Автореферат и диссертация по медицине (14.00.17) на тему:Нейрохимические механизмы участия нейронов коры головного мозга в системной организации пищедобывательного поведения

Ордена Ленина Академия медицинских наук СССР

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

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

Авторе ферат диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук

Ч

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.

Официальные оппоненты:

доктор 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 « » 1990 г.

в часов на заседании Специализированного ученого совета Д 001.08.01. при Научно-исследовательском 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 « » 1990 г.

Ученый секретарь Специализированного совета, доктор биологических наук

Т. И. Белова

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Пространственно-временная картина мира является основой, на которой происходит формирование и 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 отражаются в полном соответствии с компонентами пространственно-временного континуума в протоплазме клеток специализированного органа отражения - головного мозга. С современных 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 подход и разработанная на его основе концепция и н т е г-гативной деятельности нейрона с представлением о "степенях свободы" его реагирования, иначе - "... специфической конфигурации возбуждений, которая выходит на аксон и представляет собой выявление какого-то специфического интегративного состояния, соответствующего количеству и качеству входных возбуждений от данной динамической ситуации в масштабах целого мозга" (П.К.Анохин, 1974). йнтегративная 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 регпизации подбора соответствующих

степеней свободы реагирования многих нейронов различных отделов мозга в рамках 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 соо-тояний, 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 интегративногс состояния на основе химической интеграции с использованием наличной памяти нейрона; третий - генерация аксональной им-пульсации. Решающим, ключевым пунктом этих 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.Нуйео, 1980» В.В.Шерстнев, 1982; И.П.Ашмарин, 1982,1987; О.Х.Коштоянц, и соавт.,1987; Р.И.Кругликов и соавт.,1986; В.Ш-АвгапоГГ, 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 нервной клетки.

Цели и задачи исследования. Основной целью работы явилось изучение нейрохимических механизмов вовлечения нейронов коры 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 внутрижелудочковым введением блокатора белкового синтеза в условиях свободного поведения животных. .

2. Изучить динамику импульсной активности нейронов коры мозга на последовательных этапах инструментального пищедобывательного поведения.

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

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

5. Исследовать особенности влияния микроиомофоретиче-ски подводимых веществ на характер импульсной активности нейронов коры ноэга на разных этапах инструментальной пи-щедобывательной деятельности.

Концепция.

- 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 афферен-тации), в которые вовлечен каждый нейрон в данный момент времени.

- 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 цреактивных клеток в зрительной области коры, имеющая свою нейрохимическую природу.

- Отдельные нейропептиды (лизилвазопрессин) организуют центральную интеграцию нейронов в зрительной коре мозга; ли-эилваэопрес;.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 нейро' 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 апта связана с уровнем их химической чувствительности к нейромедиатораы.

- Установлено, что последовательному развертывании отдельных этапов целенаправленного поведения соответствует смена различных химических состояний корковых нейронов. Причем отдельные этапы поведенческого акта характеризуются избирательной химической чувствительностью нейронов к ацетилхсли-ну и норадреаналину. Показано, что катехоламинергический ■ механизм преимущественно обеспечивает вовлечение нейронов на стадии реализации программы действия, оценки этапного и; конечного полезного результатов, а холинергический - формирование предпусковой интеграции, аппарата предвидения и восприятия зрительных параметров подкрепления и самого под-1 крепления. •

- Выявлена зависимость химической чувствительности нейронов коры мозга к нвйромедиаторам 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 всех этапах инструментального поведения, а также их низкая чувствительность к ацетил-холину и норадреналину на этих этапах поведенческого акта. - Установлено, что микроионофоретически подведенный нейро-пептид лизилваэопрессин после апплицируемого циклогексимида восстанавливает уровень частоты разрядов отдельных нейронов коры на последовательных этапах пищедобывательного поведения.

Практическая значимость работы.

Результаты проведенного исследования давт возможность глубяе 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 изучения данных биологически активных веществ з этиологии, патогенезе и лечении ряда нервно-психических заболеваний. Теоретический материал, представленный в диссертации, нашел применение в лекционном курсе физиологии для студентов и слушателей $ЛК I ММИ им.И.М.Сеченова -МЗ СССР, биологического и философского факультетов Киевского государственного университета им.Т.Г.Шевченко, МГТУ hi.;.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 и биохимии АН СССР.

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

- b -

нейрофизиологическом симпозиуме Университета им.Гумбольдта (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; совместных научных конференциях кафедры нормальной физиологии I ММИ им.И.М.Сеченова 113 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 325 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 педаль, которую можно было отодвигать от кормушки ка расстояние до 40 см. Источники светового и звукового сигналов находились прямо над кормушкой на высотё 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 фореза использовались следующие вещества: 2 М раствор норадреналин битартрата (рН 5,2), 3 М раствор ацетилхолин хлорида (рН 5,3), 2 М раствор атропина сульфата (рН 5,3), 2 М раствор пропранолола гидрохлорида (рН 5,2), 2 х ЮМ и 2х10"4М растворы лизилвазопрессина (рН 5,4 - 5,6), 2хЮ~2М и 2хЮ"3М растворы циклогексимида (рН 9,4 - 9,6) на трис-фосфатном буфере. Кайал компенсации токового эффекта заполнялся 0,15 М раствором хлорида натрия и имел отрицательную полярность. Величина форетических положительных токов составляла 30 - 50 нА.

Методика введения веществ в келудочки 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 помощью микроинъек-тора, имеющего шприц объемом 25 мкл фирмы "НетЛиоп" (Швейцария), в котором поршень жестко фиксировался с винтом микрометра. При помощи микроинъектора внутрь желудочка вводили циклогексимид в дозе 30,0 мкг/кг веса животного. В 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 микроионофорезом 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-фотос.тимуляция осуществлялась комплексом формы "Расия" и "Альвар-электроник". Для проведения дискретного анализа поведенческого континуума 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.й.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 "рас ленения" 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 инструментальная 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 выраженных) полезным результатом. В перво" 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 поетстимульных 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 пищедобыватель-ного поведения импульсная активность каждого нейрона регистрировалась последовательно в трех сериях одного эксперимента: без подведения веществ, на фоне непрерывного подведения вещества А, на фоне непрерывного подведения вещества Б. Достоверность различий в реакциях нейронов оценивалась по критерию Стъюдента. Обработка данных проводилась на ЭВМ СМ-4 и Электроника-60.

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

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

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

Применение метода статистической обработки выявило достоверную (р<0,05) срязь импульсной активности исследованных нейроне:'; зрительной коры с сенсорной модальностью услоьного сигнала только в момент его включения (I этап).

Таблица I.

Характеристика импульсной активности нейронов зрительной коры на последовательных

этапах поведенческого акта

Типы активности

вталы поведения и сенсорная модальность условного сигнала

II III 1У У У1

свет : эвук : свет : звук : свет : звук :свет : звук : свет: звук : свет : звук

учащение 67,8* 38,8? 35,М 21.7* 67,8* 61,2* 43,2* 44,4* 59,4* 44,4* 2,7* 2,7*

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

урежете - - 16,2* 27,7* - 2,7* 16,2* 16,8* - - 51,4* 61,2*

6 10 1 6 6 19 22

ареактав- 32,2* 61,2* 48,7* 50,6* 32,2* 36,1* 40,6* 38,8* 40,6* 55,6* 45,9* 36,1*

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

всего 100* 100* 100* 100* 100* 100* 100* 100* 100* 100* 100* 100*

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

I

I—(

о

На последующих 5 этапах анализируемого поведенческого акта связь между сенсорной модальностью условного сигнала и характером нейронной активности была недостоверной (р>0,05).

Как мы уже упоминали, на каждом этапе поведения встречались и ареактивние клетки. Причем один и тот же исследуемый нейрон зрительной коры в процессе выполнения животным поведенческого акта мог изменять свою активность на одних этапах поведения и быть ареактчвным на других.

Таким образом, каждый этап поведенческой деятельности характеризовался совокупностью реагирующих и нереагирующих нейроноз. 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$) изменялась на трех, 9 нейронов (14,5%) - на пяти, 9 нейронов (14,Ъ%) -на двух, 8 нейронов 112,9%) - на четырех, .4 нейронов (6,45$ - на одном этапе инструментального поведения и о нейронов (8,1%) были полностью ареактивны при последовательной смене различных этапов поведенческого акта.

Следовательно, среди нейронов зрительной области коры 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 а основе работы нервной клетки лежат тонкие нейрохимические процессы, протекающие в синапсах, цитоплаз-

ме и ядре нейрона ( H.KaUbiea, 1974; Ю.С.Бородкин, С.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 BTopcui 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 фоке аппликации ацетилхолина и норадреналина. Изучали направленность изменения разрядной деятельности одного и того же нейрона до и на фоне 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 атом 40,5% клеток не изменяли своей активности.

На этапа инструментального движения 26,16* нейронов приобретали активационные реакции, а 26,16% 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 45,3£%ареактивных элементов.

В момент появления молока в кормушке у 38,08* клеток наблюдались активационные изменения, у 2,38% - тормозные. 28,56% 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 д-реналина в исходном состоянии животных 26,18* клеток приобретали ачтивационный, 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 перестройки имели, место среди 23,8% нейронов, тормозные - среди 7,14% нейронов, наконец, случаи устранения типа активности, имевшего место до фореэа норадреналина, наблюдались среди 26,18% нервных клеток. Ареактивных нейронов на данном этапе поведения было. 42,84*. : -

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

Во время лакания молока возбуждающие перестройки воз-нйкали у 9,52% нейрйков, 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 нейронов зрительной коры во время лакания кошками молока (р>0,05). Следует подчеркнуть отсутствие достоверных различий в однонаправленных реакциях нейронов в сериях с подведением ацетилхолина и норадреналина на выделенных этапах поведения при тенденции первого несколько чаще вызывать феномен 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^ацетилхолина 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 23,8%) 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 сред«, ареактивных элементов (61,9%), далее - среди нейронов с активационными (19,04%) и тормозными (9,52%) реакциями.

2.2. Антагонисты нейромедиаторов

В настоящем фрагменте работы исследована, импульсная активность 40 нейронов зрительной коры на фоне ыикроионо-форетического подведения ^-адреноблокатора пропранолола и М-холиноблокатора атропина на последовательных этапах поведенческого акта. При изучении характера направленности изменения активности отдо.-.ьных нейронов на фоне 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 20% - 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 (503?). 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-кые перестройки импульсной активности, 2,5% клеток теряли имеющийся паттерн разрядов, а 27,5% нейронов были ареактив-ныыи.

В "периоде ожидания" подкрепления активационные пере- . стройки встречались среди 12,5% нейронов, тормозные - среди 70%, а случаи устранения имеющейся активности встречались у 2,Ь% клеток, 15% нейронов относились к ареактивныы элементам.

В момент появления порции молока в кормушке у 15% нейронов наблюдались ачтивациошше, а у .2,5%. тормозные изменения разрядной'деятельности. 33,5% нервных клеток на этом этапе 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 ареак-тивным,

йчализ представленного материала выявил следующие закономерности: пропранолол преимущественно приводил к увеличению частоты разрядов нейронов зрительной коры в исходном состоянии &ивотних, в "период ожидания" и в момент появления порции молока в кормушке и устранял существующую форму активности при выполнении аивотными 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 в одной из серий эксперимента. Существенные различия в их количестве на фоне подведения блокаторов имели место лишь в "периоде ожидания" подкрепления (р<0,05). Нейроны, ареактивные на последовательных этапах поведения (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 участие нейрона на этапах выполнения животными двигательного акта, а также оценки этапного и конечного полезного для организма результата, а холинергический - формирования предпусковой интеграции, аппарата предвидения и восприятия зрительных параметров подкрепления. При этом наибольшее количество "устойчивых" к нейромедиаторем 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 же причины, детерминирующие особенности химической чувствительности нейронов зрительной области коры головного мозга в пицедобывательиом поведенческом акте?

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

Как известно, выполнение пищедобывательного поведения происходит всегда на мотивационной основе, которая создается восходящими влияниями со стороны центров гипоталамуса

-ло-

на кору мозга (К.В.Судаков, 1982). Имеются данные о модулирующем действии мотивации на холинергические синаптические образования коры и подкорковые адрено- и холинореактквные структуры ( В.ВакегЬаио, р.Иоо&нъгЛ, 1980; В.Г.Зилов, 1980; З.ЬеЗ.Ьешдег, 1981; С.Ввпйо«1 в* аИ,1986; О.Ков«оуа1^в,К.Иех-кагога.м.ХагёсаХ^ЭваЭ.а также о преимущественном участии холинер-гических синапсов коры в пищевом возбуждении (Е.В.Борисова, 1985).

В связи с этим нами была исследована химическая чувст-ьительность 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 15 клеткам апплицировали методом микроионо-фореза норадреналин и ацетилхолин, к 12 - лропранолол и атропин, к 16 - циклогексимид и лиэилвазопрессин.

Установлено, что в состоянии голода активация импульсной акаивности наблюдалась на подведение ацетилхолина у 63,1% нейронов, пропранолола - у 50%, лизилвазопрессина -у 63,1%, а торможение - на подведение норадреналина - у 63,1% нейронов, атропина - у 58,3% и циклогексимида - у 75%. В состоянии насыщения активационные эффекты встречались на действие норадреналина у 50% нейронов, атропина -у 50%, циклогексимида - у 58,3%, лизилвазопрессина - 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 свою химическую чувствительность к биологически активным веществам при переходе животных из состояния голода в состояние насыщения.

тип активности : учащение : урежение : ареактивность

• вещества_

ацетилхолин 18,6% 50% 31,2%

норадрёналин 50% 18,8% . 31,2%

атропин 50% , ' 25% 25%

пропранолол 25% 50% 25%

циклогвксимид 18,7% - 81,3%

лизилвазопрессин 25% 18,8% 56,2%

■Таким образом, у животного в состоянии голода и в состояния насыщения нейроны зрительной области коры головного мозга имеют различную химическую чувствительность к норад-реналину, ацетилхолину, пропранололу, атропину,- лизилвазо-пресспну и циклогексимиду. При переходе животного из состояния голода в состояние насыщения наблюдается изменение химической чувствительности одних и тех же нейронов зрительной коры к микроионофоретически подводимом биологически активным веществам,

4 - Механизмы памяти в формировании химической чувствительности нейронов коры мозга на последовательных этапах инструментального поведения

В теории функциональной системы П.К.Анохина (1974), рассматривающей целостный поведенческий акт как реализацию процессов, направленных на достижение конечного полезного результата, существенная роль отводится приобретенному опыту, закодированному в памяти индивидуума. С позиции этой теории память, как и мотивация, является важнейшим компонентом афферентного синтеза - начальной стадии формирования любого поведения. Высказывается мнение о "геномной консолидации" самих функциональных систем и ключевой роли в механизмах долговременной памяти молекул ДНК (К.Е.Анохин,

1988, 1989; Н.А.Тушмалова, 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; Dt Yiied, B.Bohua, 1979$ Ю.С.Бородкйн, 1982). К таким нейропептидам относят и лизил-вазопрессин, обладающий антиамнестическим эффектом, вызванным применением циклогексимида и пуроымцина, а также способный улучшать запоминание и воспроизведение информации у людей ( Y.B.Flexner 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 циклогексимида 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% нейроноа усиливали активационный, а 2,5% - тормозной характер реакции. В то же время 57,5% клеток теряли тот тип активности, который имел место в серии без фореза веществ. 2,5% нейронов были на этом этапе устойчивы в своей разрядной деятельности. '

В "периоде ожидания" подкрепления активационные пере: стройки 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 кормушке у 17,5% нейронов имели место активационные изменения активности, а 5% клеток теряли свой паттерн разрядов. 72,5% нервных клеток обладали устойчивой формой импульсной активности.

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

В серии с микроионофоретическик подведением .ли з и л-ваэопрессина в периоде, предшествующем нажатию животными на педаль 36% клеток приобретали активациошшй, а 7,5% - тормозной тип разрядной деятельности. 57,5% нейронов при этом были ареактивными.

На этапе выполнения инструментальной двигательной реакции 50% нейронов имели активационные перестройки, 2,5% клеток теряли присущий им характер разрядов на данном этапе поведения до фореза лизилвазолресскна и, наконец, 47,5% нейронов обладали устойчивой импульсной активностью.

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 Ъ% клеток. 32,5% нейронов имели устойчивый к действии 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 воэничало среди 7,5% нейронов при 46% клеток, аре-активных на данном этапе пищедобывательного поведения.

На заключительном этапе - лакание молока - возбуждающие перестройки обнаруживались у 7,5% нейронов, тормозные-у 25%, а феномен устранения имевшейся активности - Ь% клеток. 62,5% всех клеток зрительной коры не меняли своей активности во Ере'.я яакь.шя животными молока на фоне подве-

- -

денил лизилвазопрессина.

При анализе представленной динамики направленности изменения импульсной активности одного и того же нейрона до и на фона последовательного подведения циклогексимида и лизилвазопрессина установлено, что на фоне циклогексимида наблэдается 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 кошкам» молока - у 46% клеток (р<0,05). На фоне ли-зилвааопрессина наблюдалось увеличение частоты разрядов (по сравнению с циклогексимидом) при выполнении инструментального действия у 50% 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 ахтивационных и тормозных перестроект, так и случаев устранения имеющегося паттерна разрядов. Среди ареактивных 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 различив 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 микроионофоретичес-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 рдца 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-меньшей дозы циклогексимида. Аналогичная задача должна быть поставлена в отношении лизилвазопресси-на, проявление воздействия которого на механизмы памяти и работу нервных клеток также связаны с дозой введенного препарата (В.И.Медведев, В.Д.Бахарев, А.Г.Гречко, В.И.Незови-батько, IS8Q; I.Izquierdo, IS33). Кроне того, эксперименты подобного рода могут быть рассмотрены как контрольные, поскольку зависимость "доза-эффект" свидетельствует о реальном влиянии веществ на физиологические процессы. С этой целью были проведены эксперименты с регистрацией импульсной активности 38 нейронов на фоне аппликации циклогексимида в концентрации 2х10~% и лизилвазопрессина - 2xI0~'kM.

При изучении характера направленности изменения импульсной активности отдельного нейрона на фоне подведения к нему циклогексимида и лизилвазопрессина на каждом из этапов поведенческого акта было установлено, что циклогвксимид в большей степени вызывал тормозные (от 10,5% до 42,1% нейронов), а лизилвазопрессин.- актив&ционние (от 26,3% 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 серил:: с применением циклогексимида и лкзилвазопреспипа ни tía 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 внутрияелудочковкм введением физиологического раствора (контрольная группа) и животных с внутрижелудочковым введением циклогексимида. В качестве основных показателей процесса обучения использовались следующие: I - первый опыт по обучению, в котором происходил инсайт; 2 - продолжительность первых удачных поведенческих актов; 3 - продолжительность сформированного поведенческого акта; 4 -

длительность начатия на педаль в первых поведенческих актах; 5 -длительность нажатия на педаль в сформированном поведенчоском акте; б - длительность интервала от момента нздатия на педаль до начала лакания в первых поведенческих актах; 7 - длительность интервала от момента накатил 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 наблюдалось менее выраженно, чем у контрольных или интектных.

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, исследовала импульсная активность 40 нейронов зрительной области коры головного мозга на последовательных этапах пищедобывательного поведения до и на фоне иикроионофорв-тической 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.

Па фоне микроионофоретического подведения ацетилхолина в исходном состоянии животных 17,5% нейронов усиливали или приобретали активационный, а 10% - тормозной тпп активности. При этом 72,5% нейронов были ареактивными.

На этапе выполнения инструментального действия 20% нейронов усиливали активационный, а 2,5% - тормозной характер реакции. В то же время 12,% клеток теряли тот тип активности, который имел место в серии до фореза биологически активных веществ. 65% нейронов имели на этом уровне устойчивый тип своей разрядной деятельности. '

В "периоде ожидания" подкрепления активационные перестройки встречались среди 10%, а тормозные - 7,5% всех исследованных нейронов. Случаи устранения имеющейся формы активности наблюдались среди 7,5% клеток. 75% нейронов не изменяли характера своей активности на данном этапе поведения на фоне аппликации ацетилхолина.

В.момент восприятия появления молока в кормушке у 5% нейронов имели место активационные изменения активности, а 17,5% клеток теряли тот паттерн разрядов, который наблюдался у них до подведения вещества. 77,5% нейронов 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 микроиснофоретическкм подведением норадреналина в периоде, предшествующем нажатию кошками на педаль, 15% клеток приобретали активационный, а 12,5% - тормозной тип разрядной деятельности. 72,5% нейронов были ареактивными.

На этом этапе выполнения инструментальной двигательной реакции 12,5% нейронов имели активационные перестройки, а 2,5% клеток теряли специфический для них тип активности на данном этапе поведения. 85% нейронов не изменяли своей разрядной деятельности.

В "периоде ожидания" подкрепления активационные перестройки встречались среди 5% нейронов, а случаи нивелирования имеющейся формы активности наблюдались у 2,5$ клеток. 87,5% нейронов им5ди 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 зтапе 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-

- ¿¡б -

тельной коры.

Из полученного материала следует, что на фоне аппликации нэйромедиаторов 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 такае изменения•1р>0,05).количества реагирующих нейронов на последовательных этапах пищедобывательного поведения. •

В процессе анализа динамики направленности изменения импульсной активности одного и того жо нейрона до и на фоне последовательных подведений к нему норадреиалина и ацетил-хокина не были выявлены достоверные изменения числа реагирующих нейронов на последовательных этапах целенаправленного поведения (р>0,05). Количество нейронов, однонапраплен-но реагирующих на каждом из отапов поведения, было близким в сериях как с подведением ацетилхолина, так и норадренади-на (р<0,05). Вместе с том, 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 норадре-наяина.

Таким образом, микроионофоретическая аппликация цикло-гексимида 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 итом 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 также их химическую чувствительность к микроионофо-ретически подводимым медиаторам - ацетилхолииу и норадрена-лину.

5. Химическая чувствительность нейронов коры в процессах предвидения и оценку, 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 в изменении таких показателей деятельности центральной нервной системы; как суммарная электрическая активность и структура разрядов нервных клеток (Ю.В.Гринченко, 1979; Б.В.Журавлев, 1986). В этой связи представляло интерес изучение нейрохимических механизмов вовлечения центральных нейронов в процессы предвидения и оценки животным данного результата поведенческой деятельности.

5.1. Химическая чувствительность нейронов в поведенческой- ситуации с экстренным неподкреплением

Эксперименты, представленные в настоящей главе, имели ту особенность, что стандартные инструментальные реакции с подкреплениями чередовались с нажатиями на педаль, не 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 груп-

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 ыомзнт предполагаемого появления молока в ситуации без подкрепления, чем в момент восприятия появления молока в кормушке пги стандартных инструментальных актах - 15%. Четвертая группа состояла исключительно из ареактивяых элементов на данном этапе поведения в обеих экспериментальных ситуациях - 5%.

На фоне микроионофоретической аппликации норадрепали-на 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 IУ групп нейронов; атропина - уменьшение I, 1У и увеличение III группы; лизилваэопрессина -уменьшение I и увеличение II групп; циклогексимида - увеличение I группы нейронов.

5.2. Химическая чувствительностьо нейронов в поведенческой ситуации с экстренным подкреплением

Опыты проводились на обученных животных, у которых стандартные инструментальные действия с подкреплением (порвал 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 ¡:* педаль приводило к лодаче порции молока, вслед за его Появлением, а иногда и до появления, жи- . вотные выполняли движение к кормушке. Во второй ситуации в момент неожиданного появления молока животные, как правило, на 1-2 секунды "замирали", а затем уже совершали движение к кормушке,

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

- с» -

в кормушке также можно было выделить несколько групп нейронов. В первую группу входили клетки, имеющие 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 ареактивныо элементы - 26,8%. Третья группа состояла из клеток с более выраженным разрядом в момент восприятия появления молока во второй экспериментальной ситуации, чем в первой - 20%. Четвертая группа объединяла клетки со схожей активностью на данном этапе поведения в обеих экспериментальных ситуациях - 6,7%.

На фоне норадреналина наблюдается достоверное Ср<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; лизилвазопресси-на - уменьшение I, увеличение 1У и исчезновение II группы; циклогексимида - уменьшение I, увеличение 1У и исчезновение II группы нейронов.

Таким образом, для "периода ожидания" и момента восприятия появления молока в кормушке 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 циклогексимида 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 в 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

ацетнлхолину 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 моага кошек в пищедобывательном поведении Завершающим этапом пищедобывательного 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 па фоне аппликации биологически активных веществ.

тип реакции : ■ серии ; учащение : урежение. : ареактивность

без фореза 9,52% 50% 40,48%

норадреналин •38,08% 2,38% 59,5%

ацетилхолин 14,28% 16 ,66/Ь 69,02%

пропранолол го% 80% - -

атропин 77,5% 17,5% г,',-» '-V;

циклогексимид 15% 25% 60%

лиаилвазопрессин 7,5% 72,5% 20%

В целом де, 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 микроионофоретичес-кой аппликации к нейронам пропранолола и лизилвазопресси-на, а его снижение - в случаях иорадреналина, ацетилхолина, атропина и циклогексимида. Активационный эффект на этапе подкрепления возникал при действии всех веществ, кроме ли-зилвазопрессина. Достоверные различия наблюдались на фоне норадреналина, пропранолола, атропина и лиэилвазопрессина (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 лиэилвазопрессина 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 рсего 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 нами 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 обратим действиям норадреналина и ацетилхолина, что подтверждает факт преимущественно холинергической природы активации корковых нейроне в пищевым мотивационным возбуждением (В.Г.Зилов, i960; Е.В.Борисова, 1985). В.мосте с тем, определенная часть нейронов в исходном состоянии.обладает повышенной химической чувствительностью к норадрепалину, а у некоторых на фоне ацетилхолина возникает снижение фоновой частоты разрядов. Это может быть связано с тем, что в условиях свободного поведения фоновая активность нейронов отражает не только уррвень мотивационного возбуждения, но и предпусковую интеграцию в целом.

Увеличение химической чувствительности нейронов к но-радреналину 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.ll.Schanbarg, 1970; I.P.Heybach, G.D.Coover, С.E.Lints, 1978) и активирует положительную самостимуляцию (u.S.Oido, A.lßvfilor, ' 1972). Это подтверждают наши данные по значительному числу активирующихся нейронов на этапе реализации програь,..:ы действия в условиях аппликации 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, ак-тивационные реакции нейронов зрительной коры в "периоде

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

На этапе, 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 холинергической основе. Возможно, это определяется адекватной сенсорной модальностью импульсации, поступающей к соответствующим зонам коры через холинергические синапсы (Г.Н.Олейник, 1970; Ю.С.Медникова, 1983; У.Р.Вопо-еЬцв, К.Ь.Сагго1, 19671 Н.Ма1;11е:гв1е, Н.ТгешЫву, И.Букве,1938; М,Упоив в* а11, 1988( У.Хгшоиг, Я.Оукев, 1988).

На'заключительном этапе поведения - лакание молока -на фоне микроионофоретического подведения ацетилхолина и норадреналИна нейроны, как правило, теряли имевшийся у них паттерн импульсной активности. Вместе.с тем, ка фоне проп-ранолола выявлялись тормозные, а атропина - активационные перестройки разрядной деятельности нейронов зрительной области. Подобные различия свидетельствуют, на наш взгляд, о сложной природе организации химической специфики процессов 'на этапе получения конечного полезного результата, связанной с взаимодействием мотивационных 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 микроионофоретическая аппликация некоторых биологически активных веществ, и в частности медиаторов, влияет на функциональные характеристики редептевных полей корковых нейронов (А.зиио, 1977; Б.Н.Безденежных, 1986; В.П.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 (У.Р.Ре^гете, ЗС.П.Бап1е1в, 1973). Иожно предполагать, что наличие обширного рецептивного поля дает возможность широкого вовлечения нервных клеток в построение поведенческого акта; Проведенные нами экспе-

рименты показали, что наибольшее количество "устойчивых" к иорадреналину 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 атропина 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 дополг нить выдвинутое П.К.Анохиным положение о степенях свободы нейрона представлением о химических степенях 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 целенаправленного 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 выполне- . ния 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 моти-вационному возбуждению, охватывающему корковые клетки. Известно, что пищевая мотивация приводит к увеличению общей РНК в неокортексте и повышает чувствительность рецепторов нейронов к таким нейропептидам, как аргинидвазопрессин и Д-эндорфин, содержание которых в мозге увеличивается после суточной пищевой депривации ( Уав«ап1 Ки1:1еар К., Тв1к»ап1 Оог! 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 чувствительность нейронов к биологически активным веществам значительно изменялась. В частности, наблюдалось изменение активационных эффектов в разрядной деятельности корковых нейронов при микроионофоретичесшй аппликации ацетилхолина и пропранолола и тормозных при подведении норадреналина и атропина на противоположные. Следовательно, пищевое мотивациониое возбуждение 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~^М. При большей концентрации циклогексимида значительно чаще встречалась и была выраженией 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 свидетельствуют о специфике "мишени" действия антибиотика в клетке,, представляющей собой непрерывный синтез из отдельных аминокислот пептидной цепи на основе иРНК ( В.И.Авгапо^, 1980, 1981). 'С целью выяснения роли белоксинтезирующих процессов в регуляции мембранных рецепторов нейрона мы провели исследование чувствительности клеток зрительной коры к микроионофоретическому подведению ацетилхолина и норадреналина 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 циклогексимид, наблюдалось меньшее число нейронов, обладающих, химической чувствительностью к обоим медиаторам при отсутствии достоверных различий в чувствительности к ацетилхолину и норадреналину, Таким образом, белок-

синтезирующие процессы, лротекающие в нейронах коры головного мозга, влияют на широту и специфику их вовлечения в пищедобывательное поведение жиВогных путем изменения хе-морецептивных свойств холино- и адренорецепторов синапти-ческих мембран.

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

циклогексимида и лизилвазолрессинаЛри этом 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 его многостороннем влиянии на клеточный метаболизм и, в особенности, на механизм экспрессии генов (И.П.Ашмарин, 1987; О.С.Пансуевич, 1986). С другой стороны, лиэилвазопрессин, апплицируемый к нейронам до подведения циклогексимида, как правило, приводил к невосприимчивости клетки к антибиотику. Установлено, что лиэилвазопрессин включает каскадные процессы, усиливающие уровень фосфорилирования белков и липидов (E.Hestler et all, 1984; A.Witler et all, 1981). В работе I.Izquierdo (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-генных центров гипоталамуса. Синтез же в нейронах специфических нейропептидов организует активную форму поведения (С.К.Судаков, 1987). Можно думать, что белоксинтезирующие 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.И.Ашмаркн, 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 интеграций. 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 пс^е.чами молока 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 лизилвазо-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 более выражена, чем при его неожиданном подкреплении, что указывает на 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, 1987) показано, что эмоционально отрицательное состояние животных оказывается ослабленным в 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 циклогексимида, т.е. физиологических блокаторов с различными механизмами действия, а также лиэилвазопрессина. 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 двухкоыпонент-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 осне-^с. Это тем более вероятно, что холинер-гические механизмы играют существенную роль в контроле потребления пищи (У.Й'ЛШзввпЬаит, А.Зс1аГап1, 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 ( R.Y.Wise, 1978; D.C.German, 1974; T.Ono, 1987) и оказывает активирующее влияние на деятельность нейронов коры головного мозга (В.И.Бадикоа, 1986). Можно считать, что активационные реакции у части нейронов, наблюдаемые в процессе лакания кошками молока или еды мяса и усиливающиеся на фоне повышения концентрации норадреналуша в околоклаточ-ной 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 полихимической организации центральной интеграции "кванта" поведенческой деятельности, как правило, с преимущественным участием холинергических или адренерги-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 должно 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 еинаптических 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, которая обеспечивает оптимальную форму его деятельности в развитии целенаправленного поведения.

В Ы В О Д-Ц'

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 катехолгшлнергический механизм обеспечивяет 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 апплицируемый ацетилхолин 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.

в 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 лонофоретиче-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,

8. 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. Лизил-вазопрессин усиливает этот эффект, а циклогексимид -устраняет его. При внутрижелудочковом введении циклогекси-мида 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" пкщедобывательной 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. СШО. - 1977. - С.24.

3. Андрианов В.В. Особенности хемочувствительности корковых нейронов в условиях свободного поведения животного // Жури.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 пластиш.эсть 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 всесокзз .физиол.об-ва. - Алма-Ата. -1979.-С. 67.

8. Андрианов В.В. Химическая чувствительность нейронов зрительной коры на разных этапах формирования пищевого поведения // Hyp.высш.нервн.деят. - 1980. - Т.30. - № 6.-С.II73-II80.

9. Андрианов В.В., Карманный B.C., Волков В.Ф., Фадеев Ю.А. 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.высш.нервн. деят. - Ленинград. - 1981. - С.85.

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

12. Андрианов В.В. Влияние циклогексимида и лиэилвазо-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 proteinsynthesis In neuronal meohanisma of food-getting behavior // Heuroec.and Behav.Pbysiol.- 19S3.-V.13.-N°6.- P.442-447. '

14. Andrianov V.V. Chemical sensitivity of visual cortical neurons at different stager of food behavior formation // Heuroac. " and Bebav.Physiol.- 1983.- V.13.- H°5.- P.351-357.

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

16. Андрианов B.B. О влиянии микроионофоретического подведения лиоилваэопреосина и циклогексимида на импульсную активность корковых нейронов в условиях свободного поведения животного // Тезисы ХХУП 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. Андгшанов 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 е 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.симпоз.Интегративная деятельность нейрона: молекулярные основы. - Москва. - 1988. - С.4.

21. Андрианов В.В. Химическая чувствительность нейрон, нов коры.головного мозга к медиаторам на отдельных этапах пшцодобывательного 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 лизилваэопрессина на характер разрядной деятельности нейронов зрительной области корн в пи.цедобыва-тельном поведении // Журн.выси.нервн.деят.(в печати).

__Л- 50354_;_____

под.к печ. 29.12.89г. тер.100 зак. V 27 тиц.ЫГТУ «м.И .й.Ьаумви».