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

НЗННСТЕРСТВО НАУКИ, ЕНСПГЕИ ШУИ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

РОСТОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАИЕИН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Специализированный совет К 053.32.09 по биологическим наукам

На травах рукописи

ДЕМИДОВА Александра Александровна

ЦНРКУЛЯТОРНО-НЕТАВО/ШЧЕСХОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОРН ГОЛОВНОГО НОЗГА У НОРНОТЕНЗИВННХ И НАСЛЕДСТВЕННО ГИПЕРТЕНЗтаШХ

КРЫС

АВТОРЕФЕРАТ диссертапии на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

14. 00. 1Т - 'Нормальная физиология"

Ростов-иа-Доиу

1<?<>а

Работа выполнена на кафедре нормальной Физиологии Ростовского ордена Дружбы пародов недишкекого института

Научный руководитель: доктор недипинския наук. профессор Я. А. Ханаиалшиля <г. ростов-на-Дону).

Официальные оппонента: член-корр. АШ Р®, доктор медицинских наук, профессор В. Н. Покровский (г. Краснодар. Кубанский им. Краевой Армии .государственный недишгаский институт)а

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник л. Г. суков <г. Ростов-на-Дону, КИИ нейрокибернетаки).

Ведущая организация: научно-исследовательский институт

экспериментальной медицины Российской Академии недшптския наук* Саякт-Петервург.

Зашита состоится гв сентября 1992 г. па заседания специализированного совета к овз. 52.09 в Ростовском государственной университете (344008, г. Ростов-на-Дону, уд. Энгельса. 103, агд. 304) в 10 часоа

С диссертацией нохно ознакомиться в библиотеке РГУ (344009, г. Ростов-на-Дону, уд. Пушкинская, 148).

Автореферат разослав августа 1992 г.

Учений секретарь

специализированного совета.

доктор биологических наук ' и В. Н. Вирой

- 3 -ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблем ы. Современный этап развития Физиологии органного кровообращения характеризуется необходимостью исследования интимных механизмов, обеспечивающих адекватность кровоснабжения уровню тканевого метаболизма и активности органов. Одно из центральных мест в укапанной проблеме занимает изучение закономерностей циркудяторного обеспечения деятельности головного мозга, что обусловлено исключительной функциональной значиностьв системы мозговых сосудов для организма а целой.

За последние годы в этой области знаниЛ достигнут существенный прогресс. Сформулированы общие принципы регуляции нозго-вого кровообраиения Ш. Е. Москаленко, 19S4). Описано, что в нормальных условиях интенсивность мозгового кровотока соответствует изненениям активности и метаболизма нервной ткани Ш./Г. Демченко, 1903). Показана важная роль пиалышх артерий в регулирован™ адекватного кровоснабжения мозговой ткани (Г. и. Нчедлишви-ли. 1969). Установлен модульный принцип организации никроцирку-ляторвой сети коры головного мозга (Land et al., 1985), выдвинута гипотеза о регулируюяей роли кортикальных артерий в кровеобе-спечении нейронных популяций (И. Т. Демченйо, I98fl).i Неравномерность распределения местного кровотока, парциального напряжения кислорода в коре головного мозга (И.Т. Демченко и др., 1903). локальные реакции функциональной гиперемии при активации отдельных групп нейронов (Г. С. Кшшбаева и др.. 198В) подтверждают правомерность гипотезы об относительно автононном циркуляторном . обеспечении популяций корковый нейронов посредством структурно-функциональных никропиркуляторных элементов, а также свидетельствуют о возможной роли взаимоотношений никрососудов с нервными клетками модуля в реализации эффективности сопряженности "кровоток-метаболизм- активность". В связи с этим, в настоящее время возрос интерес к изучение корреляции никроцкркуляторных, метаболических и биоэлектрических процессов а нейронном модуле коры головного мозга, однако, неканизм взаимоотношения между локальным кровотоком, 'парциальным напряжением кислорода и импульсной активностью популяций нервных клеток в мозге до сип пор не изу,-чен. Внесению ясности в этот »опрос должно способствовать при-

ненение методики комплексной регистрации локального кровотока, напряжения кислорода и импульсной активности нейронов в пределам нодуяя коры головного нозга. позволявшей оценить сопряжение цяр-кгляторных, метаболических и биоэлектрических процессов.

Актуальность изучения фундаментальных вопросов сопряженного функционирования микроциркулягориого и нейронного модулей кори головного мозга не ограничивается рамками научно-теоретического характера. Иг прикладная значимость определяется необходимостью получения информации о закоионерыостяк диркуляторного обеспечения деятельности корн головиого иозга при иереброваскуяярной патологии. особенно при такой распространенной заболевании как гипертоническая болезнь.

Проводимые в этой плане на кафедре нормальной Физиологии Ростовского медицинского института сравнительно-Физиологические исследования кровоснабжения коры головного нозга у пориотекзкв-пык и наследственно гипертензиакык крыс в постнатальнон онтоге-псзе позволили выявить, что по мере развития гиаертензивного процесса адекватность кровеобеспечения мозговые функций прогрессивке снижается с Я. А. Ханаяапвили» 1969; 1990). эти сведения указывают на возможность нарушений сопряженности циркуляторнык. метаболических и биоэлектрических процессов в нервной ткаян в услоаияк артериальной гипертензии. Специального планомерного изучения взаимоотношений локального кровотока, метаболизма и нейронной активности а этих усаовияк не проводилось.

Цель и задачи исследования. Пеаьо работа явилось изучение функциональной организации кикроаиркглятор-яого а иейрогоюго модулей коры головного мозга у крыс в норне и при наследственной артериальной гипертензии.

Для достижения этой села решались следующие задачи:

1. Определить карагстср функциональных взаимоотношений локального кровоснабжения, кислородного обеспечения и биоэлектрической активности нейронов модуля сонатосенсорной области кори головного мозга г пормотепзиетнЕ крыс в покое н при адекватной сенсорной стингляшм.

г. Определить карактер Функциональных взаимоотношений ло-кгльного кго1!оснабуения. кислородного обеспечения и биоэлектрической активности аойронов модуля соматосенсорной области коры

- з -

головного нозга у спонтанно гипертензивння крыс о покое и при адекватной сенсорной стимуляции.

3. Установить направленность и величину изменения локального нозгового кровотока! парциального напряжения кислорода и ин-пульсной активности нейронов в коре головного мозга у спонтанно гипертенэивння крыс в покое и при адекватной сенсорной стимуляции.

4. Выявить особенности функциональных взаимоотношений локального кровоснабжения, кислородного обеспечения и биоэлектрической активности нейронов модуля сонатссенсорной области коры головно-

ч го нозга при наследственной артериальной гипертензки.

Научная новизна результатов. Впервые проведенное комплексное исследование локального мозгового кровотока, напряжения кислорода и импульсной активности нейронов в пределах функционального эленента нервной ткани позволило установить, что в систеке локального кровоснабжения и кислородного обеспечения корн головного нозга имеют место някропиркулятор-ные нодули. с поношьо которых осуществляется циркуляторно-нета-болическое обеспечение нейронннг популяпий. Показано сушествовл-иие сопряженности между интенсивность» локального кровотока, парциальным напряжением кислорода и импульсной активностью нейронов корковой популяции как в покое, так и при сенсорной стимуляции. Впервые выявлено, что в нейронном нодуде корн головного нозга сопряженность "кровоток-нетабодизн-активиость" при сенсорной активядии инеет полиФазиый характер, поскольку включает как периоды тесных корреляционных взаимоотношений между локалышм кровоснабжением» кислороднын обеспеченней и импульсной активностью нейронов, так и периоды рассогласования микроциркуляторных, 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 нормотензивныни животными взаикоот-нопения между покалькни кровотоком, напряженней кислорода и нейронной'активностью проекционной иитоархитектонипеской группировки нозга отличаются снижением кикропиркуляториого и кислородного обеспечения нейронов попглячии, снижением сопряу.ешюстк

"кровоток-кетаболизн-актианость* в пределах функционального элемента нервной ткани. Впервые выявлено» что у спонтанно галертен-31ш11ш! крыс в условиях сенсорной актазашш период рассогласова-шш между интенсивность» локального кровотока! парциальный напряжением кислорода и икпульсной активность» нейронов кодудя коры головного иозга наступает раньше и является более продолки-телышн по сравнении с норнотеизившши етысаш.

Научно - практическая значимость.

Подученные в работе фактические дашше о функциональной организации локального кроьосцабсешш. кислородного режима и биоэлектрической активности нейронов коры головного ногга свидетельству»« о той, что лиркуляторно-нетаболическое обеспеченна цей-рошшх попэмшвдш нозга осуществляется посредством никроциркуля-торных иодгяей. Установленная закононерность реоргцшхаашш <$гкк-цнонлровашш ишсроднркулято.рного и нейронного модулей кори головного козга у спонтанно гипертензнвных крыс иохет служить экспе-мшгитадышм обоснованней нодудцруюшего влшшш артериальной ги-иергеизиц на сшшеике эффективности реализации сопряженности "кровоток-нетаболнзн-актизность" о нервной ткаин и иокет быть использована для целенаправленной разработки научно о&осиовашшя способов ^адчлал'.оЕогаческой коррекшп!'изкекенцй'шггегратишой деятельности иозга при гипертонической зывдфадоватин путш воздействия ка цйркухаторно-метабодическое обеспеченна корковш: нейронов,

Основные нолокенкя. викосикые ца з а а н г у

1, Цни&гая.торно-иетаеоякческое обеспечение нейронного -иодглн соматосенсорной кош головного нозга осуыествляется посредством с и е пи алш кр-овавного йикрониркуляторн ого модуля, ответственного за • адекйдтоое ьровосаабженне деятельности нейронной популяции при различии функциональная состояниях.

г. При наследственной артериальной гипертензии в покое имеет иесто взаимосвязанная реорганизация никроциркуляторного и нейронного подудев соматосенсорной коры головного козга. заключающаяся в сниьении никроциркуляторного и кислородного обеспечеиця. цейро-

нов корковой популяции, нартаении упорядоченности нейронной активности.

3. При наследственно обусловленной артериальной гипертензии в условиях сенсорной активации снижение никроциркуляторного и кислородного обеспечения нейронов модуля сонатосенсорной коры головного нозга коррелирует с изменениями коллективной деятельности нервнш! клеток корковой популяции. \

1. В услоттх длительно повышенного системного артериального давления корреляция нему локалышн кровоснабжением, кислородный обеспечением и импульсной активность» нейронов а пределах Функционального элемента сонатосенсорной коры головного мозга снижена. ' ')

лпробаяия работы. Результата работы докладывались па X Всесоэгзнон совепапии по эволюционной Физиологии (г. Ленинград. 1990). IV всесоюзном синпозиуне "Кровообращение в усложняя высокогорной и экспериментальной гипоксии" (г. Душанбе, 1990), Иаучяо-практнческой конференции, посвяшенной 60-летию Ростовского ордена Дружбы народов медицинского института (г. Ростов-па- Допу, 1990). vi Всесоюзной симпозиуме "Центральная регуляция кровообращения" (г. Ростов-йа-Дону» 1991)» заседании городского отделения Всесоюзного Физиологического овшества им. П. П. Павлова .<г. Ростов-на-Дону. 1992).

Публикации. Основные положения- диссертации отражены в 4 печатных работах (список работ представлен в конце автореферата), .

Структ.кра.я о бьем работы. Диссертация изложена на страницах нашгаописн, состоит из введения, обзора литературы, главы описания методов исследования, 3 глав с изложение« результатов собственных исследований, общего зактЧе иия, выводов и списка питируеной литературы, включающего гоб отечественннх и зарубежных авторов. Работа содержит в таблиц и иллюстрирована 39 рисунками.

- 8 -

ОСНОВНОЕ СОДЕР2ЛНИЕ РАБОТЫ Метода исследования

Материалы, составляюдае основу исследования, подучены в сайтах на 87 крысах линии Vlstar 20-22-недедьного возраста. 41 из которых - нормотензнвиые крысы и 4в спонтанно гипертензивные крыси (OKaaoto. AoKli 1963).

измерение артериального давления у животных осуществляли обаеприкитьи бескровным реогра4ическда методом на хвосте.

Эксперименты выполняли на наркотизированных гексеиалои (00 иг/кг. ввутрибршкнио) крысак. С целью исследования сопряженного -функционирования микроииркуляторного и нейронного модулей коры головного'мозга был использован комплексный методический подаод, заключающийся в одновременной регистрации локального мозгового кровотока, парциального иаиряженмя кислорода и импульсной активности нейронов в пределах функционального элемента нервной ткани.

Регистрацию показателей локального кровоснабжения, кислородного обеспечения и биоэлектрической активности нейронного иодуля осуществляли в области проекции вибриссы С1 соиатосенсорной коры головного мозга крыс, где четко выражена модульная организация нейронов (л. Б. Коган, А. Г, Суков. 19?ö) . мшсрососудов (Landet а!.. 1985) и отсутствует перекрытие снежных рецептивных полей (А. Г. Сухов и др. , 1978).

Область проекции вибриссы С1 соматосенсорной кори левого полушария головного коэга 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 £ вольфрамовых проволок, изолированных на всем протяжении за исключением кончика стекляццн покрытием, Два платиновых электрода (d Юмкм) служили «да динамического полярографического определения pHg и . -р02> а-один диаметром 30 нкм использовали для генерации водорода в мозговую ткань. С домояью вольфрамовых электродов (d Юмкм) отводили импульсную активность нервных клеток. Электроды сравнения (платановый для цепи генерация водорода и шорсеребряиые для полярографических измерительных цепей} фиксировали к коже головы животных.

для исследования кровоснабжения идентифицированной корковой нейронной популяции использовали нетод непрерывной регистрации мозгового кровотока но stossecK et al. (1974). позволявший оценивать не только количественные, но и качественные показатели интенсивности локального кровотока, для изучения характера кислородного овеспечения нейронов модуля коры головного мозга » дикамике т функциональной активности применяли нетод непрерывной регистрации парциального напряжения кислорода а нервной ткана полярографическим способом по в.л. Березовскому (1974).

Графическое изображение представленности в динамическом ря- * ду установленных величин локального мозгового кровотока и парциального напряжения кислорода осупествлялн путем построения гистограмм распределения параметров кровоснабжения и кислородного обеспечения нейронов (Б.Н. Владимирский. 1963). Для оценки показате-. лей центральной тенденции и отклонения эмпирического распределения от нормального вычисляли среди*» ариФнетическую и коэффициент асимметрии <Н. к. Пдокинский, 1970).

Биоэлектрическую активность корковой нейронной популяции ва-рактернзовали по показателям Фоновой и вызванной импульсной активности нервных клеток. Анализ последовательности возникновения разрядов нервных клеток осушествляли .в 3 зтапа. Первый из них заключался в определении тепа и частоты импульсной активности.. Второй'этап анализа нейронной активности состоял в оценке последовательности возникновения спайков с построением гистограмм плотности вероятности распределения нежинпульсиых интервалов (Р. Н. нетерский, 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. и. Василевский, 190S). '

для изменения состояния эяектрогенеза нервных клеток популяция коры головного мозга крыс с целью исследования циркуляторно-нетаболического обеспечения повышенной функциональном активности нейронов применяли механическую стимуляцию вибриссы С1 правой стороны с частотой 1 га, длительностью камого стимула Юис в течение I кия. •

При сенсорной стимуляции вр показателям конзчной величины отклонения локального мозгового кровотока (амплитуды функциональ-

\

ной гиперении» и напряжения кислорода от их исходных уровней, параметрам латентных периодов и вренеии достижения максимальных значений реакций увеличения кровотока и напряжения кислорода характеризовали никропиркуляторное и кислородное обеспечение вызванной нейронной активности популяции коры головного мозга.

Анализ вызванной импульсной активности осушествляли по результатам опенки латентного периода, текуией средней частота 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 поношь» пакета прикладных программ (В.В. Гречки и др., 190£) на ЗШ "Электрокяка-00*. Корреляционные натриаа составляли путей определения дискретных значений кровотока, напряжения кислорода и частоты импульсной активности в покое в течение 30с с шагом квантования О, ас, при сенсорной стимуляции - в течение 60с с вагон квантования 1, Ос с последующим гсрепнениен величии локального кровоснабжения, кислородного обеспечения н биоэлектрической активности нервных клеток.

Иоггченный материал обрабатывали статистически с применением t-критерия Стьюлента. В случаяк отклонения эмпирического распределения материала от нормального применяли непаранетрический критерий Наяна-Унт гш.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Результаты проведенного исследования показали, что в 20-22-недеяьном возрасте у спонтанно гкпертенэивнык крыс уровень систолического артериального давления (1бг, 4 + 1, г мк рт. ст. ) на 52Х (р < 0,001) превышая аналогичный показатель у нормотеизивных животных (108,8 i 3,9 ни рт. ст. >, что свидетельствовало о наличии г крыс с наследственной предрасположенностью к артериальной гипер-гензии гипертензивного состояния.

- п -

Кровоснабжение, кислородное обеспечение и импульсная активность нейронного модуля соматосенсорной коры головного мозга у норнотеизивных и спонтанно гияертен-зивныя крыс а покое

Целью раздела исследования явилось изучение характера и величины объемной скорости кровотока, напряжения кислорода и фоновой импульсной активности нейронов в зоне проекции вибриссы с1 коры головного мозга у нормотензнвных и наследственно гипертензи-вныя крыс,

В проведенных опытах проанализировано паттернов кровотока, напряжения кислорода и Фоновой импульсной активности нейронов модуля кош головного мозга крыс.

Полученные в экспериментах результаты показали, что у кормо-теизиакых крыс объемная скорость кровотока в зоне проекции вибрис сы С1 коры головного мозга составила в среднем 50.1+2.2 мл/ЮОг/нин. симметричная Форма гистогранкы представленности величин локального мозгового кровотока наряду с близким к нуло коэффициентом асимметрии (о.об! свидетельствовали о распределен!® значений кровотока по нормальному закону.

Парциальное напряжение кислорода у нормотензивных крыс соответствовало в среднем 22.9 1 1. 2 ж рт. ст. Поскольку гистограмма распределения величин напряжения кислорода у норнотензивнях крыс имела симметричную Форму, а коэффициент асимметрии был незначительным (-0, Ой). то можно сделать заключение о нормальном распределения показателя кислородного обеспечения нейронов модуля.

У нормотензнвкык крыс для нейронов в зоне проекции вибриссы С1 коры головного мозга для абх паттернов нейронной активности был характерен непрерывно-аритмический тип фоновой инпульсашш. В Их паттернов импульсной активности тип генерации разрядов нервными клетками был пачечным. Средняя частота генерации спайкоз нервными клетками составила а среднем »3,4 + 0,9 кнп/с. экспоненциальная Форма гистограмма распределения межинпульскых интервалов, максимальные значения накоплений а первых 5 бинах (0.5-Юмс) отражали стабильный характер генерации кнпульсиоя активности нервными клетками. Для нейронов корковой популяции нормотенэнвнык крыс функция ожидаемой плотности расаределения разрядов была представлена кривой, располагавшейся параллельно оси абсцисс на уровне

- \г -

средней частоты фоновой импульсной активности нервных клеток с незначительными отклонениями от него, возникающими без определен' пой последовательности. Такой равномерный характер Фяжкии ожидаемой плотности отражал случайное (независимое» распределение спайков в инпульсиой последовательности.

V спонтанно гипертензивных крыс обьемная скорость локального кровотока в зоне проекции вибриссы С1 коры головного иозга составила в среднем ЗВ,.7 * 3,6 мл/ЮОг/нин и была на гзх ниже

(р < 0.01), чем у норнотензнвныя животных. V крыс с наследственной артериальной гипертензией гистограмма распределения интенсивности кровотока имела выраженную положительную асимметрию «коэффициент асимметрии 0. 69). что свидетельствовало о преимуиествен-нои накоплении вариант в области низких значений динамического-ряда.

Парциальное напряжение кислорода у спонтанно гипертензивных крыс было равно в среднем 18,7 х 1,7 ми рт. ст., что составило на 16,3)! (р <0,05) меньттю величину, чем у нормотензивных животных. Гистограниа распределения величин напряжения кислорода асимметрнч1 ной Форны, выраженный положительный коэффициент асимметрии (0,56) свидетельствовали об отличии энпирического распределения значения напряжения кислорода от нормального, .об увеличении обоего числа низких значений напряжения кислорода.

В отличие от нормотензивных крыс у гипертензивных животных для 90х паттернов импульсной активности нейронов модуля коры головного иозга сип характерен пачечпо-групповой тип фоновой кипуль-свой активности. В ю* паттернов нейронной активности тип им пульсации бил непрерывно-аритмическим. Обшая средняя частота генералки спайков нервными клетками составила ва 40/. меньшую (р < 0,01) по сравнению с нормотевзивными крысами величину (8.0 + 1,4 иип/с).

V спонтанно гипертензивных крыс гистограмма плотности вероятности распределения иежимпгльсннх интервалов бимодальной Форш с группированием нежспайковых периодов в широким диапазоне значений отражала низкогпорядочешшй десинхронизированный характер импульсной активности нейронов,, наличие двух основных режимов импульса-шга.

• Для нервных клетох модуля коры головного мозга спонтанно ги-пертензивных крыс функция ожидаемой плотности графически была представлена в виде кривой с периодическими волнообразным«.откло-

ненияни от уровня средней частота, среди которых по амплитуде выделялись три регулярные волны длительноетьо 50-гсюмс. Неравномерный характер Функции ожидаемой плотности с устойчивой периодической составлявшей свидетельствовал о статистической зависимости распределения интервалов как внутри групп инпульсов. так я между отдельными группами разрядов (H.H. Василевский, i960). Такая статистическая зависимость нехду разрядами нервных клеток у спонтанно гипертензивных крыс указывала на группирование спайков в пачки в импульсной последовательности.

Подводя итог подученным результатам в первом разделе исследований, можно заключить, что у спонтанно гипертензивныя крыс снижение объемной скорости кровотока, напряжения кислорода в пределах функционального элемента соматосенсорной коры головного нозга, положительная асикнетрия распределения признаков в дтамическои ряду сопровождались снижением частоты генерация спайков нервными клетками, увеличением удельного веса нейронов с пачечным характером инпульсацнк, дестабилизапией. нарушением упорядоченности нейронной активности, что свидетельствовало о взаимосвязанной реорганизации микрониркул яторного я нейронного модулей коры головного мозга при наследственной артериальной гипертенэии.

Кровоснабжение, кислородное обеспечение и импульсная активность нейронного модуля сонатосеясорной коры головного мозга у .норнотеизивния и спонтанно гипертен-зивных крыс при сенсорной стимуляции

Закономерности функционирования локального мозгового кровообращения подчинены реализации сопряжения трех основных условий, определяющих пиркуляторно-нетаболическпй гонеостаэ нервной ткани: поставки метаболитов к ткани нозга. эвакуации продуктов клеточного обиеиа и поддержания водного баланса нервной ткани независимо от изменений,системного артериального давления ("физиология сосудистой. .,1984}. фактические материалы, представленные в предыдущем разделе и свкдетельствуготе о снижении вокального кровоснабжения, кислородного обеспечения Функционирования нейронов модуля коры головного нозга при длительно повышенном артериальном давлении явились основанием для допущения возможности изменений г спонтанно гипертензивинж крыс характера адаптмяных циркуляторио-нетаболичес-

- н -

киж процессов ори увеличении функциональной активности нервной ткани. Некду тем. с позиции известной корреляции между кровоснабжением. иетаболиэмои и функцией любого региона важными являются вопросы о согласованности при системной артериальной гинертензии величины кровотока с метаболическими потребностями нейронов корковой популяции при пошаеияи их функциональной активности, а также о роли нарушений циркуяяторно-нетаболического режима корковой ткани в изменениях интегратмшой деятельности нейронного модуля. В связи с швеизложешшм. представляло интерес изучить направленность и величину изменена локального мозгового кровотока, напряжения кислорода и импульсной активности нейронов модуля коры головного мозга у нормотензиюных и спонтанно гипертензивных крыс при секеор-иоа стимуляции.

В проведенных опытах проанализировано £70 паттернов кровотока. напряжения кислорода и вызванной импульсной активности нейронов модуля коры головного мозга крыс.

Изучение динамики микроциркудяторного и кислородного обеспечения нейронного модуля коры головного мозга при сенсорной стимуляции показало, что в ответ на активацию имело место возрастание локального кровотока и напряжения кислорода в пределах Функционального зяенеата нервной ткани. Паттерны мозгового кровотока и напряжения кислорода в модуле коры головного нозга при афферентном раз-сражении характеризовались однонаправленностью, стабильностью воспроизведения. У норнотекзивния крыс латентный период функциональной гиперемии составил в среднем б,5 ♦ 1.41с; период достижения максимального значения кровотока - 13.4 1 1.3с. Амплитуда функциональное гиперемии соответствовала 1Т.2 ± 1.1*. V них же при стимуляция вибриссы в проекционном модуле коры головного нозга напряжение кислорода повышалось с латентным периодом 7.2 1 1.вс и достирало максимального значения через 16.2 11.7$,

V нормотензнвных крыс сенсорная активация сопровождалась из- ' иеиениен.гарантера функциональной активности нейронов в проекцией--ном модуле коры головного нозга. что нашло отражение в изменении текуаей средней частоты импульсной активности. Импульсная активность нейронов модуля коры головного мозга учашалась в £вх нейронных реакций, а в 72% ответов нервных клеток на афферентное раздражение частота генерации спайков увеличивалась лишь в первые 33 -40с стимуляции и в последующий интервал угнеталась.

у нормотензявныя крыс при сенсорной активации последовательность распределения разрядов нервных ¡слеток в проекиионнон модуле кора головного нозга по сравнении с' Фоновой нейронной активность» видоизменялась, о чем свидетельствовали изменения формы гистограмм иежикаульскых интервалов.

График Функции ожидаемой плотности ритмически активируемых нейронов у пормотензивння крыс отражал "незначительные колебания среднего уровня частоты разрядов, не связанный с афферентным раздражением. а также частоты спайков п групповых разрядах, возшта»-ших в ответ на афферентную стимул яшго. периодичность следования групповня разрядов. Следовательно, функциональная значимость аФ-?грр;'.т!!ого раздражения кодировалась иервннмк метками частотио-вренешшм распределением групповых разрядов.

Тают образом, г норнотеязивныя крыс в пределах функционального элемента коры головного нозга установлены сопряженные изменения пызваниой импульсной активности, локального мозгового кровотока и напряжения кислорода.

V гипертенэишжя юте, так же как и у нормотензишшх. сенсорная стимуляция сопровождалась локальной Функциональной гиперемией я повышением парпиального нш.^ гения кислорода в зоне проекции вибриссы с1 корн головного мозга, однако, у крыс с наследственной артериальной гипертеизней при афферентном раздражении кнело место увеличение латентного периода реакции возрастания кровотока на 72* (р < 0.05) и периода достижения максимального значения функциональной гиперемии на 49* (р < 0.05). что отражало снижение эффективности ваэодвлатацяи корковых микрососудов.

Временные характеристики реахпии повышения парциального напряжения кислорода при сенсорной активации у пшертензивных животных (латентный период и период достижения максимального зна-гения реаклии) превышали аналогичные показатели у нормотензивяых гавотпых, соответственно, яа $гх (р < 0.05) и 59* (р < 0.01). 1аряду с этим, анплитуда реакции погашения напряжения кислорода 1ри сенсорной стимуляции у гипертеизивныя крыс по сравнению с мвотиыни нормотенэивной линии была на 28* (р < 0.05) непьгае, ^ что гвидетельствовало о снижении при наследственной артериальной ги-[вртензии кислородного обеспечения нейронов модуля проекционной >бяасти корц головного мозга в условиях функциональной активаяии.

У спонтанно гмгсертеяэмвных крыс при сенсорной стимуляции ча-

- 16 - ' стота импульсной активности нейронов модуля коры головного мозга изкенялась разнонаправленно, нервные клетки корковой популяции в

6* паттернов отвечали увеличение^ частоты импульсной активности В Тб.4% ответов нейронов на афферентное раздражение имела место двухфазная реакция: учашенне инпудьсной активности нейронов в первые 25-зос стимуляции сменялось в последующем урежениен инпуль-сакии. В 17* цатгерлов вызванной активности клетки проекционного модуля гиаертензишшх крыс отвечали уреже кием частоты генерации спайков.

V крыс с наследственной артериальной гипертензией характер вызванной импульсной активности нейронов был нестабильный и десинхронизированным. о чем свидетельствовали неправильная Форма гистограмм распределения нежшпульснык интервалов с группированием межспайковых интервалов в широком диапазоне значений. При нейронных. реакциях» заключающиеся в учатенни инпульсной активности нервных клеток, а также при двухфазных ответах нейронов на стимуляцию имел» место качественные и количественные изменения кодирования афферентной имаульсаиии клетками нейронного модуля - снижение количества потенциалов действия в аачечныхраэрядак. изнене-вие периодичности следования групповыи разрядов, увеличение удельного веса спайков, имеющих частоту, близкую к средней и не связанные с афферентным раздражением. . •

Таким образом, проведенные исследования позволили установить» что у спонтанно гидертеиэивкнж крыс снижение эффективности вазоди-латашш корковых микрососудов, кислородного обеспечения клеток нейронной популяции при сенсорной активации коррелировали с иару- ■ оением их ицтегратианой деятельности, что заключалось в качественный и количественных изменениях кодирования афферентной кипудьсаоин нейронами модуля.

Корреляция кровоснабжения, кислородного обеспечения и импульсной активности нейронного ноауля сонатосенсорной коры • головного иоэгА у норнотензнвных и спонтанно гийер-* тензиваыу крыс в покое и при сенсорной стимуляции

Целью раздела исследования явилось изучение характера взаимоотношений между локальным кровоснабжением, кислородны» обеспе-вяем в импульсной активностью нейронов модуля коры головного коз-

га у кориотензнвнык и спонтанно гипертензквюа крыс а покое и при сенсорной стимуляции.

В результате проведенного исследования установлено, что у норкотензивяых крыс множественный коэффициент корреляции между кровотоком. напряжением кислорода н фоновой импульсной активностью нейронов функционального элемента нервной ткани составил о. 31, что указывало на унеренную степень взаимосвязи между мжроциркулятор-иыми, метаболическими и биоэлектрическими процессами.

Коэффициент корреляции между яокаяышм мозговым кровотокон и импульсной активностью нейронов у крас нормотеизивной линии был равен О. З'Ь корреляционное отношение о. чг, что свидетельствовало об умеренной нелинейной прямой связи между кровотокон и электроге-незон нервных клеток.

Между напряжением кислорода и фоновой нейронной активность» у нориотенэивкых животных была установлена умеренная нелинейная пряная связь, поскольку коэффициент корреляции между напряжением кислорода и электрогенезон нервных клеток соответствовал о. £7, корреляционное отноиение - О, 33.

V иормотензивнш животных коэффициент корреляции между локальный мозговым кровотокон и напряжением кислорода (0,75). показатель корреляционного отношения (0.76) отражали наличие тесной линейной связи между кровоснабжением и кислородным обеспечением нейронов.

итак, у иорнотензйвныя крыс в пределах функционального эле-" мента коры головного нозга имела несто умеренная пряная корреляция между локальным мозговым кровотоком, парциальным напряжением кислорода и Фоновой импульсной активностью нейронов.

У спонтанно гипертензивныя крыс, в отличие от нормотеизив-иыя, множественный коэффициент корреляции между кровотоком, напряжением кислорода и фоновой импульсной активностью нейронов модуля коры головного мозга (0,16) отражая слабую связь между циркуля-: торными, метаболическими и биоэлектрическими процессами. V них же взаимосвязь между кровотоком и нейронной активностью (коэффициент корреляции 0.17. корреляционное отношение 0,25), между напряжением кислорода и электрогенезон нейронов (коэффициент корреляции 0,11, корреляционное отношение 0.19» была слабой.

У гипертензивныж животных коэффициент корреляции между кровотоком и напряжением кислорода составил 0.01, корреляционное отношение о. 63, что указывало на выраженную пряну» связь между микро-

пиркуляторными и метаболическими лропессани при наследственной артериальной гипертензии.

Таким обраэон. у спонтанно гипертензивных крыс по сравнению с яорнотензнвпыми животными установлено снижение сопряженности между локальная мозговым кровотоков, парциальным напряжением кислорода и Фоновой импульсной активностью нейронов корковой популяции.

V нормотензиппыя крыс при сенсорной стимуляции взаимосвязь иеждг кровотоком и напряжением кислорода, между кислородный обеспеченней и злектрогеиезом нейронов, между кровотоком и нейронной активностью бьша тесной за исключением интервалов активации. соответствуют« латентному периоду функциональной гиперемии и уреженню импульсной активности нейронов, В указанные интервалы стимуляции кнело несто рассогласование между мнхроциркуляторишш. метаболическими и биоэлектрическими процессами.

v спонтанно гипертензивных крыс исследование характера взаимоотношений между локальным кровоснабжением, кислородным обеспечением и иипульспой активностью нейронов модуля коры головного мозга при сенсорной стимуляции выявило увеличение продолжительности периодов рассогласования ннкропиркуляторнын, метаболических и биоэлектрических процессов по сравнению с нормотензивными крысами, что может свидетельствовать о снижении эффективности реализации сопряженности "кровоток-метаболиэн-активяость" в мозге при хронической артерг-дльной гипертензии.

ВЫВОДЫ

1. Шскуляторно-нетаболкческое обеспечение нейронного модуля сонатосенсориой коры головного мозга осуществляется посредством специализированного микропиркуляторного модуля, ответственного за адекватное кровоснабжение деятельности нейрояиой популяции при различных функциональных состояниях, о чей свидетельствует наличие корреляции между динаникой локального кровотока, парциального напряжения кислорода и импульсной активности нейронов в покое и при сенсорной стимуляции.

г. Взаимоотношения между локальным кровоснабжением, кислородны« обеспечением и биоэлектрической активностью нейронов модуля соиятосенсорной коры головного нозга при сенсорной активации имегт

полнФазший характер, о чем свидетельствует наличие как периодов тесных корреляционных связей! так и периодов рассогласования иекду интенсивность» кровотока, напряжением кислорода и вызванной импульсной активность» нервных клеток проекционной дитоархитектоннческой группировки при афферентном раздражении.

3. V крыс с наследственной артериальной гипертенэией в сравнении с нормотензивныни крысаки а покое имеет место снижение интенсивности локального кровотока, парциального напряжения кислорода. частота генерации спайков нервными клетками, а также нарушение упорядоченности Фоновой инпульснрй активности нейронного модуля в сонатосеисориой коре головного мозга.

1. V спонтанно гипертензивных крыс со стабильной артериальной гипертенэией в отличие от нормотензивныа крыс а условиях сенсорной стимуляции имеет место снижение микроанркуляторного и кислородного обеспечения иервнык клеток модуля сонатосеисориой корн ' головного мозга! нарушение коллективной деятельности нейронов проекционной цитоархитектоиической группировки, заключашееся в дестабилизации нейронной активности, снижении количества потенциалов действия в пачечных разрядах, изменении периодичности следования гргааовых разрядов.

5. При наследственной артериальной гипертензии корреляция между локальный кровоснабжением, кислородным обеспечением и-импульсной активностью нейронов нодгля соиатосенсоряой пот головного мозга снижена, о чей свидетельствуют снижение сопряженности между интенсивностью кровотока, парциальным напряженней кислорода и нейронной активностью в покое, увеличение продол-гзггелькости периодов рассогласования: яеаду ижротгркулнтсрниии, метаболическим и биоэлектрическими пропессакп а нейронном коду- • л'е при сенсорной стилуляшги.

СПИСОК РАБОТ. ОПУБ/ШКОВЛШШХ ПО ТВ® ДИССЕРТАЦИИ

I. иапаназБшш Я. л., Демидова А. А. морфонетрические особенности сосудистого русла полушарий большого мозга спонтанно гипертеи-зявянз крыс в ггостнаталькон онтогенезе // Тезисы докладов X Всесоюзного ссвегаяяя по эволюционной физиологии, поев, памяти Л. А. ОрСели. Л. 1990, С. 395-3?6, г. Хананашшли Я, А., Яекадова А. А. Особенности ииркуляторно-нета-

солического обеспеченна коры головного иозга спонтанно гипер-тензнвяня крыс // Кровообращение.в условиях высокогорной и экспериментальной гипоксии. Душанбе. 1990. Т. 1. С. 15В. Водопьянова И. А.. Хаяанашвили я. Д.. Дроботя Н. В.. Еелекова Г. В., Еарапетян г.е., Демидова А.А. Нейропмркуляторные м каряиогено-дкнакические компоненты Формирования функция кровообраиения в норне и патологии // тезисы докладов научно-практической конференции, поев, „бо-летир Ростовского ордена Дружбы народов медицинского института. Ростов-ка-Дону. 1990. С. 102-103. Хананалшили Я.А., Демидова А.А. О роли юткуляторно-метаболичес-кик проиессов в коре головного иозга в регуляции артериального давления // Актуальные вопросы Физиологии н патологии кровообращения. Ростов-на-Дону. 1991. С. 100-102.

Подписано к початн ИЗ. ОУ. 9Я ь

Формат бумггп ВО х*В4. 1/16. Г^ногэ офсетния. Ппчат, офгвпгал. Иеч. лист - /

Зокяч~ИЪ5' тнряк ~400 Тип. ГОД 1.111