны ареактивных клеток в обеих сериях с применением циклогексимида и лизилваэопрессина ни на одном из этапов поведения.

4.2. Особенности формирования и осуществления инструментального пищедобывательного поведения на фоне центрального введения циклогексимида

Исходя из того, что введение блокатора синтеза белка осуществлялось на фоне обучения, было проведено сравнение основных показателей научения у интактных животных, животных с внутринелудочковым введением физиологического раствора (контрольная группа) и животных с внутрижелудочковым введением циклогексимида. В качестве основных показателей пропесса обучения использовались следующие: I - первый опыт по обучению, в котором происходил инсайт; 2 - продолжительность ие/Еых удачных поведенческих актов; 3 - продолжительность сформированного поведенческого акта; 4 -

длительность наяатия на педаль в первых поведенческих актах; 5 -длительность нажатия на педаль в сформированном поведенческом акте; б - длительность интервала от момента нажатия на педаль до начала лакания в первых поведенческих актах; 7 - длительность интервала от момента нажатия на педаль до начала лакания молока в сформированном поведении.

Было установлено, что у животных, обучение которых осуществлялось на фоне введения циклогексимида, время, необходимое для формирования навыка, значительно увеличивалось. Так, инсайт у таких животных появлялся лишь на 13 и 15 дни с начала обучения. У опытных (под циклогексимидом) экспериментальных животных умень- | шение основных поведенческих показателей в процессе обучения на- 1 блюдалось менее выраженно, чем у контрольных или интактных.

4.3, Химическая чувствительность нейронов к нейромедиато- ■ рам на этапах поведения, сформированного в условиях частичной блокады синтеза белков и пептидов мозга

У животных, обученных в условиях внутрижелудочкового введения циклогексимида, исследована импульсная активность 40 нейронов зрительной области коры головного мозга на последовательных этапах пищедобывательного поведения до и на фоне микроионофоре-ткчесной аппликации ацетилхолина и норадреналина. Прежде всего, необходимо отметить низкий уровень фононовой активности всех исследованных нейронов, что являлось характерной особенностью данной группы экспериментов. При анализе особенностей направленности изменения активности каждого отдельного нейрона на том или ином этапе поведения в сериях до и на фоне подведения ацетилхолина и норадреналина получены следующие результаты.

На фоне микроионофорэтического подведения ацетилхолина в исходном состоянии животных 17,556 нейронов усиливали или приобретали активационный, а 1СЙ - тормозной тип активности. При этом 72,5% нейронов были ареактивными.

На этапе выполнения инструментального действия 2С% нейронов усиливали активационный, а 2,5% - тормозной характер реакции. В то же время 12,5% клеток теряли тот тип активности, который шел место в серии до фореза биологически активных веществ. 65% нейронов имели на этом уровне устойчивый тип своей разрядной деятельности.

В "периоде ожидания" подкрепления актмячц!'онные перестройки встречались среди 10%, а тормозные - 7,5? всех исследованных нейронов. Случаи устранения имеющейся формы активности нао'людалиеь среди 7,5? клеток. 75? нейронов не изменяли характера своей активности на данном этапе поведения на фоне аппликации апетилхолина.

8 момент восприятия появления молока в кормушке у нейронов имели место активационные изменения активности, а 17,5? клеток теряли тот паттерн разрядов, который наблюдался у них «о подведения ввЯ5вст5в. неЯсопоз не изменяли характер своей разрядной деятельности.

Во время лакания животными молока возбуждающие перестройки возникали среди 7,5?, а тормозные - 15? всех исследованных нейронов. 7,5? клеток теряли имеющийся тип активности, а 77,5? - оставались ареактивными.

В серии на тех же животных с микроионофоретическим подведением норадреналина в периоде, предшествующем нажатию кошками на педаль, 15? клеток приобретали активационниЗ, и 12,5? - тормозной ткл разрядной деятельности . 72,5? нейронов были ареактиып.ш:.

На этом этапе выполнения г. иг-румтгнлыюН двигательной реакции 12,5? нейронов имели активишопнее перестрпйкн , а 2,5? клеток теряли специфически.;) для них тип ¿ктивкости на данном этапе поведения. 85? нейронов не изменяли свое:1, разрядной деятельности.

В "периоде ожидания" подкреплении иктивационние перестройки встречались среди 5? нейронов, и случаи нивелирования имеющейся формы активности наблюдались у 2,5? клеток. 87,5? нейронов имели устойчивую импульсную активность.

В момент восприятия появления молока в чашке у 7,5? нейронов имели место активационные перестройки разрядной деятельности, 15? клеток теряли характерные для них реакции, а 77,5? клеток были ареактивными.•

На заключительном этапе инструментального поведения -лакание молока кошками - возбуждающие перестройки обнаруживались у 7,5? нейронов, тормозные - у 12,5?, а феномен устранения имевшейся ранее активности - у 2,5? клеток зри-

тельной коры.

Из полученного материала следует, что на фоне аппликации нейромедиаторов не изменилось количество клеток, реагирующих на последовательных этапах инструментального поведения, сформированного в условиях частичной блокады синтеза белков и пептидов мозга (р>0,05). Наряду с этим установлено достоверное преобладание общего количества ареактивных элементов на каждом из этапов поведенческого акта (р<0,05). Достоверного различия в числе ареактивных клеток на отдельных этапах поведения обнаружено не было (р>0,05). Нами не были обнаружены также изменения (р>0,05).количества реагирующих нейронов на последовательных этапах пищедобывательного поведения. •

В процессе, анализа динамики направленности изменения импульсной активности одного и того же нейрона до и на фоне последовательных подведений к нему норадреналина и ацетилхолина не были выявлены достоверные изменения числа реагирующих нейронов на последовательных этапах целенаправленного поведения (р>0,05). Количество нейронов, однонаправлен-но реагирующих на каждом из этапов поведения, было близким . в сериях как с подведением ацетилхолина, так и норадреналина (р<0,05). Вместе с тем, отмечалось достоверное преобладание ареактивных нейронов с устойчивым характером импульсной активности на каждом из этапов поведенческого акта, не зависимым от подведения нейромедиаторов (р<0,05). Количество таких ареактивных элементов было почти одинаковым на всех этапах инструментального пищедобывательного поведения и не зависело от аппликации к ним ацетилхолина или норадреналина.

Таким образом, микроионофоретнческая аппликация циклогексимида в околоклеточную среду вызывает уменьшение числа нейронов зрительной области коры головного мозга, изменяющих свою разрядную деятельность на последовательных этапах поведенческого акта. Большая концентрация ионофоретически подведенного циклогексимида к нейронам приводит более выраженным нарушениям вовлечения клеток в системную организацию пищедобывательного поведения. При ьтом преобладает

такая форма изменения активности, как устранение существовавшего паттерна разрядов. Периодическое внутрижелудочко-вое введение циклогексимида перед сеансами обучения животных снижает скорость их обучения инструментальному навыку, уменьшает число клеток, изменяющих свою разрядную деятельность на последовательных этапах целенаправленного поведения, а такие их химическую чувствительность к микроионофо-ретически подводимым медиаторам - ацетилхолину и норадрена-.¡;шу.

5. Химическая чувствительность нейронов кори з процессах предвидения и оценки животными результатов поведенческой деятельности

Одним из важнейших свойств живого организма является способность к предвидению и оценке результатов поведенческой деятельности. Достижение полезных приспособительных результатов, направленных на устранение исходной потребности, находит Свое отражение не только в поведении животного, но и б изменении таких показателей деятельности центральной нервной системы, как суммарная электрическая активность и структура разрядов нервных клеток (Ю.В.Грччченко, 1979; Б.В.Журавлев, 1986). В этой свя-чи представляло кнтере? изучение нейрохимических механизмов вовлечения центральных нейринов в процессы предвидения и оценки животном данного результата поведенческой деятельности.

5.1. Химическая чувствительность нейронов о поведенческой- ситуации с экстренным цеподкренленяем

■Эксперименты, представленные в настоящей главе, имели ту особенность, что стандартные инструментальные реакции с подкреплениями чередовались с нажатиями на педаль, н-з приводящими к подаче молока. Каждое экстренное неподкрепление' сопровождалось выраженной ориентировочно-исследовательской реакцией животного.

Исследована импульсная активность 60 нейронов в обеих экспериментальных ситуациях (стандартное поведение и случаи неподкрепления) до и на фоне аппликации к нейронам зрительной коры норадреналина и ацетилхолина.

Нами были выделены четыре группы нейронов. Первую г^п-

пу .составляли нейроны с большей активацией в момент восприятия животными появления молока, чем в момент ожидаемого появления подкрепляющего агента в случаях холостых инструментальных реакций без подкрепления - 50%. Вторую по численности группу составляли клетки, обладающие сходной активацией в той и другой экспериментальных ситуациях - 30%. Третья группа объединяла нейроны с более выраженной реакцией в момент предполагаемого появления молока в ситуации без подкрепления, чем в момент восприятия появления молока в кормушке птж стандартных инструментальных актах - 15%. Четвертая группа состояла исключительно из ареактивных элементов на данном этапе поведения в обеих экспериментальных ситуациях - 5%.

На фоне микроионофоретичеекой аппликации норадреналина наблюдалось достоверное (р<0,05) увеличение объема III и уменьшение I и II групп нейронов, ацетилхолина - увеличение I и уменьшение I и III групп; пропранолола - увеличение I, III и уменьшение 1У групп нейронов; атропина - уменьшение I, 1У и увеличение III группы; лизилвазопрессина -уменьшение I и увеличение II групп; циклогексимида - увеличение I группы нейронов.

5.2. Химическая чувствительностью нейронов в поведенческой ситуации с экстренным подкреплением

Опыты проводились на обученных животных, у которых стандартные инструментальные действия с подкреплением (первая ситуация), чередовались'с автоматическими подачами той же порции молока без нажатия животными на педаль (вторая ситуация). Поведение животных,в обеих экспериментальных ситуациях было расличным. Так, в первой из них, при которой нажатие животным irr* педаль приводило к подаче порции молока, вслед за его Появлением, & иногда и до появления, животные выполняли движение к кормушке. Во второй ситуации б момент неожиданного появления молока животные, как правило, на 1-2 секунды "замирали", а затем уже совершали движение к кормушке.

Исследована импульсная активность 60 нейронов. На этапе восприятия ожидаемого и неожиданного появления молока

в кормушке также можно било виделить несколько групп ной-ронов. В первую группу входили клетки» имеюцие большой по выраженности разряд при восприятии появления ожидаемого молока в первой ситуации, чем во второй при подаче неожиданного подкрепления - 46,5%. Во вторую по численности группу входили ареактивные элементы - '¿6,В%. Третья группа состояла из клеток с более выраженным разрядом в момент восприятия появления молока во второй экспериментальной ситуации, чем в первой - 20Четаертзя группа объединяла клетки со схожей активностью на данном этапе поведения в обеих экспериментальных ситуациях -6,7%.

На фоне норадреналина наблюдается достоверное (р<0,05) уменьшение объема I, II и увеличение III и 1У групп нейронов; ацетилхолина - увеличение 1У группы; пропранолола -уменьшение I и увеличение III группы нейронов; атропина -уменьшение I, 1У и увеличение III группы; лизилваэопресси-на --уменьшение I, увеличение 1У и исчезновение II группы; циклогексимнда - уменьшение I, увеличение 1У и исчезновение II группы нейронов.

Таким образом, для "периода ожидания" и момента восприятия появления молока в кормушка выделены четыре группы нейронов в зрительной коре, имеющих различную импульсную активность при смене экспериментальных ситуаций (стандартный поведенческий акт, случаи экстренного подкрепления, случаи экстренного неподкрепления). На фоне микроионофоре-тической аппликации лизилвазопрессина и циклогексимнда наблюдалось изменение объема групп нейронов, главным образом, за счет перехода клеток одной группы в другую. Наличие направленного зрительного внимания животного к месту подкрепления протекает у 35 ^ 60% нейронов зрительной коры на фоне повышения импульсной активности в "периоде ожидания" и в момент восприятия ожидаемого раздражителя - вида молока з кормушке. При этом в момент появления молока в стандартном поведенческом акте преобладали активационные и тормозные реакции нейронов, а в ситуации с неожиданным. . подкреплением - активационные с наличием значительного числа ареактивных элементов. До 75% нейронов зрительной коры обладают большей химической чувствительностью к

ацетилхолину при ожидаемом и норадреналину - неожиданном появлении молока. Повышенная*чувствительность к норадрена- . лину наблюдается также у 75% нейронов в ситуации с неожиданным пропуском подкрепления, т.е. в момент предполагаемого появления порции молока в кормушке.

6, Подкрепление как фактор перестройки химической чувствительности нейронов коры мозга кошек в пищедобывательном поведении Завершающим этапом пищедобыватольного инструментального поведения является подкрепление. Изучение влияния фактора подкрепления на химическую чувствительность нейронов зрительной области коры головного мозга проводилось путем сравнения импульсной активности 180 нейронов при подведении к ним различных биологически активных веществ в исходном состоянии во время лакания животными молока (табл.3). Изменение химической чувствительности при этом наблюдалось у 60 - 85% всех исследованных клеток и заключалось в увеличении и уменьшении частоты разрядов нейронов, а также в устранении исходного паттерна разрядов и случаев нечувствительности к химическим веществам. Наибольшие изменения встречались на фоне микроионофоретической аппликации пропрано-лола, атропина и циклогексимида, т.е. физиологических бло-каторов с различным механизмом действия.

Таблица 3.

Характер импульсной активности нейронов зрительной области коры в процессе лакания животными молока до и на фоне аппликации биологически активных веществ.

тип реакции серии ; учащение : урежение : ареактивность

без фореза 9,52% 50$ 40,48%

норадреналин •38,08% 2,36/и

ацетилхолин 14,28% 16,66$ 69,02%

пропранолол 20% во% •

атропин 77,5% 17,5% 5 %

циклогексимид 15% гъ% 60%

лизилвазопрессин 7,5% 72 ,Ь% 20%

В целом же, на этапе подкрепления в сериях без микро-

ионофоретического подведения веществ половина исследованных нейронов снижала свою импульсную активность и лишь около 10% клеток увеличивало ее. Увеличение выраженности тормозного эффекта имело место на фоне мпкроионофоретичес-кой аппликации к нейронам пропранолола и лизилвазопресси-на, а его снижение - в случаях норадреналпна, ацетклхолина, атропина и циклогексимида. Лктивационний эффект на этапе подкрепления возникал при действии всех веществ, кроме ли-зилвазопрессина. Достоверные различия наблюдались на фоне норадреналина, пропранолола, атропина и яизидваэсиресеина (р<0,05).

Таким образом, у голодных кошек с началом процесса подкрепления - лакания молока - наблюдается изменение химической чувствительности нейронов зрительной коры к ряду биологически активных веществ; наибольшие изменения наблюдаются на фоне пропранолола, атропина и циклогексимида, причем изменения имеют как активирующий, так и тормозной характер. Специфическое снижение импульсной активности, наблюдаемое у нейронов зрительной коры в процессе лакания животными молока, опосредуется преимущественно деятельностью холинергических механизмов. Микроионофоретическое подведение лизилвазопрессина усиливает этот эффект, а подведение циклогексимида оказывает противоположное действие.

ОБСУЖДЕНИЕ

Из проведенных опытов следует, что нейроны зрительной области коры головного мозга могут принимать участие в формировании всех этапов системной организации инструментального поведения. Наряду с такими "универсальными" нейронами, составляющими 25,8% всех исследованных клеток, имеются и "специфические" нейроны, в количестве 66,1%, которые реагируют на одном или нескольких этапах поведения, и 9,1% нейронов, полностью ареактивных в пищедобывательном поведенческом акте. Принимая во внимание, что генераторная активность нейронов тесно_связана с метаболическими событиями в их протоплазме, прежде всего встает вопрос о специфике си-наптических'процессов, протекающих в нервных клетках

зрительной коры на этапах целенаправленного поведения. Ответ на него дают эксперименты с микроионофоретическим подведением нейромедиаторов и их антагонистов.

Из проведенных иами опытов видно, что в исходном состоянии ацетилхолин в большей степени активировал, а норад-реналин тормозил нейроны зрительной коры. Эффекты пропра-нолола и атропина были противоположны друг другу и обратны действиям норадреналина и ацетилхолкна, что подтверждает факт преимущественно холинергической природы активации корковых нейроне в пищевым мотивационным возбуждением (В.Г.Зилов, 1980; Е.В.Борисова, 1985). Вместе с тем, определенная часть нейронов в исходном состоянии обладает повышенной химической чувствительностью к норадреналину, а у некоторых на фоне ацётилхолина возникает снижение фоновой частоты разрядов. Это может быть связано с тем, что в условиях свободного поведения фоновая активность нейронов отражает не только уровень мотивационного возбуждения, но и предпусковую интеграцию в целом.

Увеличение химической чувствительности нейронов к норадреналину и увеличение случаев устранения имеющейся активации на фоне подведения пропранолола на этапе выполнения животными нажатия педали свидетельствует о катехоламинерги-ческой природе механизмов, обеспечивающих включения нейрона в двигательную реакцию. Известно, что увеличение норадреналина в головном мозге приводит к гиперактивности животного (I.D.Cook, S.M.Schanberg, 1970; I.P.Heybach, G.D.Coover, C.E.linto, 1978) и активирует положительную самостимуляцию (M.S.Olüo, A.lnwilsr, 1972). Это подтверждают наши данные по значительному числу активирующихся нейронов на' этапе реализации nporpai„..:ü действия в условиях айпликации норадреналина и атропина.

Как продемонстрировали проведенные нами опыты, подведение, к нейронам зрительной коры атропина вызывает в "периоде ожидания" достоверное уменьшение активации и увеличение случаев торможения импульсной активности. На фоне пропранолола наблюдаются противоположные сдвиги. Следовательно, активационные реакции нейронов зрительной коры в "периоде

ожидания" зрительного стимула - вида молока - имеют холи-нергическую природу.

На этапэ восприятия животными появления молока в кормушке атропин уменьшал общее количество активирующихся нейронов, в то время как пропранолол увеличивал их число. Кроме того, на фоне атропина отчетливо преобладали случаи устранения существующего паттерна разрядов. Все это указывает на то, что процессы зрительного восприятия этапного результата на уровне ."корковых нейронов протекают преимущественно на холг.нергичвекой основе. Зоенсино, ото определяется адекватной сенсорной модальностью импульсации, поступающей к соответствующим зонам коры через холинергическче синапсы (Г.Н.Олейник, 1970; Ю.С.Медникова, 1983; Y.P.Dono-gbue, K.L.Carrol, 1987» H.Matharate, H.Trembley, R.Dykea,19Q8; M.Knoue et all, 1988; Y.Lemour, R.Dykes, 1968).

На заключительном этапе поведения - лакание молока -на фоне микроионофоретического подведения ацетилхолина и корадреналина нейроны, как правило, теряли имеиашйся у них паттерн импульсной активности. Вместе с тем, на ¿one проп-ранолола выявлялись тормозные, а атропина - активационные перестро?.:;ч разрядной деятельности нейронов зрительной области. Подобные различия свидетельствуют, на наш взгляд, с сложной природе организации химической специфики процессов на этапе получения конечного полезного результата, связанной с взаимодействием мотивациоьных и подкрепляющих возбуждений на клеточных элементах коры мозга (В.Ф.Ведяев, О.Ю.Майоров, 1986; Л.В.Тимофеева, 1986; А.Н.Кравцов,1986).

Известно, что микроионофорётическая аппликация никоторых биологически активных веществ, и з частности медиаторов, влияет на функциональные характеристики рецептивных полей корковых нейронов. (A.Sillto, 1977; Б.Н.Безденежных, 1986; 3.В.Белый, 1986). Это сопровождается либо редукцией ответов Простых, сложных и'сверхсложных клеток зрительной коры, либо появлением новых фаз в паттерне разряда нейронов на световой стимул (¥,D.Petlgrew, X.D.Daniele, IS73). Можно предполагать, что наличие обширного рецептивного поля дает возможность широкого вовлечения нервных клеток в построение поведенческого акта; Проведенные нами зкспе-

рименты показали, что наибольшее количество "устойчивых" к норадреналину и ацетилхолину нейронов имело место среди ареактивных элементов, что указывает на прямую связь между химической чувствительностью корковых нейронов и степенью их включения в формирование поведения. Именно выраженный гетерохимизм постсинаптических мембран является непременным условием вовлечения нейрона в центральную архитектуру поведенческого акта. Возможно, что подведение блокаторов медиаторов, выключающих отдельные рецепторные группировки, избирательно нарушает вовлечение клетки в естественный, организованный во времени и пространстве, . синаптический поток. Вероятно, в силу этих особенностей различия импульсной активности нервных клеток на отдельных этапах, поведения на фоне подведения пропранолола и атропи- . на носят более выраженный характер, чем на фоне медиаторов. Имеющиеся различия в импульсной активности отдельных нейронов на одном и том же этапе поведения на фоне последовательной аппликации ацетилхолина и норадреналина, а также атропина и пропранолола свидетельствуют об их избирательной химической чувствительности к нейромедиаторам на отрезке времени, соответствующем развитию конкретного системного процесса центральной архитектоники поведенческого акта. Таким образом, каждый этап целенаправленного поведения характеризуется своеобразным отличительным химиз . мом отдельных нейронов коры головного мозга.

Полученные в экспериментах результаты позволили дополт нить выдвинутое П.К.Анохиным положение о степенях свободы нейрона представлением о химических сте пенях свободы как динамике специфического состояния нервной клетки, создающих избирательную чувствительность ее рецепторов к тем синаптическим влияниям, которые необходимы для формирования специфической импульсной активности с целью вовлечения нейрона в системные механизмы поведенческого акта. Тогда вовлечение нейронов коры головного мозга В'обеспечение динамики целенаправл^.шого поведенческого акта должно происходить на основе непрерывной смены химических степеней свободы. Естественно, возникает вопрос о механизмах, детерминирующих смену одних

химических степеней свободы на другие в процессе выполнения поведенческого акта. С позиции теории функциональных систем смена химических степеней свободы реагирования нейрона должна осуществляться при развертывании различных стадий функциональной системы поведенческого акта с учетом поступающих к нему возбуждений.

В системной организации целенаправленного поведения ведущая инициирующая роль принадлежит доминирующему коти-вационному возбуждению, охватывающему корковые клетки. Известно, что пищевая мотивация приводит к увеличению оСщс.Л РНК в неокортексте и повышает чувствительность рецепторов нейронов к таким нейропептидам, как аргинилвазопрессин и ,3-эндорфин, содержание которых в мозге увеличивается после суточной пищевой депривации ( Уааиап! КиЫевр К., Те1»уап1 вог! А., 1986; Н.А.Тушмалова и соавт., 1986). Это не может не сказаться на состоянии рецепторного аппарата нервной клетки. Действительно, как показали проведенные нами эксперименты, при переходе животных из состояния голода в состояние полного насыщения чувствителоность неАронов к биологически активным веществам значительно изменялась. Б частности, наблюдалось изменение активационных эффектов в разрядной деятельности корковых нейронов при микроионофоретичесий аппликации ацетилхолина и пропранолола и тормозных при подведении норадреналина и атропина на противоположные. Следовательно, пищевое мотивационное созбуидение посредством преимущественно холинергических синапсов влияет на состояние нейронов зрительной области.

Реализация программы сложного поведенческого акта невозможна без использования приобретенного опыта индивидуума. Согласно концепции интегративной деятельности нейрона (П.К.Анохин, 1974), основные события, определяющие память нервной клетки| протекают в ее цитоплазме и представляют собой сложный комплекс энзиматических реакций, связанных с синтезом специфических белков. В наших экспериментах с микроионофоретической аппликацией блокатора стадии трансляции циклогексимида к нейронам зрительной области коры обученного животного показало, чтобщее количество

клеток, реагирующих на отдельных этапах поведенческого . акта, может изменяться. Причем прослеживается зависимость между концентрацией циклогексимида в околоклоточной среде, что должно соответствовать уровню блокады синтеза клеточных белков, и характером импульсной активности нейронов на этапах поведения. Так, в концентрации циклогек- : симиДа 2хЮ~^М меньшее число нейронов реагировало на последовательных этапах пищедобывательного поведения, чем в концентрации 2хЮ~%. При большей концентрации циклогексимида значительно чаще встречалась и была выраженнеЙ такая форма изменения импульсной активности, как "устранение" имевшегося паттерна разрядов нейронов, который наблюдался на том или ином из этапов поведения. Подобные варианты закономерности "доза-эффект" косвенно свидетельству- .. ют о специфике "мишени" действия антибиотика в клетке, . представляющей собой непрерывный синтез из отдельных аминокислот пептидной цепи на основе иРНК ( В.К.Жвгвпо^г, 1980, 1981). 'С целью выяснения рьли белоксинтезирухнцих процессов в регуляции мембранных рецепторов нейрона мы провели исследование чувствительности клеток зрительной коры к' микроионофоретическому подведению ацетйлхолина и норадре-налина на этапах инструментального поведения, сформированного в условиях предварительного центрального введения циклогексимида. Опыты показали, что время обучения таких животных, по сравнению,с контрольной группой, значительно . увеличивалось. У животных, которым предварительно был введен цаклогексимид, наблюдалось меньшее число нейронов, обладающих химической чувствительностью к обоим меди-, аторам при отсутствии достоверных различий в чувствительности к ацетилхолину и норадреналину. Таким образом, белок- ' синтезирующие процессы, протекающие в нейронах коры го- ■ ловиого мозга, влияют на широту и специфику их вовлечения в пищедобывательное поведение животных путем изменения хе-морецептивных свойств холиног и адренорецепторов синапти-ческих мембран.

. Каждый этап поведения характеризовался отличительной активностью корковых нейронов на фоне аппликации к ним

циклогексимвда и лизилвазопрессина .При это?л если циклогекси-мид выявлял тенденцию к снижению импульсной активности или "устранению" существующего паттерна разрядов на всех этапах поведения, то подведенный за ним лиэилвазопрессин часто восстанавливал исходную активность нейронов. Восстановительный эффект лизилвазопрессина при действии блока-тора синтеза белка циклогексимида может быть заключен в зго многостороннем влиянии на клеточный метаболизм и, в особенности, на механизм экспрессии генов (И.П.Ашмарин, 1987; О.С.Пансуевич, 1986). С другой стороны, лиэилваэо-прессин, апплицируемый к нейронам до подведения циклогексимида, как' правило, приводил к невосприимчивости клетки к антибиотику. Установлено, что лизилвазопрессин включает каскадные процессы, усиливающие уровень фосфорилирования белков и липидов (E.Iieetler et all, 1984; A.witler et all, 1981). В работе I.Iaquierdo (1983) показано, что характер синтеза белка зависит от дозы нейропептида. Это в известной степени объясняет полученный нами экспериментальный факт изменения характера влияния лизилвазопрессина на импульсную активность нейронов зрительной коры при повышении его концентрации в околоклеточной среде. Предполагается, что активация генного аппарата нервных клеток осуществляется восходящими влияниями со стороны мотивацио-геннкх центров гипоталамуса. Синтез же в нейронах специфических нейропептидов организует активную форму поведения (С.К.Судаков, 1987). Можно думать, что белоксинтеэирующие процессы, отражающиеся на характере импульсной активности и изменениях химической чувствительности нейронов зрительной коры практически на всех стадиях функциональной системы поведенческого акта, связаны с актуализацией генной памяти клетки. В этом отношении противоположные, как правило, по своей направленности в динамике импульсной активности эффекты лизилвазопрессина на тех.же этапах поведения свидетельствуют о близких "точках приложения" обоих веществ, затрагивающих белковый обмен, а также о том, что. один и тот же пептид может участвовать в регуляции различных системных процессов в нейроне. Этот принцип полифунк-

циональности находит свое отражение и при воспроизведении информации из памяти (И.П.Ашмарин, 1983).

Важнейшими моментами в формировании целенаправленного поведения человека и животных являются предвидение и оценка приспособительного результата, которые опосредуются процессами внимания и восприятия. По литературным данным, активация произвольного внимания, направленного на конкретный стимул, вызывает снижение порога опознания (А.М.Ива-ницкий, 1976; В.И.Мещеряков, 1983). Возможно, что высокая частота имгульсной активности отдельных нейронов зрительной коры в 2-секундный интервал, предшествующий появлению молока и движению- животного к кормушке, есть клеточный аналог этого явления. В наших опытах у 30 - 50% исследованных нейронов уровень импульсной активности в "периоде ожидания", начинающемся вслед за нажатием животными педали, был значительно выше, чем в интервале времени той же продолжительности , предшествующем экстренной подаче молока. При этом имело место повышение чувствительности нейронов к микроионофоретически подводимому ацетилхолину. Напротив, аппликация в этих условиях норадреналина сопровождалась заметным снижением частоты разрядов нервных клеток. Эти данные свидетельствуют о различиях в химической организации двух рассматриваемых интеграции. Представляется необходимым выяснение значения белкового синтеза, протекающего в клетке, в процессах ее вовлечения в системные механизмы акцептора результатов действия, поскольку уровень белкового метаболизма влияет на количество функционирующих мем-барнных рецепторов нейрона. В наших экспериментах с чередованием стандартных инструментальных поведенческих актов с экстренными псде.чами модока было обнаружено, что на фоне циклогексимида повышение импульсной активности нейронов в "периоде ожидания" в стандартном поведении резко уменьшалось, а общее число ареактивных нейронов на этом этапе увеличивалось. Весьма характерно, что на фоне лиэилваэо-прессина, введенного после циклогексимида, отмечались противоположные изменения, что, принимая во внимание механизмы действия антибиотика и пептида, приводит к заключению

об участии генома в предвосхищающей результат импульсной активности нейрона. Это, как нам кажется, подтверждает высказанное ранее предположение о пептидной нейрохимической природе процессов, лежащих в основе функционирования аппарата предвидения и оценки результатов целенаправленной деятельности (К.В.Судаков, 1985).

Среди исследованных клеток зрительной области у половины из них кратковременная активация в момент появления молока в кормушке после нажатия животными педали была Ло-лее выражена, чем при его неожиданном подкреплении, что указывает па возможную сопряженность на клеточном уровне центральных процессов внимания и восприятия зрительного раздражения. Следует отметить факт избирательной чувствительности клеток к ацетилхолину при восприятии появления ожидаемого и норадреналину - неожиданного подкрепления.

Таким образом, наши опыты показали, что направленное зрительное внимание предопределяет опережающее включение рецепторов нервной клетки в процессы восприятия и оценки зрительных параметров результата поведенческой деятельности. Дополнительные данные по изучению особенностей участия аппарата предвидения и оценки результата в смене химических степеней свобод были получены при исследовании феномена рассогласования на этапе восприятия животным появления молока в кормушке. В зрительной коре были обнаружены нейроны, активирующиеся в момент предполагаемого появления молока, в ситуации с холостыми инструментальными нажатиями животными педали. Подобные активации осуществляв лись при участии адренергических структур нейрона. В работах Е.А.Громовой (1986, 19В?) показано, что эмоционально отрицательное состояние животных оказывается ослабленным а случаях снижения активности норадренергической системы мозга, что согласуется с представлениями об участии адренергических структур в генезе эмоционально отрицательных состояний. Можно предполагать, что в отсутствие зрительного этапного результата инструментальной деятельности животного происходит смена одних функционирующих рецепторов нейронов на другие, необходимые для получения нервной клеткой дополнительной информации, используемой мозгом

для построения ориентировочно-исследовательской реакции.

Наконец, нами была изучена динамика химической чувствительности нейронов зрительной коры на заключительном этапе пищедобывательного поведенческого акта - подкреплении. Установлено, что.у голодных кошек с началом лакания молока у 60 - 87,5? всех исследованных нейронов зрительной коры наблюдается изменение химической чувствительности к подводимым ионофоретически биологически активным веществам. Наибольшие изменения химической чувствительности встречалис на фоне действия пропранолола, атропина и цик-логексимида, т.е. физиологических блокаторов с различными механизмами действия, а также лизилвазопрессина. Необходимо отметить, что специфическое снижение импульсной активности, наблюдаемое среди нейронов зрительной коры в процессе лакания животными молока, опосредуется преимущественно деятельностью холинорецепторов, иначе говоря, имеет холинергическую природу. Лизилвазопрессин, возможно, активируя данные рецепторы клетки, усиливает тормозной эффект, а циклогексимид, снижая уровень синтеза ферментов, обеспечивающих функционирование мембранных белков-рецепторов, оказывал противоположное действие. Для объяснения различий в динамике импульсной активности нейронов на заключительном этапе пищедобывательного поведения мы привлекли представление Л.И.Меницкого (1986) о двухкомпонент-ной природе подкрепления: во-первых, это удовлетворение физиологической потребности, а во-вторых, сигнализация об успешности поведения в целом. Именно с колебаниями уровня пищевой мотивации, на наш взгляд, связано торможение разрядной деятельности нервных клеток, возникающее на холи-нергической осистс. Это тем более вероятно, что холинер-гические механизмы играют существенную роль в контроле потребления пищи (У.*(.1И.ввепЪаит, А,3с1а£ап1, 1988). С другой стороны, информационный компонент подкрепления, отражающий успешность поведенческой реакции, имеет своим эквивалентом активное состояние эмоциогенных структур мозга. При-этом позитивное подкрепление, несущее неспецифическую санкционирующую нагрузку (Ю.А.Макаренко, 1980),

имеет, как правило, катехоламиновую нейрохимическую природу ( Я.У.«1В0, 1978; И.С.Сейвал, 1974; Т.Опо, 1987) и оказывает активирующее влияние на деятельность нейронов коры головного мозга (В.И.Вадиков, 1986). Можно считать, что активационные реакции у части нейронов, наблюдаемые в процессе лакания кошками молока или еды мяса и усиливающиеся на фоне повышения концентрации норадреиалина в околоклеточной среде, отражают положительную эмоциональную реакцию, возникающую в центральной нервной системе животных. В экспериментах с отменой подкрепления возникало учащение импульсной активности нейронов сразу после пропуска подачи молока в кормушку. Эта активация еще более усиливалась на фоне микроионофоретического подведения к нейронам атропина и исчезала на фоне пропранолола. Подобного рода активационный эффект может отражать как резкое увеличение уровня мотива-ционного возбуждения, так и развитие у животного отрицательной эмоции. Таким образом, подкрепление влияет на состояние нервной клетки коры, изменяя ее химическую чувствительность к биологически активным веществам.

Представленный материал, на наш взгляд, позволяет сделать вывод о пели химической организации центральной интеграции "кванта" поведенческой деятельности, как правило, с преимущественным участием холинергических или адрекерги-ческих процессов в обеспечении отдельных этапов инструментального пищедобывательного поведения.

В заключение следует отметить, что в выборе формы вовлечения нейрона в центральную интеграцию ведущая "творческая" роль отводится функционированию его собственных рецепторов, а не поступающему синаптическому потоку, что долдно обеспечивать уменьшение избыточности в реакциях клеточного элемента на этапах поведения. На это указывает тот факт, что различия в импульсной активности на фоне нейромедиато-ров обычно менее заметны, чем на фоне микроионофоретической аппликации их блокаторов. Компетентность же нейрона к ней-ромедиаторам определяется деятельностью белоксинтезирующего аппарата, контролирующего число и уровень активности белков-рецепторов очнапткческих мембран, определяющих, в конечном

счете, широту и специфику мобилизации клетки в построении адаптивного поведения. Избирательное включение различных синапсов нервной клетки на основе анализа "внешней" и "внутренней" информации и будет отражать специфическую химическую степень свободы нейрона, которал обеспечивает оптимальную форму его деятельности в развитии целенаправленного поведения.

ВЫВОДЫ

1. Характер разрядной деятельности и химической чувствительности нейронов зрительной области коры головного мозга на отдельных этапах целенаправленного поведенческого акта определяется системными процессами (афферентный синтез, реализация программы действия, акцептор результатов действия и оценка параметров результата на основе обратной афферентации), в которые вовлечен каждый нейрон в данный момент времени.

2. Широта вовлечения нейронов зрительной области коры головного мозга в центральную архитектуру целенаправленного автоматизированного поведенческого акта определяется гетерохимической чувствительностью их синаптических мембран к нейромедиаторам.

3. Последовательному развертыванию отдельных этапов целенаправленного поведения соответствует смена химических состояний корковых нейронов. Каждому этапу пищедобыватель-ного инструментального поведения соответствует центральная интеграция реагирующих и ареактивных клеток в зрительной области коры, имеющая свою нейрохимическую природу. Проведенные нами опыты показали, что катехоламинергический механизм обеспечивает участие нейронов на стадии реализации программы действия, оценки этапного и конечного полезного для организма результата, а холинергический - формирования предпусковой интеграции, аппарата предвидения и восприятия зрительных параметров подкрепления, а также самого подкрепления.

4. У голодных животных пищевое мотивациоНное состояние влияет на возбудимость нейронов зрительной области коры преимущественно посредством холинергических синапсов. При

переходе животного из состояния голода в состояние насыщения реакции клеток на апплицируемий ацетилхолнн и пропра-нолол приобретали тормозной, а на норадреналин и атропин -активационный характер.

5. Направленное зрительное внимание животных к месту-подкрепления протекает на фоне опережающего увеличения химической чувствительности нейронов зрительной коры к аце-тилхолину в "периоде ожидания" и в момент появления ожидаемого раздражителя - молока в кормушке. При неожиданном появлении молока, а также при пропуске подкрепления, т.е. з момент рассогласования ~ наблюдается повышенная химическая чувствительность клеток к норадреналину.

6. Химическая чувствительность нейронов зрительной коры мозга на этапах целенаправленного поведения зависит от уровня функционирования белок-синтезирующего аппарата клетки. Прогрессивное увеличение концентрации ионофоретиче-ски подводимого блокатора белкового синтеза - циклогексими-да - в околоклеточной среде приводит к нарушениям вовлечения нейрона в системную организацию поведенческого акта, что проявлялось как в уменьшении числа нейронов,изменяющих свою импульсную активность на этапах поведения, так и снижением выраженности этой активности. Наибольшая степень нарушения в организации импульсной активности клетки на этапах целенаправленного поведения отмечается при центральном введении циклогексимида.

7. Центральное введение циклогексимида перед сеансами обучения животных заметно снижает скорость самого обучения и эффективность инструментального навыка. Нарушение белкового метаболизма, вызванное введением блокатора белкового синтеза в процессе обучения животных сопровождается как уменьшением числа клеток, реагирующих на этапах поведения, так и их низкой химической чувствительностью к нейромедиа-торам.

3. Лизилвазопрессин, подведенный ионофоретически после циклогексимида, восстанавливает и даже увеличивает выше исходного уровня частоту разрядов отдельных нейронов зрительной коры на последовательных этапах поведенческого акта.

9. Наблюдающееся при подкреплении снижение импульсной активности у нейронов зрительной коры опосредуется преимущественно деятельностью холинергических механизмов. Лиэил-вазопрессин усиливает этот эффект, а циклогексимид -устраняет его. При внутрижелудочковом введении циклогекси-мнда изменение химической чувствительности нейронов к ней-ромедиаторам на этапе подкрепления не наблюдается.

10. На уровне нейронов зрительной области коры выявлены особенности нейрохимического обеспечения центральной интеграции поведенческих "квантов" пищедобывательной деятельности кошек.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Андрианов В.В., Фадеев Ю.А., Захаров Н,Д. Методика микроионофоретического исследования химических характеристик корковых нейронов у животных в условиях свободного поведения // Физиол.ж.СССР. - 1977. - Т.63. - № 4.-С.602-605.

2. Андрианов В.В. Импульсная активность корковых нейронов в условиях свободного поведения животного // Тезисы конф. Принципы и орг. функциональных систем организма. -Новый Сад. СФРЮ. - 1977. - С.24.

3. Андрианов В.В. Особенности хемочувствительности корковых нейронов в условиях свободного поведения животного // Нурн.высш.нервн.деят. - 1978. - Т.28. - 4. - С.827-829.

4. Андрианов В.В., Фадеев Ю.А. Импульсные реакции отдельного коркового нейрона как показателя его интегративно-го состояния // Тезисы конф. Механизмы системной деят.мозга. - Горький. - 1978. - С.133-135.

5. Андрианов В.В. Изменение реакций нейронов зрительной коры на разных этапах пищедобывательного поведенческого акта на фоне микроионофоретической аппликации ацетилхолина и норадреналина // Тезисы всесоюз.симпоз. Механизмы деятельности мозга. - Москва. - 1979. - С.30-31.

6. Андрианов В.В. Нейромедиаторы и пластичность корковых нейронов в поведенческом акте // Журн.высш.нервн.деят.-1979. - Т.29. - № 6. - С.1306-1308.

7.. Андрианов В.В., Фадеев Ю.А,,"Волков В.Ф. Особенности импульсной активности зрительных корковых нейронов на завершающих стадиях инструментального пищевого поведения // Тезисы ХШ съезда всесоюз.фиэиол.об-ва. - Алма-Ата. -1979.-С.67.

О. Андрианов В.В. Химическая чувствительность нейронов зрительной коры на разных этапах формирования пищевого поведения // Hyp.выси.нервн.деят. - IS80. - Т.30. - № 6,-C.II73-II80.

9. Андрианов В.В., Карманный B.C., Волков В.Ф., Фадеев В.Л. Автоматизированное программирующее устройство для дискретного анализа поведенческого континуума и импульсной активности нейронов // Журн.высш.нервн.деят. - 1981. -T.3I.-№ 3. - С.647-650.

10. Андрианов В.В. Химическая чувствительность корковых нейронов на последовательных этапах целенаправленного поведенческого акта // Тезисы ХХУ1 совещ.по пробл.вцеш.нервн. деят.Ленинград. - 1981. - С.85.

11. Андрианов В.В. Роль нейропептидов и блокаторов белкового синтеза в нейронных механизмах пищедобывательного поведения // Еурн.высш.нерьн.деят. - 1982. - Т.32. - № 4.-С.610-615.

12. Андрианов В.В. Влияние циклогексимида и лияилвазо-прессина на активность нейронов коры мозга при целенаправленном поведении животных // Нейрохимия. - 1983. - Т.2, -№ I. - С.59-62.

13. Andrianov V.V, The role of neuropeptides and blockeru of protein synthesis in neuronal meohanlsma of food-getting behavior // Heurosc.end Behav.Physiol.- 1993.-V.13.-N°6.- P.442-447.

14. Andrianov V.V. Chemical sensitivity of visual cortical neurons at different stager of food behavior formation // Heutonc. and Behav.Phyalol.- 1983.- V.13.- H<>5.- P.351-357.

15. Andrienov V.V. neuronal and neurochemical mechanisms of the brain cortex on goal-directed behavior // Proo. Ill Berlin Neurophyeiol. Symposium. - 1984.- P.75-76.

16. Андрианов B.B. О влиянии микроионофоретического подведения лиоилваэопрессина и циклогексимида на импульсную активность корковых нейронов в условиях свободного поведения животного // Тезисы ХХУИ совещ.по пробл.высш.нервн. деят. - Ленинград. - 1984. - С.184-185.

17. Андрианов В.В. Влияние белково-пептидных факторов на клеточные механизмы поведенческой реакции рассогласования у кошек // Физиол.ж.СССР. - 1985. - Т.35. - » 4. -

С.977-979.

18. Андрианов В.В. Системный анализ нейрохимических механизмов участия корковых нейронов в целенаправленном поведении // Вестник АМН СССР. - 1985. - * 2. - С.24-29.

19. Андрианов В.В. Участие нейромедиаторов в нейронных механизмах внимания и восприятия зрительной информации в пищедобывательном поведении // Физиол.ж.СССР. - 1986. -

Т.72. - № I. - С.1486-1492.

20. Андрианов В.В. Химическая пластичность корковых нейронов в поведенческих реакциях рассогласования // Тезисы международ.сиипоз.Интегративная деятельность нейрона: молекулярные основы. - Москва. - 1988. - С.4.

21. Андрианов В.В. Химическая чувствительность нейроц. нов коры головного мозга к медиаторам на отдельных этапах пищедобывательного поведения на фоне введения блокатора синтеза белка // Тезисы ХХУШ совещ.по пробл.высш.нервн. деят. - Ленинград. - 1989. - С.118.

22. Андрианов В.В. Эффекты аппликации различных доз циклогексимида и лизилвазопрессина на характер разрядной деятельности нейронов зрительной области коры в пшцедобываг тельном поведении // Курн.высш.нсрви.деят.(в печати).

Л- 50354

под.К деч. 29.12.89г. тир.100 зек. № 27 тип.ЫГТУ яи.И .э.Ьаjm«hü .