Автореферат и диссертация по медицине (14.00.17) на тему:Взаимодействие серотонинергической и дофаминергической системы мозга в механизмах латентного торможения

/-ч /*"■!

П , о Ьд

I ! - -

АКАДЕМИЯ ЫЕДИЦЙШКИХ НАУК СССР СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ФИЗИОЛОГИИ

Н& правах рукописи УДК 612. 821. 2.: 615. 214. 2

ЛУКЬЯНЕНКО ФЕДОР ЯКОВЛЕВИЧ

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СЕРОТОНИНЕРГИЧЕСКОЯ И ДОФАМИНЕРГИЧЕСКОЙ СИСТЕМ МОЗГА В МЕХАНИЗМАХ ЛАТЕНГШГО ТОРМОЖЕНИЯ.

14.00.17 - нормальная физиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Новосибирск - 1990

Работа выполнена в Институте физиологии СО АМН СССР

Научный руководитель -доктор медицинских наук, профессор Р. Ю, Илыгазнок

Научный консультант -кандидат биологических наук Л. Е Лэскутова

Официальные оппоненты: доктор биологических наук Е Г. Колпаков, кандидат медицинских наук Е. Л. Альперина

Ведущее учреждение - Институт высшей нервной деятельности АН СССР, г. Мэсква.

в у О" час. на заседании специализированного совета К 001.14.01 при Институте физиологии СО АМН СССР по адресу: 630090 Нэвосибирск, Институт физиологии СО АМН СССР.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физиологии СО АМН СССР

Автореферат разослан "$-1" 1990 г.

Защита состоится

Ученый секретарь специализированного совета,

кандидат биологических наук г. М. Домахина

ЖШШ I

. . , }

! •, Актуальность темы. Способность органивма концентрировать 1ТЁййманке на сигналах, несущих важную информацию для жизнеобеспе-

уП'Л -

чения-и игнорировать в то же время незначимые стимулы является необходимым приспособительных механизмом в процессе адаптации к внешним условиям существования. Благодаря селективному восприятию поступающей в мозг информации удается адекватно реагировать на жизненно важные сигналы и выбирать оптимальную стратегию поведения.

Изучение нейрохимических основ процесса селекции информации является ключевым моментом не только для решения теоретических вопросов, но и имеет выход в практику медицины, так как нарушение внимания распространенный при психопатологии синдром, характерный, в частности, для шизофрении. Установление же роли центральных медиаторных систем в механизмах, определяющих развитие селективных процессов будет способствовать разработке путей направленной фармакологической коррекции таких нарушений.

Для изучения процесса селекции информации в эксперименте на животных широко используют эффект латентного торможения (Luoow, 1973) - замедление формирования условной реакции вследствие предварительных неподкрепляемых предъявлений условного стимула. В настоящее время обнаружены и другие признаки латентного торможения: высокий уровень воспроизведения условной реакции на второе тестирование,резистентность ее к спонтанному забыванию и ам-незическим воздействиям (Лоскутова, 1985; 1989). Установлен факт участия моноаминергических систем мозга в этом процессе (Solomon et al. ,1980:1981; Mohammed et al. ,1986-; Weiner et al. .1987; Иль-юченок и др., 1989), а с выявлением дополнительных характеристик латентного торможения стало возможным определение вклада каждой из медиаторных систем в обеспечение селекции информации. Так, на основании данных о нарушении латентного торможения с инверсией всех его признаков при активации дофаминергической системы ми-дантаном или бупропионом и, наоборот, возможности полного проявления латентного торможения при снижении дофаминергической си- 1 -

наптической передачи галоперидолом без преэкспоаиции стимула предполагается ведущая роль дофаминергической системы в нейрохимических механизмах латентного торможения (Лоскутова и др. ,1986; Лэскутова,1989; Идьюченок и др. ,1989).

Лишь единичные работы касаются участия серотонинергической системы в латентном торможении (Solomon et al. ,1978; 1980), в которых показано, что электролитическое разрушение медианного ядра шва или системное введение парахлорфенилаланина нарушают латентное торможение, что выражается в предотвращении замедления обучения на преэкспоаированный стимул. Совсем не проводились исследования роли центральной серотонинергической системы в реализации других признаков латентного торможения, ее взаимодействия с дофаминергической системой в механизмах латентного торможения, нейрохимической пространственно-структурной организации латентного торможения.

Дели и задачи исследования. Целью настоящей работы явилось выявление роли центральной серотонинергической системы, взаимодействия серотонинергической и дофаминергической систем в механизмах латентного торможения, а также нейрохимической пространственно- структурной организации латентного торможения.

Исходя из цели исследования, были поставлены следующие задачи:

1. Оценить роль центральной серотонинергической системы в механизмах латентного торможения.

2. Установить характер взаимодействия серотонинергической и дофаминергической систем мозга е механизмах латентного торможения.

3. Определить значимость серотонинергических терминалей гиппокампа, коры и миндалевидного комплекса, выявить их взаимодействие с дофаминергической системой в механизмах латентного торможения.

Научная новизна полученных результатов.

1. Установлено, что развитие латентного торможения обусловлено повышением активности центральной серотонинергической системы. Блокада пресинаптических механизмов обратного захвата се-ротонина сертралином приводит к развитии латентного торможения у животных без привыкания к условному стимулу. Селективное выключение 5,7-дигидрокситриптамином серотонинергической активности мезолимбической системы делает невозможным развитие у животных с привыканием к условному стимулу таких признаков латентного торможения, каю ослабление условной реакции при первом тестировании, высокий уровень ее воспроизведения на второе тестирование и устойчивость к спонтанному угасанию и амнеэическому воздействию.

2. Обнаружено, что отдельные терминальные зоны центральной серотонинергической системы вносят дифференцированный вклад в развитие латентного торможения. Гиппокамп обеспечивает уровень воспроизведения условной реакции при первом тестировании. Пэд контролем коры находится длительность сохранения условной реакции на сформированном уровне. Совместной координированной деятельностью коры и гиппокампа обеспечивается устойчивость условной реакции к амнеэическому воздействию.

3. Выявлен реципрокный характер взаимодействия серотонинергической и дофаминергической систем мозга в механизмах латентного торможения. Блокада пресинаптических механизмов обратного захвата дофамина бупропионом делает невозможным создание латентного торможения через активацию серотонинергической системы блокадой обратного захвата серотонина сертралином, а блокада дофаминовых рецепторов галоперидолом восстанавливает латентное торможение, нарушенное разрушением серотониновых нейронов медианного ядра шва или серотонинергических терминалей гиппокампа, коры и миндалевидного комплекса.

Теоретическая и практическая ценность работа Полученные данные вносят вклад в развитие теоретических представлений о взаимодействии серотонинергической и дофаминергической систем

мовга в нейрохимических механизмах селекции информации. Обнаруженное в работе дифференцированное участие серотониновых нейронов медианного ядра шва, серотонинергических терминалей гиппо-кампа, коры и миндалевидного комплекса в реализации отдельных компонентов латентного торможения может служить основанием для понимания структурного нейрохимического обеспечения процесса селекции информации. Возможность получить латентное торможение активацией центральной серотонинергической системы, а также снять это состояние щя, отдельные его эффекты выключением активности мезолимбической серотонинергической системы, отдельных терминальных полей намечают пути поиска направленного фармакологического воздействия на процесс селекции информации и изыскания веществ для фармакологической коррекции нарушений этого процесса.

Основные положения, которые выносятся на защиту.

1. Развитие латентного торможения опосредуется через повышение активности центральной серотонинергической система

2. В нейрохимических механизмах латентного торможения се-ротонинергическая и дофаминергическая системы мозга взаимодействуют.

а Нормальное развитие состояния латентного торможения обеспечивается совместной координированной деятельностью различных структур головного мозга с участием их медиаторных систем.

Апробация материалов диссертации. Основные положения диссертации были представлены и обсуждались на: 14 и 15 Конференциях молодых ученых, Новосибирск,1988,1989; I съезде физиологов Казахстана, Алма-Ата, 1988; Всесоюзной студенческой конференции "Студент и научно-технический прогресс", Новосибирск,1989; Физиологическом обществе им. И. Е Павлова, Новосибирск, 1989.

Публикации. По материалам данного исследования опубликовано 7 печатных работ, из них 4 в центральной печати, защищено 3 рац. предложения.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 125

страницах машинописного текста, включает 8 рисунков и В таблицы и состоит иэ введения, обзора литературы, описания методов исследования, собственных данных, обсуждения полученных результатов и выводов. Список литературы включает 244 работы, из них 49 отечественных и 195 зарубежных авторов. Весь материал представленный в диссертации, получен, обработан и проанализирован лично автором,

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Опыты проведены на 716 крысах-самцах линии Вистар массой 160-200 г. Условную реакцию пассивного избегания вырабатывали пс общепринятой методике (Jarvik, Kopp, 1967). Регистрировали латентный период (ЛП) перехода из освещенной, "безопасной" половины камеры в темную, "наказуемую", где животных подвергали электрокожному раздражению током 0,75 мА в течение 2 сек., после чего извлекали из камеры и. помещали в домашнюю клетку. Наличие условной реакции пассивного избегания проверяли через 24 часа (эпоха наблюдения 180 сек), а сохранение - в разные сроки от 2 до 14 суток

Эффект латентного торможения (ЛТ) достигался многократной преэкспозицией условного стимула (предъявление экспериментальной камеры) по специальной схеме (Лоскутова, 1985): каждую крысу помещали в камеру на 3 минуты по 4 раза в день в течение пяти последовательных дней (20 преэкспозиций) до однократного предъявления безусловного раздражителя ( электрический ток) на 6-е сутки.

"Психогенную" амнезию I RobusteШ, jarvik, 1968) вызывай; задержкой животного после электрокожного раздражения в темной половине камеры в течение 5 минут, затем его удаляли в домашнюю клетку

Серотонинеигические (S-OT) нейроны или их терминала в of-ласти медианногп ядра шва, дорсального гиппокампа, фронтально;, коры или миндалевидного комплекса разрушали локальным Еведениеь

специфического нейротоксина Б,7-дигидрокситриптамина ("Сигма", США) по стереотаксическим координатам. Расчет координат разрушений проводили по атласу мозга крыс (Konig, Klippel, 1963). В парные структуры мозга раствор токсина вводили билатерально. Для защиты от неспецифического повреждающего действия токсина кате-холаминергических нейронов предварительно (за 30 минут до операции) вводили номифензин - блокатор обратного всасывания норадре-налина и дофамина. Опыт начинали через 1 неделю после операции.

Кроме того, для нейрохимического анализа были использованы: блокатор дофаминовых рецепторов галоперидол ("Гедеон Рихтер", Венгрия), блокаторы пресиналтических механизмов обратного захвата дофамина - бупропион ("Барроугс Белком", США) и серотонина -- сертралин ("Щайзер", США), которые вводили внутрибрюшинно за 30 минут или 1 час до обучения.

Эксперименты проводили по следующей схеме: Контрольные группы:

1. Интактные животные без привыкания к условному стимулу;

2. Интактные или ложнооперированные животные с привыканием. Опытные группы:

1.1. Интактные животные без привыкания + сертралин;

2. Интактные животные без привыкания + сертралин + бупропион. 2.1. Интактные животные с привыканием + галоперидол;

2. Интактные животные с привыканием + сертралин. 3.1. Оперированные животные без привыкания;

2. Оперированные животные с привыканием;

3. Оперированные животные с привыканием + сертралин;

4. Оперированные животные с привыканием + галоперидол. Каждая группа состояла из двух подгрупп (I и II). Животных

подгруппы I подвергали только обучению, подгруппы II - обучению с амнезическим воздействием.

Статистическая обработка полученных данных проведена с использованием t-критерия Стьюдента.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 1. Роль серотонинергической системы, ее взаимодействие с дофаминергической системой в механизмах латентного торможения.

С открытием дополнительных признаков ЛТ стало возможным его фармакологическое моделирование, что является оригинальным методическим подходом при анализе нейрохимических механизмов ЛТ. Так, получена "галоперидоловая модель" ЛГ при однократном введении бз 30 минут до обучения 0,5 мг/кг галоперидола животным, не получав шим предварительных неподкрепляемых предъявлений условного стимула (Лоскутова и др. ,1986).

Показано, что введение парахлорфенилаланина препятствует сниманию уровня воспроизведения условной реакции у крыс, приобретенной после предварительного привыкания к условному стимулу (Зо1о!юп еЪ а1. ,1980), т.е. нарушает ЛТ. Исходя из представленных исследований возникло предположение об активации серотонинергической (5-ОТ) ситемы в период преэкспозиции стимула С целью проверки правомочности такого предположения в настоящем исследовании была предпринята попытка получить фармакологическую модель ЛТ при активации центральной 5-ОТ системы.

Полученные нами данные показали, что характер изменения условной реакции пассивного избегания. (УРГШ), наблюдаемый у тавотных без привыкания при системном введении сертралина сходен с особенностями реакции при ЛТ - условная реакция воспроизводится в ослабленном виде в первые сутки тестирования, сохраняется на сформированном уровне длительное время и обладает устойчивостью к амнезическому воздействию. Очевидно, что пр^юсылкой развития латентного торможения является перестройка активности нейромеди-аторных систем во время стадии привыкания к будущему условному стимулу. И уже сегодня можно говорить о характере этой перестройки, по крайней мере, для двух из них - дофаминергической и серотонинергической. При анализе данных предыдущих исследований был сделан вывод о снижении активности дофаминергической (ДА)

системы в стадии привыкания (Solomon et al. ,1981; Лоскутова и др. ,1986). Действительно, блокада обратного вахвата дофамина ми-дантаном или бупропионом по завершении стадии привыкания, перед обучением, нарушает ЛТ, а развитие латентного тормояэния на фоне галоперидола без йреэкспозиции условного стимула свидетельствует об ускорении привыкания при снижении активности ДА системы (Иль-гаченок, Финкельберг,198б; Лэскутова и др. ,1986; Лоскутова, 1989). Уровень же активности 5-ОТ системы, судя по результатам настоящей работы, наоборот, повышается. Однако, эти данные не противоречат ранее сделанному выводу, так как обе медиаторные системы принимают участие в процессах привыкания. Так, в одном и том же опыте (File, 1977) увеличение активности ДА системы введением d-амфетамина или снижение активности 5-ОТ системы парахлорфени-лаланином приводят к ухудшению привыкания к различным стимулам. Следовательно, введение сертралина, равно как и галоперидола, ускоряет процесс снижения внимания к новому сигналу и создает условия для развития эффекта ЛГ, при этом очевидны реципрокные отношения обеих медиаторных систем.

Имеются многочисленные данные о функциональном взаимодействии 5-ОТ и ДА медиаторных систем мозга. Показано тормозное влияние серотонина на опосредованные ДА системой поведенческие реакции. Например, введение серотонина тормозит вызванную апоморфи-ном стереотипию, а 5-ОТ антагонисты потенциируют действие ДА системы (Curzon,1981; Korsgaard et al. ,1985). Кроме того, показано (DeSimoni et al. ,1987), что это взаимодействие осуществляется на пресиналтическом уровне. Серотонинергические аксоны, оканчиваясь на соме ДА нейронов или их терминалях, тормозят секрецию дофамина в синаптическую щэль. Возможность подобного механизма взаимодействия не исключается и в латентном тормокении. Поэтому нами была предпринята попытка выяснить характер взаимоотношений двух систем в механизмах ЛТ. С этой целью у животных без предварительного привыкания I! условному стимулу одновременно повышали

активность Б-ОТ и ДА систем перед обучением введением сертралина в сочетании с высокоселективным блокатором пресинаптических механизмов обратного захвата дофамина - бупропионом. Введение буп-ропиона через 30 минут после сертралина привело к тому, что нивелировались эффекты сертралина на УРПИ, иными словами одновременная активация 5-ОТ и ДА систем не повлияла на сохранение условной реакции и не предотвратила развитие амнезии. Таким образом, функциональное взаимодействие обеих систем очевидно и в латентном торможении. Представляется, что процесс подавления внимания к не подкрепляемым сигналам во время преэкспозиции - непременного условия для развития ЛТ - опосредуется реципрокным взаимодействием исследуемых систем: усилением тормозной активности серотонинергической и понижением активности дофаминерги-ческой систем.

Согласно литературным данным, латентное торможение - процесс градуальный (ЬиЬо*,1973), т.е. увеличение числа неподкреп-

ляемых предъявлений условного стимула усиливает выраженность эффектов латентного торможения. Однако, одно- или двукратная преэкслозиция условного стимула еще не в состоянии оказать заметное влияние на скорость обучения. Для этого необходимо предварительное предъявление 16-20 стимулов ( ЬчЬоуг, 1973). В парадигме условной реакции пассивного избегания у крыс и мышей было продемонстрировано, что оптимальным числом для четкого ослабления воспроизведения условной реакции на преэкспозированный условный стимул является именно 20 кратная фамилиризация (Лоскуто-ва,1985).

В процессе привыкания животного к тому или иному сигналу, его мозг производит сложную, комплексную оценку стимульных характеристик и всей окружающей обстановки в целом и если повторно предъявляемые стимулы не отличаются друг от друга по целому ряду параметров, и в первую очередь по параметрам новизны и значимости, то, начиная с некоего момента, каждое очередное предъявление

стимула будет вызывать все меньшую ответную реакцию (ориентировочную. исследовательскую и т. д. ), все большую выраженность эффектов ЛГ. Логично предположить, что и перестройка активностей нейромедиаторных систем в период предварительных неподкрешшемых предъявлений условного стимула происходит постепенно и при малом числе преэкспозиций оказывается недостаточной для отчетливого проявления эффекта ЛГ. И, действительно, при малом числе предварительных неподкрепляемых предъявлений условного раздражителя (10 звуковых сигналов) латентное торможение на модели УРПИ не вырабатывалось, но было отчетливым при дополнительном искусственном снижении активности ДА системы галоперидолом в дозе 0,1 мг/кг (Veiner, Fei don, 1987). Кроме того, в парадигме условной реакции активного избегания было показано, что суммарный эффект предварительного привыкания к стимулу и введения галоперидола в дозе 0,1 мг/кг на формирование условной реакции был более выраженным, чем изолированное воздействие одного галоперидола или преэкспозиций условного стимула (Veiner et al. ,1987). Исходя из представленных литературных и собственных экспериментальных данных можно было ожидать усиление латентного торможения у животных с 20 кратной преэкспозицией условного стимула под влиянием введения перед обучением сертрадина или галоперидола. Однако, в наших экспериментах ни сертралин, ни галоперидол, в дозах моделирующих латентное торможение, не оказали существенного влияния на формирование УРПИ животными с привыканием к условному стимулу. Кажущееся противоречие объясняется, видимо, тем, что в стадии привыкания, при оптимальном количестве неподкрепляемых предъявлений условного стимула, обе системы перестраиваются таким обра* зом, что дальнейшее искусственное повышение активности 5-ОТ или; понижение активности ДА систем уже не оказывает влияния на развитие ЛТ. Очевидно, что перестройка активностей нейромедиаторных систем, лежащая в основе латентного торможения, не может продолжаться до бесконечности и на определенном этапе, в особенности

при фармакологических bob действиях, включаются компенсаторные ауторегуляторные механизмы, направленные на поддержание степеней активности медиаторных систем и их соотношения на оптимальном уровне для развития эффекта латентного торможения. Это находит свое подтверждение в экспериментах ряда исследователей. Так, показано, что при повышении активности ДА системы апоморфином повышается содержание серотонина в срединной области шва (Chow, Beck,1984; Lee, Geyer, 1984), и, наоборот, активация 5-ОТ системы в результате острого освобождения серотонина парахлорамфетаыином сопровождается параллельным увеличением уровня дофамина в стриа-туме (0gren,i985); с другой стороны, разрушение 5-ОТ нейронов внутрижелудочковой инъекцией 5,7-дигидрокситриптамина или снижение концентрации серотонина в мозге посредством парахлорфенила-ланина. в свою очередь, вызывает гипочувствительность нейронов коры мозга на ионофоретическое подведение дофамина (Ferron et al. ,1982). Один из возможных механизмов такой регуляции - изменение функционирования постсинаптических рецепторов. Так, например, скорость разрядов ДА нейронов может тормозиться стимуляцией ауторецепторов, локализованных на соме и дендритах, а синтез дофамина - ауторецепторов, расположенных на терминалях этих нейронов (Roth,1984; Carlsson.1986). Кроме того, выявлено (Kehayoy et al. ,1989), что способность галоперидола вызывать каталепсию, а апоморфнна - стереотипию, менее выражены у плохообучалцихся животных, что авторы связывают с исходно низким уровнем чувствительности дофаминовых рецепторов. Такое же понижение чувствительности рецепторов момэт наблюдаться и в стадии привыкания к условному стимулу. По-видимому, в латентном торможении основную роль играет тот же принцин оптимальных уровней медиаторов, на который указывали Р. И. Круг ликов (1981) в объяснении эффектов дофамина и норадреналина на память, а так же Kl С. Бородкин и П. Д. Шабанов (1986), рассматривая взаимодействие медиаторов в процессах формирования, хранения и реализации эиграм».:.

Согласно литературным данным однократное системное введение парахлорфенилаланина (ПХФА) нарушало ЛГ в задаче активного избе-гваия (Solomon et al. ,1978). Предполагалось, что наблюдавшийся аффект является следствием воздействия препарата на мезолимби-ческую 5-ОТ систему. Однако, ПХФА истощает серотонин всего мозга, поэтому для оценки роли конкретной системы необходимо селективное разрушение определенных серотонинсодержаших областей мозга Действительно, в последующих экспериментах было показано, что у животных с электролитическим разрушением медианного ядра шва (МЯШ) ЛГ отсутствовало, в то время как животные с разрушенным дорсальным ядром шва демонстрировали нормальное ЛТ (Solomon et al.,1980). Следовательно, нарушение ЛТ, наблюдаемое при введении ПХФА, объясняется истощением именно мезолимбической 5-ОТ системы. Однако, и в этих, и в других работах, выполненных группой И Р. Соломона по выявлению роли нейромедиаторных систем в латентном торможении анализировался только один признак ЛТ - слабое воспроизведение условной реакции на преэкспозированный условный стимул, что не дает возможности оцениь степень участия нейгюмедиаторных систем в этом процессе. К тому же электролитический метод разрушения не обладает избирательным действием только в отношении 5-ОТ клеток, а среди нейронов МЯШ найдены и ДА клетки (Ochi, Simisu,1978). В связи с этим, несомненный интерес представляет анализ всех параметров ЛТ при селективном выключении 5-ОТ активности срединного переднемозгового тракта. С этой целью производили разрушение 5-ОТ нейронов МЯШ микроинъекцией специфического нейротоксина 5,7-дигидрокситриптамина (5,7--ДГТ)

Анализ данных проведенного исследования показал, что выключение активности 5-ОТ проекционных волокон МЯШ локальной микроинъекцией нейротоксина нарушает ЛТ - у оперированных животных не было ослабления условной реакции при первом тестировании, снизился уровень ее воспроизведения на второе тестирование, услов-

ная реакция спонтанно угасла к концу эксперимента, исчез антиам-незический эффект презкспозиции. Иными словами, мезолимбическах 5-ОТ система включена в реализацию всех признаков ЛТ, а ее выключение снимает обусловленное габитуацией ослабление внимания к преэкспозированному сигналу. В соответствии с литературными данными о Функциональном взаимодействии двух медиаторных систем и результатами собственных экспериментов можно предположить, что лри выключении о-ОТ активности мезолимбической системы снимается тормозное влияние серотонина, вследствие чего повышается активность ДА системы в проекционных структура" 1НЗ, включенных в реализацию ЛТ. Активация же ДА системы делает невозможным развитие латентного торможения, что мы и наблюдали при введении нейроток-сина в МЯШ.

Иными словами, ведущая роль в процессе селективного восприятия информации принадлежит дофаминергической системе,а через се-ротонинергическую систему осуществляется модуляция ее активности в зависимости от параметров новизны и значимости раздражителей.

С целью проверки высказанного предполояэния наш была предпринята попытка восстановить у оперированных животных нарувенный процесс селекции информации, но уже через снижение активности ДА системы блокадой дофаминовых рецепторов галоперидолом.

Действительно, блокада перед обучением дофаминовых рецепторов галоперидолом (0,5 мг/кг) в дозе, моделирующей ЛГ, сделало возможным развитие у оперированных животных латентного торможения с большей частью его признаков - слабым воспроизведением ус-"сенсй реакции при первом тестировании, высоким уровнем реакции -:а второе тестирование и устойчивостью к амнезическому воздействию. Остается только определить на каких анатомических уровнях и каким образом осуществляется это взаимодействие.

2. Роль мезолимбических серотонинергических терминалей дор^ п а ль ;?ого гиппокампа и Фронтальной коры, их взаимодействие с до-■Гсягке-ргической системой в латентном торможении.

Разрушение МЯШ селективно истощает селто-гиппокашальный

- 13 -

серотонин, повреждение же этой области нарушает развитие привы-канвя в определенных поведенческих тестах (6гау, МзНаиеМлп, ,1983),, и ато не случайно, так как к функциям гшшокампа относят определение новивны поступающей информации и поддержание внимания к ней (Виноградова, 1875; 1?1скегЬ еЪ а1. ,1981). И, наконец, электролитическое разрушение дорсального гшшокампа приводит к нарувению ЛГ (Кауе, Реагсе, 1987), что выражается в отсутствии ослабления воспроизведения условной реакции на преэкспозирован-ный условный стимул. Таким образом, уровень активности и целостность гиппокампальной области во многом определят развитие селективных процессов. Кроме того, введение серотонина непосредственно в область дорсального гшшокампа изменяет обучаемость и сохранение УРШ (Р1агп1к,1984; Гасанов, № ликов, 1986), что может создавать предпосылки для развития ЛТ. В наших экспериментах проводился анализ роли 5-0? терминалей дорсального гшшокампа в развитии лг локальным выключением их активности 5,7-ДГГ.

Излученные данные выявили дифференцированное участие 5-ОТ проекционного поля дорсального гшшокампа в реализации отдельных признаков латентного торыммния - выклшение его активности усилило у животных с привтанмм первый признак ЛГ до полного отсутствия воспроизведения условной реаюрш в первые сутки тестирования, не повлияло на длительность сохранения, появившейся вследствие саюусиления условной реакции и предотвратило ее ре-звстентность к амнезическому воздействие. Несколько неожиданным оказался фага усиления первого признака ЛГ, так как ранее нами был сделан вывод о повывении активности центральной 5-ОТ системы как необходимом условии развития ЛГ. Шжно предположить, что имеется не только дифференцированное участие структур головного мозга в реализации отдельных признаков ЛГ, но и дифференцировка активностей медиаторных систем по этим структурам. Тогда соответствие уровня воспроизведения условной реакции при первом тес- 14 -

тировании зарегистрированному мозгом уровню значимости преэкспо-эированного раздражителя может обеспечиваться не повышением, а, наоборот, понижением активности 5-ОТ системы гиппокампа В литературе имеются данные как об улучшении (Гасанов, Медиков, 1986), так и ухудшении обучаемости УРПИ (Р1агп1к,1984) при повышении активности 5-ОТ системы дорсального гиппокампа локальным введением серотонина Несмотря, однако, на различные контроли, и в особенности интрагиппокампальные, инъекции не позволяют исключить возможность ухудшения не за счет серотонина, а за счет'локальной судорожной активности или других факторов, связанных с точечным повреждением мозговой ткани (ОогЛпап еЬ а1. ,1969). Кроне того, была биохимически установлена зависимость проявления УРПИ от уровня содержания серотонина в гиппокампе - воспроизведение УРПИ через 24 часа после обучения коррелировало с повышением содержания серотонина (Кашаекеге еЪ а1. ,1977; 0ипп,1980). Согласно же ранее высказанному предположению о характере взаимодействия 5-ОТ и ДА систем мозга в механизмах селекции информации нарушения признаков ЛТ следует объяснять локальным повышением активности ДА системы в области дорсального гиппокампа в результате снятия тормозного влияния серотонина Тогда понижение ее активности фармакологическим путем должно восстановить нарушенные признаки ЛТ. с этой целью не обязательно вводить антагонисты дофамина непосредственно в область дорсального гиппокампа, так как в предыдущих исследованиях мы показали, что системное введение антагониста дофаминовых рецепторов галоперидола не оказывает злияния на сформированные при оптимальном (20 кратном) количестве преэкспозиций условного стимула признаки ЛТ, а значит он не должен повлиять на те его параметры, которые обеспечиваются другими структурами и где сохраняются нормальными уровни активностей двух систем.

Действительно, системное введение перед обучением оперированным животным с латентным торможением гало'перидола в дозе

0,5 мг/кг скорректировало уровень воспроизведения условной реакции при первом тестировании, восстановило устойчивость реакции к амнезическому воздействию и не повлияло на сохранные признаки ЛТ: высокий уровень реакции на второе тестирование и ее пролонгированное сохранение. С этой точки зрения нарушение ЛГ - отсутствие ослабления воспроизведения условной реакции на преэкспозиро-ванный стимул - при электролитическом разрушении дорсального гиппокампа (Кауе, Реагсе,1987) или его повреждении только за счет помещения электродов (DeVietti et al. ,1982), равно как электростимуляции током чрезмерной интенсивности (Salafia, Allan,1982) можно объяснить выключением активности 5-ОТ и ДА терминалей этой структуры из механизмов ЛГ. А так как ДА системе принадлежит ведущая роль в механизмах селекции информации, то и наблюдавшиеся нарушения ЛТ обусловлены прежде всего выключением активности ДА системы дорсального гиппокампа. Отсутствие связи между выключением активности 5-ОТ терминалей дорсального гиппокампа и длительностью спонтанного угасания условной реакции, сформированной на преэкспозированный стимул, также можно объяснить через изменение активности ДА системы этой структуры, так как ее повышение локальным введением агониста дофаминовых рецепторов апоморфина вызывает улучшение сохранения реакции у животных без привыкания к условному стимулу (Grecksch, Matthies,1981; Jork et al.,1982).

Таким образом, дорсальный гиппокамп через свои нейрохимические механизмы обеспечивает уровень первоначального реагирования на стимул, утративший вследствие предварительных неподкреп-ляемых предъявлений свою новизну и зафиксированный мозгом как незначимый, а так же устойчивость сформированной на него ответной реакции к действию других раздражителей.

фугой важной проекционной структурой мезолимбической 5-ОТ системы является кора лобных долей мозга (Azmitia,1987). Накопленные в последние годы клинически* и экспериментальные данные

свидетельствуют об участии нейронов фронтальной коры в процессах модуляции внимания (Лурия,1974; Knight,1984; Shelton et al. ,1988 ч др.). Поэтому представляло интерес выявить роль 5-ОТ терминалей этой структуры в механизмах ЛГ. С этой целью производили селективное разрушение нейротоксином 5-ОТ терминалей префронтальной коры.

Анализ полученных данных показал, что выключение активности о-СТ терминалей префронтальной коры у животных с привыканием к условному стимулу не повлияло на уровень воспроизведения условной »еакции при первом и втором тестированиях, однако, исчезла характерная для ЛТ задержка спонтанного угасания, ослабла устойчивость реакции к амнезическому воздействию. Основываясь на установленном хара:сгере взаимодействия 5-ОТ и ДА систем мозга в механизмах ЛТ в этой серии экспериментов также, была предпринята попытка восстановить у оперированных животных нарушенные признаки латентного торможения через снижение активности ДА системы префронтальной коры блокадой ДА рецепторов галоперидолом.

Действительно, введение оперированным животным с привыканием к условному стимулу перед обучением галопесидола в дозе 0,5 мг/кг привело к замедлению спонтанного угасания условной реакции, усилило ее устойчивость к амнезическому воздействию, т. е. восстановило нарушенные признаки ЛТ и не повлияло на другие, сохранные его параметры: слабое воспроизведение условной реакции в первые сутки тестирования и высокий уровень реакции на второе тестирование.

Таким образом, под контролем фронтальной коры находится длительность сохранения условной реакции, сформированной на условный стимул, зафиксированный вследствие предварительных непод-крепляемых предъявлений на уровне нейтрального. Устойчивость выработанного навыка к шжезическим воздействиям обеспечивается, по-видимому, координированной деятельностью фронтальной коры и дорсального гиппокампа при ведущем значении последнего. Возмок-

но, при реализации этого признака фронтальная кора оказывает мо-дулиругире влияние на деятельность гиппокампа Показано, например, что фронтальные области коры принимают участие в регуляции амплитудно-частотных характеристик гиппокампального тета-ритма (Гасанов, Леонтьева, 1989).

3. Роль серотонинергических терминалей миндалины, их взаи- ■ модействие с дофаминергической системой в латентном торможении.

Важную роль в механизмах оценки новизны и значимости вновь поступающей информации исследователи придают миндалевидному комплексу (Ильюченок и др. ,1981; Суворов и др. ,1983; Dunn, Everitt, 1988). В электрофизиологических экспериментах было выявлено участие миндалины в пространственной структурной организации ЛГ (Ильюченок и др. ,1989), а на поведенческой модели условного избегания было показано, что выключение активности ДА терминалей миндалевидного комплекса (UK) 6-гидроксидофамином приводит к изменениям в воспроизведении и сохранении УРПИ сравнимым с характерными признаками при ЛТ - условная реакция хуже воспроизводится, но сохраняется длительное время (Лоскутова, Ги-линский, 1987). 5-ОТ система МК также принимает участие в процессах обучения. Повышение ее активности микроапликацией серотонина значительно ослабляло воспроизведение УРПИ спустя 24 часа после обучения (Plaznik,1984) и тормозило инструментальные условные рефрексы (Гасанов, 1986). Известно, что ЫК получает проекционные волокна, главным образом, от мезостриарной 5-ОТ системы, однако, имеет терминали и 5-ОТ нейронов ЮТ (Azmttta,1987). Исходя из представленных исследований было предположено, что выключение активности 5-ОТ терминалей МК извратит процесс селекции информации и это выразится в нарушении ЛГ у животньбс с привыканием к условному стимулу, которое можно будет восстановить через изменение активности ДА системы.

Излученные данные, в целом, подтвердили наши предположения. Действительно, реакция животных с разрушенными 5,7-дигидроксит-

риптамином Б-ОТ терминалями МК на сочетание преэкипоэнрованного условного стимула с безусловным подкреплением значительно отличалась от интактнсй группы с контрольным латентным тормолением, а введение перед обучением оперированным животным галоперидола оказало корректируюязэе влияние. Несколько неожиданным оказался факт отсутствия воспроизведения условной реакции у оперированных животных во все сроки тестирования.

конечно, привыкание, угасание ориентировочного рефлекса -это формирование следа, фиксирующего свойства раздражителей в превращения нового в старое (Соколов,1970; йшсградс.за 1370). Но латентное торможение не обеспечивается тем л® механизмом, что и процесс угасания ориентировочной реакции, процесс привыкания к условному стимулу, ознакомления с обстановкой, хотя и является следствием этого процесса И дело не в оказываемом влиянии угашенного стимула на последующее обучение, а в сложности придания стимулу после привыкания биологической значимости пз-за трудностей извлечения его следа (Ильюченок и др. ,1939). лбо он после повторения без подкрепления, после привыкания к не-"Г/, У® зафиксирован как нейтральный, не несущий для организма заяной информации, а так как условная реакция на преэкспозиро-ванный условный стимул все-таки формируется, хотя и в ослабленном виде, следовательно, переоценка значимости раздражителя происходит, а Ж принадлежит в этом определяющая роль (Симонов, 1979; Ильюченок и др. ,1981; Суворов и др. ,1983). Возможно, нормальное протекание механизмов оценки'значимости стимулов обеспечивается определенным оптимальным соотношением уровней аотив-;;ости 5-ОТ и ДА систем МК. Изменение этого соотношения через понижение или повышение активности любой из медиаторных систем

приводит к затруднению придания миндалиной биологической вчачч-

о

ности раздражителю. Такое изменение соотношения молет присходить зо время привыкания к условному стимулу или селективном разрушении ДА терминадей МК б-гидроксидофамином (Лоскутова, йшис-

кий,1987), что приводит к изменениям формирования и сохранения условных реакций характерным для ЛГ. Следовательно, как активация 5-ОТ терминалей, так и их выключение должны привести к аналогичному результату у животных без привыкания к условному стимулу. В литературе имеются данные об ослаблении воспроизведения УРШ через 24 часа после обучения на фоне повышения активности 5-ОТ системы МК микроапликацией серотонина (Р1аггпк,1984). Мы же поставили себе целью проанализировать эффект выключения 5-ОТ терминалей миндалевидного комплекса локальным введением нейро-токсина на формирование УРШ животными без привыкания.

Шлученные данные показали, что выключение активности 5-ОТ терминалей МК привело к ослаблению воспроиведения условной реакции, при первом тестировании, задержке спонтанного угасания и резистентности к амнезическому воздействию. Отмечен был также высокий уровень реакции на второе тестирование. То есть, животные без привыкания, но с пониженной активностью 5-ОТ системы МК продемонстрировали все признаки ЛТ. Привыкание же оперированных животных к условному стимулу, судя по результатам предыдущего эксперимента, привело к взаимной суммации двух однонаправленных на активность 5-ОТ системы ЫК воздействий, что и сделало невозможным, необходимую для формирования условной реакции, переоценку значимости преэкспозированного стимула. При этом не исключается возможность повышения активности ДА системы МК вследствие снятия тормозного влияния серотонина, что также должно усугубить дисбаланс между активностями этих медиаторных систем, в свете таких рассуждений становится понятным корректирующее влияние га-лоперидола на процессы селекции информации у оперированных животных, так как он, снижая активность ДА синаптической передачи, выравнивает ее соотношение с активностью 5-ОТ системы МК, хотя и на более низком уровне.

Таким ооразом, МК через свои нейрохимические механизмы производит переоценку значимости стимула, зафиксированного ь ре- 20 -

зультате предварительных неподкрелляемых предъявлений на уровне нейтрального, обеспечивая тем самым ответную реакцию организма на него.

Для подтверждения сделанных выводов о дифференцированном участии 5-ОТ терминалей дорсального гиппокампа, фронтальной коры и МК в механизмах ЛГ в каждой серии экспериментов предпринимались попытки восстановить нарушенные признаки ЛТ через активацию у оперированных животных 5-ОТ проекционных полей в области интакгных структур мозга блокатором обратного захвата серотоюгаа сертралином. Как и следовало ожидать, введение сертралина не оказало влияния на характер ответной реакции животных с повреждением МК и 20 кратной преэкспозицией условного стимула, так как по своему механизму действия препарат не мог восстановить нормальное соотношение уровней активности 5-ОТ и ДА систем, необходимое для процесса переоценки миндалиной значимости условного раздражителя. Системное введение сертралина животным с селективным разрушением 5-ОТ терминалей префронтальной коры повысило, а животных - дорсального гиппокампа восстановило в ослабленном виде устойчивость условной реакции к амнезическому воздействию, что подтвердило высказанное предположение о совместной координированной деятельности двух структур в реализации этого признака ЛТ. Интересно, что введение серотонина в дорсальный гиппокамп восстанавливало дифференцировку релевантных и иррелевантных раздражителей у лобзктомированных животных (Гасанов и др., 1983).

ВЫВОДЫ

1. Блокада пресинаптических механизмов обратного захвата серотонина сертралином перед обучением приводит к развитию латентного торможения у животных без привыкания к условному стимулу: снижается уровень воспроизведения условной реакции при первом тестировании, условная реакция обладает устойчивостью к спонтанному угасанию и амнезическому воздействию.

2. Разрушение серотониновых нейронов медианного ядра шва делает невозможным развитие у животных с привыканием к условному

стимулу таких признаков латентного торможения, как: ослабление условной реакции при первом тестировании, высокий уровень ее воспроизведения на второе тестирование и устойчивость к спонтанному угасанию и амнезическому воздействию.

а Выключение активности серотонинергических терминалей дорсального гиппокампа приводит к невоспроизведению условной реакции в первые сутки тестирования и устраняет ее устойчивость к амнезическому воздействию у животных с преэкспозицией условного стицула.

4. разрушение серотонинергических терминалей префронтальной поры ускоряет спонтанное угасание условной реакции и ослабляет ее устойчивость к амнезическому воздействию у животных с привыканием к условному стимулу.

5. Выявлен реципрокный характер взаимодействия серотонинер-гической и дофаминергической систем мозга в механизмах латентного торможения.

6. Блокада пресинаптических механизмов обратного захвата дофамина бупропионом делает невозможным создание латентного торможения через активацию серотонинергической системы блокадой обратного захвата серотонина сертралином.

7. Еюкада дофаминовых рецепторов галоперидолом восстанавливает латентное торможение, надушенное разрушением серотонино-вых нейронов медианного ядра ива или серотонинергических терминалей гиппокампа, коры и миндалевидного комплекса

СШЮОК ПЕЧАТШХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАНИИ Ю ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. .Цукьяненко Ф. Я Роль центральной серотонинергической системы в механвзшх адаптации // VII Всесоюзная конференции по экологической физиологии: Тез. докл. - Ашхабад, 1989. - С. 184-185.

2. Дукьяненко ф. Я Участие серотонинергической системы гиппокампа в механизмах латентного торможения // Нейрогуморальные механизш регуляции висцеральных органов и систем: Тез. докл. Всесоюзной научной конференции, посвяненной 100-летию основания

(1889) кафедры нормальной физиологии медицинского факультета Томского государственного университета. - Томск, 1989. - С. 300.

3. Лукьяненко Ф. Я. Модулирующее влияние серотонина на активность дофаминергической системы в механизмах латентного торможения // Матер. 27 Взесоюз. научн. студ. конф. "Студент и научно-технический прогресс": Тез. докл. - Новосибирск, 1989.-С. 37- 4а

4. Лукьяненко Ф. Я Участие срединного переднемозгового се-ротснинергического тракта в механизмах латентного торможения // Молодые ученые-медики - науке и практическому здравоохранению: Тез. докл. конференции молодых ученых СО АМН СССР. - Новосибирск, 1989.- С. 39-41.

5. Лоскутова Л. К , Лукьяненко Ф. Я Специфика участия дофамин- и серотонинергической систем мозга в латентном торможении на примере фармакологических моделей // Тез докл. XXVIII Совещания по проблемам высшей нервной деятельности, посвященное 140-летию со дня рождения академика И. И Павлова. - Лэкинград, 1989. -

- С. 64-65.

Б. Лоскутова Л. а , Лукьяненко Ф. Я , йльюченок Р. Ю. Взаимодействие серотонин- и дофаминергической систем мозга в механизмах латентного торможения у крыс // Журн. высш. нервн. деят. -

- 1989,- Т. 39, N 4.- С. 714-720.

7. Лоскутова Л. В. , Лукьяненко Ф. Я , Ильюченок Р. ¡а Моделирование латентного торможения у крыс активацией центральной серотонинергической системы // Журн. высш. нервн. деят. - 1989. -

- Т. 39, N 6.- С. 1157-1159.

- 23 -

Подписано к печати 14.05.1990г. Ш01438. Зак.372.ТирЛ00 экз.Печ.л. I.Формат б0х84Лб Тип.СО АМН СССР.г.Новосибирск.1990г.