CC BY
22
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
К.В. Изместьев, В.А. Изместьев
Кемеровская государственная медицинская академия,
г. Кемерово
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕСТИРОВАНИЕМ СТИМУЛАМИ ИЗ ПЕРИФЕРИЧЕСКИХ ОТДЕЛОВ АНАЛИЗАТОРОВ
ТЕМЕННОЙ коры кошек в раннем ПОСТРЕАНИМАЦИОННОМ ПЕРИОДЕ
Цель исследования - выявить изменения свойств нейронов теменной коры на стимулы из периферических отделов (зрительного, слухового и кожного) анализаторов в раннем постреанимационном периоде. Нейрофизиологические эксперименты проведены на 28 беспородных кошках, наркотизированных внутрибрюшинно хлоралозой в смеси с нембуталом. В раннем постреанимационном периоде изменяется скорость реакций нервных клеток коры переднего отдела средней супрасильвиевой извилины. В группе коротколатентных нейронов скорость реакций на возбуждающие сигналы от периферических рецепторных полей (зрительного, слухового и кожного) достоверно увеличивается в среднем на 35 %, 25 % и 15 %, соответственно. Наибольшие изменения в параметрах латентных периодов наблюдались в группе коротко латентных нейронов, отвечающих на сигналы от зрительного анализатора. Нарушение функций нейронов в раннем восстановительном периоде оживленного организма обусловлено морфофункциональной перестройкой в работе синапсов. По нашему мнению, это является одним из ведущих патогенетических факторов развития постреанимационной болезни, способствует пониманию механизмов ее развития, изменения в иерархии систем организма и психики людей, перенесших клиническую смерть.
The purpose of research is to reveal the changes of properties of neurons in the cortex on stimulus from peripheral areas (visual, auditory and skin) analyzers in the early postresuscitation period. Neurophysiologic experiments are carried out on 28 mongrel cats, narcotized int-raabdominally chloralose to mixes with nembuthale. In the early postresuscitation period the speed of nervous cells reactions in the cortex of the frontal of the medical supraslvian convolution changes. In group shortly latent neurons the speed of reactions to stimulating signals from the peripheral receptor fields (visual, acoustical auditory and skin) increases evidently on the average of 35 %, 25 % and 15 %. The greatest changes in the parameters of the latent periods were observed in the group of shortly latent neurons, respondiup to the signals from the visual analyzer. The disturbance of neurons functions in the early recovery period in the resuscitated organism is caused by morphologic functional reorganization in work, the of synapses. In our opinion, it is one of the leading pathogenetic factors of the development of postre-suscitative disease. It also, the promotes understanding of mechanisms of its development, the change in hierarchy of body systems and the mentality of people which have undergone clinical death.
После перенесенной клинической смерти у человека нарушается восстановление интегративных функций центральной нервной системы (ЦНС), развиваются морфологические изменения
с образованием множественных фокальных и диффузных некрозов [1, 2, 3], наиболее выраженные в теменной и затылочной областях коры [4]. Выявленные морфологические изменения проявляются в
ОУШщит .. „
вКуэбассе № 4 2006 19
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕСТИРОВАНИЕМ СТИМУЛАМИ ИЗ ПЕРИФЕРИЧЕСКИХ ОТДЕЛОВ АНАЛИЗАТОРОВ ВЛИЯНИЯ ОСТАНОВКИ КРОВОТОКА НА ФУНКЦИЮ НЕРВНЫХ КЛЕТОК ТЕМЕННОЙ КОРЫ КОШЕК В РАННЕМ ПОСТРЕАНИМАЦИОННОМ ПЕРИОДЕ
последующем рядом клинических неврологических симптомов [5]. Выявлено, что на нейронах теменной ассоциативной области коры (ТАОК) выражена конвергенция разномодальных сигналов [6], что и определило наш выбор области исследования функциональных параметров нервных клеток коры головного мозга. Более того, функциональные свойства нервных клеток ТАОК переднего отдела средней супрасильвиевой извилины (ПОССИ) в режиме ишемия — реперфузия на уровне одного нейрона не изучен.
Цель работы — выявление тестированием стимулами из периферических отделов анализаторов влияния остановки кровотока на функцию нервных клеток теменной коры кошек в раннем постреанимаци-онном периоде на уровне одного нейрона.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Нейрофизиологические эксперименты проведены на 28 беспородных кошках (10 ишемизированных, 18 интактных), наркотизированных внутрибрюшин-но хлоралозой (40 мг/кг массы тела) в смеси с нембуталом (20 мг/кг массы тела). Запись и анализ биопотенциалов нейронов ТАОК осуществляли программируемым лабораторным комплексом «Нейроанализатор-1». Нейрон, находящийся под кончиком микроэлектрода, опрашивали по программе, последовательно афферентными сигналами от рецепторных полей кожного, зрительного и слухового анализаторов. Рецепторный аппарат периферических отделов анализаторов раздражался адекватными стимулами. В экспериментах применяли модель пятиминутной клинической смерти путем сдавления грудной клетки манжетой до остановки дыхания и сердечной деятельности [7]. Биологические потенциалы нейронов передней части средней суп-расильвиевой извилины (ПОССИ) отводили стеклянными микроэлектродами, заполненными 2,5-3,0 молярным раствором КС1, с диаметром кончика около одного микрометра [8]. Введение отводящего стеклянного микроэлектрода с заточенным кончиком и устройством его защиты от поломки осуществляли держателем электрода особой конструкции [9]. Результаты исследования обработаны статистически по тесту Уилкок-сона в программе SPSS-11.
РЕЗУЛЬТАТЫ
нах, отвечающих на сигналы от зрительного анализатора. Параметры реакций средне- и длиннолатентных нейронов достоверно не изменялись. Уменьшается возбудимость нервных клеток ПОССИ, однако способность генерировать ответы на стимулы различной модальности сохраняется.
ОБСУЖДЕНИЕ
Возможными причинами изменений возбудимости и параметров ЛП нейронов ПОССИ в раннем постреанимационном периоде является: увеличение деполяризации клеточных мембран в результате метаболических нарушений в головном мозге [10], эффект деафферентации, обусловленной устранением функциональной связи мозга с периферией в результате прекращения кровоснабжения. Так, по данным Byrne J.A. с соавт. [11], при остром устранении афферентных путей от периферических сенсорных зон происходит «немедленная» или «быстрая» перестройка соответствующих нейронных представительств в мозге. Исследования, в основном проводившиеся на основании ответов нейронов соматосенсорной коры, показали, что в течение периода времени от нескольких минут до трех часов происходит полная реорганизация реактивности, рецептивных полей и топографического представительства в коре. Нейроны, утратившие афферентацию, начинают отвечать на стимуляцию соседних рецептивных поверхностей с интактной афферентацией. В нашем случае деаффе-рентация не была острой, а функциональной, вследствие метаболических изменений, вызванных на момент остановки кровотока гипоксией тканей. Из работ выполненных на изолированных нейронах моллюска (Запара Т.А.), следует, что нейрон может участвовать (в составе сети) в реализации большого ко-
Таблица1
Диапазоны в мсек Группы животных Кожный анализатор Слуховой анализатор Зрительный анализатор
Весь диапазон контроль 44,9 ± 1,8 38,4 ± 2,0 48,1 ± 2,3
(0 -100) ишемия 36,7 ± 2,6 28,4 ± 2,9 27,9 ± 2,8
Р < 0,009 < 0,014 < 0,001
ы н I Ф а о к О о контроль 22,7 ± 0,9 18,8 ± 0,8 21,5 ± 1,5
(0 - 33) ишемия 19,3 ± 1,3 14,8 ± 1,5 14,0 ± 1,2
Р < 0,021 < 0,012 < 0,001
Среднелатентный контроль 11,6 ± 1,3 51,7 ± 1,6 51,2 ± 1,5
(34 - 70) ишемия 9,3 ± 1,8 48,5 ± 2,4 50,9 ± 2,5
Р < 0,07 < 0,91 < 0,77
Длиннолатентный контроль 81,9 ± 1,6 81,9 ± 2 83,8 ± 2,3
(71 -100) ишемия 87,7 ± 2,6 82,4 ± 2,8 82,4 ± 3,8
Р < 0,4 < 0,32 < 0,93
Коэффициенты укорочения латентных периодов 0,82 0,74 0,58
коротколатентных контроль 77 (38,9 %) 87 (51,5 %) 37 (30,1 %)
нейронов ишемия ) % ,6 7, 1_Л 3 1_П ) % ,2 7, (6 5 4 54 (70,1 %)
среднелатентных контроль ) % ,8 9, (3 7 7 57 (33,8 %) ) % ,2 51 3 6
нейронов ишемия 27 (29,3 %) ) % ,4 2, (2 5 ) % ,8 0, (2 16
длиннолатентных контроль ) % ,2 0, (2 9 3 ) % ,8 14, 5 2 ) % ,3 0, (2 3 2
нейронов ишемия 12 (13,0 %) 7 (10,4 %) 7 (9,1 %)
Установлено, что в раннем постреани-мационном периоде изменяется возбудимость и скорость реакций нервных клеток. В зависимости от скорости формирования ответной реакции нейроны были разделены на группы (табл. 1).
Наибольшие изменения в параметрах латентных периодов наблюдались в нейро-
МП /I ОППС СууШтна
20 4 2006 в Кузбассе
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
личества пластических реакций и, вероятно, изменения, обеспечивающие перестройку интегральных ответов, имеют локальный характер. Обнаружено, что нарушения состояния цитоскелета, вызванные экзогенными лигандами, оказывают влияние на реализацию, сохранение и повторную выработку пластических реакций. Это позволяет предположить, что многочисленные эндогенные лиганды цитоскелета транслируют информацию об экс-траклеточной среде в микроизменения клеточной архитектуры и обусловливают возбудимость и специфику пластических реакций клетки [12] (табл. 2).
Структурные перестройки определяют ответ клетки на внешние воздействия. Результирующая реакция клетки на внешний сигнал может зависеть не только от характера самого сигнала, но и от состояния зоны воздействия, т.е. от пространственной локализации клеточных структур на этом участке нейрона (обусловленной, в свою очередь, предшествующими взаимодействиями клетки с внешней средой). Интегральная оценка постреанимационных изменений электрической активности нейронов по КУЛП показала, что наибольшие изменения происходят в нейронах, отвечающих на сигналы от зрительного анализатора. Не исключено, что постреанимационное изменение лабильности нейронов ТАОК определяется сложностью в строении и функции зрительного анализатора.
Из трех анализаторов, взятых для исследования, зрительный анализатор наиболее сложен в структурной и функциональной организации, что и определяет, вероятно, наибольшие изменения в его работе после ишемии-реперфузии в период восстановления функций ЦНС. Возможно, это связано с увеличением афферентных потоков в ТАОК, приводящем к морфологическим преобразованиям связей и формированию новых синапсов. Так, через 30-40 минут после индукции потенциации электронная микроскопия выявляет расширение ножек дендритных ши-пиков (на 60 %) и уменьшение их длины, утолщение вдвое постсинаптических плотностей, появление новых шипиков, синапсов с разделением активных зон, внедрением спинул в пресинаптические окончания [11, 12, 13].
Таким образом, на основе анализа полученных результатов можно полагать, что исследование тестированием стимулами из периферических отделов анализаторов влияния остановки кровотока на функцию нервных клеток ПОССИ в раннем постреа-нимационном периоде обусловлено изменением возбудимости и морфофункциональной перестройкой синаптического аппарата входов нейронов. Возможно, это является одним из ведущих патогенетических факторов развития постреанимационной болезни, и это способствует пониманию механизмов ее развития, в результате изменения в иерархии систем гомеокинеза организма и психики людей, перенесших клиническую смерть.
Таблица 2
Изменение возбудимости входов нейронов для сигналов из периферических отделов анализаторов в ПОССИ кошки под влиянием остановки кровотока
Облигатно реагирующие Периферические отделы анализаторов
нейроны анализаторов слухового зрительного кожного
Контроль 6,44 Слухового Гипоксия 3,09 Контроль 4,64 Зрительного Гипоксия 3,25 Контроль 7,48 Кожного Гипоксия 3,0 4,59 7,12 3,56 4,82 5,44 5,28 3,31 3,2 5,82 4,38 3,05 3,06
ЛИТЕРАТУРА:
Развитие постреанимационных морфологических изменений ней-рнов гиппокампа и мозжечка: общие закономерности и особенности /Аврущенко М.Ш., Саморукова И.В., Мороз В.В и др. //Патологическая физиология и экспериментальная терапия. - 2003. -№ 2. - С. 27-29.
Неговский, В.А. Постреанимационная болезнь: 2-е изд., перераб. и доп. /Неговский В.А., Гурвич А.М., Золотокрылина Е.С. - М.,
1987. - 480 с.
Степанов, С.С. Сопоставление уровня судорожной готовности мозга, долговременной памяти, способности к обучению и их структурные эквиваленты в постреанимационном периоде /Степанов С.С., Еринеев С.И., Семченко В.В. //Патологическая физиология и экспериментальная терапия. - 1999. - № 3. - С. 15-19.
Studies on the pathogenesis of ischemic brain damage and the mechanism of its amelioration by thiopental /Nemoto E.M., Kofke W.A., Kessler P. et al. //Acta Neurol. Scand. Suppl. - 1977. - N l. - P. 142-143. Алексеева, Г.В. Клиника, профилактика и терапия постгипоксичес-ких энцефалопатий: методические рекомендации /Алексеева Г.В. -М., 1996. - 39 с.
Изместьев, В.А. Микроэлектродный анализ нейронной организации теменной ассоциативной коры /Изместьев В.А., Казаков В.Н. //Нейрофизиология. - 1972. - Т. 4, № 1. - С. 54-61.
Евтушенко, А.Я. Моделирование клинической смерти и постреани-мационной болезни /Евтушенко А.Я., Банных С.В. //Патологическая физиология и экспериментальная терапия. - 1999. - № 6. - С. 14-15. Изместьев, В.А. Стеклянный микроэлектрод /Изместьев В.А., Казаков В.Н. //Авторское свидетельство № 1533651. - Бюллетень. -1990. - № 3.
Изместьев, В.А. Держатель микроэлектрода /Изместьев В.А. //Авторское свидетельство № 1456090. - Бюллетень. - 1989. - № 5. Январева, И.Н. Исследование фоновой импульсной активности нейронов коры больших полушарий при умирании кошек от кро-вопотери /Январева И.Н., Кузьмина Т.Р. //Нервная система. - Л. -1973. - С. 86-94.
Byrne, J.A. Shortterm expansion of receptive fields in rat primary somatosensory cortex after hindpaw digit denervation /Byrne J.A., Cal-ford M.B. //Brain Res. - 1991. - V. 565, N 2. - P. 218-224.
12. Actin depolymerizing factor (ADF/cofilin) enhances the rate of filament turnover: Implication in actin-based motility /Carlier M-F. et al. //J. Cell. Biol. - 1997. - N 136(6). - P. 1307-1322.
Bucks, P.A. Induction of longterm potentiation is associated with ult-rastructural changes of activated synapses /Bucks P.A., Muller D. //Proc Nat. Acad. Sci. USA. - 1996. - V. 93, N 15. - P. 8045-8046.
2.
3
4.
5
6.
7
9
10
11
13
^М^ицит Mn „
в Кузбассе N2 4 2006 21
