Автореферат и диссертация по медицине (14.00.17) на тему:Роль ростральных вентро-медуллярных отделов в регуляции инспираторной активности дыхательного центра

и ? 3 1

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РСФСР КАЗАНСКИЙ ОРДЕНА. ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ ИНСТИТУТ ИМЕНИ С.В.КУРАПЮВА

На правах рукописи

НИКИТИН Олег Львович

РОЛЬ РОСТРАЛЬНЫХ ВЕНТРО-ЩЦШЯРННХ ОТДЕЛОВ В РЕГУЛЯЦИИ ИНСПИРАТОРНОЙ АКТИВНОСТИ ДЫХАТЕЛЬНОГО ЦЕНТРА

14.00.17 - нормальная физиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских науг

КАЗАНЬ, 1932

!

I I

ч : Ч \

Работа выполнена в Самарском медицинском институте им. Д.И.Ульянова

Научный руководитель доктор медицинских наук, профессор В.Ф.Пятин

Официальные оппоненты.: доктор медицинских наук профессор А. 1.Зефиров, доктор биологических наук, профессор Р.Ш.Еабдарахманов

Ведущее учреждение: институт физиологии им.И.П.Павлова, г.Санкт-Петербург

Защита диссертации состоится

в часов на заседании специализированного совета

Д 084.29.03 Казанского ордена Трудового Красного Знамени государственного медицинского института им. С.Б.Курашова (420012, г.Казань, ул.Бутлерова, 49).

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке института (ул.Бутлерова, 49).

1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат медицинских наук

Р.Х.Ахметзянов

ВВЕДЕНИЕ

'■■•'• Актуальность проблемы. Представления о структурно-функциональной организации системы, генерирующей дыхательный ритм, приобретали различные теоретические обоснования, но до сих пор окончательно не сформулированы. Научный поиск в этом направлении не теряет своей актуальности, поскольку обнаруживается ранээ неизвестные особенности в мешейроннон взаимодействии клеточных структур дыхательного центра, осно-ваннне на возбуядавдих и тормозных связях ыеаду различию,и типами клеток ( Merrill f 1981; Richter , 1982). При этом, общепризнано, что в функции дыхательного генератора ведущая роль принадлежит афферентным сигналам от различных сенсорных систем ( Cohen , 1979; Feldman > 1980). Б этом плане актуальной является проблема функциональной роли тех или иных афферентных входов в управлении, либо инициация дыхательного ритма. Особенно это касается внутрщентральню: нейронных структур, имеющих бульбарную локализацию. Среда подобных внутрицентральннх афферентных драйвов, влияющих на нейроны дыхательного центра, одной из важнейших считается афферентация от центральных хеморецепторов, функцию которых приписывали нейронным структурам вентральной поверхности продолговатого мозга ( Mitchell et al ., 1963; Schlaefko , I9BI; LoeechcJce ( 1982).

Однако в последнее время описаны критерии идентификации центрального хемочувствительного механизма, используя которые не удалось обнаружить хемочувствительность в пределах вентральной поверхности продолговатого мозга (Пятин, 1988). По-видимому, клеточные пепуляции так называемых классических хеиачувствительннх зон обладают иными, скорее врего, нейрогенннми влияниями на нейрона дыхательного центра и, прежде всего, на центральную инспираторвую активность. Убедительных доказательств этой точки зрения в литературе нет. Косшнно об этом свидетельствуют данные о нарушении ритмической активности дыхательных нейронов при выключении функции ростральных отделов вентральной m верхности продолговатого мозга (Пееков, Пятин, 1976; schiaefke et ai •» 1967; Budzinska at al ., 1985). Имеются публикации о том, что нейронные структуры, локализованные в области рэг-

рофациального ядра, предположительно участвуют в интеграции афферентных стимулов от центральных хеморецепторов и таким образом регулируют ритмическую активность нейронов дыхательного центра ( st.John et al 1989). Показано также, что микростимуляция этой области в препарате изолированного продолговатого мозга новорожденных крысят, инициирует ритмические разряды в диафрагиальнои нерве С Onimaru et al 1987;

Onimaru , Ношпа , 1987).

Эти факты свидетельству»! о том, что в ростральных вент-ромедуллярных отделах расположена нейронные структуры, которым принадлежит важная роль в генерации дыхательного ритма. Однако в литературе нет полной структурно-функциональной характеристики этого отдела продолговатого мозга, отсутствуют сведения о механизме формирования паттерна дыхательной, прежде всего, центральной инспираторной активности при участии данных образований, не изучены закономерности предположительно тонических влияний от нейронных структур ростральных вентро-медулдярннх отделов на дыхательный центр и их взаимодействие со специфической фазной афференгацией от механо-рецепторов легких. В этой связи является актуальным всесторонний анализ структурно-функциональной организации нейронных образований ростральных венгролатеральннх отделов продолговатого мозга, их роли в генерации центральной инсшратор-ной активности, а также изучение функционального значения этих структур в формировании активности различных типов нейронов дыхательного центра.

Пелыо настоящей работы явилось изучение значимости нейронных образований ростральных вентролатеральных отделов продолговатого мозга в регуляции инспираторной активности дыхательного центра.

Основные задачи исследования;

1. Структурно-функциональная идентификация нейронных образований ростральных вентролатеральных отделов продолговатого мозга, регулирующих ритмическую деятельность дыхательного центра.

2. Оценка механизмов формирования паттерна центральной инспираторной активности в условиях электрического раздражения этих нейронных структур.

3. Исследование функционального значения нейронных

структур ростральных вентролатеральных отделов продолговатого мозга в формирования активности различных типов нейронов дыхательного центра.

4. Изучение механизмов регуляции центральной инспираторной активности при взаимодействии афферентных влияний от нейронных структур ростральных вентролатеральных отделов продолговатого мозга и от механорецепторов легких.

Научная новизна. Впервые проведена систематическая структурно-функциональная идентификация ростральных вентролатеральных отделов продолговатого мозга и получен ряд новых данных, которые существенно дополняют представления о механизмах формирования центральной инспираторной активности. Установлено, что нейронные образования, локализованные вблизи ретрофациального ядра, оказывают возбуждающие влияния на механизм генерации инспираторной активности дыхательного центра. Впервые дана характеристика изменений импульсной активности различных типов дыхательных нейронов под влиянием ростральных вентро-медуллярных нейронных структур. Получены сведения о взаимодействии тонической афферентации от исследуемых структур суброгрофациальной области с фазной импуль-сацией от механорецепторов легких в процессе формирования дыхательного паттерна. Выдвинута гипотеза о том, что нейронные образования субретрофациальной области являются структурно-функциональным компонентом системы ядер ствола мозга, которая генерирует дыхательный ритм и участвует в формировании адекватного паттерна внешнего дыгаетя.

Положения, выносимые на защиту:

1. Нейронные образования ростральных вентролатеральных отделов продолговатого мозга, расположенные в субретрофациальной области, включены в механизм формирования инспираторной активности дыхательного центра -

2. Нейронные структуры ростральных вентролатеральнж отделов продолговатого мозга избирательно управляют активностью различных типов дыхательных нейродов и взаимодействуют с другими афферентными влияниями, адресованными длительному центру.

Научно-практическая ценность. Теоретическое значента полученных результатов заключается в установлении новых данных о структурно-функциональной организации механизма, г«-

нерирующего дыхательный ритм. Доказано, что нейронные образования ростральных вентро-медуллярных отделов избирательно стимулируют импульсную активность ранних и полных инспира-торных нейронов, которые непосредственно формируют центральную инепираторную активность. Кроме того, афферентация от нейронных структур субретрофациальной области взаимодействует с влияниями механорецепторов легких на ритмическую активность нейронов дыхательного центра. Сформулирована гипотеза о том, что нейроны субретрофациальной области являются структурно-функциональным компонентом системы ядер ствола мозга, которая генерирует центральную инспираторную активность. Практическое значение определяется новым подходом к пониманию механизмов дыхательного ритмогенеза, что может стать основой для коррекции респираторных расстройств центрального происхождения.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на областной научно-практической конференции "Молодые ученые и специалисты - производству" (Куйбышев, 1990), на заседаниях Самарского отделения Всесоюзного физиологического общества им. И.П.Павлова (Самара, 19891991), на заседаниях кафедры нормальной физиологии Самарского медицинского института им. Д.й.Ульянова (Самара, 1989, 1990, IS9I) и кафедры нормальной физиологии Казанского медицинского института им, С.В.Курашова (Казань, 1991).

Реализация результатов исследования. По материалам диссертации опубликовано 3 работы и 3 работы в данный момент находятся в печати. Получены удостоверения на 4 рационализаторских предложения. Данные исследования включены в лекционный курс по нормальной физиологии для студентов Самарского медицинского института им. Д.И.Ульянова.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, изложения методов исследования, результатов исследования и их обсуждения, выводов, указателя литературы. Работа изложена на 137 страницах, иллюстрирована 36 рисунками и II таблицами. Указатель литературы включает 154 работы, из них 108 - иностранных авторов.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследования проведены на 126 белых беспородных лабораторных крысах массой 200-250 г, наркотизированных нембуталом (40 мг/кг). Животных фиксировали вентральной поверхностью вверх в стереотаксической установке в положении головной гиперэкстензии.

Для исследования структур вентролатеральных отделов продолговатого мозга обнажали вентральную поверхность от CI до уровня выхода корешков У1-УП пар черепно-мозговых нервов и на 4,0-4,5 мм латеральное средней линии мозга.

Электрическая активность диафрагмального нерва отводилась с помощью биполярных серебряных электродов, соединенных с комплексом оригинальной усиливающей и интегрирующей аппаратуры (Калакутский и др., 1991). .Анализу подвергались 14 амплитудно-временных параметров огибающей активности диафрагмального нерва, являющейся отражением центральной инспираторной активности (Клюева, Филько, 1985). Особое внимание уделялось динамика амплитудно-скоростных показателей, характеризующих процесс генерации центральной инспираторной активности: скорость нарастания инспираторной активности до ее максимального амплитудного значения, длительность плато центральной инспираторной активности, продолжительность "полезного" дыхательного периода (Tj/IVj), амплитудно-временные отношения фаз начала генерации центральной инспираторной активности и ее плато, параметры постинспираторной фазы.

Отведение активности от нейронов дыхательного центра производили внеклеточно с помощью стеклянных микроэлектродов о диаметром кончика менее I мкм. Для усиления биопотенциалов применялся усилитель УЕЕП-02, для регистрации нейрограмм - двухканальннй осциллограф CI-I8 с фотоприставкой Ф0Р-2. Регистрация артериального давления осуществлялась в сонной артерии с использованием малогабаритного датчика ДМИ-0,3, усЕнгагипя Щ-2И а регистратора 4338-4П.

Электрическое раздражение нейронных образований вентролатеральных отделов продолговатого ыопга осуществляли биполярными вольфрамовыми электродами с расстоянием 50 мкм между контактами при помощи электро стимулятора ЭС1-2 электрическими импульсами прямоугольной формы (100 Гц, I мс,

0,5-20 мкА). Раздражающие электроды перемещали по вентральной поверхности продолговатого мозга .с шагом 1,0 ми, а погружали в ткань мозга от его вентральной поверхности с шагом 100 мкм. Билатеральное холодовое выключение нейронных образований ростральных вентро-медуллярных отделов осуществляли термодом при температуре +20°С.

Проведено морфологическое исследование нейронных структур ростральных вентролатеральных отделов продолговатого мозга и дана их морфеметричеекая .характеристика. Срезы окрашивали по методика Ниссля.

Параметры исследованных физиологических реакций подвергнуты статистической обработке на ЭВМ СМ 1800. На основании величины и числа наблюдений определяли процент возмоеной ошибки, выраженный в виде значений вероятности различия (р). Различие расценивали как достоверное, начиная со значений 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЕДЕЖЕ

Структурно-функциональные особенности ростральных вент-ро-латеральных отделов продолговатого мозга.

Представления о структурно-функциональной организации системы, формирующей центральную инспираторную активность, дополняются новыми аспектами. При этом, наибольшее внимание привлекает область ростральных вентролатеральных отделов продолговатого мозга, структуры которых влияют на инешра-торнув активность дыхательного центра ( МсАНеп , 198?;

Оп1шаги е* а1 ., 1987; 0п1таги , Нотта , 1987;-Пятин, 1968). Однако в литературе отсутствует структурно-функциональная характеристика ростральных вентро-медуллярнызс отделов.

С целью функциональной идентификации нейронных структур, принимающих участие в регуляции дыхания, проведено электрическое раздражение вентральной поверхности продолговатого мозга. Были исследованы структуры, локализованные от уровня середины корешков ХП пары до уровня выхода У1-УП пар черепно-мозговых нервов и до 3,5-4,0 мм латеральнее средней линии мозга. В результате сканирования вентральной поверхности продолговатого мозга установлено, что дыхательная реак-

ция и ответ диафрагмального нерва возникаю! пра раздражении ограниченной зоны о координатам: 3^5-4,5 ш ростральнее середины корешков подъязычного нерва и 2,5-3,5 мл латеральное средней линии мозга. Электрическое раздражение нейронных структур вентральной поверхности продолговатого мозга за пределами этой зоны эффективного воздействия практически не влияло на амплитудно-временные параметры центральной инспя-раторной активности. Характер изменения параметров центральной инспираторной активности был одинаковым ара воздействия на все точки в пределах эош аффективного воздействия. При этом, общее время дыхательного периода уменьшалось в среднем на 13,1+1,4%, а скорость нарастания центральной ннсгп- . раторной активности до ее максимального значения увеличивалась на 14,7+1,5^. Абсолютные величины параметров централь-» ной инспираторной активности приведены в таблице I.

Езменение параметров центральной авспнраторвой активности на фоне электрического раздражения нейронных образований зоны »фиктивного воздействия на вентральной поверхности продолговатого мозга (0ш), р<0,05

Параметры инспиратор- До раздававши На фоне раздражения ной активности

Таблица I

Тт (с) Тх (с) + а* (с)

1,47+0,24 1,28+0,20

0,44+0,02 0,36±0,03

0,26+0,02 0,23^,0,03

0,17+0,01 0,14+0,01

0,91+0,21 0,75+0,17

1,40+0,10 Г,63+0,12

4,23+0,38 4,80+0,41

2,ЗБ£.0,29 2,58+0,29

макс.

ТЕ (О

АДНц^Сотн.ед.) ЫЦвцсс/ога.ед.) Щвзх о. И

(отн.ед.)

Примечания: Т^ - общее время дыхательного периода,

Tj - продолжительность инспирвгрриой фазы, + at - скорость нарасгакжя жнспвраторной активно от* до ее иаксимального амишгудного значения, +dt шхс< - длительность плато, ТЕ -продолжательность экспжратгорвой'фазн, АДНнач<, АДЙця-кг.,, APmükc.PI - аннлигудныэ характеристики фаз начала генерации центральной инсшра торной активности, ее плато и постинспи-раторной фазы.

При билатеральном локальной охлаждении ростральных вент-ролатеральных структур продолговатого мозга до температуры +20°С наступала полная блокада центральной инсшраторной акивяостЕ. Следует подчеркнут*» что другие участки вентральной повергности продолговатого мозга не демонстрируют такой высокой чувствительноста х охлаждению. Иззестно, что функция нервных клеток тормозятся при температуре +20°С, а нервных волокон - при +5-6°С ( Benita , Pond« , 1972). Можно сделать выгод, что электрическому раздраженно в ростральных отделах вентральной поверхности продолговатого мозга подвергались нервные клетка.

В серии наблвдекий <10 опытов) наряду с электрической активностью даафрагкального нерва регистрировали реакцию системного артериального давления в ответ на раздражение и холодовое выключение нейронных образований вентральной поверхности продолговатого мозга. Было установлено, что электрическое раздражение нейронных структур в пределах зоны эффективного воздействия вызывало слабый гипертензивный эффект: артериальное давление возросло в среднем на 8,5+0,6$ (118,7+7,4 мм.рт.ст. до воздействия и 128,8+8,6 мм.рт.ст. на фоне раздражения). Электрическое раздражение структур в других отделах вентральной поверхности продолговатого мозга не вызывало существенных сдвигов системного артериального давления. Локальное билатеральное холодовое выключение нейронных образований ростральных отделов вентральной поверхности приводило к снижению артериального давления на 19,4+ -2,15?. Следует отметать, что электрическое раздражение в отличие от холодового выключения является более локальным и адекватным цели исследования методом воздействия на нейронные структуры вентральной поверхности продолговатого мозга. Кроме того, по данным ряда авторов нейронные образования, регулирующие системное артериальное давление, локализованы

в более глубоких отделах продолговатого мозга ( тгои*1г е1; а! ., 1973; Гуревич, Карцева, 1983; Кульчицкий и др., 1985 и др.).

Следовательно, в ростральных вентролатеральных отделах продолговатого мозга расположены нейронные итруктуры, принимающие участие в формировании центральной инспираторной активности .

С целью выяснения морфологических и морфометрическкх характеристик нейронных образований ростральных вентролатеральных отделов продолговатого мозга, регулирующих инспира-торную активность дыхательного центра, проведено гистологическое исследование нервной ткани данного отдела продолговатого мозга. Согласно стереотаксичесхому атласу мозга крыс С Ре1]^г3.по et а>» 1979) координаты зоны эффективного воздействия в ростральной вентро-медуллярном отделе соответствуют области, локализованной между вентральной поверхностью продолговатого мозга и ретрофациальным ядром (субрвтрофаци-альная область). В настоящей работе морфологическому исследованию были подвергнуты: I) нейронные структуры ретрофаци-ального ядра, которые расположены на глубине от 500 мкм до Г200 мкм от вентральной поверхности продолговатого мозга; 2) нейронные структуры субретрофациальной области, локализованные на глубине от 0 мкм до 400 мкм от вертральной поверхности и характеристика которых отсутствует в литературе.

В результате морфологического исследования установлено, что ретрофациальное ядро представлено 3 видами клеток. Клетки треугольной формы имеют светлое ядро с резко очерченным ядрышком в центре, хорошо воспринимающим кислый краситель. Площадь клеток треугольной формы составляет 278,8+ 25,9 мкм2, ядра - 67,1+5,3 мкм2, ядрышка - 10,1+0,9 мкм*\ Второй вид клеток имеет овальную форму с четко выраженным круглым ядром и сравнительно небольшим ободком цитоплазмы. Площадь этих клеток составляет в среднем 269,6+32,4 мкм2, ядра - 94,4+14,0 мкм2, ядрышка - 8,6+0,9 мкм2. Третий вид клеток - клетки-ядра, они относятся к молодым клеточным формам. Их площадь составляет в среднем 59 9+2,ь мкм2, а ядра и ядрышка соответственно 19,7+1,1 мкм2 и 2,4+0,3 мкм'-.

В субретрофациальной области идентифицированы клетки веретенообразной формы, имеющие характерную структуру. Пло-

щадь этих клеток составляет 203,8+15,9 мкм2. Данные клетки обладают интенсивно красящимся ядром, площадь которого -69,4+4,8 мкм2, а площадь ядрышка - 14,2+1,9 мкм2. Цитоплазма хорошо прослеживается в части клетки, переходящей в два отростка, которые расположены по полюсам клетки и ориентированы строго по длине ядра. Предположительно клетки веретено-, образной формы выполняют релейную функцию. Кроме того, в субретрофациальной области встречаются единичные клетки овальной формы и клетки ядра, составляющие основу ретрофациально-го ядра. Анализ морфометрических данных показал, что нейроны субретрофациальной области и ретрофациального ядра можно отнести к типичным нервным клеткам.

Таким образом, в ростральных вентролатеральных отделах продолговатого мозга расположены нейронные структуры, регулирующие механизм генерации центральной инспираторной активности. Эти структуры представляют собой самостоятельное ядерное образование - субретрофациальную область, локализованную между вентральной.поверхностью продолговатого мозга и ретро-фациальным ядром.

Реакции центральной инспираторной активности при электрическом раздражении нейронных образований в области ретрофациального ядра.

Электрическое раздражение нейронных структур субретрофациальной области на глубине от 0 мкм до 200 мкм от вентральной поверхности продолговатого мозга следующим образом изменяло параметры центральной инспираторной активности у крыс с интактными блуждающими нервами. Общее время дыхательного периода сокращалось в среднем на 12,9+1,3$ в основном за счет инспираторной фазы, продолжительность которой уменьшалась на 25,1+2,1$. Скорость нарастания инспираторной активности до ее максимального значения возрастала на 34,6+5,?$, а длительность плато увеличивалась на 16,7+1,8$. Возрастали амплитудные параметры центральной инспираторной активности: амплитуда начала, плато и постинспираторной фазы увеличивалась соответственно на 33,3+2,9$, 14,3+1,6$ и 16,7+ 1,8$. Продолжительность постинспираторной фазы практически не изменялась на фоне электрического раздражения, а длительность экспираторной фазы уменьшалась на 14,3+1,5$ как и продолжительность "полезного" дыхательного периода.

При электрическом раздражении нейронных структур суб-ретрофациальной области на глубине от 200 мкм до 400 мкм от вентральной поверхности продолговатого мозга незначительно уменьшалась продолжительность дыхательного цикла - в среднем на 8,6+1,1$. Длительность инсхшраторной фазы сокращалась на 13,4+1,3$ полностью за счет увеличения скорости нарастания инспираторной активности до ее максимальной амплитуды на 25,0+2,1$. При этом, продолжительность плато и постинспи-раторной фазы не изменялась,а экспираторной фазы сокращалась на 8,8tl,2$. Амплитудные параметры центральной инспираторной активности имели устойчивую тенденцию к росту. Длительность "полезного" дыхательного периода уменьшалась на 12,6+1,7$.

Полученные результаты показали, что степень увеличения всех параметров центральной инспираторной активности в ответ на электрическое раздражение нейронных образований субретро-фациальной области была более выражена при воздействии на поверхностные структуры (0-200 мкм от вентральной поверхности), чем на глубокие (200-400 мкм).

Электрическое раздражение нейронных образований ретро-фациального ядра, локализованного на глубине 500-1200 мкм от вентральной поверхности продолговатого мозга, оказывало противоположное по направленности влияние на центральную инспираторную активность по сравнении со структурами субрет-рофациальной области. Электрическая стимуляция нейронных структур ретрофациального ядра вызывала апноэ в 31$ наблюдений. После прекращения электрического воздействия генерация центральной инспираторной активности восстанавливалась через 0,74+0,04 с. В 69$ наблюдений отмечалось частичное торможение генерации инспираторной'активности дыхательного центра. При этом, общее время дыхательного цикла возрастало на 22,9+2,8$ за счет экспираторной фазы, продолжительность которой увеличивалась в среднем на 39,8+3,6$. Длительность инспираторной фазы незначительно уменьшалась - на 9,8+1,4$ за счет увеличения скорости нарастания амплитуды инспираторной активности до ее максимального значения, а продолжительность плато и постинспираторной фазы практически не изменялась. Величины амплитудных характеристик инспи-раторного паттерна имели тенденцию к снижению.

Кратковременное локальное холодовое выключение нейрбн-

ных образований субретрофациальной области приводило к полной блокаде генерации центральной инспираторной активности. Остановка дыхания наблюдалась через 8,1+1,1 с от начала солодового воздействия. В течение этого периода отмечались 1-3 дыхательных цикла, которые имели следующие особенности. Продолжительность инспираторной фазы сокращалась на 15,8+ 2,1% за счет уменьшения времени нарастания максимальной амплитуды инспираторной активности до ее максимального значения на 35,0+4,2$. Длительность экспираторной фазы возрастала на 32,9+3,7%. Остальные параметры паттерна инспираторной активности изменялись незначительно, а амплитудные характеристики снижались в среднем на 50$. После прекращения холодового воздействия генерации центральной инспираторной активности восстанавливалась в течение 15-20 с.

Следовательно, нейронные структуры субретрофациальной области регулируют скорость нарастания центральной инспираторной активности до ее максимального значения и не влияют на параметры постинспираторной фазы.

Электрическое раздражение нейронных структур, расположенных на 500 мкм каудальнее субретрофациальной области и на глубине от 0 мкм до 2000 мкм не влияло на параметры центральной инспираторной активности. Электрическое раздражение нейронных образований, локализованных на 500 мкм ростральнее субретрофациальной области и на глубине 0-2000 мкм от вентральной поверхности имело следующие особенности. Ответная реакция со стороны даафрашального нерва появлялась при раздражении нейронных образований, начиная со 100 мкм и до 500 мкм от вентральной поверхности. При этом, изменения параметров центральной инспираторной активности количественно соответствовали реакциям, наблюдавшимся при воздействии на нейроны субретрофациальной области. При воздействии на структуры, расположенные на глубине 500-1200 мкм характеристики центральной инспираторной активности практически не изменялись. Однако на глубине 1300-2000 мкм от вентральной поверхности расположены структуры, раздражение которых вызывает угнетение генерации центральной инспираторной активности. Эти данные свидетельствуют о том, что нейронные структуры ростральных вентролатеральных отделов продолговатого мозга, оказывающие стимулирующее влияние на генерацию центральной

инспираторной активности, локализованы поверхностно в субретрофациальной области, а затем погружаются от вентральной поверхности в дорсо-ростральнои и дорсальном направлениях. Аналогачную пространственную топографию имеют нейронные образования, оказывающие тормозные влияния на центральную инс-параторную активность.

Система механорецептород легких осуществляет рефлекторную регуляцвэ длительности фаз дыхательного цикла и. существенно -влияет на центральную пнспвраторную активность (Брос-лав, Глебовский, 1981; Феннк, 1989). Однако остается неизвестным механизм взаимодействия фазной аффврактации с легочных рецепторов растяжения а тонической аффврактации со структур субрвтрофалдальной области в процессе формирования центральной инспираторной активности..

Установлено, что характер влияния нейронных образований субрвтрофациальной области на параметра центральной инспираторной активности существенно различается у крыо сохраненной, и выключенной мэханорэцепторной .афферектацнэй легких. До ваготомии скорость нарастания центральной инспираторной активности до ее максимальной амплжтуды была в 1,4 раза виге, чем после перерезки блувдавдих нервов. Афферентация о легочных рецепторов растяжения коррагирует влияния структур.субретрофациальной области на длительность плато инспираторной активности: до ваготомии стимуляция увеличивала время плато, а после, напротив, его время уменьшалось. Амплитудные характеристика паттерна центральной инспираторной активности были в 1,5 раза выше у крыс после ваготомии в условиях электрического раздражения нейронных структур субретрофациальной области. Следовательно, афферентация от механорецепторов легких ограничивает влияние структур субретрофациальной области на амплитудно-скоростные параметры центральной инспираторной активности, что может обуславливать формирование адекватного паттерна внешнего дыхания при участии данных нейронных структур.

Реакция нейронов дыхательного центра в ответ на электрическое раздражение нейронных образований субретрофациальной области.

В пределах продолговатого мозга шкроэлектродаому исследованию была подвергнута область обоюдного ядра дыхатель-

ного центра. Зарегистрирована активность 104 нейронов дыхательного центра.

Исследована реакция 13 ранних инспираторннх нейронов. До раздражения нейронных структур субретрофациальной области средняя частота разрядов в ех залпе составляла 37,7+3,8 Гц. На фоне раздражения субретрофациальной области импульсная активность ранних инспираторннх нейронов'увеличивалась в среднем на 72,1+5,3$. При атом, длительность фазы конца ранках ивспираторных нейронов совращалась в среднем на 20,9+ 2,1?.

Фоновая средняя частота разрядов в залпе 46 полных инспираторннх нейронов составляла 73,7+7,8 Гц. Б условиях электрического раздражения структур субретрофациальной области этот показатель биоэлектрической активности полных инспираторннх нейронов увеличивался на 18,б£1,8$. Продолжительность фазы койца разряда полных инспираторннх нейронов уменьшалась в среднем на 17,9+1,5%.

Характер изменения биоэлектрической активности 16 поздних инспираторннх нейронов существенно отличался от изменений. активности ранних и полных инспираторннх нейронов. Средняя частота разрядов в задав поздних инспираторных нейронов до раадрааения субретрофациальной области составляла 44,9+ 4,3 Гц. В ответ на раздражение данных нейронных структур уменьшалась импульсная активность поздних инспираторных нейронов а среднем на 10,9+1,7$. Фаза начала разряда поздних инспираторннх нейронов становилась продолжительнее на 27,5± 2,9$, а фаза конца разряда, наоборот, сократилась на 5,7+ 0.8$.

Средняя частота разрядов в залпе 8 экспираторных нейронов до электрического воздействия на нейронные образованна субре»рофацаальной области составляла 24,9+2,8 Гц. На фоне электрического раздражения этот параметр уменьшился на 18,7+2,2$. Продолжительность фазы начала разряда экспираторных нейронов уменьшалась в среднем на 2,0+0,3$, а фазы конпд - на 30,6+3,4$.

В ходе экспериментов зарегистрировала активность 21 ретикулярного нейрона, ответная реакция которых была разнообразной. Импульсная антавность у 4 ретикулярных нейронов возрастала на 172,9±24,5$, а-у 7 - всего на 8,2+0,8$ от исход-

ного уровня. Суммарная импульсная активность 9 ретикулярных нейронов уменьшалась на 46,7+5,8$. И только один ретикулярный нейрон не изменил 'свою импульсную активность в ответ на электрическое раздражение исследуемых нейронных образований оубретрофациальной области. Результаты этой серии наблюдений соответствуют данным Пятина В.О. (1988) о наличии коротко-латентных реакций у ретикулярных нейронов при электрическом раздражении ростральных вентро-медуллярных отделов у кошек.

По данным ряда авторов, холодовое выключение нейронных образований вентральной поверхности продолговатого мозга в оубретрофациальной области у коиек угнетало ритмическую деятельность дыхательных нейронов и приводило к остановке дыхания (Песков, Пятин, 1976; Виаг1пвка е-Ь а1 ., 1985). При отой, нейроны инспираторной популяции в подавляющем большинство сдучаев прекращали генерировать импульсы, а Электрическая активность экспираторных нейронов спиналась и становилась непрерывной.

Таким образом, нейронные структуры оубретрофациальной области тонически активируют импульсную активность тех ней-рональных пулов дыхательного центра, которые непосредственно формируют центральную инспираторнуа активность. Это позволяет рассматривать нейронные образования субретрофациаль-кой области как самостоятельную внутрщентральную систему, регулирующую инспираторнуа активность дыхательного центра.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в субретрофацаальной области, располо-кенной между ретрофациальным ядром и вентральной поверхностью продолговатого мозга, локализованы нейроны, разряд которых предшествует началу активности диафрагмальных мотонейронов. Электрическое раздражение этих нейронных структур в препаратах изолированного продолговатого мозга новорожденных крысят состанавливало ритмическую активность дыхательного центра ( Оп1таги , Ногата , 1987). Эти авторы выдвинули гипотезу о фундаментальной роли нейронных образований оубретрофациальной области в респираторном нейрогенезе. Полученные наш данные существенно дополняют представления о влиянии этих структур на генерацию центральной инспираторной активности. Установлено, что нейронные образования субретрофаци-

альной области играют роль тонического активатора генератора дыхательной ритмики и взаимодействуют с афферентными системами (в частности, с механорецепторной афферентацией легких) в процессе формирования центральной инспираторной активности. Следовательно, нейронные структуры субретрофациальной области являются структурно-функциональным компонентом системы ядер ствола мозга, обеспечивающей механизм ритмической деятельности дыхательного генератора. Данные нейронные структуры оказывают прямое- возбувдаяадеэ влияние на генерацию центральной инспираторной активности. Импульсы от легочных рецепторов растяжения ограничивают влияние структур субретрофациальной области на амплитудно-скоростные параметры центральной инспираторной активности. Этот механизм, по-виДимому, составляет основу процесса формирования адекватного паттерна внешнего дыхания цри участии нейронных образований субретрофациальной области.

ВЫВОДЫ

1. На вентральной поверхности продолговатого мозга в ростральном отделе с координатами: 3,5-4,5 мм ростральнее середины корешков подъязычного нерва и 2,5-3,5 ш латераль-нее средней линии мозга расположены нейронные структуры, регулирующие механизм генерации центральной инспираторной активности.

2. Нейронные структуры ростральных вентролатеральных отделов продолговатого мозга, регулирующие центральную инс-пираторную активность, представляют собой самостоятельное ядерное образование - субретрофациальную область, локализованную мевду вентральной поверхностью продолговатого мозга и ретрофапиальным ядром. Субретрофациальная область представлена клетками 3 типов: клетки веретенообразной формы, клетки овальной формы и клетки-ядра. Нейроны веретенообразной формы могут выполнять релейную функцию.

3. Нейронные структуры субретрофациальной области регулируют скорость нарастания центральной инспираторной активности до ее максимального уровня, стимулируя залповую активность ранних и полных инспирагорных нейронов. Период максимального уровня центральной инспираторной актавносга

регулируется нейронными структура™ субретрофациальной области за счет активации импульсной активности полных инспи-раторных и торможения поздних инспираторных нейронов. Нейронные структуры субретрофациальной области не влияют на параметры постинспираторной фазы.

4. Нейронные структуры субретрофациальной области являются нейрогенным компонентом системы, регулирующей центральную инспираторнув активность и не участвуют в регуляции системного артериального давления. Выключение нейронных образований субретрофациальной области полностью блокирует генерацию центральной инспираторной активности в нейронах дыхательного центра.

Б. Дыхательные нейроны, генерирующие центральную инспи-раторную активность, находятся под афферентным влиянием с нейронных образований субретрофациальной области и от легочных рецепторов растяжения. Сигналы от механорецепторов легких ограничивают влияние структур субретрофациальной области на амплитудно-скоростные параметры центральной инспираторной активности, что, по-видимому, лежит в основе нейрофизиологического механизма формирования адекватного паттерна внешнего дыхания при участии данных нейронных образований.

6. Нейронные структуры рострального вентролатерального отдела продолговатого мозга структурно и функционально неоднородны, поскольку регрофациальное ядро, в отличие от субретрофациальной области, оказывает томозное влияние на генерацию центральной инспираторной активности.

7. На основании полученных результатов выдвигается гипотеза о том, что нейронные структуры субретрофациальной области являются структурно-функциональным компонентом системы ядер ствола мозга, которая генерирует дыхательный ритм. При этом, структуры субретрофациальной области оказывает возбуждающие влияния на нейроны дыхательного центра, генерирующие его инспираторную активность.

Список работ, опубликованных по материалам диссертации:

1. Никитин О.Л. Реакция диафрагмального нерва на электрическое раздражение вентральной поверхности продолговатого мозга П Материалы областной научно-технической конференции. - Куйбышев, 1990. - С.121.

2. Пятин В.Ф., Никитин О.Л. Влияние элегического разд-

ражения нейронных структур вентральной поверхности продолговатого мозга на инспираторную активность дыхательного центра // Материалы ХХ1У научной конференции военно-медидинско-го факультета при КШ им. Д.И.Ульянова. - Куйбышев, 1991. -С.222-223.

3. Калакугский Л.И., Пятин Б.Ф., Никитин O.I., Полумордвинов P.A. Комплекс биоусилителя и интегратора // Фи-зиол.журн.СССР. - 199I. - Т.66, Л 5. - С.611.

Рационализаторские предложения по теме диссертации:

1. "Биполярный электрод для электрической стимуляции нейронных структур мозга экспериментальных животных". Удостоверение J 81, веданное Куйбышевским медицинским институтом 28.12.1989.

2. "Устройство для формирования ванночки в мягких тканях". Удостоверение & 84, веданное Куйбышевским мединститутом 16.01.90.

3. "Билатеральный термод". Удостоверение JS 100, веданное Куйбышевским мединститутом 11.06.90.

4. "Устройство для фиксации крысы". Удостоверение & 99, веданное Куйбышевским мединститутом II.06.90o