Автореферат и диссертация по медицине (14.00.17) на тему:Супрасегментарная система инициации локомоции

АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ ИНСТИТУТ ФИЗИОЛОГИИ нм. А. А. БОГОМОЛЬЦА

На правах рукописи

БЕРЕЗОВСКИЙ Владимир Константннович

СУПРАСЕГМЕНТАРНАЯ СИСТЕМА

ИНИЦИАЦИИ ЛОКОМОЦИИ ' +

14.00.17— Нормальная физиология

Автореферат диссертации ка соискание учеиой стевеки -'■I доктора медицинских наук

Киев — 1992

/ -у'

Работа выполнена в Институте физиологии им. А. А. Богомольца АН Украины.

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук Волошин М, Я.; доктор медицинских наук Шамаев М. И.; доктор медицинских наук Карабань И. Н.

Ведущая организация:

Донецкий государственный медицинский институт МЗ Украины.

Защита состоится _ 1992 г. на заседании

специализированного совета Д— 016.15.02 при Институте физиологии им. А. А. Богомольца АН Украины (252024, Киев, ул. Богомольца, 4).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физиологии им. А. А. Богомольца АН Украины.

Автореферат разослан с » _1992 года.

и с сул^мил

И. о. ученого секретаря специализированного совета доктор медицинских наук

В. Ф. САГАЧ

¡sit:.:,.. '"

FJfj - 1 -

' I

. ; ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

iАктуальность исследования. Локомоцяя ito праву относится к числу важнейших функций живого организма. В широком смысле слова к ног; мокно отнести любое перемещение в пространства. Однако в нейросиологмческсй литературе этот термин чааэ всего используют применительно ч координированным движениям тела и конечностей, которые обеспечивают данные движения. Соответствующая ритмическая активность, генерируемая нейронными сатят или отдельными нейронами, также квалифицируется как локомоторная.

Проблема управления ритмическими движениями , конечностей предполагает изучение путей и механизмов запуска, инициации этих движений, регуляции уже начавшейся циклической активности мышц, а также вопросов, связанных с прекращением деятельности генераторов ритма. Настоящая работа посвящена первому аспекту проблемы -инициации локомоции.

В нейробиологичоских исследованиях били обнаружены так называемые "локомоторные области" - образования мозга, активация которых приводит к возникновению ритмических движений конечностей типа локомошш [Waller, 1940, Шин с соавт., 1967, Mori et al., 1977, Казенников о соавт., 1983). Эти области представляют собой либо скопления.нервных клеток с их отростками, занимающие довольно значительная объем мозговой ткани - например, гипоталамическая и мезенцефалическая локомоторные области, либо узкие, вытянутые вдоль ствола и спинного мозга "полоски".

В настоящее время представления о супрасегментарноЯ системе инициации локомошш основываются на гипотезе о локомоторной колонне, пронизывающей всю осевую часть нервной • системы [Шик, 1985]. Локомоторным областям ствола, в -особенности мезекцефалической, а также локомоторным полоскам стеолэ и спинного мозга, которые являются как da • продолжением ее в каудальном направлении, отводится решающая роль в функционировании такой колонны. Мевду тем. структурная организация локомоторных областей, связи внутри этой гипотетической колонны изучены очень мало. Достаточно сказать, что связи между отдельными участками локомоторной колонны исследовали исключительно при помощи электрофизиологических методик - электрической стимуляции и регистрации активности отдельных нейронов. До недавнего времени

морфологические методики не применялись для изучения мезещефалической локомоторной области, практически не исследована гипоталпмичоская локомоторная область.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы было исследование монофункциональной организации супраоегментарной системы инициации жжомоции мозга кошки.

В задачи работы входило:

- исследовать при помощи морфологических методов организацию функционально идентифицированных гтотеламической (ГЛО) и мезвнцефэлической локомоторных областей (МЛО), локомоторной полоски (ЛП) ствола и сшнного мозга; определить, какие мозговые' образования входят н их состав, а также проследить афферентные и эфферентные проекции указанных локомоторных зон;

- на основании данных морфофункционахьных исследований провести целенаправленный поиск возможного участия других структурных образований ствола мозга в инициации ритмических иагательных движений конечностей.

Научная новизна, теоретическое и практическое значение работы.

Впервые получены морфологические данные о0 афферентных проекциях функционально идентифицированной гипоталамической локомоторной области. Среди источников этих проекций, помимо моторной зоны коры и энтопедункулярного ядра, выявлены ядра ствола мозга, дощие начало восходящим сенсорным трактам. Выявлены источники афферентных проекций в мезенцофалическую локомоторную бласть, среди которых важное место занимают энтопедункулярное ядро, черная субстанция, а такие ядра слуховой системы. Обнаружено, что нейроны гкпоталамической и мезенцефалической локомоторных, областей образуют наиболее многочисленные проекции на бульварную медиальную ретикулярную формацию. Существуют и немногочисленные прямые проекции этих областей на шейный и поясничный отделы епшшого мозга.

Впервые в результате целенаправленного поиска в стволе мозга выявлены новые локомоторные зоны: интерстишальное ядро Кахаля, центральное серое вещество среднего мозга, срединное ядро ква, спинно-мозжечковые тракты, ядра систем медиальной и латеральной петли.

Прослежены афферентные и эфферентные связи вентромедиальных отделов бульварной ретикулярной формации, являющихся, как

выяснилось, коночным звеном супраспинальноН системы шициглиш локомощш. Вперено понизано, что, помимо ГЛО и МО, виражешше проекции к этим отделам ов,.узут нойрони югзрстициашкию ядро Кяхаля.

Обнаружено, что локомоторные полоски продолговатого и сшитого мозга но являются особыми структурными образованиями. Таким образом, гипотез9 о "локомоторной колонне", пронизывающей всю осевую чясть ь^нтролтлюЛ нершоП системы, которая била выдвинуто на основ'чпш да-пшх йл.зытрсфгаюлоппшсих исследований [Шик, 193)], не поила подтверждения при анализа результатов морфологических исслодоьаиий просушивании связей поело микрошгъйкций маркеров в функционально идентифицированные локомоторные области.

Теоретическое значение работы состоит в том, что полученные результата привели к пересмотру существующих представлений о супрасегментарной систем<э инициации локомоции. На смолу гипотезе о "локомоторной колошго" выдвигается новая, лрвдполйгащая существование наряду с принципом иерархической организации систему управления определенной. физиологической функцией принцип функциональной неопределенности. Система инициации локрмоции имеет многосторонние в морфологическом и функциональном отношении связи, иерархичность которых установить не удается. Помимо многоуровневой системы, включающей в сэод ко^у головного мозга, Свзалыша ганглии и локомоторные области, активация ретикулярной Формации в процессе запуска шагательщ'к движений может осуществляться сигналами, поступающими по коллаторалям восходящих сенсорных трактов. Широкий спектр возможных путей инициации локомоции, .по-видимому, обеспечивает организму определенный выбор способом реализации этого процесса и является ванным фактором адаптации к условиям окружающей средн.

Практическое значение работы состоит в создании предпосылок для поиска новых эффективных способов коррекции некоторых *юрм звигагелышх расстройств. Сделанные теоретические выводи могут юслукить основой для построения нових концб.щиЛ патогенеза зарушокий движений. При одной из форм паркинсонизма, например, ируиения в сфере инициация движений выступают на первый план, {эспецифическая афферентная активация ствола мозга в данном случае гожет обеспечивать формирование нисходящего потока • сигналов к

сшшальнш нейронным сетям, программирующим ритмические движения конечностей.

Апробация работы. Основные положения работы были доложены на Республиканской конференции, посвященной 150-летию со дня рождения В. А. Беда, Киев, 1984 г., XII съезде Украинского физиологического общества, Львов, 1986 г., XV съезда Всесоюзного физиологического общества, Кишенёв, 1987 г., VI симпозиуме по проблеме "Мозкечок и структуры ствола мозга", Ереван, 1988 г., 'Всесоюзном симпозиуме "Регуляция сенсомоторных. функций", Винница, 1989 г., на семинарах сектора нейрофизиологии, а также на заседании Ученого совета Института физиологии им. A.A. Богомольца АН Украины, Киев, 1984, 1986, 1991 гг.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, теоретического обоснования (обзора литературы), экспериментальной части, включающей в себя описание метода, а также результатов собственных исследований, с их обсуждением (четыре подраздела с рубрикацией), заключения, выводов и списка литературы, содержащего 303 наименования. Работа изложена но 242 страницах машинописного текста, иллюстрирована 57 рисунками и 2 таблицами.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Опыты проведет на 97 кошках, массой 2,5-4,0 кг и 23 крысах массой 150-250 г. Для различных целей использовали три вила операционной подготовки:

а) животные с инт8кт)шм мозгом Находились под глубоким (40 мг/кг) нембуталовым наркозом. В -'этих условиях производит • мккроинъеши раствора пароксидазы хрена (ПХ) по стерзотаксическим координатам (без функциональной идентификации), разрушение мозговых структур, в также внутрисэрдэчную перфузию' шютного соответствующими растворами для различных морфологических методик;

б) хмвотные с интактным мозгом находились под неглубоким (25-30 мг/кг) нембуталовым наркозом. Спонтанные дкисенил конечностей отсутствовали, но на сильное болевое • воздействие (щипок) они реагировали. У таких нивотных путем электрической стимуляции ыозга вызывали локомоцию по тредбану для функциональной

..вдалтаййкащщ локомоторных о<5ластей,.. ......

О

з) тавотных под офиргам юркозом децеребрировалк для получения мозенцефялнчяского препарата. Эфирный 'наркоз довялся чгр<?з маску. Предварительно подкожно галопировали • о,?, мл/кг и,1'?-ного растроря отрошиго. Плоскость разреза пересекало догг vi'-цуэт поверхность на уровне породного края верхаого двуха'иия, а ишгов - кя урешо вентрольной тегиеитальиоЯ области. После частичного удаления намета мозжечка и лшюзктсмии тел позвонков зфгр исключали пз состава вдыхаемого воздуха.. черчэ чэс-подтора поело этого тсиус мияц конечиостоя поиыиэлся, иногда восстанавливалось собственное дыхание.

№ пезеннефэ.тачосг.ом препарате ироведеаа Сольная часть коследивпгшй но .идентификации локомоторных областей путем электрической стимуляция, по выявлению новых яффекгивюи локомоторных зол в стволе моога. Эвтаназия децеребрированянх ашвотных осуаествдялась путем введения большой доли '(150 иг/кг) тиопентолп натрия.

Лот электрической стимуляции мозга применялись три тало раздротшкши электродов:

-- стеклянная микроггиотка с диаметром ■ кончика 20-40 шм, заполненная «швом Вуда;

- игла микромтг^цв (яаруапнй якявтр 350 мки, внутренний - 150 мкм), изолированная на всем протяжении, за исключением торцовой частя:

- двухканалышя стеклянная мкропшетка с диемэтром кончика 20-CQ мкм, один из каналов которой, запрошенный сплавом Вуда, служил для монополярюа электрической стямуляия (второй канал служил для микрочдектроФорстического выведения раствора ПХ).

?сферент1шй электрод находился в мышцах голова. Для вызова локомо1Ш применяли прямоугольные толчки тока отрицательной полярности длительностью 0,5-1,0 мс, подаваемые с частотой 50/с. Сила толчков тока была неодинаковой для наркотизированных и децеребрированшх животных. У гагеотных с интешшм мозгом локомоция вызывалась при силе раздражающего тока 30-250 мкА. И мезенцефалкческого препарата необходимая для етого сила стимулов, в целом, была существенно шока - 5-50 мкА, хотя в некоторых случаях ее нужно было повышать до 100-200 мкА.

Для идентификации места стимуляции в конце опыта через активный электрод пропускали постоянный ток (анод) силой 0,5 мА в

течение 20-30 с. Мозг фиксировали в 10%-ном растворе нейтрального формалина, срезы толщиной 50-75 мкм окрашивали 0,5%-нш водным раствором крозил-шолета.

Метод выявления связей между различными образованиями нервной системы, основанный на феномене аксошого транспорта ПХ (Krl&temson & Olsoon, 19T1J, является основным для дарной работы. Перонсидпэу, представляющую собой высокоочищенный препарат, произведенный различим« фирмами - BoehrJnger, Signa, Reanal, -вводили в мозг в виде 10-30%-ного раствора, приготовленного на трис-HCl буфере (pH 8,6) или на дистиллированной воде о добавлением 2% диметилсульфоксида. Объем введенного раствора колебался в зависимости от способа введения от 0,01 до.4,0 мкл.

В части опытов мы вводили ПХ в функционально идентифицированные зоны мозга. .Для этого применялась двухканзльная микропипетка, один канал которой служил для микрошгьекции 10%-ного раствора пероксидазы хрена на трис-HCl буфере (pH 8,6). Выведение раствора осуществлялось путем пропускания через него поломтельных толчков тока силой 1-2 мкА, длительностью 100 мс, частотой 5/с в течение 30-60 мин. Объем введенного таким образом раствора пероксидазы хрена составлял примерно 0,01-0,1 мкл.

Через два-три дня после микрошгьекций животных перфузировали внутрисердечно под глубокие нембуталовым наркозом физиологическим раствором комнатной температуры с добавлением полиглюкина и сосудорасширяющих средств. В настоящей работе, в' основном, применялась методика выявления пероксидазы по Грэхему и Карновскому [Graham & Karnovsky, 1966]. Золотисто-желтые гранулы продукта реакции диаминобензидина с перекись» водорода в присутствии ПХ отмечались в теле клеток и крупных дендритах. В некоторых случаях можно было наблюдать заполненные такими гранулами аксоны. Точную локализацию меченых нейронов наносили на схемы срезов мозга при помощи двухкоординатного самописца, соединенного с микроскопом,

В настоящей работе также использовалась методика антероградного транспорта пероксидазы хрена с применением световой и электронной микроскопии, методики окраски нервных клеток и волокон по Нисслю и Соколянскому, ФАГЛУ-метод,' выявление дегенерирующих пратершшалей и терминалей по Финк-Хаймеру.

- 7 -

РЕЗУЛЬТАТУ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖШШЕ

1. Идентификация локомоторных областей.

Поскольку в настоя'доц время описаны четыре локомоторные области - ГЛО, НЛО, ЛП продолговатого и JHI спинного мозга - нами били проводили чегярс серии огштов по идентификации указанных зон мозга.

В nopnoit серии опытов при помощи электрической стимуляции структур пшоталамусй ми' ¿даитифициропали ГЛО. Согласно дашш литературы [Орловский, 19693, у кошм эту область можно представить в виде сферы, центр которой находится на уровне А 9, L 2, Н -3. По наши данным к ГЛО можно отнести также участки вентральной тегменталыюй области, лекаже на уровне .А 7. йо результатам этой серии опытов мы определили ГЛО «ок морМ>упкциоиальноо объединение частей различных структур: посторолатерального гипоталамуса, не определенной зоны, ядер поло!! Фороля, вентральной тэгмонталыюй области, имеющих следукидо координаты : А 7-10, L 1-3. К 0- -2 CBleler, '196U.

Серия 01шт0в о идентификацией Ш13, в основном, подтвердила данные литературы. Принято считать, что оптимальная для вызова локомощш точка локит в дорсокаудалыюй часта ретикулярно!! формации среднего мозга - клинообразном ядро СШик о соавт., 1966]. По результатам датах экспериментов, помимо него, в МО входят участки медиального и латерального парабрахиальшх ядер и дорсального ядра латеральной петли, расположенные на укьзаштх уровнях. Другие автора относят к МО таюкэ участки голубого пятна [Garcla-Rill et al., 1983, b, Steeves et al., 1975) и латеральные отделы центрального серого вещества на уровне Р 2 (Carcla-Rlll et al., 1983, b). В настоящей время широкое распространение получили взгляды Гарсиа-Ршла с соавт. (Garcla-ЙШ et al., 1987] на МЛО как на скопление холянергачэских нейронов подункулопонтшшоги ядра (так некоторкj авторы называют парабрахиашшо пдра моста).

В следующей серии опытов мы попитатсь вдэнтифэдиропагь ЛП ствола мозга, В отличив от ГЛО и ШЮ, которые имеют, хотя и приблизительные, но вов-жэ конкретные размен и занимают определенный объем ^изговой ткани. ЛП представляется совокупность»

- в -

6<Й9КТИВШЙ .ДЛЯ вызовь локомоции точек, вытянутых в рострокаудальном направлении. По шешга авторов, впорвш списавших эту полоску fMorí, et а]., 197?, Мяк с соавт., 1977], ширина еа но превышает 0,5 ш. Помзщая раэдракаияий электрод в ыозг согласно координатам, указавши в щшфоваишх работах (приблизительно 4 ш от сродней лишш и 3 мы вглубь от • дорсальной поверхности), мы обнаружили, что аффективные точки ЛИ находятся в пределах конкретного образования - сшшьного тракта тройничного нерва и ядра этого тракта. В некоторых случаях аффективны! точка располагалась на мадиовентральной границе указанного комплекса о ретикулярной ¿юрмацией, иногда точно ь центра тракта. У доцаребриров&ннпх кошек пороговая сила тока для вызова шагатолышх дшкений била 15-25 ш<А, у кнтактшя наркотизированных 25-40 мкА. При такой сила радиус эффективного действия тока но превышал поперечных размеров спшшьного тракта троШшчного норна ь ого ядра, В ходе дальнейших исследований сомнения относительно сдаствования ЛИ ствола в качестве самостоятельного структурного образования укрепились и подтвердились фактам, описание которых будет дано несколько поздноэ. Одаоврэмвнно такая определенность на порвем кв этапе исследовал® избавила нас от нвобходклюзти подробно изучать структурную организацию ЛИ, т.к. по суш это превратилось он и исследование стволовых ядер трнгскшшльного комплекса, что узко сделано другим исследователями.

Похожая ситуация сложилась и с-ЛП спинного мозга.-Убадившсь, что в дорсолатеральпом канатике спинного мозга есть еф£вгс№вныэ для визова локомоции 301ш, мы сочли излишним подтверждать, что в дорсолатеральном канатике проходят Л'олокошие тракты. Пороговая' сила тока для вызова локомоции при стимуляции спинного моз^а составила 20-80 мкА. В дорсальном poro к даже в дорсальном канатике такав изредка обнаруживались аффективные 'для визова локомощш точки.

Таким образом, опыты с идентификацией локомоторных областей ствола и спинного мозга подтвердили факт их существования и дали точтгй ориентир для дальнейших .исследований их структурной организации и связей. В большей степени это касается ГЛО к МЛО, которые занимают определенный обьем мозговой ткани, включавдий в себя части нескольких структур ствола мозга. JL1 продолговатого и шшного мозга, по-видимому, более простые образования, с точки

зрения их структурной: организации. В какой степени это обстоятельство позволяет рассматривать их ' как специализированные области для передачи нисходящих команд генераторам шагания, стало ясно после изучения связей всей супрзспинальной системы инициации локомоции.

2. Структурная организация локомоторных областей

В настоящей работе специально исследовалась структурная организация не всех локомоторннх областей, а лишь ГЛО и ШЮ. " Как уже упоминалось выше, это связано с тем, что ЛП ствола и спинного мозга представляются известными образованиями, • состоящим!!, преимущественно из волокон определенных мозговых систем.

Поскольку локомоторные области ствола - это функционально идентифицированные зонн, не кмеиш четких границ, для исследования структурной организации пришлось искусственно прибегнуть к ограничению их гипотетическим шаром, .центр которого соответствует координатам центра . МО и МО. 'На уровне максимального диаметра этого условного .шара насчитывалось около полутора тысяч нейронов. Общее количество нейронов, лежащих в пределах локомоторзгох областей, можно оценить, примерно в 4-5 тысяч.

Исследованные структуры гипоталамуса не обладают характерными для шогих ядер мозга компактностью и четкими границами. Нейроны ГЛО не имеют такие выракенной пространственной ' ориентации. На фронтальных и сагиттальных срезах наблюдаются, в основном, нейроны сходных размеров и форма тела. Наиболее крупные нейроны находились в латеральном гипоталамусе и ядрах полей Фореля. В отличив.от ГЛО нейроны МЛО расположены компактно в границах ядер. Нейроны парабрахиальных ядер имеют выраженную ориентацию: они 'расположены рядом, с мощным пучком верхней ' ножки мозкечка и вытянуты в дорсолэтеральном направлении. Клетки МЛО несколько меньше, чем в ГЛО, самые мелкие нейроны находились в клинообразном ядро.

Полученные данные о клеточном составе ГЛО и МЛО, в основном, совпадают с результатами исследований других авторов, посвященных списанию различных ядер гипоталамуса и среднего мозга' у крыс я кошек [Жукова и Ерагина, 1981, Шезагота & Рвт>71с1су, 1987,

Cicla & BlancM, 1987, а,Ъ]. Подсчет количества нейронов в этих областях ранее на производился. Рассчитанная нами величина 45 тысяч дает определенное представление о потенциальных возможностях этор группы нейронов.

Известно, что структуры гипоталамуса и парабрахиальной области принимают участие в регуляции различных функций организма. Поэтому трудно оценить, какая часть нейронов ГЛО и МЛО является командными и имеет отношение к инициации локомоции. Однако не подлежит сомнению, что такие нейроны здесь находятся, т.к. введете фармакологических веществ в эти области вызывает в вкспорименте иагательша движешь tGarcla-Rlll et al., 1985, Noga et al., 1988, Brudzynskl et al., 1986).

Изучение волокошюй структуры локомоторных областей, как это ни парадоксально звучит не первый взгляд, имеет большое значение для анализа стволовой системы регуляции движений. Дело'в том, ч^о связать каким-то образом количество, форму и размеры нейронов с выполняемой ими функцией в настоящее время весьма затруднительно не только для ГЛО и МЛО, но и для других функционально определенных областей мозга. Кроме того, при электрическом раздражении, а именно так были описаны локомоторные области, вполне возможна активация проходящих через них волокон. Поэтому представлялось вааакм помимо клеток, лежащих в пределах локомоторных областей исследовать также и волокна.

• На препаратах фронтальных и сагиттальных срезов мозга волокна п ГЛО расположены в двух направлениях - медиолатеральном и рострокаудальном. Расположены эти волокна диффузно, мощных пучков не образуют. Самым мощным пучком волокон, проходящих 'вблизи ГЛО являются вентральные участки внутренней капсулы.

В МЛО наблюдается белое упорядоченная волоконная организация по сравнению с ГЛО. В рострокаудальном направлении МЛО пронизывает мощный пучок волокон верхней ножи мозжечка. Волокна, проходяще через медальное 'парабрахиальное ядро, параллельны этому пучку. На фронтальных срезах по наружной границе МЛО выявляется мощный волоконный тракт - латеральная петля, дорсальное ядро которой частично входит в состав локомоторной облае:и. Волокна петли распространяются в медиальном направлении в клинообразное и латеральное парабрахиальное ядра.

Таким образом, волоконную структуру МЛО формируют.два мошых

тракта - медиальная петля и верхняя ножка мозжечка. Креме этого отмечаются и даффузно рассеянные волокна, которые, по-видимому, к этим пучкам не имеют отношения. Болви четко проследить происхождение той шш иной группы волокон позволило применение транспортирующегося маркера ПХ, что будет описано шике в подразделе, посвященном афферентным связям локомоторных областей.

3. Исследование афозрент.тах и эффарентных проекций локомоторных областей.

После введения ПХ в ГЛО меченые нейроны выявлялись в различных извилинах ноокортокса. Наибольшее количество меченых нейронов было обнаружено в орбитофронтальной и ростральных отделах лшбичэской коры штсилатерального полушария. При введении фермента в наиболее каудальную область гипоталамуса, которая максимально совпадала с описанной в литературе ГЛО и оыяа нами функционально идентифицирована, в коре мозга обнаружены немногочисленные нечешэ нейроны. Они располагались преимущественно в .области крестовидной борозды в шлях 4 и б моторной зоны коры.

Нео~ и палеостряэтум, ограда и миндолшю такие содержал! меченые нейроны после введений ПХ в ГЛО. Во всех случаях такло нейроны найдены в энтопздушеулярпом ядре, которое является у кошек гомологом внутреннего членик! пэдеостряатума приматов.

Кз структур .-¡среднего мозга наиболее выраженные проекции в ПО образуют центральное серое вещество, дорсальное и срединное ядро шва, а также ретикулярная формация. Небольшое количество меченых нейронов наблюдалось в черной субстанции, верхнем двухолмии И' в области клинообразного ядра, которое входит в состав !Ш.

После введений ПХ в ГЛО меченые нейроны были обнаружены во многих образованиях-заднего мозга. В ростральных его .отделах во всех опытах выявлены меченые нойрояи в парабрзхиальных ядрах моста.. Кейрош, проецирующиеся в ГЛО, оснарушни з ретикулярной формации на в^бм протяжении заднего мозга. Такие нейроны выявлены тагам в вестибулярных ядрах, ядро одиночного пучка, ядре сшшалыюго тракта тройничного нерва и переключающих ядрах дорсальных столбов. •. *

Таким образом, морфологические исследования ьыявили обиирше

афферентные проекции ГЛО. Обращает внимание тот факт, что локализация многих источников афферентных проекций в ГЛО совпадает с расположением ядер ствола, дающих начало восходящим трактам -медиальной петле и медиальному продольному пучку. Это означает, что волокна указанных трактов (или их коллагерали) проходят или оканчиваются в §в пределах. При объяснении эффект: электрической стимуляция ГЛ(5' йужно учитывать их неизбежную активацию.

Для изучения эфферентных проекций нейронов ГЛО мы выявляли меченные ПХ нейроны,' лежащие в пределах этой области, после введений фермента в различные отделы среднего, заднего и спинного мозга.

По нашим данным, наиболее выраженные проекции нейронов ГЛО идут к области голубого пятна и медиальной ретикулярной формации ' ипсилатеральной стороны. По-видимому, вклад этих проекций в запуск внутриспинальных генераторов локомоции со стороны гипоталамуса является наибольшим. Электрическая стимуляция различных отделов гипоталамуса оказывает разные постсинаптические влияния на нейроны ретикулярной формации ствола. В ряде исследований IKeene & Casey, 1970, Мок 8с Kogemon, 1974, Adair & Manning, 1975] отмечалось, что эти влияния имеют преимущественно возбуждающую природу.

Орловский [Орловский, 1970, а] исследовал вжлше- симуляции функционально идентифицированной ГЛО на нейроны дорсомедиальной ретикулярной формата, дающие начало ретикуло-спинальному пути. Было показано, что на большинство ретикуло-сшшальных нейронов ГЛО оказывает моносинаптическое возбуждающее влияние.

Не исключена' возможность- ¡запуску. генераторов локошдш и по прямым гйпоталамо-сгкналыжм проек^ям. Существование связей, ' • идущих из дорсального гипоталамуса в спинной мозг, установлено давно СКиурогз & MalaKy, 1975]. В наших опытах меченые нейроты после введения ПХ в различные сегменты спинного 'мозга наблюдались 1 техке в латеральном гипоталамусе и ядрах полей Фореля.

После введений ПХ а ШО меченые нейроны обнаружены в небольших количествах в различных извилинах новой коры; миндалине, йнтопедункулярш ядре,- .

На уровне структур менуточного мозге меченные ПХ нейроны обнаружены в переднем, дорсальном и заднем гк..оталашческих полях, вектромедаальнш и латеральном гипоталамусе, неопределенной зоне, ядрах полей Сореля преимущественно с ипсилатеральной стороны.

Нейроны, аккумулировавшие фермент поело введешь его_ в ШО, обнаружены и в образованиях среднего мозга: 'вентральной юп'.ентальиой области, черной субстанции, ретикулярной Формации, "•-ат^пльиом сером вещество и ядрах шва. Бри атом наиболоо значительные количества меченных И нейронов выявлены в черной субстанции и центральном сором веществе.

После введений ПХ в МЛО немногочисленные меченые нейроны обнаружены в парабрахиольных ядрах моста, голубом пятно, большем ядра ива, бульварной ретикулярной формации, В большом количество тают нейроны выявле;ш в ядрах системы латеральной петли: нохлеаркых ядрах, ядре трапециевидного тела, верхней оливе, а таю::о в вентральном и дорсальном ядрах латеральной петли. Среда других структур заднего мозга, в которых обнаружены меченые нейроны, следует отметить прежде всего ядро одиночного пучка л ядро стнального тракта тройничного нерва. В небольшие количествах такие нейроны встречались и.в других сенсорных ядрах заднего мозга - вестибулярных ядрах и ядрах дорсальных столбов.

При исследовании эфферентных проекций нейронов- . !Ш ми поступили так ке, как и при изучении-, афферентных связей ГЛО. В различные отдели центральной нервной • системы от. таламуса до спинного мозга вводили ПХ, а меченые нейроны искали в тех областях ствола, где нами била идентифицирована ШЮ. Введение фермента в идентифицированную ПО приводило к аккумуляции ПХ немногочисленными нейронами MIO. На уровне среднего мозга наибольший интерес представляет выход нейронов МЛО на ретикулярную формацию, а такта взаимные связи цезду МО обеих сторон. Введете ПХ в околорубральяую ретикулярную формацию приводило к окрашиванию нейронов МЛО обеих сторон. После введений ПХ;* в функционально идентифицированную НЛО в контралатеральной МЛО были выявлены немногочисленные меченые нейроны.

В результате введений небольших доз ПХ в различные структуры заднего мозга в МЛО отмечались меченые нейроны. После инъекций Оольших доз, занимающих треть или половину поперечника ствола с ипсилатеральной стороны, число меченных ПХ нейронов в МЛО как бы суммировалось. По-видимому, эфферентные проекции- нейронов MIO ди$фузно рассеиваются по ретикулярной формации заднего мозга ипсилатеральной стороны. Отмечается также небольшое- количество прямых нисходящих проекций к различным сегментам спинного мозга. В

- и -

последнее время подтверждены обнаруженные нами проекции нейронов МЛО на ретикулярную формацию IGarcla-Rlll & Skinner, 1987, Ь, Garcla-Rlll et al., 1990] и спинной мозг [Skinner et al., 1990,а].

Таким образом, в наших опытах были обнаружены проекции многочисленных структур заднего мозга в МЛО, среда которых выделяются сенсорные ядра. В отличие от ГЛО МЛО более подробно изучена при помощи различных методик ISteeves et al., 1975, Garcla-Rlll et al., 1983, b, c, Skinner & Garcla-Hill, 1984]. Нами потвервдени проекции в МЛО из энтопедункулярного ядра, миндалины, различных структур гипоталамуса, черной субстанции. Кроме этого, выявлены нейроны-источники проекций в МЛО в ретикулярной формации среднего мозга, вентральной тегментальной области ипсилатеральной стороны, а также в гипоталамусе, черной субстанции и ретикулярной Формации контралатеральной стороны. Следует отметить также проекции в МЛО центрального серого вещества и ядер ива.

Мощный двусторонний выход МЛО на околорубральную ретикулярную формацию может свидетельствовать об определенной роди этого участка ствола в вызове локомоции. Ранее [Шик с соавт.,' 1967] было показано, что вызвать шагание по тредбану в ответ на электрическую стимуляцию МЛО почти невозможно, если плоскость разреза при децеребрзции проходит через красные ядра. В какой-то мере это может быть следствием того, что в результате перерезки отсекается околорубральная ретикулярная формация.

. В уже упомянутой работе Герсиа-Рилла с соавт. [Garcla-Rlll et а'., 1983, ЬЗ были исследованы восходящие и нисходящие проекции нейронов МЛО. На основании полученных данных срединный центр •таламуса и область, где проходит тракт Пробста, рассматриваются этими авторами как основные места окончания восходящих и нисходящих проекций МЛО. Результаты наших экспериментов не позволяют согласиться с тагам выводом. Мы не отрицаем существования этих связей, но и не видам оснований для выделения их из большого числа проекций в другие области мозга. В наших опытах не наблюдалось заметного увеличения числа меченных ПХ нейронов в МЛО, когда введенный фермент распространялся, помимо других структур, на срединный центр таламуса. После введения ПХ в область ретикулярной формации, где проходит трагт Пробста, также не было выявлено максимально возможное число меченых клеток.

Для исследования афферентных связей бульварной ЛП ПХ

вводилось в нее, как и в ГЛО и НПО, под функциональней?,« контролем вызванной локомоции. Можно было предполагать, что после таких введений меченые нейроны будут обнаружены в более рострально расположенных отделах Ж или в ретикулярной формата?, медаальнеэ по отношению к данной полоске. В атом случае данные електрофизиологических исследований ISellonov & Shlk, 1984) получили бы прямое подтверждение. Однако результаты экспериментов показали другое.

Размори кони впадения не превшали 0,3-0,5 мм. Эта зона, совпадающая о эффективной точкой стимуляции, находилась либо в ядре спинального тракта " -тройничного нерва, либо на его медиовентральной границе с ретикулярной формацией. Нейроны-источники афферентных проекций в эффективные точки локомоторной полоски продолговатого мозга обнаружены в самых различных областях ствола,' преимущественно каудалЬнее места введения. Ростральнее, примерно на расстояшш 4 мм от средней линии, где, по литературным данным, находится ЛП, меченые нейроны обнаружены лишь в чдре спинального тракта тройничного нерва и латеральном парабрахиалышм ядре.

■Исследование эфферентных связей ЛП продолговатого мозга, в свете вышеизложенного, должно было бы по сути превратиться в изучение восходящих и нисходящих проекций ядра спинального тракта тройничного нерва. Подобные исследования уже проведены [Carpenter & Наша, 1961, Belts at *al.. 19833, поэтому мы сочли нецелесообразным щ повторять. Результаты электрофизиологических исследований ЛП [Казенников с соавт.,1979, Sellonov & Shlk, 19841 указывают на существование внутренних связей между ее нейронами, а также на связи с ретикулярной формацией ствола и нейронами верхних шейных сегментов спинного мозга. С другой стороны, у нейронов ядра спинального тракта тройничного нерва показаны такие же проекции [Carpenter & Harm,' 1961, lovlsk & iVolatencroit, 1983, Buggiero et al., 193П Из этого следует, что данное ядро вполне «окно представить в виде вытянутой вдоль всего продолховатого мозга колонны клеток и проходящих волокон.

Для уточнения роли афферентной системы тройничного нерва в запуске ритмических движений мы стимулировали подглазничный нэрв. При биполярном раздражении этого нерва толчками тоЪ силой 200 мка (2 мс, 20/о) нам удалось вызвать шагание задних конечностей по

тредбану. Эта локомоция была непродолжительной, требовались значительные промежутки времени, чтобы вызвать ее повторно. Как уже описывалось ранее, раздражение спинального тракта тройничного нерва и его ядра толчками тока силой 15-25 мкА приводило к возникновению шагательных движений коночиостей по тредбану. Известно также, что при определенном оптимальном уровне постуралыюго- гонуса простое надавливание кончиками пальцев на край ушной раковины может вызывать шагание по тредбану CAoki & Morl, 19811.

Таким образом, результаты исследования организации и связей функционально идентифицирошшх зон продолговатого мозга не позволяют говорить об ЛП ствола как об особом структурном образовании. В етот понятно следует вкладывать лишь функциональный смысл : Л1 продолговатого мозга есть совокупность эффективных для вызова локомоции зон стьола, расположенных на определенном расстоянии от средней линии. ' ,

В опытах с введением ПХ в различные участки дорсолдторалыюго канатика, идентифицированные нами как ЛП спинного мозга, меченые нейроны были обнаружены в коре больших полушарий, структурах ствола, а также в спинном мозге. В коре головного мозга такие нейроны находились, в основном, в .;рэстовидной борозде. По море увеличения дозы ПХ и, соответственно, радиуса зоны введения в дорсолатеральном канатике сшитого мозга наблюдалось .отчетливое увеличение количества моченых нейронов во фронтальной коре. В опыте с введением ПХ в спинной мозг' под функциональным контролем отмечалось до десяти таких нейронов на одном срезе. Они располагались в глуоине крастовидной^оорозды и передней и задней; сигмовидных извилинах (поля i и 'б). Поскольку речь вдет об идентифицированной локомоторной точкэ, можно заключить, что описываемые нейроны имеют непосредственное отношение к инициации локомощш, так как раздракениэ аксонов этих нейронов вызывало ваганио по ленте тредбане. В основном это были пирамидше нейроны, расположенные в 1V-VI слоях коры мозга. Размер их сомы составлял 30-40 мкм, но встречались единичные крупные пирамидные нейроны с диаметром сомы более 50 шм iклетки Беца).

В стволе были выявлены лишь единичные мечэкыэ нейроны, находящиеся в ретикулярной формаций и ядре спинального тракта тройничного нерва. Локализация их не совпадает с местоположением

известных катехолашдсодержаидак нейронов ствола [Westlund ы ai., 19821, обнаруженных: в настоящем исследовании при помощи ФАГЛУ-метода.

При исследовании локомоторной полоски спинного мозга возникают то же вопроси, что и при изучении локомоторных областей ствола. Прежде всого: полоска - ото понятие анатомическое или функциональное? Если походить из первых сообщений о ней [Казиипиков о ооавт., 19331, »изото заключить, что это - особая система волокт, проводящих только в дорсолаторальном канатике снигаюго мозга. Известно,.однако, что электрическое раздражение латерального и вентролатерального канатиков также' способно вызывать локомоцию [Jaoobeon & Hollyday, 1982, Yainaguchi ,„ 1936, YamagacM, 19871, причем в ряда случаев раздражение вентролатерального канатика было более аффективным, чем дорсолатерального [Yarraguchl, 19861. В наших экспериментах эффективной была стимуляция как латерального, так и дорсального канатиков. В опытах с селективными рззруненияга различных канатиков спинного мозга на уровне первого-второго шейных сегментов показано, что путь от мезанцефзлнческой локомоторной области к генераторам локомощш проходит не в дорсолатерзлыюм, а в вентральном канатике iSieeves & Jordan, I9S01. Известно, что здесь проходит ретшсулоспиналышй тракт. Таким образом, можно полагать, что • сохрлзюсть ретикулосиикального, а не кортикоепшального пути является необходимой для вызова локомоции при стимуляции отврла мозга. Установлено таме [Yamaguohl, 19871, что для инициации локомощш тлеют значение волокна как дорсолатерального,"так н вентролатерального канатиков.

Таким образом, участие различных нисходящих систем - кортико-и ретикулоегтинальной, - волокна которых проходят, соответственно, в дорсолатеральном и вэнтролатеральном канатиках, в' управлении локомоцией свидетельствует не в пользу специфичности локомоторной полоски спинного мозга как особого структурного образования.

. Подводя итог описают структурной организации и связей локомоторных областей сгаола и спинного м_зга, необходамо подчеркнуть возросшую неопределенность понятия "локомоторная область". Если речь идет о специфическом морфофункциональном объединении клеток и ^олокон в некий центр регуляции функции, то этому названию могут соответствовать лишь ГЛО и ШЮ. Полоски, как

было представлено, являются частями известных образований мозга с вполне определенными функциями, которые прямо не относятся к регуляции локомоции. Если же локомоторными называть та области, активация которых вызывает шагание, то кроме описанных четырех нам удалось обнаружить в стволе мозга множество эффективных для вызова локомоции зон, которые также могут претендовать на роль "локомоторных'-'*

4. Новые локомоторные зоны, выявленные при помощи электрической стимуляции.

При исследовании структурной организации ГЛО и МО было обнаружено, что помимо клеток эти области содержат большое число волокон - от отдельных даффузно рассеянных до мощных пучков, проходящих в определенном направлении. После введений фермента в идентифицированные локомоторные области большое число меченых нейронов обнаружено в ядрах,дающих начало восходящим волоконным системам.

Для того, чтобы выяснить вклад активации волокон эти систем в запуск ритмических движений, нужно было их стимулировать, но только за пределами локомоторных областей, а еще лучше раздражать нейроны-источники этих волокон. Такой подход оказался очень плодотворным, он позволил посмотреть на локомоторные области под другим углом зрения и получить новые факты, анализ которых привел к пересмотру современной концепции локомоторных областей и стволовой системы инициации'локомоции.

Так, электрическая, стимуляция кохлварных ядер у'' децереСркроватшх кошек показала, что система латеральной петли имеет непосредственное отноаение к инициации локомоции. В некоторых случаях раздраженна приводило не к локомоции, а к вынесению конечности вперед и появлению ритмических чешущих движений с частотой около 3/с.

Прямых доказательств синаптических влияний кохлаарных ядер на нейроны ШЮ нет. Кроме того, возможность вызова чесательной, а не локомоторной ритмики при стимуляции кохлеарных ' ядер свидетельствует о вовлечении в реакции на атс воздействие других структур мозга". При раздражении ШЮ ни в наших опытах, ни в экспериментах других авторов появление чесания не описано. Поэтому

есть основания считать, что эффект раздражения кохлеарнкх ядер может опосредоваться через другие образования ствола, в "частности ретикулярную формацию.

Основываясь на представленных данных, мы предположили, что активация и других восходящих сенсорных систем, также отдающих коллвторали в ретикулярную формацию, монет приводить к возникновению яагатэльных движения. ■

Для проверки этого предположения стимулировались другие восходяще сенсорные пути - дорсальныг и вентральный спинномозжечковые тракты. Стимуляция проводилась только в тех случаях, когда у животных отсутствовали спонтанные движения конечностей, Раздражеьие на уровне Р 8,5-9 веревчатого тела, значительную честь которого составляет дорсальный спинномозжечковый тракт, в наших опытах вызывало локомоции' передних конечностей по тредбану. Вентральный спинномозжечковый тракт на уровне моста переходит в вэде сформированного пучка волокон на дорсолаторальную поверхность ' мозга. Электрическая стимуляция этого тракта на границе, с латеральным парабрахиальннм ядром на уровне Р 4,0-5,0 показала, • что достаточно' тока минимальной силы (5 мкА), чтобы вызвать локомоци» по тредбану всеми четырьмя конечностями.

Структуры ствола мозга, раздражение которых в наших опытах приводило к локомоции, - фактически новые локомоторные области -лежат за пределами известных ГЛО, МО или ЛП. Так, веревчатое тело и кохлеарные ядра расположены на 1-3 мм латэральнее, а вентральный спинномозжечковый тракт в месте стимуляции - на 2-3 км дорсальнее по отнсшзш к локомоторной полоске ствола мозга._ Вероятно, одновременная нэспецкфическая ' активация через коллатерали этих сенсорных трактов обширных участков ретикулярной формации * ствола, как и стимуляция' известных локомоторных' областей, приводит .к активированию спинальных генераторов локомоции.

В результате исследования ЛП продолговатого мозга нами был сделан вывод о возможности непосредственного участия ядра сшшального тракта тройничного нерва в инициации локомоции. Оказалось, что раздражение как ядра, гак и самого сгшального тракта на всем протяжении в росгрскаудальном направлении приводило к возникновению иагательных движений по ленто тредбана.'

Убедивиись в том, что тройничный нерв и его ядра имеют

непосредственное отношений к инициации локомоции, мы поставили ряд экспериментов для выявления роли других структур системы медиальной петли в этом процессе. Раздражение области перекреста медиальной петля было рдоекткишм при гтоеьгшешшх значениях силы тока, тогда как стимуляция клиновидного ядра и . участков, расположенных но ого границе с ядром тройничного нерва, вызывало локомсцию по ленте тредбана при мтгамчлышх токах. Чтобы исключить распространение возбуждения к спинному мозгу по волокнам дорсальных канатиков, в ряде опытов мы пересекали их каудальнее места стимуляции. После этого локомоция по-прежнему вызывалась.

В отдельной серии опытов мы выяснял! спорный вопрос о существовании коллатералей волокон медиальной петли в оульбарную ретикулярную формацию: применение методик антероградной дегенерации и антероградного аксотюго транспорта ПК позволило выявить небольшое число таких коллатералей.

Участие восходящих сенсорных трактов в инициации локомоции, обнаружение нами новых локомоторных областей заставляют всерьез поставить вопрос о специфичности ГЛО, МЯО и всей стволовой системы запуска ритмических движений. По нашим данным выходит, что неспецифическая афферентная активация нейронов «ретикулярной формации является фактором, обеспечивающим не только оптимальный уровень постурального тонуса, но и запуск внутрисгашатьных генераторов локомоции. В свою очередь ГЛО к МЯО имеют морфологические и функциональные [Орловский, 1970, а] связи с 'тейронами ретикулярной формацииМы склонны придавать большое значение этому фактору в объяснении э^екта стимуляции локомоторных областей. Но факт вовлечения сенсорных систем в инициацию локомоции означает значительный поворот понимании организации стволовой системы запуска ритмических движений.

В передаче сигналов от этих структур важное место занимает бульбарная ретикулярная формация. Результаты проведенных исследований подтвердили, что в медиальной ретикулярной формации существует зона, электрическое раздражение которой, как и других локомоторных областей, может вызывать шагательные движения животного по тредбану. Анализ локализации этсй зоны не выявил существенных отклонений от недавно полученных данных [Сагс1а-Ш1 & эмппег, 1987, а). Эта зона расположена в вентромедиальных отделах ствола на границе с большим ядром шва на уровне

каудального отдела трапециевидного тела и ростральных участков нижних олив. Вследствие электрического раздражения активируются нейроны крушоклеточного и, возможно, шгантоклеточного ретикулярных ядер.

После микроинъекций раствора ПХ под функциональным контролем в локомоторную зону медиальной ретикулярной формации меченые нейроны обнаруживались в различных структурах мозга как ростральное, так и кэдольнао места введения. В настоящей работе нас больше ик эросовьли рострально расположенные области локализации моченых нейронов, т.е. источники нисходящих проекций к медиальной ретикулярной формации. У кошек, как и у крыс, меченые нейроны после микрошгьекшй в Сульбарную ретикулярную форматно были обнаружены, помимо ГЛО и МО, в вентральных отделах центрального серого вещества, черной субстанции, околорубральной ретикулярной ' формации, интерстициальном ядре Кахаля, ядрах Даркшевича и Эдиигара-Вэстфоля. Наибольшая концентрация меченых ИХ нейронов отмечалась в интерстициальном ядре Кахаля и в непосредственной близости от него. Помимо ядра Кахаля у кошек меченые нейроны также наблюдались в наиболее • вентральных отделах хвостатого ядра па уровне перехода голов]® в тело (три-чотырэ клетки на среза).

Тают образом установлено, что область интерстициального ядра Кахаля является источником& выраженных афферентных ¡проекций я локомоторной области, расположенной в медиальной ретикулярной формации продолговатого мозга. Ядро Кахаля известно как премоторное, координирующее деятельность мотонейронов, к'торкэ шшервируют наружные мышцы глаз и мышцы шеи. Оно участвует в обеспечении содружественных, а также вертикальных и вращательных движений глаз, которые сопровождаются движениями .головы [Лиманскнй, 19373., Представляется весьма вероятным, что этим функции ядра Кахаля не исчерпываются, Известно, например ttoewy & Saper, 1978], что расположенное рядом ядро Эдингера-Вестфаля таете не монет рассматриваться только в качестве парасимпатического прегвнглионарного окулсмоторного ко'мплекса, поскольку оно шире включается в деятельность мозга. Описаны проекции ядра' Кахаля в область, где находится тракт Пробста [Skinner al., 1984], который, по мнению авторов, принимает участие в вызове шаг'ателышх движений. Наряду с этими проекциями выявленные в настоящей работе

связи ядра с медиальной ретикулярной формацией могут, служить основанием для включения штарстищшльного ядра Ксхаля в супраспинальнув систему инициации локомощш. • ■

Нисходящие нейронные проекции на поясничный отдел спинного мозга исследовались нами в отдельной серии опытов. Цель этого исследования -^выявить морфологический субстрат ре^икулоспиналышх влияний на генератор локомоторных движений, а также дать сравнительную характеристику супра- и проприосшшальным проекциям на поясничные отделы спинного мозга. Наблюдалось значительное преобладание короткоаксонных праприоспиналышх связей над длинноаксошшмн, Это' согласуется с подсчетами, проведенными другими авторами (Василенко с соавт., 1984].

Сравнение числа нейронов, . образующих супра- и проприоспинальние проекции, выявило значительное преобладание последних. Это обстоятельство нужно учитывать при анализе прямых влияния нисходящих супраспиналышх систем на локомоторный генератор. По-видимому, в случае воздействия, на одну из этих систем практически сразу включается проприомшшьный • компонент ответной рекакции сегментарного аппарата спинного мозга. Остается неясным, насколько быстро при этом происходит потеря специфичности нисходящего сигнала. Возмояшо, прямые влияния ствола мозга все ка опережают пропрлослинальнкй компонент, иначе трудно 'представить возможность быстрой коррекции двигательных актов вышележащими структурами.

Таким образом, прямые нисходящие проекции различных полей ретикулярной формации, в том числе м-.вонтромедивльных ее' отделов,

• на поясничные сегменты спиннсг'Ь мозга ■ могут служить'

• морфологическим оубстратом передачи на локомоторный генератор ' влияний локомоторных областей стволй и другах вазелэаваих структур

мозга.

Среди новых локомоторных областей, выявленных при, помоги электрической стимуляции, есть не только образования, принадлежащие к сеясоряш системам 1 Обнаружение их в некоторых случаях мохно отнести к случайным, находкам, а* иногда это был результат целенаправленного 'поиска, основанный на данных морфологических исследований. Вше были сшганы выявленные наш проекции нейронов интерстищшьного ядра Кахаля в идентифицированную локомоторную зону, расположенную в . бульборлой

ретикулярной формации. Это ядро тесно примыкает к нейронам центрального серого вещества среднего мозга, "которые также метились ретроградно после введений ИХ в медиальную ретикулярную уорппцию. Представлялось важным выясьить, имеют ли данные проекции функциональное значение для инициации локомоции.

Электрическое раздражение интерстициалыюго ядро Кахаля и прилегающих непосредственно к нему структур приводило к. появлению ритмических альтернирующих движений конечностей. Порога возникновения ритмических движений для децеребрирозанных животных составляли 20-30, для интактных наркотизировашшх - 70-100 мкА.

В другой серии опытов раздражались расположенные 'на тех ко уровнях участки центрального серого вещества среднего мозга. На эту структуру мы вышш также не случайно. В наших. опытах с введением ПХ в функционально идентифицированную ГЛО и Ш10 большое число меченых нейронов обнаруживалось в центральном серсм веществе ц ядрах сва. Не исключена возможность того, что при раздражении локомоторных областей ствола нейроны этих областей активируются антидромно к по коллатералям аксонов передают влйнио на другие образования среднего ч продолговатого мозга. Кроме того' известно, что нейроны клинообразного ядра - одной из основных структур МЛ0 -гароко проецируется в центральное серое всщоство 1ВеШ, 1932]. Поэтому представляло интерес исследовать возможность вызова локомоша путем непосредственной электрической стимуляции нейронов центрального серого вещества и ядер ива.

Пороговке значения тока, необходимые для возникновения загательной ритмики, значительна варьировал!. При локализации электрода в вентральных участках центрального серого вещества среднего мозга ста были наименьшими. Раздражение срединного ядра сва л более дорсально расположенных участков серого вещества было эффективным при повышенных значениях силы тока.

Существование на уровне красного ядра группы ' нейронов, которые могут участвовать в инициации локсмоции, позволяет продолжить обсуждение вопроса о ' сохранения или исчезновении спонтанных локомоторных движений конечностей в зависимости от места пересечения ствола мозга при децеребрации. После премамилляряой перерезки спонтанные ритмические движения сохраняются, а после постмашшярной - исчезают. В подразделе, посвященном связям МО, указывалось на важную роль околорубральной

ретикулярной формации среднего мозга в поддержании спонтанной локомоторной активности после децереСрацш. Анализ сагиттальных срезов мозга показал, что при премамиллярной перерезке ядро Кахаля целиком остается каудальнее разреза, а при постмамиллярной - лишь каудяльная его часть сохраняет связь с нижележащими отделами мозга. Вполне вероятно, что ядро Кахаля и его окружение являются той группой клеток, активность которых необходима для возникновения спонтанных локомоторных движений у децеребрированных кошек и крыс. По-видимому, в норме эта группа клеток находится под тормозным контролем вышележащих структур (возможно, Сазальных ганглиев), участвующих в регуляции стереотипных двигательных актов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Морфофункциональнвя организация стволовых путей инициации локомоции до недавнего времени представлялась как особая система специализированных нейронов и их отростков, передающих команды из вгшерасполсженных центров к сшшальным генераторам [Шик, 1985). Результаты настоящей работы подтвердили, что гипоталамическая (ГЛО) и мезенцефалическая локомоторные области (МЛО) занимают важное место в этой системе. Полученные данные об их структурной организации и связях в определенной мере позволяют дать ответ на вопрос, почему раздражение именно этих зон приводит к запуску ритмических движений. С другой стороны, обнаружено, что локомоторные полоски продолговатого к спинного мозга де являются особыми структурными образованиями. Таким образом, гипотеза о "локомоторной колонне", пронизывающей всю осевую часть центральной нервной системы, не нашла подтверждения.'

В стволе мозга выявлены новые локомоторные зоны: интерстициальное ядро Кахаля, центральное серое вещество среднего мозга, срединное ядро шва, спинно-мозжечковые тракты, ядра систем медиальной и латеральной петли.

Полученные в настоящей работе данные привели к пересмотру существующих представлений о супрэсегментарной системе инициации локомоции. Ранее основным нисходяпшм супрасиинальным системам отводилась роль регуляторов уже начавшейся локомоции, приспособления ее параметров к условиям внешней среды. • Результаты

наших исследований, а также нодагагао раооти других авторов показали что одна из ьччп нисходящих систем • ротикулосшшалшвя - имеет большое значение и дм шшцмащш лоютюцяи. Электрическое раздраженно ретикулярной it*»г«й.нш стела оказалось эфз/лстнышм для вызова локоыоцпи у доце^орировглших пгэд fsiueveu et ¡ü., 19оТ1, кошек (Garuia-RiJl & аиишт, 1037, а], крыс iKlnjo et а]., 19901, ската [Llvlni/3ton у. Юои.чгм, 1'jyQl, а такжо соответсавуыниВ ектшыостге я препнрб* ax изи^шшсго мозга иинога CKcCJellan Grillner, 1Ч<В<:1 н чриси Uiwiw ¡4 al., i9ö3, 1990).

СгащлйцНЯ и ентршздляльно,'; ретикулярной ¡)юр;,;ацмл it р о д о л г о г5 й т о i ■ о мозга сила o.pi оцта-чь-й и в наших опытах, ироведэгяшх па крысах л шш, Вииалошшо с пришншшом метода оксоиного тропспорч-а источники афшренишх нровший в ату функционально идонтгЛицнроварную область ствола и тестирование при помощи елвктрачесш! стимуляции показало ' нначыше ь.чторслщиального ядра Кахаля для вдзоьа локс«сц?я.

Таким образом, в иестояэдо вр-зма ынтромадиалыше отделы ретикулярной формгции в области нижних ОЛ1Ш и ростральное по отношении к ним представляются тем необходимым передаточным звеном, которое паходася мс-вду супрасопышрной сист-эмсй инициации локшоцви я ашаяыиш ряноряторша. Здесь рпенолохкш нейроин, аксоны которых ногу? оканчиваться но только на спшшишх шигзрпо.Чронах, но и на }.шгшеч8роиох IHolatage & Kuypers, 1937J» поганая яг. возбудимость IShlmMura et al., 1982J. Посрадством поререзон фуникулярлых путей спинного мозга доказано [Казенников о соавт., 1990, Stesves i. Jordan, 1930, i'amagucM, (936, Hlalü:'.¡ша & i'arraguchi, 1990], что для усашшго вызова локомоции путем электричоского раздражения ствола мозга необходима целостность венгролатаральных канатиков.

Остается невыясненным вопрос, каким образом активируются нейроны медиальной ретикулярной формации. Именно в эти отделы ствола мозга, дающие начало значительной части ретикулосшшал'Чого тракта, как теперь стало известно из наших данных, а ташке из опытов других авторов, широко проецируются клетки ГЛО (Morl & Ohta, 1986] и МЛО IJordan, 1986, Morl & Ohta. 1936. Carcla-Rlll & Slclnner, 1987, a, Skinner et al., 1990, bh Вероятно,, это и является^ответом на Допрос, почему стимуляция данных областей вызывает локомоцию, хотя возможно и другое объяснение, которое

будет приведено ниже.

Результаты морфологических экспериментов, проведенных в нашей лаборатории, свидетельствуют о том, что локомоторные области имеют тесные связи с базальными ганглиями и корой головного мозга. Каш обнаружены также немногочисленные проекции вентральных участков хвостатого ядра,'.в функционально иденгифицяровашуп локомоторную .сну, которая расположена в ретикулярной формации продолговатого мозга.

На основании изложенных фактов пут;т инициации локомощш можно представить как многоуровневую систему связанных друг с другом мозговых образований, на деятедьнрсть которых большое влияние оказывает афферентный приток (рис. 1).

В процессе морфологического исследования ГЛО и МО, проведенного в навей лаборатории, была выявлена их структурная неоднородность. Наряду с нейронами обнаружены волоконные пучки различной природа и отдельные диффузно рассеянные волокна. Применение марк&ров позволило выяснить происхоздение некоторых из них. Это оказались волокна систем восходящих сенсорных трактов медиальной и латеральной петли. Путем электрического раздражения ядер, дающих начало данным трактам, в стволе мозга выявлены новые локомоторные области : релейные сэисорные ядра - кохлзарные и клиновидное. Результаты исследования ЛП продолговатого мозга показал!!;, что фактически она ыокет представлять собой спиналышй тракт тройничного нерва и ядро зтого тракта, которые текке относятся к системе медиальной петли.

Таким образом, в£Фект алектрического раздражения ГЛО к ШО мокно объяснить иначе: распространен^. ишульсации по коллатералям •> •антидромно возбуждаемых нейронов восходящих сенсорных систем Ериводат к активации ретккулярюй формации. При таком объяснении роль этих областей в инициации локомощш существенно -снижается. Однако имеются данные о возмозшости их химической активации, кроме того, результаты функционально-морфологических исследований с применением 2-деоксиглюкозы (ЗМгаатига ег а1., 1987] убедительно подтверждают факт наличия в стволе мозга специализированных локомоторных областей. Вероятнее всего, что при электрической стимуляции ГЛО к ШЮ играют роль оба фактора - возбуадешш тел нейронов и возбуждение проходящих волокон.

дншиз результатов исследования позволил сформулировать

гипотезу о том, что з&шую роль в инициации локомоции играет активация ретикулярной формации неспецифическими афферентными влияниями, поступающими из различных сенсорных систем (рис. 1).

БУЛЬВАРНАЯ РЕТИКУЛЯРНАЯ ФОРМАЦИЯ Í MED )

неспецифическая афферентная активация из различных

сенсорных систем '

стшлльный

ГЕНЕРАТОР

локомЬции

Рис. 1. -Схематическое осуществляется запуск конечностей.

изображение ритмических

путей, по пагателышх

которым движений

Ианостоо (Будокова, \<У1\. 1!гШп°г, 1975], что запуск спшюлыш генераторов локомоции моте г. быть осуществлен путем активации шстшгЬпеских аДОорентных входов в спинной мозг. Результата навшх экспериментов показывают, что система инициации локомоции на рпзиых уровнях - еичнпльиш и стволовом - мошт работать по единому принципу ноопоцифической »дюрэитной активации.

Ретикулярная формация ствола в процессе запуска локомоции может быть активиропоня двумя способами. По-видимому, в атом есть опродрленный биологический смысл. Многоуровневая система инициации. включалцоя я сопя кору мозга, Сазалыше ' ганглии и локомоторные области, работает при удовлегворвши естественных потребностей организма - гофомещешга о пространстве, поиске нищи, половом повешпши и т.д. Однако есть ситуации, когда животному необходимо убожять до того, как-оно определит источник конкретной опасности - 1гри действии внезапного звука, запаха, вспышки света. В этих случаях экстренная активация ретикулярной' формации осуществляется несиэгчфическиш оферентами влияниям!.

вывода.

1. В результате исследования мор|>сфушщиональной организации супрасегмонтарной система шшциацяи локомешш, которая по слоившимся представлениям объединяет пшоталамическую и ...азшшефзлпческую локомоторные области, а также локомоторные полоски продолговатого и спинного мозга, обнаружено, что эти функционально определенные зоны не могут рассматриваться как отдельные структурные образования с присущими им морфологическими особенностями.

2. Гшготаламическая и мезенцефолическая локомоторные области ствола включают в себя части различных отделов гипоталамуса (заднего, латерального, неопределенной зоны, ядер полей Фореля) и парабрахиальной области моста (клинообразного, медиального и латерального парабрахиолышх ядер, дорсального ядра латеральной петли). Наряду с клетками, в указанных локомоторных областях выявлены проходящие волокна, значительная часть которых

принадлежит восходящим сенсорным трактам. Активация этих волокон при электрическом раздражении локомоторных област'ей вносит существенный вклад в формирование нисходящего потока импульсов к спшшьным генераторам, Нейроны локомоторных областей гипоталамуса и среднего мозга образуют оффорэнтние проекции на медиальную ретикулярную формацию продолговатого мозга. Виявлени и иошюгочислешшп прямнз проекции локомоторных областей на шешшЯ и поясничный отделы ситного мозга.

3. Иссшдоватн? оргатишш и связей функционально идонтифшировашых зон йвйнего мозга, известных под названием локомоторная полоска продолговатого мозга, показали, что фактически полоска представляет собой спшгалышй тракт тройничного нерва и ядро этого тракта,

4. При морфологическом анализе происхождения волокон локомоторной полос1ш спинного мозга обнаружено, что в ее состава идут, а основном, волокна кортнкосшшалыюго тракта, выявлено такэкэ небольшое число волокон ротшдаосгашального , тракта и спмнального тракта тройничного нерва,

5. На основании полученных данных мотшо заключить, что гипотеза о "локомоторной колонне", пронизывающей всю осевую часть центральной нервной систо!.ш,«которая била выдвинута в результате электрофизиологичрских исследований, не нашла подтверждения при прослеживании связей в нервной системе после мнкроинъшсций маркера в функционально идентифицированные зоны мозга.

6. В стволе мозга обнаружены новые локомоторное области, електретеское раздражение которых вызывает л -эксперименте локомошй). Это интерстициальноо ядро Кахаля и непосредственно примыкающие к нему образования, участки центрального серого вещества среднего мозга и средашюго ядра шва, сгопшо-мозивчповые тракты, а ткже ядра систем медиальной (клиновидное ядро, сгганальный тракт тройничного нерва и ого ядро) и латеральной (кохлеарнне ядра) петли. Весьма существенно, что ие перечисленные образовали: имеют выход на ретикулярную формацию.« • .

7. Вентромедиалыше отделы ретикулярной формации продолговатого мозга, расположенные каудалыюе трапециевидного тела и ростральное нижних сшив, которые включают в себя участки крупноклеточного и (а моньшей степени) гигантоклеточного ядер, являются важнейшим звеном супраспинальной системы • инициации локомоции, гдепроисходит формирование шюходязгго тонического потока импулъсащш, идущего к нейронам спинного мозга.

8. Данные настоящей работы свидет-льствуют, что в процессе запуска шагательных движений активация ретикулярной формации осуществляется в результате деятельности многоуровневой иерархически организованной системы, включающей кору головного мозга, базалыше ганглии и локомоторные области ствола, а также при помощи сигналов, поступающих по коллатералям восходящих сенсорных трактов. Такой широкий спектр возможных путей инициации локомоции обеспечивает организму выбор способов реализации этого процесса и является вшшм фактором адаптации его к условиям окружающей среды.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Березовский В. К., Кебкало Т. Г., савоськина Л. А. Внутристволовые афферентные связи гипоталамической локомоторной области мозга кошки' ft Нейрофизиология. - 1934. -Т.16, N 3. - С, 353-362.

2. Березовский В. К., Савосыше JI.',A., Кебкало Т. Г. Проекции моторной зоны коры головного '-''мозга в гипоталамическую локомоторную область // Вопросы морфологии центральной нервной системы. Материалы VIII Украинской республиканской конференция анатомов, гистологов и эмбриологов, посвященной 150-летию со дня рождения В.А. Беца. - Киев, 1934. - С. К.

3. Ваев К, В., Березовский В. К.. Кебкало Т. Г., Савоськина Л. А. Проекции структур переднего мозга кошки в гипоталамическую локомоторную область // Нейрофизиология. - 1985. - т. 17, N2. -С. 255-263.

а. Баев К. В., Березовский В. К., Кебкало Т. Г., Савоськина Л, А. Проекта', нейронов гипоталамической локомоторной области на

структуры ствола и спинного мозга кошки // Нейрофизиология. -

1985. - Т. 17, N 6. - С. 817-823.

5. Березовский В. К. Яокомоция кошки, вызванная электрическим раздражением структур среднего мозга // Нейрофизиология. -¡986. - т.18, N 1. - С. 129-132.

6. Кебкало Т. Г., Березовский В. К., Есипенко В. Б. Эфферентные проекции нейронов мозопиефэлической локомоторной области мозга коыки // Нейрофизиология. - 1986. - т.18, N 1. - С. 117-125.

7. Еаэв К. В., Березовский В. К., Есипенко В.. Б. Новно локомоторные области ствола мозга кошки // Нейрофизиология. -

1986. - т. 13, N 3 - С. 416-419.

8. Березовский В. К,, Кебкало Т. Г., Савосьгаша JI. А. Афферентные и эфферентные связи пшоталамяческой локомоторной области мозга кошки // Материалы Юбилейной конференции института физиологии им. А.л.Богомольца АН Украины. - Киев, 1986. - С. 32-33.

9. Березовский В. К., Кебкало ' Т. Г., Савоськина JI. А. Афферентные связи мезенцефаличоской локомоторной области мозга кошки // Нейрофизиология. - 1986. - т.18, N 6. - С. 763-773.

10. Березовськип В. К., Кебкало Т. Г., Савоськ1на .1.0. Локомоторн1 облает! ствола мезку // !,!атер1али XII з'1зду Укра1нського ф1з1ол. тов-вг.. - Льв1в, 1986. - С. 30.

11. Баев К. Березовский В. К., Есипенко В. 'Б. Исследование структурной организации и связей локомоторной полоски продолговатого мозга кошки // Нейрофизиология. - 1937. - т. 19, N 3. - С. 303-315.

12. Баев К. В., Березовский В. К., Кебкало Т. Г., Савоськина Л. А. Структурная организация и связи локомоторных областей ствола мозга // Материалы XV Всесоюзного съезда физиологов. Кишенев, 1987. - С. 187.

13. Beresovskll V. К., Bayer К. V. New locomotor regions of the brain stem revealed by means of electrical stimulation //

'Neuroaclence. - 1988. - v.26, N 3. - P. 863-869.

14. Bayev К. V., Beresovsk.il V. K., Kebkalo T. G., Savoeklna L. A. Afferent and efferent connections of brainstem locomotor

regions : study by means ot horseradish peroxidase transport technique // Neuroaclenoe. - 1988. - v.26, N 3. P. 871-891,

5. Майский В. А., Савоськино Л. А., Олеико H.H., Березовский В.К. Выявление источников некоторых нисходящих систем переднего мозга с помощью метода ретроградного аксонного транспорта лэроксидазы хрона // Нейрофизиология. - 1979. - т.11, N 3, -С. 2I8-226.

16. Березовский В. К., К. В. Баев, Кебкало Т. Г., Савооькина Л. А. Локомоторные области ствола мозга // Материалы VI симпозиума "Мозжечок и структуры ствола мозга". Ереван, 1988. - С. 25.

17. Березовский В. К. Морфологический анализ происхождения волокон локомоторной полоски спинного мозга кошки // Нейрофизиология.

- 1989. - т.21, N 3. - С. 327-335.

18. Березовский В. К. Современные представления о стволовых путях и механизмах инициации локомоции !/ Всесоюзный симпозиум "Регуляция сенсомоторных функций". - Винница, 1989. - С. 21.

19. Beresovsld.1 V. К. Structure оi spinal cord locomotor strip In the cat // Acta neuroblologlca experliuentalls. - 1990. - v.50, N 1-2. - P. 41-46.

20. Березовский В. К., Кебкало Т. Г. Афферентные связи бульбарной локомоторной области, расположенной в медиальной ретикулярной

• формации ствола мозга U Нейрофизиология. - 1991. - т.23, N 2. '

- С. 247-250.

21. Березовский В. К. Участие штерстициального ядра Кахаля в запуске локомоции у коиэк и крыс // Нейрофизиология. - 1991. -т.23, N 3. - С. 368-371.

22. Березовский В. К., Кебкало Т. Г. Нисходящие нейронные проекции на поясничный отдел спинного мозга кошки // Архив анат. гистол. и эмбриол. - 1991. - т.100, К 2. - С. 5-9.

23. Березовский В. К. стволовые пути инициации локомоции // Нейрофизиология. - 1991. - т.23, N 4. С. 488-505.

24. Beresovskll V. К., Bayev К. V. locomotor regions oi the brain stein: a new hypothesis of locomotion Initiation // Locomotor neural mechanisms In arthropods and vertebrates. - Manchester and New York, 1991. - P. 260-268.