Автореферат и диссертация по ветеринарии (16.00.02) на тему:Морфология ядерных и палеокортикальных структур центрального отдела миндалевидного комплекса мозга крысы

На правах рукописи

Муталова Луиза Раисовна

МОРФОЛОГИЯ ЯДЕРНЫХ И ПАЛЕОКОРТИКАЛЬНЫХ СТРУКТУР ЦЕНТРАЛЬНОГО ОТДЕЛА МИНДАЛЕВИДНОГО КОМПЛЕКСА МОЗГА КРЫСЫ

16.00.02. — патология, онкология и морфология животных

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Уфа - 2004

Работа выполнена на кафедре морфологии и физиологии человека и животных Башкирского государственного университета

Научный руководитель: заслуженный деятель науки РБ

доктор биологических наук, профессор Калимуллина Лилия Барыевна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук,

Защита состоится декабря 2004 г. в 10 часов на заседании диссертационногонного совета Д 220. 003. 02 при ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет» (450001, г. Уфа, ул. 50 лет Октября, 34, корп. 4)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУВПО «Башкирский государственный аграрный университет»

Автореферат разослан ноября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

профессор Шакирова Галия Рафгатовна, кандидат биологических наук, Мусина Ляля Ахияровна

Ведущая организация: Башкирский государственный

медицинский университет

доцент

Каримов Ф.А.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Миндалевидный комплекс (МК) является важной частью лимбической системы мозга, выполняя в ее составе роль полисенсорного центра. Обработанная в нем экстра- и интрацептивная информация передается на висцеральные центры ствола мозга (Schwaber J.S., Карр B.S., Higgins G.,1980; Asian N. et al., 1997; Любашина О.А., 2001) и его высшие отделы — зрительный бугор, неокортекс (Ильюченок Р.Ю. и соавт., 1981; Чепурнов С.А., Чепурнова Н.Е., 1981; Zald D.H., Donndelinger M.J, Pardo J.V., 1998; McDonald A.J., 1998). Это объясняет участие МК в регуляции широкого круга процессов, начиная от деятельности отдельных систем до целостных поведенческих актов, определяющих адаптацию организмов, их пищевое, половое и агрессивно-оборонительное поведение (Айрапетьянц Э.Ш., Сотниченко Т.С., 1967; Amaral D.G., 1992; Davis M., 1992; Шуваев В.Т., Суворов Н.Ф., 2001).

Важна роль МК в определении личностных характеристик человека. Показано его участие в формировании эмоций (Симонов П.В., 1972; Алейникова Т.В. и соавт., 2000; Шульговский В.В., 2003), в механизмах формирования и модуляции памяти (Баклаваджян О.Г. и соавт., 1984; Опо Т., Nishijo H., Uwano Т., 1995; Squire L.R., Knolton B.J., 1995; Sanders S.K., ShekharA., 1995).

На территории МК осуществляется взаимосвязь основных регуляторных систем организма: нервной, эндокринной и иммунной (Raber J., Bloom F.E., 1994; Raber J., Koob G.F., Bloom F.E., 1995; Акмаев И.Г., 1996, 2000; Гриневич В.В., Акмаев И.Г., 2003; Raquel E. et al., 2004). Это объясняет вовлечение МК в патогенез многих заболеваний, включая и наркоманию (Schulteis G. et al.,2000; Franklin T.R., Drahan J.P., 2000).

Современные методы исследования мозга: компьютерная томография и ядерно-магнитный резонанс - показали, что изменение объемных характеристик МК является ранним диагностическим признаком таких заболеваний, как шизофрения, синдром Дауна, болезнь Альцгеймера, (Murphy G.M.J., Ellis W.G., 1991; Cain D.P. et al., 1995; Hendren R.L. et al., 1996; Heimer L., 2000; Raquel E. et al., 2004). МК имеет низкий судорожный порог, и в нем часто формируется ведущий локус фокальной височной эпилепсии (Чепурнов С.А., Чепурнова Н.Е., 1981; Grnewald R.A. et al., 1995; Бикбаев А.Ф., 2000; Зенков Л.Р., 2003).

Обширными исследованиями по функциональной морфологии и нейроэндокринологии МК доказано его участие в половой дифференцировке мозга (Акмаев И.Г., Калимуллина Л.Б., 1993). Выявленные этими авторами в его составе зоны полового диморфизма рассматриваются как источники влияния полисенсорных сигналов на активность гипоталамических центров регуляции секреции

I fpC WAÜJIOtt АЛМД1}

i Ш1МТШ I

I irsmä

гонадотропинов. В свете отмеченного, исследование свойств МК как одного из высших нейроэндокринных центров репродуктивной системы является актуальным для решения фундаментальных проблем медицины и ветеринарии.

Впервые вопрос о субстрате МК - базальное ядро или ядерно-палеокортикальный компонент мозга? - был поднят Калимуллиной Л.Б. (1990), которая отметила наличие на территории МК двух принципов организации серого вещества нервной системы (ядерный и экранный), выявленных Заварзиным А.А. (1939, 1986). На сегодняшний день представительство ядерного и экранного принципов организации серого вещества нервной системы исследовано на территории его переднего (Минибаева З.Р., 1999) и заднего отдела (Ахмадеев А.В., 2001). Полученные этими авторами результаты позволили аргументировать положения концепции о субстрате МК как ядерно-палеокортикальном компоненте мозга на территории указанных отделов. В отношении центрального отдела МК вопрос остается открытым, так как ранее анализ структурной организации его образований с позиций учения Заварзина А.А. о ядерных и экранных центрах не проводился.

Уточнение субстрата МК имеет важное методологическое значение для нейрофизиологических исследований, которые проводятся без учета сложности его структурной организации и часто приводят к противоречиям, мешающим прогрессу знаний о структурно-функциональной организации мозга. Поэтому мы сочли необходимым, опираясь на учение Заварзина А.А. (1986), исследовать представительство ядерных и экранных структур на территории центрального отдела.

Цель и задачи исследования. Цель нашей работы' - уточнение существующего представления о субстрате МК на основе анализа представительства ядерных и палеокортикальных структур в составе центрального отдела МК, исследования особенностей их нейронной организации и цитологических характеристик составляющих их нервных клеток.

В соответствии с поставленной целью были сформулированы следующие основные задачи исследования:

1. изучить цитоархитектонические характеристики структур центрального отдела МК мозга крысы, определить их принадлежность к ядерным или экранным центрам и разработать их классификацию;

2. определить абсолютные и удельные значения площадей ядер, палеокортекса, межуточных формаций и переходных зон и на основании результатов структурно-количественного анализа рассмотреть вопрос о ведущем принципе организации серого вещества нервной системы на территории центрального отдела МК;

3. исследовать нейронную организацию ядер, палеокортекса и межуточных формаций, обратив основное внимание на особенности дендроархитектоники; определить представительство длинноаксонных редковетвистых и густоветвистых нейронов на территории центрального отдела МК; на основании анализа количественных характеристик дендроархитектоники нейронов оценить их интегративные возможности;

4. изучить цитологические характеристики нейронов центрального отдела на уровне световой микроскопии; выполнить сравнительный количественный анализ однородности клеточных популяций, составляющих ядерные и палеокортикальные структуры и внести уточнения в классификацию ядер: исследовать ультраструктуру нейронов и поверхностной зоны межуточной формации.

Научная новизна. Впервые на основании эволюционно-морфологического учения Заварзина А.А. (1939, 1986) о ядерных и экранных центрах нервной системы разработана классификация структур центрального отдела МК на ядра, палеокортикальные структуры и межуточные формации. Впервые выполнен структурно-количественный анализ их представительства на территории центрального отдела, который позволил уточнить представление на субстрат МК. На основании исследования дендроархитектоники нейронов центрального отдела мозга крысы впервые показано наличие на его территории редковетвистой и густоветвистой нейронных систем (Леонтович Т.А., 1976), а также проведена по результатам количественного анализа оценка их интегративных возможностей. Показано, что длинноаксонные густоветвистые нейроны преобладают в палеокортексе и крупноклеточных ядрах миндалевидного комплекса.

Анализ цитологических характеристик нейронов центрального отдела МК выявил региональные особенности распределения кариохромных, светлых и цитохромных нейронов (Минибаева З.Р. и соавт., 1998) в составе ядер и палеокортикальных формаций. Регистрация кариоволюметрических показателей нейронов ядер исследуемого отдела позволила впервые предложить их деление на мелко- и крупноклеточные. Изучение ультрамикроскопических характеристик нейронов межуточной формации показало наличие в ее составе «темных» и «светлых» клеток, отражающих различные функциональные состояния кариохромных и светлых нейронов, а также высокую плотность синапсов.

Практическая и теоретическая значимость. В работе сформулированы положения, которые являются существенным вкладом в современные представления о структурной организации МК. Данные о тесных взаимосвязях ядерного и экранного принципов организации серого вещества нервной системы на территории МК являются значимыми для

эволюционной морфологии, указывая на то, что формирование палеокортикальных структур мозга как особых экранных центров происходило на определенном этапе исторического развития организмов.

Полученные результаты используются в практической части спецкурса «Морфология миндалевидного комплекса мозга» на кафедре морфологии и физиологии человека и животных Башкирского государственного университета, а также внедрены в лекционный курс «Гистология с основами цитологии и эмбриологии» на кафедре гистологии Башкирского государственного медицинского университета.

Положения, выносимые на защиту.

1. В состав центрального отдела МК входят ядра, структуры палеокортекса (пириформная и периамигдалярная кора), межуточная формация - медиальное ядро и переходные зоны. Центральный отдел МК является ядерно - палеокортикальным компонентом мозга.

2. На территории центрального отдела МК представлены редковетвистая и густоветвистая нейронные системы, которые обладают больними интегративными возможностями по сравнению с тождественными системами переднего и заднего отделов МК, что позволяет рассматривать его как важный интегративный центр МК.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на V Всероссийской медико-биологической конференции молодых исследователей (Санкт-Петербург, 2002), на III Межвузовской конференции молодых ученых и студентов (Ижевск, 2003), на Всероссийской конференции с международным участием (Санкт-Петербург, 2003), на Всероссийской конференции «Пластичность и структурно-функциональная взаимосвязь коры и подкорковых образований мозга» (Москва, 2003), на конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы гистологии. Гистогенез и регенерация тканей» (Санкт-Петербург, ВМА, 2004), на заседаниях Башкирского отделения Всероссийского общества анатомов, гистологов и эмбриологов (Уфа, 2004), на VII Конгрессе Международной ассоциации морфологов (Казань, 2004), на V Общероссийском съезде анатомов, гистологов и эмбриологов (Казань, 2004).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, собственных данных (3 главы), обсуждения полученных результатов, выводов. Библиографический список содержит сведения о 222 источниках, 83 из которых на русском и 137 на иностранных языках. Иллюстрации представлены 40 рисунками, среди которых микрофотографии, графики,

рисунки точных копий нейронов. Цифровой материал сгруппирован в 8 таблиц.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Работа выполнена на 74 половозрелых крысах линии Вистар массой тела 220-300 г, содержавшихся в одинаковых условиях вивария. Пищу и питьё животные получали ad libitum, продолжительность светового дня составляла 12-14 часов.

Цитоархитектонические особенности структур центрального отдела МК изучены на 20 крысах. Животных умерщвляли декапитацией с соблюдением основных требований, изложенных в правилах проведения работ с использованием экспериментальных животных. Мозг извлекали из черепа сразу после декапитации и фиксировали в 10% растворе формалина в течение 14 суток. После фиксации мозг проводили по спиртам возрастающей концентрации, хлороформ и заливали в парафин по стандартной схеме. Готовили серии фронтальных срезов мозга толщиной 20 мкм, которые окрашивали крезиловым фиолетовым по методу Ниссля (Меркулов Г. А., 1969, Саркисов Д.С., Перов Ю.Л., 1996).

Проводили анализ серий фронтальных срезов мозга и отбирали из них высокоинформативные срезы центрального отдела МК (Калимуллина Л.Б., Калкаманов ЗА, 1989). Все выявленные структуры центрального отдела МК дифференцировали на ядра, экранные (плоскостные) образования, межуточные формации и переходные зоны. Классификацию структур проводили, опираясь на учение Заварзина А.А. (1939, 1986) о ядерных и экранных центрах нервной системы и на критерии Pigache R.M. (1970) о субстрате палеокортекса. Под центральным отделом мы понимали ту территорию МК, которая находится кзади от переднего кортикального ядра МК, и кпереди от нижнего рога бокового желудочка. Дорсально к центральному отделу МК примыкают базальные ядра (putamen et globus pallidus). Ростральным уровнем центрального отдела МК мы считали ту часть его территории, которая характеризуется наличием комплекса «базомедиальное ядро - периамигдалярная кора». Каудальный уровень характеризуется появлением на срезах конечной полоски (Калимуллина Л.Б., 1987).

Планиметрирование структур было проведено на парафиновых срезах толщиной 20 мкм, окрашенных по методу Ниссля. Проекции ядер (нейронных скоплений), палеокортикальных структур и межуточных формаций зарисовывали на проекционной установке, созданной по образцу установки лаборатории экспериментальной морфологии ВНЭЦ РАМН (зав.- акад. РАМН Акмаев И. Г.). Измерения проводили на двух уровнях (ростральном и каудальном) отдела при увеличении в 50 раз. Величину

увеличения определяли с помощью объект-микрометра. Измерение площадей структур осуществляли планиметром ПП-2. Определяли абсолютные и удельные площади всех структур центрального отдела МК, полученные индивидуальные значения группировали. Математико-статистическую обработку проводили с помощью параметрических методов, достоверность различий определяли по t-критерию Стьюдента.

Нейронную организацию центрального отдела МК изучали на препаратах, приготовленных по методу Гольджи. Работа выполнена на 30 половозрелых крысах. Материал фиксировали в мюллеровской жидкости 3 суток и в хром-осмии. Кусочки перекладывали в 1% раствор азотнокислого серебра на 7 суток. Импрегнированные кусочки обезвоживали в спиртах восходящей концентрации и заливали в целлоидин. Получали срезы толщиной 100 мкм. Нейроны зарисовывали с помощью рисовального аппарата при увеличении в 200 раз.

Количественные характеристики нейронов изучали по методике Леонтович Т.А. (1966, 1978) и Полякову Г.И. (1965, 1973). Непосредственные измерения производили на точных зарисовках нейронов с микроскопа при увеличении в 200 раз, полученных с помощью рисовального аппарата.

Нами измерены следующие параметры дендритного дерева нейронов: число первичных дендритов (D), число свободных концов дендритов (BD), число точек ветвления на всех д е н д р и t;0B)j б щ а я длина дендритов площадь дендритного поля А также

подсчитаны ряд производных параметров: отношение свободных концов к числу первичных дендритов (BD/D), отношение общего числа точек ветвления к числу первичных дендритов (GD/D), удельная плотность дендритов в дендритном поле (ND=LD/VD; VD=SD*h, где h-толщина среза (h= 100мм)) и удельная плотность точек ветвления дендритов в дендритном поле (NG=GD/VD; VD=SDxh, где h-толщина среза (h= 100мм)). Для измерения параметров дендритного дерева были использованы приборы: курвиметр и планиметр. По каждому из параметров был проведен математико-статистический анализ с использованием системы «Statistica 5.0».

Цитологические характеристики Цитологические особенности нейронов, составляющих ядра, экранные структуры и межуточные формации центрального отдела МК изучали на 10 крысах. Для этого фронтальные срезы мозга, толщиной 10 мкм, окрашивали по методу Ниссля. Классификацию нейронов на кариохромные, светлые и цитохромные проводили опираясь на работу Минибаевой З.Р. и соавторов (1998).

Кариометрию нейронов осуществляли микропроекционным способом у 10 крыс. Парафиновые срезы толщиной 10 мкм окрашивали гематоксилином и эозином. Проекции ядер нейронов зарисовывали с помощью объектива 90х и окуляра 7х, при этом линейное увеличение в проекционной установке составляло 2000 х. В каждой зоне измеряли по 200 клеточных ядер.

Вычисление объема ядра мы проводили по формуле эллипсоида вращения так как ядра нейронов имели коэффициент

элонгации, превышающий величину 1,14. Использовали разработанные таблицы значений десятичных логарифмов объемов ядер. Они позволяют получать лог-нормальное распределение, к которому применимы приемы математической статистики (Акмаев И.Г., Калимуллина Л.Б., 1993).

По каждому животному, полученные с помощью указанных выше таблиц (значений десятичных логарифмов объема клеточных ядер) данные по ядрам, структурам палеокортекса и межуточной формации группировали в вариационные ряды. Вычисляли среднюю арифметическую, её ошибку, стандартное отклонение, дисперсию. Затем полученные индивидуальные значения группировали и вычисляли

групповые показатели по всем изучаемым структурам: среднюю арифметическую - М, её ошибку - т, стандартное отклонение - 8, коэффициент вариации - V, ошибку коэффициента вариации т (V), коэффициент асимметрии его ошибку - эксцесс и его

ошибку m (Ex). На основании вариационных рядов строили графики (Лакин Г.Ф., 1990).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Изучение цитоархитектоники структур центрального отдела МК мы начали на его ростральном уровне. В дорсомедиальной части центрального отдела МК находится центральное ядро, которое согласно учению Заварзина А.А. (1986), обладает всеми признаками ядерных структур: это плотно упакованное скопление нервных клеток, имеющее четкие границы, составляющие его нейроны обладают сходным строением. Это крупное округлое образование располагается медиальнее продольной ассоциативной связки. Ядро образовано мелкими и средними по размеру нейронами.

В дорсальной части центрального отдела МК хорошо просматривается скопление нервных клеток в форме треугольника, находящееся между наружной капсулой, которая располагается латерально и продольной ассоциативной связкой, проходящей медиально. Это комплекс латерального и базолатерального ядер. При этом латеральное ядро располагается в дорсальной части треугольника, а базолатеральное

ядро находится ближе к основанию мозга. Клетки рассматриваемых ядер отличаются крупными размерами. Самые крупные нейроны базолатерального ядра формируют его гигантоклеточную часть, остальная же часть базолатерального ядра формирует его основную часть.

Наружная капсула отделяет латеральное ядро и базолатеральное ядро от дорсального эндопириформного ядра, которое занимает самое латеральное положение из всех ядер МК. Эта структура представляет собой достаточно компактное образование из нейронов мелких и средних размеров и имеет вид полоски. Вентральнее основания базолатерального ядра находится вентральное эндопириформное ядро.

Между прослойками волокон продольной ассоциативной связки на границе с вентромедиальной частью гигантоклеточной части базолатерального ядра хорошо просматривается небольшое компактное скопление нейронов. Скопление имеет овальную форму и образовано мелкими по размеру клетками. Это - вставочные массы.

Дорсальнее периамигдалярной коры, отделенное от нее прослойкой белого вещества находится образование, которое не имеет четких границ и выглядит как скопление нейронов, незаметно переходящее в окружающие части МК. Нейроны имеют мелкие и средние размеры. Это базомедиальное ядро.

В переходной зоне между центральным и медиальным ядрами, окруженное белым веществом, определяется небольшое клеточное скопление, получившее название ядро ложа конечной полоски.

Базолатеральную поверхность центрального отдела миндалевидного комплекса образуют структуры, признаки которых совпадают с критериями, выработанными Pigache Я.М. (1970) для определения понятия «палеокортекс»: скопления нервных клеток располагаются на поверхности мозга в виде полосок, внутри которых формируются слои (не менее трех), один из которых - прослойка белого вещества под скоплением нейронов; тела нейронов и их отростки располагаются упорядоченно. Такими плоскостными скоплениями нервных клеток на территории центрального отдела являются пириформная и периамигдалярная кора. Эти структуры представляют собой экранные центры, признаки которых совпадают с теми, на которые указывал Заварзин А.А. (1986).

Латеральная поверхность полушарий мозга центрального отдела МК покрыта структурой, которая имеет вид четкой полоски клеток. Это пириформная кора. В составе пириформной коры четко определяется три слоя: плексиформный, густоклеточный и глубокий клеточный слой. Там, где заканчивается непрерывная полоска пириформной коры (середина базальной поверхности полушария мозга) начинается периамигдалярная кора в виде дугообразно изогнутой полоски клеток. В ней также, как и в

пириформной коре, определяется формирование слоев. В составе периамигдалярной коры можно выделить 3 слоя: плексиформный, густоклеточный слой и глубокий клеточный слой. В периамигдалярной коре, в отличие от пириформной коры, нет четкой границы между густоклеточным слоем и глубоким клеточным слоем. Это согласуется с результатами Карповой А.В. (2000) и Ахмадеева А.В. (2001), изучавшими эту формацию палеокортекса на территории центрального и заднего отделов МК. В глубоком клеточном слое клетки расположены более дисперсно. Плексиформный слой периамигдалярной коры подобен плексиформному слою пириформной коры и содержит единичные клетки.

Медиальнее периамигдалярной коры, в прилежащем к стволу мозга углу полушария, находится скопление клеток, которое имеет форму конуса. Дорсальная его часть обращена в сторону ядра ложа конечной полоски. Основание конуса лежит на базальной поверхности. Медиальная сторона граничит с оптическим трактом. Это структура фигурирует в литературе как медиальное ядро. Однако, скопление нейронов этой структуры не имеет четких границ, так как нейроны располагаются дисперсно, с небольшой плотностью. Кроме того, со стороны базальной поверхности мозга в составе медиального «ядра» определяется бедная клетками полоска нервной ткани. Она ничем не отличается от плексиформного слоя пириформной коры и периамигдалярной коры, являясь их продолжением. Таким образом, структурная организация медиального ядра отклоняется от определения «ядерного» центра по Заварзину А.А. и носит некий промежуточный характер между ядрами и экранными структурами. Такие переходные по цитоархитектонике структуры промежуточного характера Филимонов И.Н. предложил называть межуточными формациями. Мы считаем, что медиальное ядро является межуточной формацией.

На каудальном уровне центрального отдела МК площади большинства рассмотренных структур изменяются. Дифференцировочным признаком этого уровня является ствол конечной полоски (stria terminalis), который разделяет медиальное и центральное ядра.

Ядро ложа конечной полоски на каудальном уровне центрального отдела исчезает, а на его месте появляется ствол конечной полоски. Центральное ядро меняет свою форму на овоидную и примыкает медиальной стороной к стволу конечной полоски. Территория базомедиального ядра на каудальном уровне уменьшается. Площадь латерального ядра и базолатеральных ядер, лежащих между наружной капсулой и продольной ассоциативной связкой, заметно увеличивается. Вставочные массы принимают вид тонкой полоски клеток с продольной осью, располагающейся перпендикулярно к базальной поверхности мозга. Дорсальное эндопириформное ядро изменяет свою форму, дорсальная

половина ядра принимает вид тонкой полоски, а вентральная половина немного расширяется, и по сравнению с ростральным уровнем имеет более вытянутую форму.

Опираясь на критерии Заварзина А.А. (1986) и Pigache Я.М. (1970), мы провели классификацию структур рострального уровня центрального отдела. К ядрам на территории рострального уровня центрального отдела мы отнесли центральное ядро, латеральное ядро, основную часть базолатерального ядра, гигантоклеточную часть базолатерального ядра, базомедиальное ядро, дорсальное эндопириформное ядро, вентральное эндопириформное ядро, ядро ложа конечной полоски, вставочные массы. На территории каудального уровня ядрами являются: центральное ядро, латеральное ядро, основная часть базолатеральное ядра, гигантоклеточная часть базолатерального ядра, базомедиальное ядро, дорсальное эндопириформное ядро, вентральное эндопириформное ядро, вставочные массы.

К палеокортикальным структурам на территории центрального отдела МК мы отнесли пириформную и периамигдалярную кору.

На территории центрального отдела МК мы нашли структуру, имеющую признаки, как ядер, так и палеокортекса. Такие образования получили название межуточных формаций - структуры мозга, которые показывают характеристики, переходные между корковыми (построенными по экранному принципу) и подкорковыми образованиями (для которых характерен ядерный принцип организации серого вещества). Впервые термин "межуточная формация" был введен Филимоновым И.Н. (1949) для обозначения переходных зон, связывающих между собой формации коры - палеокортекс, архикортекс и неокортекс, которые получили названия перипалеокортекс и периархикортекс. Позднее при анализе структурной организации периамигдалярной коры у кошки Мухина Ю.К. (1988) использовала термин межуточная формация для обозначения поля Ршш, которое по ее мнению обладает упрощенным строением и должно рассматриваться как структура переходная между корой и подкоркой. Нами этот термин используется в том же значении, т.е. для обозначения тех структур мозга, которые показывают характеристики промежуточные между корковыми (построенными по экранному принципу) и подкорковыми образованиями (для которых характерен ядерный принцип организации скоплений нервных клеток). На территории центрального отдела МК межуточной формацией является медиальное ядро. Все остальные участки МК- это переходные зоны, а также зоны, по которым проходят волокнистые тракты.

Цитоархитектонический анализ центрального отдела МК показал сложное строение этой области мозга и позволил провести классификацию всех структур на ядра, палеокортекс и межуточную формацию.

Для доказательства того, что центральный отдел МК является ядерно-палеокортикальным компонентом мозга, необходимы также количественные характеристики представительства структур. Структурно-количественные характеристики были получены методом планиметрирования ядерных, паледкортикальных структур и межуточной формации, а также общей площади МК. Исследование проводили на фронтальных срезах центрального отдела МК.

Полученные данные показывают, что на ростральном уровне центрального отдела МК наибольшую площадь занимают ядерные структуры, затем следуют палеокортикальные и межуточные формации. Среди ядер самым крупным является центральное ядро, удельная площадь которого составляет 7,62 %, а суммарная доля ядер равна 31,38 %. Наибольшей . величиной удельной площади среди всех структур центрального отдела МК обладает пириформная кора (17,63 %). В целом, на долю палеокортикальных формаций приходится 21,86 %, межуточных формаций -11,67 %, переходные зоны занимают 35,09 % (рис. 1а).

На каудальном уровне центрального отдела МК самым крупным из ядер является базолатеральное ядро, основная и гигантоклеточная его части (6,96 % и 6,48 % соответственно). Суммарная доля удельной площади ядерных структур на каудальном уровне составляет 28,36 %. Экранные структуры занимают 23,47%, межуточная формация 10,86 %, переходные зоны - 37,31 %. Итак, наибольшую площадь на этом уровне занимают ядерные структуры, затем следуют палеокортикальные структуры и межуточные формации (рис. 1б).

Рис. 1. Диаграмма соотношения удельных площадей ядерных и палеокортикальных структур рострального уровня (а) и каудального (б) уровней центрального отдела МК.

Мы сравнили наши количественные данные о представительстве ядерного и экранного принципов организации на территории центрального отдела с тождественными показателями, полученными при изучении переднего отдела МК (Минибаева З.Р., 1999) и заднего отдела МК (Ахмадеев А.В., 2001). Минибаевой З.Р. показано, что ядра на ростральном уровне переднего отдела занимают 8,3% от всей площади МК, а на долю палеокортекса приходится 32%, межуточных формаций-14%. На каудальном уровне переднего отдела доля ядер, палеокортекса и межуточных формаций составляет соответственно 21%, 21%, 23%. В переднем отделе, особенно на ростральном уровне, ведущим принципом организации серого вещества является экранный. На территории заднего отдела на ростральном уровне на долю ядер приходится 33% площади отдела, палеокортекс занимает 21 % площади заднего отдела, доля межуточной формации составляет 15%. На каудальном уровне заднего отдела доля ядер увеличивается и составляет 37%, палеокортекса - 20%, а доля межуточной формации увеличивается до 17%. Ядерный принцип организации серого вещества в заднем отделе превалирует над экранным, особенно на каудальном уровне.

Количественные данные представительства ядерных палеокортикальных структур и межуточной формации на территории центрального отдела имеют промежуточные значения. Доля ядерных структур в центральном отделе больше, чем в переднем отделе, но меньше, чем в заднем. Площадь экранных структур больше всего в переднем отделе на ростральном уровне, в центральном отделе - значительно меньше, а в заднем отделе на долю палеокортекса приходится меньше, чем в центральном отделе.

Соотношение ядерного и экранного принципов организации нервной ткани на территории различных отделов МК показывает наличие четкого каудо-рострального вектора. Это позволяет предполагать, что формирование МК в процессе эволюции мозга происходило с заднего отдела по направлению к его переднему отделу.

Самым информативным методом при исследовании вопросов эволюционной морфологии нервной системы является метод Гольджи, который позволяет выявить нервную клетку со всеми ее отростками. Анализ нейронной организации ядер, палеокортекса и межуточной формации центрального отдела показал, что в их составе присутствуют длинноаксонные редковетвистые нейроны, длинноаксонные густоветвистые нейроны подкоркового типа и длинноаксонные густоветвистые нейроны коркового типа при наличии небольшого числа короткоаксонных нейронов.

Ядерные структуры центрального отдела образованы, в основном, длинноаксонными густоветвистыми нейронами подкоркового типа и длинноаксонными редковетвистыми нейронами. В их составе также есть переходные от редковетвистых к густоветвистым нейронам. В латеральном и базолатеральном ядрах мы встретили густоветвистые нейроны коркового типа, присутствие которых характерно для палеокортикальных формаций.

При исследовании нейронной организации центрального ядра мы заметили наличие плавного перехода представительства длинноаксонных редковетвистых нейронов, концентрирующихся в его медиальных зонах, к длинноаксонным густоветвистым, занимающих его латеральные зоны. Это согласуется с результатами исследований центрального ядра Шариповой Л.А. (2001). Отмеченный феномен свидетельствуют, вероятно, о многоэтапности формирования этого ядра в процессе исторического развития организмов. Позволяют предполагать это и данные Леонтович Т.А. (1976), которая показала, что длинноаксонные редковетвистые нейроны располагаются в филогенетически старых структурах мозга, в то время как в образованиях мозга, появляющихся позднее, начинают превалировать длинноаксонные густоветвистые нейроны.

Нейроны межуточной формации центрального отдела - медиального ядра - относятся к дли'нноаксонным редковетвистым клеткам. Большая их часть - это короткодендритные нейроны, меньшую часть составляют ретикулярные нейроны. У некоторых короткодендритных нейронов один или два дендрита имеют большую длину, это придает им характер переходных форм между короткодендритными и ретикулярными нейронами.

Палеокортекс центрального отдела МК образован длинноаксонными густоветвистыми нейронами коркового типа, густоветвистыми нейронами подкоркового типа и длинноаксонными редковетвистыми нейронами, имеющими признаки поляризации. Это согласуется с данными Карповой А.В. (2000) по периамигдалярной коре, а также Гурковой Я.О. (2004) по пириформной коре МК мозга крысы.

Наряду с этим нами выявлены и определенные особенности нейронной организации центрального отдела. Так, в составе его латерального ядра нами обнаружены длинноаксонные редковетвистые, а также короткоаксонные нейроны, сведения о которых отсутствуют в работе по переднему отделу (Минибаева З.Р., 1999). Ахмадеевым А.В. (2001) в составе латерального ядра заднего отдела выявлены длинноаксонные редковетвистые и длинноаксонные густоветвистые нейроны подкоркового типа, в то время как нами обнаружены дополнительно к вышеуказанным и длинноаксонные густоветвистые нейроны коркового типа и короткоаксонные нейроны. Участие последних в интегративных процессах

является более значительным и, вероятно, свидетельствует об особенностях протекающих на территории центрального отдела нервных процессов. Найдены и другие особенности нейронной организации центрального отдела МК, касающиеся его базолатерального ядра.

Результаты количественного анализа основных параметров дендритного дерева нейронов центрального отдела МК представлены в таблице.

Таблица

Результаты статистического анализа количественных характеристик дендритов нейронов центрального отдела МК

Редко- t.P Густо- t,P Густо- 1,Р

ветвис- вгтвистые Ветвнс- при

Параметры тые, М±т подкоркового типа, М±т тые коркового типа, М±т сравнении 1 и 3 групп

1 2 3

Б 3,7 2,78 5,09 -2,4 4,06 -0,15

±0,15 р<0,01* ±0,4 р<0,05* ±0,3 р>0,5

В(1 8,7 5,89 18,25 0,54 19,7 4,72

±0,43 р<0,001* ±1,5 р>0,5 ±1,9 р<0,001*

ва 4,6 6,48 11,7 1,02 14,18 4,87

±0,39 р<0,001* ±0,98 р>0,1 ±1,6 р<0,001*

21,8 6,67 53,35 1,21 67,29 4,93

±1,18 р<0,001* ±4,6 Р>0,1 ±8,2 р<0,001*

Ба 308,3 4,39 700,81 1,13 941,5 3,34

±30,8 р<0,001* ±64,6 р>0,05 ±162,0 р<0,05*

ВсМ 2,5 3,68 3,8 3,39 5,02 4,73

±1,18 р<0,001* ±0,26 р<0,001* ±0,4 р<0,001*

ОНА 1,37 3,57 2,6 3,04 3,63 5,16

±0,16 р<0,05* ±0,26 р<0,001* ±0,39 р<0,001*

N<1 0,001 -0,06 0,001 0,96 0,001 0,84

±0,00 р>0,05 ±0,00 р>0,05 ±0,00 р>0,05

0,0002 -0,07 0,0002 0,79 0,0002 0.55

±0,00 р>0,05 ±0,00 р>0,05 ±0,00 р>0,05

Из данных таблицы следует, что длинноаксонные редковетвистые и длинноаксонные густоветвистые нейроны центрального отдела МК значимо различаются по многим параметрам. При этом, прежде всего, следует отметить различия по числу первичных дендритов и их разветвленности, так как именно эти изменения определяют увеличение рецептивного поля нейронов. В заднем отделе МК (Ахмадеев А.В., 2001)

длинноаксонные редковетвистые и густоветвистые нейроны не различались по числу первичных дендритов.

В центральном отделе МК по числу первичных дендритов различаются длинноаксонные густоветвистые нейроны подкоркового и коркового типов (р<0,05). При этом их больше у длинноаксонных густоветвистых нейронов подкоркового типа. В заднем отделе МК (Ахмадеев А. В., 2001) сравнение количественных характеристик дендритов нейронов коркового и подкоркового типов не выявляло подобных различий.

При изучении особенностей дендроархитектоники нейронов в зависимости от их принадлежности к ядерным и палеокортикальным структурам было выявлено, что редковетвистые нейроны палеокортикальных структур и межуточной формации достоверно различаются по числу свободных концов, их больше у нейронов палеокортекса (р<0,05). Также достоверные различия имели место при сравнении показателей удельной плотности всех точек ветвления дендритов нейронов палеокортекса и межуточной формации, плотность была выше в палеокортексе (р<0,05).

Приведенные выше результаты сравнительного анализа количественных характеристик нейронов центрального и заднего отделов МК показывают, что в центральном отделе МК увеличивается число первичных дендритов у длинноаксонных подкорковых нейронов и возрастает их разветвленность. Это свидетельствует об увеличении интегративных возможностей этих нейронов. Знаменательным также является увеличение числа свободных концов у длинноаксонных редковетвистых нейронов палеокортекса по сравнению с подобными нейронами межуточной формации, так как этот факт также отражает повышение интегративных свойств экранной структуры.

Таким образом, в центральном отделе МК присутствует как редковетвистая, так и густоветвистая нейронные системы, которые тесно взаимосвязаны. Их элементы в виде длинноаксонных редковетвистых и длинноаксонных густоветвистых нейронов имеют повсеместное распространение, но для ядерных структур и межуточной формации, занимающих медиальные зоны центрального отдела характерно наличие скоплений длинноаксонных редковетвистых нейронов, в то время как в палеокортексе и крупноклеточных ядрах преобладают длинноаксонные густоветвистые нейроны.

Далее перед нами встал вопрос - находит ли отражение принадлежность структур к ядерным или палеокортикальным формациям на цитологических характеристиках нейронов, входящих в их состав. Анализ цитологических характеристик нейронов ядер, палеокортекса,

межуточной формации и переходных зон центрального отдела МК, выполненный с помощью светового микроскопа, базировался на регистрации характеристик клеточного ядра, перикариона, ядерно-цитоплазматического соотношения, вариабельности размеров и формы клеток. Он показал, что в состав структур рострального и каудального уровней центрального отдела входят следующие типы нейронов: кариохромные, светлые и цитохромные (Минибаева З.Р. и соавторы, 1998).

Сравнительный анализ цитологических характеристик нейронов всех типов структур центрального отдела показал, что мономорфность нейронов наблюдается во вставочных массах. В латеральном и базомедиальном ядрах полиморфизм проявляется лишь при сравнении размера клеток. Остальные ядерные структуры состоят из нейронов, различающихся между собой как по форме и размерам, так и по особенностям организации клеточного ядра и базофильной субстанции. Эндопириформные ядра обладают наибольшим полиморфизмом составляющих их нейронов. Здесь присутствуют мелкие и средние нейроны округлой формы, средние и крупные нейроны полигональной формы.

Палеокортикальные структуры (пириформная и периамигдалярная кора) имеют четкую слоистость. Полиморфизм проявляется внутри густо -клеточного и глубокого клеточного слоев, так как они составлены клетками средних, крупных размеров, а иногда даже мелкими клетками веретеновидной, полигональной и округлой формы. В межуточной формации (медиальном ядре) клетки, в основном, округлой формы мелких и средних размеров.

Соотношение эу - и гетерохроматина в клеточных ядрах нейронов ядерных, экранных структур и межуточной формации характеризуется вариабельностью. Наибольшее количество гетерохроматина определяется в нейронах вставочных масс и в кариохромных нейронах центрального ядра, эндопириформных ядрах и в медиальном ядре. Самые крупные, богатые эухроматином клеточные ядра обнаруживаются в нейронах пириформной, периамигдалярной коры и базолатерального ядра (обеих его частей). Латеральное и базолатеральные ядра состоят из цитохромных нейронов. В составе центрального, эндопириформных и медиального ядер имеются нейроны со светлыми, богатыми эухроматином ядрами. Нейроны палеокортикальных формаций, эндопириформных и базолатеральных ядер обладают массивным перикарионом, который содержит большое количество базофильной субстанции. В целом, проведенный анализ позволил заключить, что длинноаксонным густоветвистым нейронам присущи характеристики цитохромных нейронов, в то время как

длинноаксонные редковетвистые нейроны при окраске по методу Ниссля являются кариохромными или светлыми нейронами.

С целью выявления количественных характеристик популяций клеток, составляющих изучаемые структуры, нами проведены кариометрические исследования нейронов на ростральном и каудальном уровнях центрального отдела. Анализ кариоволюметрических характеристик нейронов ядерных, палеокортикальных структур и межуточной формации показал, что ядра МК делятся по своим параметрам на мелкоклеточные и крупноклеточные. К мелкоклеточным ядрам относятся: центральное (рис. 2а), базомедиальное и вставочные массы. К крупноклеточным - эндопириформное, латеральное, базолатеральное (рис. 2б) и гигантоклеточная часть базолатерального ядра.

Структуры палеокортекса - пириформная (рис. 2в) и периамигдалярная кора по размеру составляющих их нейронов, занимают промежуточное положение между мелкоклеточными и крупноклеточными ядрами. Межуточная формация составлена из нейронов, размер которых близок к размерам нейронов мелкоклеточных ядерных структур.

Рис.2. Гистограммы распределения кариоволюметрических показателей нейронов мелкоклеточных (а -центральное ядро),

крупноклеточных ядер (б базолатеральное) и палеокортекса {в - пириформная кора).

На ультрамикроскопическом уровне нами изучены особенности нейронов в составе межуточной формации - медиальном ядре. Изучение нейронной организации этой структуры выявило наличие в ней длинноаксонных редковетвистых нейронов. Исследование цитологических характеристик показало присутствие кариохромных и светлых нейронов.

Электронно-микроскопический анализ нервных клеток и глии этой структуры выявил наличие темных и светлых нейронов, астроцитов и олигодендроцитов.

Наиболее характерными чертами темных нейронов являются большие размеры клеточных ядер; сложный рельеф их поверхности, за счет многочисленных впячиваний; высокая электронная плотность кариоплазмы из-за большого количества гранулярного материала. Ядрышко крупных размеров чаще всего располагалось эксцентрично. Цитоплазма темных нейронов также обладает значительной электронной плотностью, поэтому выглядит тоже темной, и органеллы просматриваются с трудом или не просматриваются совсем из-за большого количества свободных рибосом. Эти признаки характерны для кариохромных нейронов, выявленных с помощью световой микроскопии. В цитоплазме темных нейронов находится множество светлых митохондрий. Приведенные характеристики темных нейронов позволяют предполагать их функциональную активность.

Наряду с темными нейронами выявлялись и светлые. Особенности ультраструктуры этих нейронов были следующими: контуры клеточного ядра имели единичные неглубокие выпячивания в цитоплазму; преобладал эухроматин. Светлые нейроны имели больший объем цитоплазмы, в которой определялись единичные канальцы гранулярного эндоплазматического ретикулума, свободные рибосомы содержались в небольшом количестве. Можно думать, что светлые нейроны отражают спокойный режим функционирования клетки.

Обнаруженные астроциты носили характер протоплазматических. Они формировали муфты вокруг сосудов и экранировали синапсы. В меньшем количестве присутствовали олигодендроцигы, отличающиеся от астроцитов более плотным клеточным ядром и наличием темной (поглощающей электроны в большей степени, чем астроциты) цитоплазмой.

Большой интерес представляла структурная организация поверхностной зоны межуточной формации, так как известно, что через нее осуществляется связь между передним и задним отделами МК (Olmos J., 1972, Krettek I.E., Price I.L., 1977, 1978). Кроме того, в свете новой концепции о ростро-каудальном градиенте в структурно-функциональной организации МК (Калимуллина Л.Б. и соавторы, 2004) межуточной формации центрального отдела отводится ведущее значение во взаимосвязях нейроэндокринных центров переднего и заднего отделов МК. Так как внутри переднего (Минибаева З.Р., 1999) и заднего отдела МК (Ахмадеев А.В., 2001) были выявлены нейроэндокринные нейроны с признаками секреции элементарных нейросекреторных гранул, при исследовании нейронов медиального ядра мы обращали внимание на

присутствие таких »е элементов в телах нейронов. Однако, в нашем исследовании мы не смогли их найти. Исследование ультраструктуры поверхностной зоны межуточной формации показало, что в ее составе присутствует большое количество параллельно идущих пучков аксонов, которые рассекались продольно или поперечно и формировали аксодендритные синапсы с телами нейронов поверхностной клеточной зоны. В составе аксонных терминалей находились везикулы различных характеристик. Одни из них содержали прозрачные округлые пузырьки и имели размер 50-60 нм, другие - везикулы с плотным центром, диаметр которых достигал 150 нм. Это позволяет говорить о присутствии в их содержимом ацетилхолина, катехоламинов и нейропептидов (Гарлов П.Е., 2002).

ВЫВОДЫ

1. На территории центрального отдела МК находятся ядра (центральное, латеральное, базолатеральное, дорсальное и вентральное эндопириформные ядра, ядро ложа конечной полоски, базомедиальное ядро, вставочные массы), палеокортекс (пириформная и периамигдалярная кора) и межуточная формация - медиальное ядро.

2. Структурно - количественный анализ представительства ядер, палеокортекса и межуточной формации в центральном отделе МК показал, что: на ростральном уровне отдела ядра занимают 31,4 %, палеокортекс -21,9 %, а межуточная формация - 11,7 %; на каудальном уровне на долю ядер приходится 28,4 %, палеокортекса - 23,5 %, межуточной формации -10,9 %. Остальная площадь занята переходными зонами.

3. Дендроархитектоника нейронов ядер, палеокортекса и межуточной формации центрального отдела МК различается: наибольшее разнообразие нейронов имеют ядра, содержащие широкий спектр переходных форм от длинноаксонных редковетвистых нейронов к длинноаксонным густоветвистым нейронам; межуточная формация образована длинно аксонными редковетвистыми нейронами; в палеокортексе преобладают длинноаксонные густоветвистые нейроны коркового и подкоркового типа.

4. Результаты анализа количественных характеристик нейронов центрального отдела МК выявили высокие значения числа первичных дендритов и показателей разветвленности у длинноаксонных густоветвистых нейронов подкоркового типа и длинноаксонных редковетвистых нейронов палеокортекса.

5. Анализ цитологических характеристик нейронов ядер, палеокортекса и межуточной формации центрального отдела МК показал, что мелкоклеточные ядра (центральное, базомедиальное и вставочные

массы) содержат кариохромные и светлые нейроны; в крупноклеточных ядрах (эндопириформном, латеральном и базолатеральном) - преобладают цитохромные нейроны. Палеокортекс по размеру составляющих его нейронов, занимает промежуточное положение между мелкоклеточными и крупноклеточными ядрами и образован цитохромными нейронами; межуточная формация содержит кариохромные и светлые нейроны, размер которых близок к размерам нейронов мелкоклеточных ядер.

6. В межуточной формации центрального отдела МК ультраструктурный анализ выявил:

-темные нейроны, содержащие крупное, богатое РНП-гранулами, электронноплотное ядро, с узким перикарионом и большим количеством свободных рибосом. Они соответствуют кариохромным нейронам;

-светлые нейроны, которые имеют богатое эухроматином ядро и перикарион, содержащий канальцы гранулярной цитоплазматической сети,

-в составе ее поверхностной зоны высокую плотность аксо-дендритных синапсов, терминали аксонов с содержанием элементарных нейросекреторных гранул.

7. Результаты комплексного исследования морфологии центрального отдела МК мозга крысы свидетельствуют о существовании на его территории тесных взаимосвязей между двумя основными принципами организации серого вещества нервной системы - ядерным и экранным - и обосновывают правомерность нового взгляда на его субстрат как ядерно-палеокортикальный компонент мозга.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Нейробиологические исследования МК мозга рекомендуется проводить методами, позволяющими изучать в единстве его ядерные и экранные структуры.

2. Материалы диссертации могут быть внедрены в учебный процесс на биологических, ветеринарных и медицинских факультетах университетов в раздел «Конечный мозг», «Эндокринная система», «Механизмы нейро-гуморальной регуляции».

СПИСОК НАУЧНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Ахмадеев А.В., Минибаева З.Р., Михайлова М.Г., Муталова Л.Р. Новая эволюционно-морфологическая классификация структур миндалевидного комплекса мозга крысы // Тез. докл. V Всероссийская медико-биологическая конференция молодых исследователей «Человек и его здоровье» - С-Пб.: НИИ химии С-ПбГУ, 2002. - С. 13.

2. Калимуллина Л.Б., Ахмадеев А.В., Минибаева З.Р., Муталова. Структурная организация миндалевидного комплекса мозга крысы // СПб.: Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. - 2003. - Т.89. - №1. - С. 8-14.

3. Муталова Л. Р. Количественная характеристика ядерных и палеокортикальных структур центрального отдела миндалевидного комплекса мозга // Материалы III межвузовской конференции молодых ученых и студентов. - Ижевск: Ижевская государственная медицинская академия, 2003. - С. 63-64.

4. Муталова Л.Р. Особенности нейронной организации структур центрального отдела миндалевидного комплекса мозга // Материалы III межвузовской конференции молодых ученых и студентов. - Ижевск: Ижевская государственная медицинская академия, 2003. - С. 63-64.

5. Муталова Л.Р., Калимуллина Л.Б. Нейронная организация зоны полового диморфизма центрального отдела миндалевидного комплекса мозга // Тез. докл. Всероссийская конференция с международным участием. Нейроэндокринология - 2003. - СПб.: Ин-т физиологии им. И.П. Павлова РАН, 2003.-С. 122-123.

6. Муталова Л.Р., Калимуллина Л.Б. Сравнительный анализ количественных характеристик дендритов нейронов ядерных и палеокортикальных структур центрального отдела миндалевидного комплекса мозга // Тез. докл. Всероссийская конференция «Пластичность и структурно-функциональная взаимосвязь коры и подкорковых образований мозга». - М.: Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, 2003. - С. 62.

7. Муталова Л.Р., Калимуллина Л.Б. Количественные характеристики основных типов нейронов центрального отдела миндалевидного комплекса мозга // Успехи современного естествознания. -М.: «Академия Естествознания», 2004. - № 1. - С. 95-96.

8. Муталова Л.Р. Цитоархитектоника и нейронная организация центрального отдела миндалевидного комплекса мозга крысы: Тез. докл. Гистологическая конференция // «Фундаментальные и прикладные проблемы гистологии. Гистогенез и регенерация тканей». - Санкт-Петербург: Военно-медицинская академия, 2004. - 41-43.

9. Муталова Л.Р. Структурная организация центрального отдела миндалевидного комплекса мозга крысы // Вестник Башуниверситета. -Уфа: БашГУ, 2004. - № 1. - С. 31 - 34.

10. Муталова Л.Р. Общий обзор структурной организации рострального уровня центрального отдела миндалевидного комплекса мозга крысы // Итоги биологических исследований 2004. Вып. 8: Сб. науч. тр. - Уфа: РИО БашГУ, 2004. - С. 171-175.

Н.Муталова Л.Р., Калимуллина Л.Б. Цитоархитектоника и количественные показатели структур центрального отдела миндалевидного комплекса мозга крысы // Тез. докл. VII Конгресс международной ассоциации морфологов, г. Казань, 16-18 сентября 2004 года. -Морфология. - СПб.: Эскулап, 2004. - Т. 126. - № 4. - С. 86.

12. Муталова Л.Р., Калимуллина Л.Б. Ядерные и палеокортикальные структуры центрального отдела миндалевидного комплекса мозга // Тез. докл. V Общероссийский съезд анатомов, гистологов и эмбриологов, г. Казань. - М.: Морфологические ведомости, 2004. - № 1-2. - С. 69-70.

13. Муталова Л.Р., Калимуллина Л.Б. Особенности нейронной организации структур центрального отдела миндалевидного тела мозга // Морфология. - СПб.: Эскулап, 2003. - Т. 124. - №6. - С. 78-79.

14. Kalimullina L.B., Akhmadeev A.V., Minibaeva Z.R., Mutalova L.R. Structural Organization ofthe Amygdaloid Complex ofthe Rat Brain // PI. Publ. Corp. - 2004. - V. 34 - № 6 - P. 551 -555.

Муталова Луиза Раисовна

МОРФОЛОГИЯ ЯДЕРНЫХ И ПАЛЕОКОРТИКАЛЬНЫХ СТРУКТУР ЦЕНТРАЛЬНОГО ОТДЕЛА МИНДАЛЕВИДНОГО КОМПЛЕКСА МОЗГА КРЫСЫ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Лицензия на издательскую деятельность ЛР№ 021319 от 05.01.99 г.

Подписано в печать 19.11.2004 г. Бумага офсетная. Формат 60x84/16. Гарнитура Times. Отпечатано на ризографе. Усл. печ. л. 1,3. Уч.-изд. л. 1,6. Тираж 100 экз. Заказ 818.

Редакционно-издательский отдел Башкирского государственного университета 450074, РБ, г.Уфа, ул.Фрунзе, 32.

Отпечатано на множительном участке Башкирского государственногоуниверситета 450074, РБ, г. Уфа, ул. Фрунзе, 32.

»23 189

Актуальность проблемы

Миндалевидный комплекс (МК) является важной частью лимбической системы мозга, выполняя в ее составе роль полисенсорного центра. Обработанная в нем экстра - и интрацептивная информация передается на висцеральные центры ствола мозга (Schwaber J.S., Kapp В.S., Higgins G., 1980; Asian N. et al., 1997; Любашина O.A., 2001) и его высшие отделы -зрительный бугор, неокортекс (Ильюченок Р.Ю. и соавт., 1981; Чепурнов С.А., Чепурнова Н.Е., 1981; Zald D.H., Donndelinger M.J., Pardo J.V., 1998; McDonald A.J., 1998). Это объясняет участие МК в регуляции широкого круга процессов, начиная от деятельности отдельных систем до целостных поведенческих актов, определяющих адаптацию организмов, их пищевое, половое и агрессивно-оборонительное поведение (Айрапетьянц Э.Ш., Сотниченко Т.С., 1967; Amaral D.G., 1992; Davis M., 1992; Шуваев В.Т., Суворов Н.Ф., 2001).

Важна роль МК в определении личностных характеристик человека. Показано его участие в формировании эмоций (Симонов П.В., 1972; Алейникова Т.В. и соавт., 2000; Шульговский В.В., 2003), в механизмах формирования и модуляции памяти (Баклаваджян О.Г. и соавт., 1984; Опо Т., Nishijo H., Uwano T., 1995; Squire L.R., Knolton B.J., 1995; Sanders S.K., Shekhar A., 1995).

На территории МК осуществляется взаимосвязь основных регуляторных систем организма: нервной, эндокринной и иммунной (Raber J., Bloom F.E., 1994; Raber J., Koob G.F., Bloom F.E., 1995; Акмаев И.Г., 1996, 2000; Гриневич B.B., Акмаев И.Г., 2003; Raquel Е. et al., 2004). Это объясняет вовлечение МК в патогенез многих заболеваний, включая и наркоманию (Laakso М.Р., et al., 1995; Schulteis G. et al., 2000; Franklin T.R., Druhan J.P., 2000).

Современные методы исследования мозга: компьютерная томография и ядерно-магнитный резонанс - показали, что изменение объемных характеристик МК является ранним диагностическим признаком таких заболеваний, как шизофрения, синдром Дауна, болезнь Альцгеймера, (Murphy G.M.J., Ellis W.G., 1991; Cain D.P. et al., 1995; Hendren R.L. et al., 1996; Heimer L., 2000; Raquel E. et al., 2004). МК имеет низкий судорожный порог, и в нем часто формируется ведущий локус фокальной височной эпилепсии (Чепурнов С.А., Чепурнова Н.Е., 1981; Grnewald R.A. et al., 1995; Бикбаев А.Ф., 2000; Зенков JI.P., 2003).

Обширными исследованиями по функциональной морфологии и нейроэндокринологии МК доказано его участие в половой дифференцировке мозга (Акмаев И.Г., Калимуллина Л.Б., 1993). Выявленные этими авторами в его составе зоны полового диморфизма рассматриваются как источники влияния полисенсорных сигналов на активность гипоталамических центров регуляции секреции гонадотропинов. В свете отмеченного, исследование свойств МК как одного из высших нейроэндокринных центров репродуктивной системы является актуальным для решения фундаментальных проблем медицины и ветеринарии.

Впервые вопрос о субстрате МК — базальное ядро или ядерно-палеокортикапьный компонент мозга? - был поднят Калимуллиной Л.Б. (1990), которая отметила наличие на территории МК двух принципов организации серого вещества нервной системы (ядерный и экранный), выявленных Заварзиным A.A. (1939, 1986). На сегодняшний день представительство ядерного и экранного принципов организации серого вещества нервной системы исследовано на территории его переднего (Минибаева З.Р., 1999) и заднего отдела (Ахмадеев A.B., 2001). Полученные этими авторами результаты позволили аргументировать положения концепции о субстрате МК как ядерно-палеокортикальном компоненте мозга на территории указанных отделов. В отношении центрального отдела МК вопрос остается открытым, так как ранее анализ структурной организации его образований с позиций учения Заварзина A.A. о ядерных и экранных центрах не проводился.

Уточнение субстрата МК имеет важное методологическое значение для нейрофизиологических исследований, которые проводятся без учета сложности его структурной организации и часто приводят к противоречиям, мешающим прогрессу знаний о структурно-функциональной организации мозга. Поэтому мы сочли необходимым, опираясь на учение Заварзина A.A. (1986), исследовать представительство ядерных и экранных структур на территории центрального отдела.

Цель и задачи исследования

Цель нашей работы — уточнение существующего представления о субстрате МК на основе анализа представительства ядерных и палеокортикальных структур в составе центрального отдела МК, исследования особенностей их нейронной организации и цитологических характеристик составляющих их нервных клеток.

В соответствии с поставленной целью были сформулированы следующие основные задачи исследования:

1. изучить цитоархитектонические характеристики структур центрального отдела МК мозга крысы, определить их принадлежность к ядерным или экранным центрам и разработать их классификацию;

2. определить абсолютные и удельные значения площадей ядер, палеокортекса, межуточных формаций и переходных зон и на основании результатов структурно-количественного анализа рассмотреть вопрос о ведущем принципе организации серого вещества нервной системы на территории центрального отдела МК;

3. исследовать нейронную организацию ядер, палеокортекса и межуточных формаций, обратив основное внимание на особенности дендроархитектоники; определить представительство длинноаксонных редковетвистых и густоветвистых нейронов на территории центрального отдела МК; на основании анализа количественных характеристик дендроархитектоники нейронов оценить их интегративные возможности;

4. изучить цитологические характеристики нейронов центрального отдела на уровне световой микроскопии; выполнить сравнительный количественный анализ однородности клеточных популяций, составляющих ядерные и палеокортикальные структуры и внести уточнения в классификацию ядер: исследовать ультраструктуру нейронов и поверхностной зоны межуточной формации.

Научная новизна

Впервые на основании эволюционно-морфологического учения Заварзина A.A. (1939, 1986) о ядерных и экранных центрах нервной системы разработана классификация структур центрального отдела МК на ядра, палеокортикальные структуры и межуточные формации. Впервые выполнен структурно-количественный анализ их представительства на территории центрального отдела, который позволил уточнить представление на субстрат МК. На основании исследования дендроархитектоники нейронов центрального отдела мозга крысы впервые показано наличие на его территории редковетвистой и густоветвистой нейронных систем (Леонтович Т.А., 1976), а также проведена по результатам количественного анализа оценка их интегративных возможностей. Показано, что длинноаксонные густоветвистые нейроны преобладают в палеокортексе и крупноклеточных ядрах миндалевидного комплекса.

Анализ цитологических характеристик нейронов центрального отдела МК выявил региональные особенности распределения кариохромных, светлых и цитохромных нейронов (Минибаева З.Р., 1999) в составе ядер и палеокортикальных формаций. Регистрация кариоволюметрических показателей нейронов ядер исследуемого отдела позволила впервые предложить их деление на мелко- и крупноклеточные. Изучение ультрамикроскопических характеристик нейронов межуточной формации показало наличие в ее составе «темных» и «светлых» клеток, отражающих различные функциональные состояния кариохромных и светлых нейронов, а также высокую плотность синапсов.

Практическая и теоретическая значимость

В работе сформулированы положения, которые являются существенным вкладом в современные представления о структурной организации МК. Данные о тесных взаимосвязях ядерного и экранного принципов организации серого вещества нервной системы на территории МК являются значимыми для эволюционной морфологии, указывая на то, что формирование палеокортикальных структур мозга как особых экранных центров происходило на определенном этапе исторического развития организмов.

Полученные результаты используются в практической части спецкурса «Морфология миндалевидного комплекса мозга» на кафедре морфологии и физиологии человека и животных Башкирского государственного университета, а также внедрены в лекционный курс «Гистология с основами цитологии и эмбриологии» на кафедре гистологии Башкирского государственного медицинского университета.

Положения, выносимые на защиту

1. В состав центрального отдела МК входят ядра, структуры палеокортекса (пириформная и периамигдалярная кора), межуточная формация — медиальное ядро и переходные зоны. Центральный отдел МК является ядерно - палеокортикальным компонентом мозга.

2. На территории центрального отдела МК представлены редковетвистая и густоветвистая нейронные системы, которые обладают большими интегративными возможностями по сравнению с тождественными системами переднего и заднего отделов МК, что позволяет рассматривать его как важный интегративный центр МК.

Апробация работы

Основные положения диссертации докладывались на V Всероссийской медико-биологическая конференции молодых исследователей (Санкт-Петербург, 2002), на III Межвузовской конференции молодых ученых и студентов (Ижевск, 2003), на Всероссийской конференции с международным участием (Санкт-Петербург, 2003), на Всероссийской конференции

Пластичность и структурно-функциональная взаимосвязь коры и подкорковых образований мозга» (Москва, 2003), на конференции: «Фундаментальные и прикладные проблемы гистологии. Гистогенез и регенерация тканей» (Санкт-Петербург, Военно-медицинская академия, 2004), на заседаниях Башкирского отделения Всероссийского общества анатомов, гистологов и эмбриологов (Уфа, 2004), на VII Конгрессе Международной ассоциации морфологов (Казань, 2004), на V Общероссийском съезде анатомов, гистологов и эмбриологов (Казань, 2004).

Публикации По теме диссертации опубликовано 14 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, собственных данных (3 главы), обсуждения полученных результатов, выводов. Библиографический список содержит сведения о 222 источниках, 83 из которых на русском и 137 на иностранных языках. Иллюстрации представлены 40 рисунками, среди которых микрофотографии, графики, рисунки точных копий нейронов. Цифровой материал сгруппирован в 8 таблиц.

выводы

1. На территории центрального отдела МК находятся ядра (центральное, латеральное, базолатеральное, дорсальное и вентральное эндопириформные ядра, ядро ложа конечной полоски, базомедиальное ядро, вставочные массы), палеокортекс (пириформная и периамигдалярная кора) и межуточная формация - медиальное ядро.

2. Структурно - количественный анализ представительства ядер, палеокортекса и межуточной формации в центральном отделе МК показал, что: на ростральном уровне отдела ядра занимают 31,4 %, палеокортекс — 21,9 %, а межуточная формация - 11,7 %; на каудальном уровне на долю ядер приходится 28,4 %, палеокортекса - 23,5 %, межуточной формации - 10,9 %. Остальная площадь занята переходными зонами.

3. Дендроархитектоника нейронов ядер, палеокортекса и межуточной формации центрального отдела МК различается: наибольшее разнообразие нейронов имеют ядра, содержащие широкий спектр переходных форм от длинноаксонных редковетвистых нейронов к длинноаксонным густоветвистым нейронам; межуточная формация образована длинноаксонными редковетвистыми нейронами; в палеокортексе преобладают длинноаксонные густоветвистые нейроны коркового и подкоркового типа.

4. Результаты анализа количественных характеристик нейронов центрального отдела МК выявили высокие значения числа первичных дендритов и показателей разветвленности у длинноаксонных густоветвистых нейронов подкоркового типа и длинноаксонных редковетвистых нейронов палеокортекса.

5. Анализ цитологических характеристик нейронов ядер, палеокортекса и межуточной формации центрального отдела МК показал, что мелкоклеточные ядра (центральное, базомедиальное и вставочные массы) содержат кариохромные и светлые нейроны; в крупноклеточных ядрах (эндопириформном, латеральном и базолатеральном) - преобладают цитохромные нейроны. Палеокортекс по размеру составляющих его нейронов, занимает промежуточное положение между мелкоклеточными и крупноклеточными ядрами и образован цитохромными нейронами; межуточная формация содержит кариохромные и светлые нейроны, размер которых близок к размерам нейронов мелкоклеточных ядер.

6. В межуточной формации центрального отдела МК ультраструктурный анализ выявил:

-темные нейроны, содержащие крупное, богатое РНП-гранулами, электронноплотное ядро, с узким перикарионом и большим количеством свободных рибосом. Они соответствуют кариохромным нейронам;

-светлые нейроны, которые имеют богатое эухроматином ядро и перикарион, содержащий канальцы гранулярной цитоплазматической сети,

-в составе ее поверхностной зоны высокую плотность аксо-дендритных синапсов, терминали аксонов с содержанием элементарных нейросекреторных гранул.

7. Результаты комплексного исследования морфологии центрального отдела МК мозга крысы свидетельствуют о существовании на его территории тесных взаимосвязей между двумя основными принципами организации серого вещества нервной системы - ядерным и экранным - и обосновывают правомерность нового взгляда на его субстрат как ядерно-палеокортикальный компонент мозга.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Нейробиологические исследования МК мозга рекомендуется проводить методами, позволяющими изучать в единстве его ядерные и экранные структуры.

2. Материалы диссертации могут быть внедрены в учебный процесс на биологических, ветеринарных и медицинских факультетах университетов в раздел «Конечный мозг», «Эндокринная система», «Механизмы нейро-гуморальной регуляции».