Автореферат и диссертация по медицине (14.00.17) на тему:Цикруляторно-метаболическое обеспечение коры головного мозга у нормотензивных и наследственно гипертензивных крыс

о я 9 г

ншпстерство НЛУКИ, шлеи нколы и технической политики российской федерации

ростовстш ордена трудового красного знанбнн государстеешши университет

Специализированный совет К 063. 52. 09 по биологическим наукам

На правая рукописи ДЕПИДОВА Александра Александровна

цяркуляторно-нетаболнческое обеспечение коры головного иоэгл v норнотензивнш и наследственно гипертенэииш

крыс

автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

>4.00,17 - "Нормальная физиология"

Ростов-на-Дону

19<>й

Работа выполнена на каФедре нормальной Физиологии ростовского ордена Дружбы пародов медицинского института

Научный руководитель: доктор недишгаских вале, профессор Я.А. Хананашвилн (г.Ростов-на-Дону).

ОФштальные оппонента: член-корр. АЕН РФ, доктор медицинских наук, профессор В. Н. Покровский (г. Краснодар. Кубанский им. Краевой Армии государственный медицинский институт)>

кандидат биологических вале, старший научный сотрудник а. Г. суков (г. Ростов-на-Дону. нив нейрокибернетики).

Ведшая организация: Научно-исследовательский институт

экспериментальной недишшн Российской Академии медицинских вале, сагаст-Петербург.

Зажита состоится гв сентября 1992 г. ва заседании спепиализи-рованного совета К 063. 92.09 в Ростовском государственной унивеЛН-тете (344006. г. Ростов-на-Дону, гл. Энгельса. 103. ауд. 304» в 10 часов.

С диссертацией нохно ознакомиться в библиотеке РГУ (344006, г. Ростов-на-Дону. уд. пушкинская, 146).

Авторе(ерат ра?»слан августа 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета, доктор биологических нале

6.Н. Кирой

РОССИЙСКАЯ ГОСУДАРС'гБкИНАЛ

библиотека

- з

Отдел ВВЕДЕНИЕ

двов^щзЗ

Актуальность дроблены, современный этап развития физиологии органного кровообращения характеризуется необходимостью исследования интимные механизмов, обеспечиваших адекватность кровоснабжения уровню тканевого нетаболизна и активности органов. Одно из центральных мест в указанной проблеме занимает изучение закономерностей цнркудяторного обеспечения деятельности головного мозга, что обусловлено исключительной функциональной значимостью снстены нозговцх сосудов для организма о целой.

За последние годы в этой области знании достигнут существенный прогресс. Сформулированы общие принципы регуляции мозгового кровообрапения (JO. Е. Москаленко, 1984). Описано, что в порнальных условиях интенсивность мозгового кровотока соответствует изменениям активности и метаболизма нервной ткани (и.,т. Демченко, 1983). Показана вахная роль пиадышх артерий в регулировании адекватного кровоснабжения мозговой ткани (Г. И. Мчедлишви-ля, 1969). Установлен нодулыша принцип организации никронирку-ляторной сети коры головного мозга (Land et al., 1985), выдвинута гипотеза о регулирующей роли кортикальных артерий в кровеобе-спечеиии нейронных популяций (И. т. ДемченКо, i9ea).i Неравномерность распределения местного кровотока, парциального напряжения кислорода в коре головного мозга (И.Т. Демченко и др., 1983), локальные реакции функциональной гиперемии при активации отдельных групп нейронов (г.с. Килибаева и др., )9вв> подтверждают правомерность гипотезы об относительно автононном циркуляторион .обеспечении популяций корковых нейронов посредством структурно-функциональных никроцнркуляторных элементов, а также свидетельствуют о возможной роли взаимоотношений ннкрососудов с нервнини клетками нодуля в реализации эффективности сопряженности "кровоток-метаболизм- активность". в связи с этим', в настоящее время возрос интерес к изучению корреляции микродиркуляторных, метаболических I! биоэлектрических процессов в нейронной модуле коры головного мозга, однако, механизм взаимоотношения между локальным кровотоком, парциальным напряжением кислорода и инпульсдой активностью популяций нервных: клеток в мозге до сих пор не изучен. внесению ясности в этот вопрос должно способствовать при-

менение нетодики комплексной регистрации локального кровотока, капряхеиия кислорода и импульсной активности нейронов в пределах модуля коры головного мозга, позволяющей оценить сопряжение шп>-ктляторкых, метаболических и биоэлектрических процессов.

Актуальность изучения Фундаментальных вопросов сопряженного функционирования кикроциркуляторного и нейронного нодулей коры головного нозга не ограничивается ранками научно-теоретического характера. Их прикладная значимость определяется необходимостью получения информации о закономерностях пиркгляторного обеспечения деятельности коры головного нозга при переброваскулярной патологии, особенно при такой распространенном заболевании как гипертоническая болезнь.

Проводимые в этон плане на кафедре норнальной физиологии Ростовского медицинского института сравнительно-физиологические исследования кровоснабжения коры головного нозга г нормотензив-нык и наследственно гипертеизивных крыс в постнатальном онтогенезе позволили выявить, что по нере развития гипертензивного процесса адекватность кровеобеспечения нозговых функций прогрессивно снижается (Я. А. Хананашвшш» 1969! 1990). Эти сведения указывают на возможность нарушений сопряженности циркуляторпых, метаболических и биоэлектрических процессов в нервной ткани в условиях артериальной гипертензни. Специального планомерного изучения взаимоотношений локального кровотока, метаболизма и нейронной активности в этих условиях ае проводилось.

Пель и задачи исследования. Целью работа явилось изучение функциональной организации никропиркулятор-пого и вейрогшого модулей коры головного нозга т крыс в норме и при наследственной артериальной гипертензни.

Для достижения этой цели решались следующие задачи:

1. Определить характер функциональных взаимоотношений локального кровоснабжения, ютслородного обеспечения и биоэлектрической активности нейронов модуля сонатосенсорной области коры головного мозга г нормотензивяых крыс в покое н при адекватной сепсор-поа стимуляции.

2. Определить характер Функциональных взаимоотношений локального кроЬоспабхеиия. кислородного обеспечения и биоэлектрической активности зейронов модуля сонатосенсорной области коры

головного нозга у спонтанно гипертензивных крыс в покое и при адегсзатной сенсорной стимуляции.

3. Установить направленность и величину изменения локального мозгового кровотока, парциального напряжения кислорода и импульсной активности нейронов в коре головного нозга у спонтанно гипертензивных крыс в покое и при адекватной сенсорной стимуляции.

Выявить особенности функциональных взаиноотнопений локального кровоснабжения, кислородного обеспечения и биоэлектрической активности нейронов модуля сонатссенсорной области коры головно-ч го нозга при наследственной артериальной гипертензии.

Научная новизна результатов. Впервые проведенное комплексное исследование локального нозгового кровотока, напряжения кислорода и импульсной активности нейронов в пределах функционального элемента нервной ткани позволило установить. что в систене локального кровоснабжения и кислородного обеспечения коры головного мозга имеют место микропнркулятор-ные модули, с помоиью которых осушествляется циркуляторно-нета-болическое обеспечение нейронных популяций. Показано существовать сопряженности между интенсивностью локального кровотока, парциальным напряжением кислорода и импульсной активностью нейронов корковой популяции как в покое, так и при сенсорпой стимуляции. Впервые выявлено, что в нейронном модуле кори головного мозга сопряженность "кровоток-нетаболизн-актявность" при сенсорной активдцин имеет полифазный характер, поскольку включает как периоды тесных корреляционных взаиноотнояепий между локальным кровоснабжениен. кислородным обеспечением я импульсной активностью нейронов, так и периоды рассогласования никроциркуляторных. метаболических и биоэлектрических процессов.

Впервые установлено, что в стабильный период артериальной гипертензии у спонтанно'гипертензивных крыс в покое и при повышении функциональной активности нервных клеток модуля коры головного нозга в сравнении с норнотекзивныни животными взаимоот-нопения между локальный кровотоком, напряжением кислорода и нейронной'активностью проекционной иитоархитектонической группировки мозга отличаются снижением кикропнркулягорного и кислородного обеспечения нейронов популяции, снижением сопряженности

•кровоток-метаболизн-активность* в пределак функционального элемента иервной ткани. Впервые выявлено» что у спонтанно гкпертен-эивнш! крыс в условиях сенсорной активации период рассогласования мевду интенсивностью локального кровотока, парциальным напряжением кислорода и импульсной активностью иейроиоп модуля коры головного мозга наступает раньое к является более продолжительным по сравнению с норнотензивнюш 1срыса!П'„

научно-практическая значимость.

Полученные в работе фактические данные о функциональной организации локального кровоснабжения, кислородного рехима и биоэлектрической активности нейронов коры головного мозга свидетельствуют о то», что диркуляторно-кетаболическое обеспечение ней-рошшк популяций нозга осуществляется посредством микроцнркуля-торных модулей. Установленная•закономерность реорганизации функционирования микроциркулято.рного и нейронного модулей коры головного мозга у спонтанно гнпертензнваыа крыс может служить экспериментальный обоснованней модулирующего влияния артериальной гите рте из ни на снижение эффективности реализации сопряженности ■кровоток-метаболизм-активность' в нервной ткани и ногет быть использована для целенаправленной разработки научно обоспованнцх способов Фармакологической коррекции'изменеиий'иытегративной деятельности мозга при гипертонической энцефалопатии путем воздействия на циркудаторио-нетаболическое обеспечещ:е корковых нейронов.

Основные положены я. вынос и иые и а защиту

1. Циркулаторцо-иетабопическое обеспечение нейронного -модула соматосенсоркой кош головного мозга осуществляется посредством специализированного микроциркуляторного модуля, ответственного за • адекватное кровоснабжение деятельности нейронной популяции при раз-личин}: функциональных состояниях.

2. При наследственной артериальной гипертензии в покое имеет место взаимосвязанная реорганизация микроциркуляторного и нейронного модулей соматосенсорной коры головного нозга. заключавшаяся в снкхешш микроциркуляторного и кислородного обеспечения нейро-

поп корковой популяции. нарушении упорядоченности нейронной активности.

3. При наследственно обусловленной артериальной гипертенэш! п условиях сенсорной актнвашш снижение никроциркуляторного п кислородного обеспечения нейронов модуля соиатосенсорной коры головного нозга коррелирует с изменениями коллективной деятельности нервных клеток корковой популяшш. \

1. В условиях длительно повышенного системного артериального давления корреляпия негду локальным кровоснабжением. кислородным обеспеченней п импульсной активность» нейропов в пределах функционального элемента сонатосенсорной коры головного мозга снияена. ' /

лпробааня работы. Результаты работы докладывались на X Всесоюзной совещании по эволюционной Физиологии (г. Ло-иинград. 1990). IV Всесоюзном симпозиуме "Кровообращение а условиях высокогорной и экспериментальной гипоксии" (г. Душанбе! 1990)I Научно-практической конференции» посвященной бо-летгаэ Ростовского ордена Др?2бн народов медицинского института (г. Ростов-па-Дону. 1990), VI Всесоюзном симпозиуме "Центральная регуляция кровообращения" (г. Ростов-йа-Дону. 1991 > > заседашт городского отделения Всесоюзного Физиологического общества ни. Я. п. Павлова <г. Ростоз-на-Допу. 1992).

Публикации. Основпне положения- диссертации отразе-пы в 4 печатных работах (список работ предстаплеп в конце автореферата).

Структура и объем работы. Диссертация изложена на /30 страницаг мапянописи. состоит из введения, обзора литературы, главы описания методов исследования, 3 глав с наложением результатов собственных исследований, общего заклгле ния. выводов и списка цитируемой литературы, вклвчагаего 200 отечественных и зарубежных авторов. Работа содержит 0 таблиц и иллг>стрирована 39 рисунками.

- в -

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Методы исследования

Материалы, составляйте основу исследования, получены в опитая иа 67 крысах линии vi3tar 20-гг-недельного возраста. 41 из которых - нормотензивные крысы и 4ö спонтанно гипертензивные крысы (OXamoto. а0к1, 1963).

Измерение артериального давления у животных осуществляли ©баепршштыи бескровным реографическин методом на хвосте.

эксперимента выполняли иа наркотизированных гексеналои 100 нг/кг. Епутрпбрзйашно) крысах. С целью исследования сопряженного функционирования илкроциркуляторного и нейронного модулей коры головного' иозга был использован комплексный методический подход, заключающийся в одновременной регистрации локального мозгового кровотока, парциального напряжения кислорода и импульсной истинности нейронов в пределах функционального злена нта нервиой ткани.

Регистрацию показателей локального кровоснабжения, кислородного обеспечения и биоэлектрической активности нейронного модуля осуществляли в области проекции вибриссы С1 соиатосенсорной коры головного мозга крыс, где четко выражена модульная организация нейронов (Л. Б. Коган, Л. Г. Сухов, 1976), микрососудов (Landet al.. 1935) и отсутствует перекрытое снежных рецептивных полей (А. Г. Сухов м др.. 197В).

Область проекции вибриссы С1 соиатосенсорной коры левого полушария головного мозга идентифицировали путем определения фокуса максимальной амплитуды вызванного потенциала при адекватной сенсорной стимуляции, куда на глубину 500 мкм имплантировали электродный елок. Электродный едок состоял из 3 платиновых и 2 вольфрамовых проволок, изолированных на всей протяжении за исключением кончика стекляшш покрытием. Два платиновых электрода Ы юнкм) служили для динамического полярографического определения рН2 и р02> а' один диаметром 30 мкм использовали для генерации водорода в мозговую ткань, с цомошыо вольфрамовых электродов (d Юмкм) отводили импульсную активность нервных клеток. Электроды сравнения (платиновый для цепи генерации водорода и хлорсеребряные для полярографических измерительных цепей) Фиксировали к коже головы животных.

Для исследования кровоснабжения идентифицированной корковой нейронной популяции использовали метод непрерывной регистрации мозгового кровотока по St03secK et al. (1974). позволяешь оценивать не только количественные, но и качественные показатели интенсивности локального кровотока. Для изучения характера кислородного обеспечения нейронов модуля коры головного ноэга в динамике их Функциональной активности применяли метод непрерывной регистрации парциального напряжения кислорода d нервной ткани полярографическим способом по В. А. Березовскому (1974).

Графическое изображение представленности а динамическом ря- а ду установленных величин локального мозгового кровотока и парциального напряжения кислорода осуществляли путем построения гистограмм распределения параметров кровоснабжения и кислородного обеспечения нейронов (В. М. Владимирский. 1993). Для оценки показате-. лей центральной тенденции и отклонения эмпирического распределения от нормального вычисляли среднюю арифметическую и коэффициент асимметрии (H.A. Плохинскнй, 1970).

Биоэлектрическую активность корковой нейронной популяции характеризовали по показателям Фоновой и вызванной импульсной активности нервных клеток. Анализ последовательности возникновения разрядов нервных клеток осушесгвляли в 3 этапа. Первый из них заключался в определении типа и частоты инпульсной активности.* Второй этап анализа нейронной активности состоял в оценке последовательности возникновения спайков с построением гистогранн плотности вероятности распределения невимпульсных интервалов (Р. Н. Не-серский. 1972). Третий этап анализа нейронной активности заключался в характеристике ритмической организации импульсного потока посредством определения функции ожидаемой плотности распределения разрядов после каждого предыдущего разряда (И. Н. Василевский, 1966).

Для изменения состояния электрогенеза нервных клетчж поп'уля-птй коры головного мозга крыс с целью исследования циркуляторно-кетаболического обеспечения повышенной Функционально« актипкости нейронов применяли механическую стимуляцию вибриссы С1 правой стороны с частотой 1 Га. длительностью каждого стимула Юме в течение 1 инн.

При сенсорной стимуляюш цо показателям конечной величины отклонения локального мозгового кровотока (амплитуды функциональ-

нов гиперемии) и напряжения кислорода от их исходных уровней, параметрам латентных периодов и времени достижения максимальных значений реакций увеличения кровотока и напряжения кислорода характеризовали никроциркуляторное и кислородное обеспечение вызванной нейронной активности популяции коры головного мозга.

Анализ вызванной импульспой активности осуществляли по результатам опенки латентного периода, теклаей средней частоты генерации спайков нервными клетками, последовательности возникновения разрядов. Ритмической организации импульсного потока.

Для изучения характера взаимоотношений локального мозгового кровотока, напряжения кислорода и импульсной активности нейронов вычисляли коэффициенты множественной и парной корреляции, корреляционные отношения, функцию когерентности с помошью пакета прикладных програни (В.Б. Гречин и др.. 1902) на ЭВМ "Электропика-80*. Корреляционные матрицы составляли путем определения дискретных значений кровотока, напряжения кислорода и частоты импульсной активности в покое в течение 30с с иагом квантования О, ас. пгя сенсорной стимуляции - в течение 80с с иагом квантования 1. Ос с последующим усреднением величия локального кровоснабжения, кислородного обеспечени ¡V- биоэлектрической активности нервных 1 слеток.

Полученный материал обрабатывали статистически с применением I-критерия Стьюдента. В случаях отклонения эмпирического распределения материала от нормального применяли непараметрический критерий Нанна-Уитгщ.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ

Результаты проведенного исследования показали, что в 20-22-недельном возрасте у спонтанно гипертензивных крыс уровень систолического артериального давления (162.4 + 4.2 ни рт. ст. ) на 52х (р < 0.001) превышал аналогичный показатель у норнотензивных животных <!0С, в i 3.9 км рт. ст. ), что свидетельствовало о наличии у крыс с наследственной предрасположенность» к артериальной гипертензии гилертензипного состояния.

- 11 -

Кровоснабжение! кислородное обеспечение и инп/льсная активность нейронного модуля сонатосенсорной коры головного нозга у норнотензивных и спонтанно гипертен-знвных крыс в покое

Целью раздела исследования явилось изучение характера и величины объемной скорости кровотока, напряжения кислорода н фоновой импульсной активности нейронов в зоне проекции вибриссы с1 коры головного нозга у норнотензивных и наследственно гипертензн-вных крыс.

В проведенных опытах проанализировано 361 паттернов кровотока. напряжения кислорода и фоновой импульсной активности нейронов модуля коры головного нозга крыс.

Полученные в экспериментах результаты показали, что у норнотензивных крыс объемная скорость кровотока в зоне проекции вибриссы С1 коры головного мозга составила в среднем 50.I * 2.2 мл/ЮОг/ннн. Скннетричная Форма гистограммы представленности величин локального мозгового кровотока наряду с близким к нулю коэффициентом асимметрии <0.Об) свидетельствовали о распределении значений кровотока по нормальному закону.

Парциальное напряжение кислорода у норнотензивных крыс соответствовало в среднем 22.9 1 1.2 ни рт. ст. ^Поскольку гистограмма распределения величин напряжения кислорода у норнотензивных крыс имела симметричную Форму, а коэффициент асимметрии был незначительным (-0.06). то ножно сделать заключение о нормальном распределении показателя кислородного обеспечения нейронов модуля.

V норнотензивных крыс для нейронов в зоне проекции вибриссы С1 коры головного нозга для вбх паттернов нейронной активности был характерен непрерывно-аритмический тип фоновой инпульсашт. В 14Х паттернов импульсной активности тип генерации разрядов нер-вныни клетками был пачечным. Средняя частота генерации спайков нервными клетками составила а среднем 13.4 ± о, 9 инп/с. Экспоненциальная Форма гистограммы распределения межинпгльскых интервалов, максимальные значения накоплений а первых 9 бинан (0.5-10нс) отражали стабильный характер генерации импульсной активности нервными клетками. Для нейронов корковой популяции норнотензивных крыс функция ожидаемой плотности распределения разрядов была представлена кривой, располагаваейся параллельно оси абсцисс на уровне

- 12 - • средней частоты Фоновой импульсной активности нервных клеток с незначительными отклонениями от него, возникающими вез определенной последовательности. Такой равномерный характер функции ожидаемой плотности отражал случайное (независимое) распределение спайков в импульсной последовательности.

V спонтанно гипертензивных крыс объемная скорость локального кровотока в зоне проекции вибриссы С1 коры головного мозга составила в среднем -36, 7 1 3, б мл/100г/нин и была на 23* ниже

(р < 0,01), чем у нормотензивных животных. У крыс с наследственной артериальной гипертензией гистограмма распределения интенсивности кровотока имела выраженную положительную асимметрию (ко-эФФипиент асимметрии 0.69). что свидетельствовало о преимущественном накоплении вариант в области низких значений динамического' ряда.

Парциальное напряжение кислорода у спонтанно гипертензивных крыс было равно в средней 18,7 г 1, 7 кн рт. ст., что составило на 16,32 (р <0,05) меньшую величину, чен у нормотензивных животных. Гистограмма распределения величин напряжения кислорода асимметричной Формы, выраженный положительный коэффициент асимметрии (О.56) свидетельствовали об отличии энштрического распределения значений иапряаенгя кислорода от нормального, .об увеличении общего числа низких значений напряжения кислорода.

В отличие от норкотензивнкх крыс у гипертензивных животных для 90* паттернов импульсной активности нейронов подули коры головного нозга был характерен пачечио-групповой тип фоновой иипуяь-спой активности. В ЮХ паттернов нейронной активпости тип инпульсация был пецрерывпо-арнтническии. Обпая средняя частота генерации спайков нервными клетками составила на 40'/. меньшую (р < 0,01) по сравнению с норнотекзивныни крысами величину (6,0 ♦ 1.4 гаш/с).

V спонтанно гкпер-лнзивчых крыс гистогранма плотности вероятности распределения кежиипуяьсныа интервалов бимодальной формы с группированием нежспайковыз периодов и иироком диапазоне значений отражала иизкоупорядоченный десинхронизированный характер импульсной активности нейронов, наличие двух основных режимов импульса-шга.

• Для нервных клеток модуля коры головного мозга спонтанно ги-пертеязивких крыс Функция ожидаемой плотности графически была представлена в виде кривой с периодическими полнообразными откло-

ненияни от уровня средней частоты, среди которых по амплитуде выделялись три регулярные волны длительностью 50-200мс. Неравномерный характер функции ожидаемой плотности с устойчивой периодической составлявшей свидетельствовал о статистической зависимости распределения интервалов как внутри групп инпульсов. так и между отдельными группами разрядов (H.H. Василевский, i960). Такая статистическая зависимость между разрядэни нервных клеток у спонтанно гипертенэнвных крыс указывала на группирование спайков в пачки в импульсной последовательности.

Подводя итог полученным результатам в первом разделе исследований. можно заключить, что у спонтанно гипертензивиых крыс снижение объемной скорости кровотока, напряжения кислорода в пределах функционального элемента соматосенсорной коры головного нозга, положительная асимметрия распределения признаков в дштамическом ряду сопровождались снижением частоты генерации спайков нервными клетками, увеличением удельного веса нейронов с пачечный характером иипульсапяи, дестабилизацией, нарушением упорядоченности нейронной активности, что свидетельствовало о взаимосвязанной реорганизация микроциркуляторного и нейронного модулей коры головного нозга при наследственной артериальной гипертензии.

Кровоснабжение, кислородное обеспечение и инпульсная активность нейронного нодуля соматосенсорной коры головного мозга у.нормотензивных и спонтанно гипертен-зивкых крыс при сенсорпой стимуляции

Закономерности функционирования локального мозгового кровообращения подчинены реалиэастт сопряжения трех основных условий, определяющих пиркулятошо-кетаболическпй гонеостаз нераной ткани: доставки метаболитов к ткани мозга, звакуаотш продуктов клеточного обнена и поддержания водного баланса нервной ткани независимо от изменений.системного артериального давления ("физиология сосудистой...", 1981). Фактические материалы, представленные в предыдущем разделе и свидетельствующие о снижении локального кровоснабжения, кислородного обеспечения функционирования нейронов модуля коры головного мозга при длительно повыоекном артериальном давлении явились основанием для допущения возможности изненений у спонтанно гипертензивннх крыс хзгэктера адаптивных цнркуляторно-метпболичес-

кие процессов при увеличении функциональной активности иервной ткани. Между тем. с позиции известной корреляции между кровоснабжением. метаболизмом и функцией любого региона важными являются вопросы о согласованности при системной артериальной гилертекзии величины кровотока с метаболическими потребностями нейронов корковой популяции при повышении их функциональной активности, а также о роди нарушений циркуяаторно-иетабодического режима корковой ткани в изменениях интегративной деятельности нейронного модуля. В связи с вышеизложенным, представляло интерес изучить направленность и величину изменений локального мозгового кровотока, напряжения кислорода и импульсной активности нейронов модуля коры головного мозга у нормотеизивиых и спонтанно гипертензивных крыс при сенсор-вой стимуляции.

В проведенных опытах проанализировано 270 паттернов кровотока . напряжения кислорода и вызванной импульсной активности нейронов модуля кори головного мозга крыс.

Изучение динамики микроциркудяторного и кислородного обеспечения нейронного модуля коры головного мозга при сенсорной стимуляции показало, что в ответ иа активацию инедо место возрастание локального кровотока и напряжения кислорода в пределах функционального элемента иервной ткани. Паттерны мозгового кровотока и напряжения кислорода в модуле коры головного мозга ори афферентном раздражении характеризовались однонаправленностью, стабильностью воспроизведения. V нормотеизивиых крыс латентный период функциональной гиперемии составил в среднем б.5 t 1.41с: период постижения максимального значения кровотока - 15,4 t 1,3с. Амплитуда функциональной гиперемии соответствовала 17,2 ж l,7x. V них хе при стимуляции вибриссы в проекционном модуле коры головного нозга иаиряже-ние кислорода повышалось с латентный периодом 7,2 i 1,8с и достигало максимального значения через 16. г t 1.|с.

V нормотензивных крыс сенсорная активация сопровождалась из- " иенением. характера функциональной активности нейронов в проекцион-• нон модуле коры головного нозга. что нашло отражение в изменении текушей средней частоты импульсной активности. Импульсная активность нейронов модуля коры головного нозга учащалась в гьх нейронных реакций, а в 72Х ответов нервных клеток на афферентное раздражение частота генерации спайков увеличивалась лишь в первые 33 -46с стимуляции и в последгашй интервал угнеталась.

У нормотензивиых крыс при сенсорной активашш последовательность распределения разрядов нервных клеток в проекционной модуле коры головного нозга по сравнению с Фоновой нейронной активностью видоизменялась, о чем свидетельствовали изменения формы гистограмм пехгашульсных интервалов.

График функции ожидаемой плотности ритмически активируемых нейронов у норнотензивных крыс отражал Незначительные колебания среднего уровня частоты разрядов, не связанных с афферентным раздражением, а также частоты спайков в группових разрядах, возникавших в ответ на афферентную стинуляцию, периодичность следования групповых разрядов. Следовательно, функциональная значимость аФ-<'^-грептиого раздражения кодировалась иервнынп клетками частотно-вренешшн распределением групповых разрядов.

Такт» образом, у норнотензивных крыс в пределах функционального элемента коры головного нозга установлены сопряженные изменения вызванной шпульсной активности, локального мозгового кровотока и напряжения кислорода.

У гапертеизивннз крыс, так же как и у пормотензивкнх, сенсорная стинуляция сопровождалась локальной функциональной гиперемией и повышением парциального напряжения кислорода в зоне про-екшот вибриссы С1 коры головного мозга. Однако, у крыс с наследственной артериальной гипертензней при афферентном раздражетш имело несто увешгчепие латентного периода реакции возрастания кровотока па 72И (р < 0.05) я периода достижения максимального значения функциональной гнперении на 19* (р < 0.03). что отражало снижение эффективности вазодядатапии корковых никрососудов.

Временные характеристики реакции повышения парциального напряжения кислорода при сенсорной активадии у гипертензивных животных (латентный период и период достижения максимального значения реакции) превыиали аналогичные показатели г норнотензивных животных, соответственно, па 62« (р < 0.03) и 39* <р < 0,01). Наряду с этим, амплитуда реакции повышения напряжения кислорода при сенсорпой стимуляции у гипертензивных крнс по сравнению с животными порнотеизивной линии была на гвх <р < 0.03) иепьие. ^что свидетельствовало о снижении при наследственной артериальной ги-пертензии кислородного обеспечения нейронов нодуля проекционной области коры головного мозга в условиях функциональной активапии.

У спонтанно гипертензивных крыс при сенсорной стимуляции ча-

стота имп/льсной активности нейронов модуля кори головного мозга изменялась разнонаправленно. Нервные клетки корковой популяшш в 4.6Х паттернов отвечали увеличение^ частота инпульсной активности В 76,4у. ответов нейронов на афферентное раздражение имела несто двухфазная реакция: учашение импульсной активности нейронов в первые 25-зос стимуляции сменялось в последующем урежс-ниен импуль-сации. В 17И паттернов вызванной активности клетки проекционного модуля гипертензишшх крыс отвечали урежениен частота генерации спаяков.

V крыс с наследственной артериальной гипертензией характер вызванной инпульсной активности нейронов был нестабильным и десинхронизированным, о чем свидетельство'вали неправильная форма гистограмм распределения нежмнпульсных интервалов с группированием нежспайковых интервалов в широком диапазоне значений. При нейронных реакциях, заключающихся в учащении импульсной активности нервных клеток, а также при двухфазных ответах нейронов на стимуляцию имели несто качественные и количественные изменения кодирования афферентной импульсаши клетками нейронного модуля - снижение количества потенциалов действия в пачечных разрядах, изменение периодичности следования групповых разрядов, увеличение удельного веса спайков, имеющих частоту, близкую к средней и не связанных с афферентным раздражением.

Таким образом, проведенные исследования позволили установить, что у спонтанно гипертензивных крыс снижение эффективности вазоди-латации корковых микрососудов, кислородного обеспечения клеток нейронной популяции при сенсорной активации коррелировали с нару- . шепнем их интегративной деятельности, что заключалось в качественных и количественных изменениях кодирования афферентной импудьсашш нейронами модуля.

Корреляция кровоснабжения, кислородного обеспечения и импульсной активности нейронного модуля сонатосенсорной коры-головного мозга у нормотенэивных и спонтанно гипертензивных крыс в покое и при сенсорной стимуляции

Целью раздела исследования явилось изучение характера взаимоотношений между локальным кровоснабжением, кислородным обеспе-имеи и импульсной активностью нейронов модуля кори головного моз-

га у норнотенэишгыз и спонтанно гипертензивных крыс в покое и при сенсорной стимуляции.

В результате проведенного исследования установлено, что у норнотензивныя крыс множественный коэффициент корреляции иедду кровотоком, напряжением кислорода и Фоновой импульсной активностью нейронов функционального элемента нервной ткани составил 0.31. что указывало на умеренную степень взаимосвязи иедду микрониркулятор• иши, метаболическими и биоэлектрическими процессами.

Коэффициент корреляции неяду локальным мозговым кровотоком и импульсной активностью нейронов у крыс норнотензивной линии бил равен 0.3'Ь корреляционное отнопение 0,42. что свидетельствовало об умеренной нелинейной пряной связи между кровотоком и злектроге-незон нервных клеток.

Нежду напряжением кислорода и фоновой нейронной активностью у нормотензивкик живопшх Сила установлена умеренная нелинейная прямая связь, поскольку коэффициент корреляции мехду напряжением кислорода и электрогенезом нервных клеток соответствовал 0.27, корреляционное отнопение - О, 35.

У иормотензианых животных коэффициент корреляции нежду локальным мозговым кровотоком и напряжением кислорода (0,75). показатель корреляционного отношения (0.76) отражали наличие тесной линейной связи между кровоснабжением и кислородным обеспечением нейронов.

Итак, у нормотензивныя крыс в пределах функпионального элемента кори головного мозга имела место умеренная прямая корреляция иежлу локальным моэгоеым кровотоком, парциалышн напряжением кислорода и Фоновой импульсной активностью нейронов.

У спонтанно гипертензивных крыс, в отличие от нормотензив-них. множественный коэффициент корреляции между кровотоком, напряжением кислорода и Фоновой импульсной активностью нейронов модуля коры головного мозга (0,1в) отражал слабую связь между циркуля-: торными, метаболическими и биоэлектрическими процессами. У них же взаимосвязь между кровотоком и нейронной активностью (коэффициент корреляции 0.17. корреляционное отношение 0.25). нежду напряженней кислорода н электрогенезон нейронов (коэффициент корреляции 0,11, корреляционное отношение О.19) была слабой.

У гипертензивных животных коэффициент корреляции между кровотоком и напряжением кислорода составил 0.61. корреляционное отношение 0.03, что указывало на выраженную пряную связь между микро-

пиркулят0р1шнн и метаболическими процессами при наследственной артериальной гипертензии.

Таким образон. у спонтанно гипгртензивпын крыс по сравнению с нормотензивными животными установлено снижение сопряженности кеаду локальным мозговым кровотоком, парпиальныи напряжением кислорода и Фоновой импульсной активностью нейронов корковой популяции.

v нормотенэиЕных крыс при сенсорной стимуляции взаимосвязь между кровотоком и напряжением кислорода, нехду кислородным обеспечением н электрогенезон нейронов, между кровотоком и нейронной активностью была тесной за исключением интервалов активации, соответствующих латентному периоду функциональной гиперемии и урежению импульсной активности нейронов. В указанное интервалы стимуляции имело место рассогласование между никроциркуляторныни, метаболическими и биоэлектрическими процессами.

V спонтанно гилертензивнык крыс исследование характера взаимоотношений между локальным кровосиабженнсн, кислородным обеспечением и импульсной активностью нейронов модуля коры головного мозга при сенсорной стимуляции выявило увеличение продолжительности периодов рассогласования иикропиркуляторных, метаболических и био-?лектрических процессов по сравнению с нормотензивными крысами, что может свидетельствовать о снижении эффективности реализации сопряженности •кровоток-метаболизм-активность" в иоэге при хронической артерг-шьной гипертензии.

ВЫВ ОД Ы

1. Циткуляторно-нетаболическое обеспечение нейронного модуля сонатосеисорной коры головного мозга осуществляется посредством специализированного микропиркуляторного модуля, ответственного за адекватное кровоснабжение деятельности нейронной популяции при различных функциональных состояниях, о чем свидетельствует наличие корреляции между динамикой локальпого кровотока, парциального напряжения кислорода и импульсной активности нейронов в покое и при сенсорной стимуляции.

г. Взаимоотношения нежду локальным кровоснабжением, .кислородным обеспечением и биоэлектрической активностью нейронов нодуля сонзтосенсорной коры головного мозга при сенсорной активации «мегт

полифазный характер, о чем свидетельствует наличие как периодов тесных корреляционных связей, так и периодов рассогласования между интенсивность» кровотока, напряжение« кислорода и вызванной импульсной активностью нервных клеток проекционной щгтоаркитектонической группировки при афферентном раздражении.

3. V крыс с наследственной артериальной гнпертензией в сравнении с норнотензивными крысанн в покое имеет место снижение интенсивности локального кровотока, парциального напряжения кислорода, частоты генерации спайков нервными клетками, а также нарушение упорядоченности фоновой импульсной активности нейронного модуля в соматосенсорной коре головного мозга.

4. v спонтанно гипертензивных крыс со стабильной артериальной гнпертензией в отличие от норнотензивных крыс ь условиях сенсорной стимуляции имеет место снижение микроциркуляторного и кислородного обеспечения нервных клеток модуля соматосенсорной коры

' головного мозга, нарушение коллективной деятельности нейронов проекционной цитоархитектонической группировки, заключавшееся в дестабилизации нейронной активности, снижении количества потенциалов действия в пачечицк разрядах, изменении периодичности следования гргппошх разрядов.

5. При наследственной артериальной гипертензнн корреляция между локалыши кровоснабжением, кислородным обеспечением и импульсной активностью непроноа подули соматосенсорной корм головного мозга снижена, о чей свидетельствуют снижение сопряженности между интенсивностью кровотока, парциальным напряженней кислорода и вызванной нейронной активность» а покое, увеличение продолжительности периодов рассогласования между никропкркулягоршжи. метаболическими н биоэлектрическими процессами в нейронном модуле при сенсорной стимуляции.

СПИСОК РАШГ, ОПУВ/ПШОВАНШХ ПО TEIIE ДИССЕРТАЦИИ

1. ХаяанапЕгшя я.А», Демидова А. А. йорфометрические особенности сосудистого русла полушарий большого нозга спонтанно гипертеи-зивкыз крыс а постаатальном онтогенезе // Тезисы докладов X Всесоюзного соаекаякя по эволюционной Физиологии, поев, памяти Л. А, Орбелк. Д. 1990. С. 393-Зуб,

2. Хананашвггля Я. А., Дектоза Л.А. Особенности ниркуляторно-метд-

- го -

Соляческого обеспечения коры головного козга спонтанно гипер-теизипгшк 1грыс // Кровообрапенпе.в условиях высокогорной и зкс-перинентальпой гипоксии. Душанбе. 1990. Т. 1. С. 156.

3. Водопьянова и.Д.. Хананашвили Я.А., Дроботя н.В.. Шеяекова Г.Н. > Карапетян Г. С.. Демидова А. А. Нейропиркуляторные и кардиогено-динанпческие компоненты Формирования функции кровообращения в норне и патологии // тезисы докладов научно-практической конференции! поев. .60-летке ростовского ордена Дружбы народов неди-пинского института. Ростов-на-Дону. 1990. С. 162-163.

4. Хананашвили Я. А.. Ден1Шова А. А. О роли пиркуляторно-нетаболичес-кнк процессов в коре головного козга в регуляции артериального давления // Актуальные вопросы Физиологии и патологии кровообращения. Ростов-на-Дону. 1991. С. 160-162.

Подписано к печати ¡£8. 0¥. 9£ г.

5оршт б>'ксп) ВД х 04. 1/Г6. 1.:$ из га о$сетннн. Печать (фетмзл. Неч. лист - /

Зокяу -Ид5' тира к -400 Тип. ШОМИ