CC BY
22
ФИЗИОЛОГИЯ И ПАТОЛОГИЯ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ
УДК 612.833
СПОНТАННАЯ И ВЫЗВАННАЯ АКТИВНОСТЬ ОТДЕЛЬНЫХ НЕЙРОНОВ КОРЫ ГОЛОВНОГО МОЗГА ПРИ ОСТРОМ ОБЩЕМ ПЕРЕГРЕВАНИИ А. В. Евсеев, М. А. Евсеева
Смоленская государственная медицинская академия
В связи с тем, что тепловые поражения у человека нередко приводят к тяжелым последствиям, а иногда и гибели, проблема повышения устойчивости организма к перегреванию остаётся актуальной для современной медицинской науки. Высокая температура окружающей среды, особенно в сочетании с интенсивной физической нагрузкой и с использованием изолирующего защитного снаряжения (например, при проведении экстренных мероприятий по ликвидации химической аварии на производстве), приводит к быстрому перегреванию с последующим снижением работоспособности [1].
Исследования многих авторов показали, что воздействие термического фактора в первую очередь отражается на изменении параметров электрической активности ЦНС [2, 4, 5]. Однако практически все работы, в которых исследовались биоэлектрические явления в мозговой ткани при перегревании, выполнены на базе метода вызванных потенциалов, который не позволяет провести тонкую оценку изменений активности одиночных нейронов [3, 6].
Целью нашего исследования явилось изучение спонтанной и вызванной активности нервных клеток головного мозга в условиях управляемой гипертермии.
Методы исследования. Опыты выполнены на кошках-самцах массой 3,5 - 4,5 кг. Для проведения необходимых предварительных хирургических манипуляций (интубация, трепанация черепа, вскрытие мозговых цистерн) животных наркотизировали калипсолом (25 мг/кг внутрибрюшинно) в сочетании с местным применением новокаина (2%). После обездвиживания (миорелаксин, 10 мг/кг) кошку переводили на управляемое дыхание и фиксировали в стереотаксическом приборе. Регистрацию биоэлектрической активности одиночных нейронов соматосенсорной зоны коры головного мозга осуществляли с помощью стеклянных микроэлектродов, заполненных 3 М раствором №С1. Вызванные ответы нейронов инициировали электрическим раздражением лучевого нерва контрлатеральной передней конечности (амплитуда - 20-40 В; длительность -0,5 с). Анализ разрядной активности нейронов проводили с помощью ЭВМ по показателям растровых диаграмм, перистимульных гистограмм и гистограмм межимпульсных интервалов. Состояние общей гипертермии моделировали с помощью специальной электрогрелки, обеспечивающей дозированный и равномерный нагрев тела животного. Температуру измеряли в прямой кишке спиртовым термометром.
Результаты исследований и их обсуждение. Было изучено 20 нейронов. Исходные параметры разрядной деятельности различных нейронов отличались по частотным характеристикам, варьируя от 4 до 24 имп/с (в среднем 12 имп/с). Вызванные ответы на электростимуляцию были также различными по выраженности, продолжительности и фазности. Гистограммы межимпульсных интервалов представляли собой как симметричные, так и асимметричные кривые с одним наиболее выраженным максимумом. Однако в отдельных случаях регистрировались бимодальные и полимодальные гистограммы. Частная задача опытов сводилась к оценке изменений активности регистрируемых нейронов в процессе нагревания животного. Фиксацию промежуточных результатов осуществляли через каждые 0,50С. Животное постепенно нагревали до температуры 400С (1,5-2 ч). Согласно ранее проведенным исследованиям, температура порядка 400С является переломной. Ее превышение, как правило, приводит к гибели подопытного животного.
Типичная динамика показателей растровых и перистимпульсных гистограмм отдельной нервной клетки в условиях плавного перегревания животного вплоть до 400С показана на рис. 1.
А
20................её..............изо..............140..............100 пл '
20................¿0..............±00..............1-40..............160 МС
Рис. 1. Динамика нейронной активности в условиях общего перегревания. Жирная точка - момент нанесения раздражения. А- температура тела 370С, Б - 400С.
Было установлено, что в стадию компенсации, характеризующуюся стабильностью температуры тела при нагревания, спонтанная разрядная активность нейрона несколько повышается - обычно с 8 до 10 имп/с. Срыв компенсационных механизмов сопровождается сначала некоторым увеличением импульсной активности (12,5 имп/с; Т=38,50С). Дальнейшее увеличение температуры тела приводит к снижению активности нервной клетки до 1 имп/с при Т=400С. (рис. 2).
Рис. 2. Изменение спонтанной активности нервной клетки моторной области коры головного мозга (имп/с) в зависимости от температуры тела кошки при остром перегревании.
Следует отметить, что вызванные реакции нейрона обычно остаются достаточно яркими. Увеличение температуры тела способствует некоторому повышению реактивности нейронов, увеличению амплитуды суммарного ответа - с 14 ( контроль) до 23 ед - 390С, 21 ед - 400С (рис.3).
Рис. 3. Изменение амплитуды вызванных ответов нейрона моторной области коры головного мозга кошки в зависимости от температуры тела при остром перегревании.
Как выяснилось, прекращение нагревания животного способствует быстрому восстановлению частотных параметров биоэлектрической активности нейронов еще до реального снижения температуры тела (8 имп/с). Восстановление температуры сопровождается вторичным увеличением спонтанной активности нейронов при максимуме 12 имп/с (Т=38,50С). Однако затем активность снижается до 7 имп/с и остается на данном уровне вплоть до достижения исходного значения температуры тела животного.
В одном из опытов была предпринята попытка повторного нагрева животного. Фоновая активность 16 нейронов в среднем составила 6 имп/с при температуре тела 360С. Спонтанная активность нейрона, который был выбран для исследования, составила 4,5 имп/с. Стадия компенсации при нагревании практически отсутствовала. Разрядная активность быстро снизилась до 2-3 имп/с. Ответы на электростимуляцию были кратковременными с выраженной тормозной фазой (амплитуда 14-15 ед). При достижении температуры 37,50С состояние животного резко ухудшилось. Наблюдали снижение суммарной электрической активности мозга с последующим летальным исходом.
Таким образом, можно заключить, что по динамике изменения спонтанной и вызванной активности нейронов коры головного мозга при общем перегревании организма можно делать обоснованные заключения о стадийности процесса, уровне реактивности организма, возможностях компенсации состояния и адаптации к гипертермии.
Литература
1. Макаров В. И., Тюренков И. Н., Клаучек С.В., Наливайко И. Ю., Антипова А. Ю. О повышении тепловой устойчивости человека при однократном применении бемитила и фенибута //Эксперим. и клин. фарм. -1997. - Т.60. - №1. - С.68-71
2. Островская Р.У. Влияние высокой и низкой температуры окружающей среды на активность транквилизаторов бензодиазепинового ряда //Фарм. и токсикол. -1979.- №4 - С.349-351.
3. Соловьева А. Д., Лосева М. И. Соматосенсорные вызванные потенциалы у больных с расстройствами терморегуляции центрального происхождения // Ж. Невропатол. и психиатр. - 1993. -№6. - С. 64-67.
4. Boyes W. K., Hetzler B. E., Dyer R. S. Acute effects of ethanol on pattern reversal and flash-evoked potentials in rats and the relationship to body temperature // Int. J. Psychophysiol. - 1993. - V.1. - P. 27-39.
5. Carey M. B, Zelick R. The effect of sound level, temperature and dehydration on the brainstem auditory evoked potential in anuran amphibians // Hear. Res. - 1993. - V.2. - P.216-228.
6. Takahashi H., Tanaka R., Kameyama S., Hondo H., Honda Y. Somatosensory evoked potential and brain temperature in the Mongolian gerbil during whole body hyperthermia // No To Shinkei 1991. - V.7. - P.619-624.
