WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Роль стриатума в асимметрии компенсаторных процессов и нейрохимической асимметрии при выполнении манипуляционных движений у крыс

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Будилин Сергей Юрьевич

«Роль стриатума в асимметрии компенсаторных процессов и нейрохимической асимметрии при выполнении манипуляционных движений у крыс»

Специальность 03.03.01 физиология

Автореферат

Диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Москва - 2010

Диссертация выполнена в лаборатории математической нейробиологии обучения (заведующий – доктор биологических наук А.А. Фролов) Учреждения Российской академии наук Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН (директор – доктор биологических наук, профессор П.М. Балабан)

Научный руководитель доктор медицинских наук М.Е. Иоффе

Официальные оппоненты доктор биологических наук,

профессор В.В.Шульговский

доктор биологических наук М.Л. Пигарева

Ведущее учреждение Научный центр неврологии РАМН

Защита диссертации состоится « 24 » ноября 2010г. На заседании Специализированного ученого совета (Д-003 10.01) при Учреждении Российской академии наук Институте высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН по адресу: 117865, Москва, ул. Бутлерова, д. 5а

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждения Российской академии наук Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН

Автореферат разослан « 21 »______октября____________2010г.

Ученый секретарь

Диссертационного совета

профессор, доктор биологических наук В.В. Раевский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Одной из длительно изучаемых и до сих пор остающейся актуальной проблем нейрофизиологии является межполушарная асимметрия головного мозга. Несмотря на длительное изучение вопроса, причины возникновения ярко выраженной полушарной латерализации у человека и механизмы этой асимметрии нельзя считать окончательно установленными. Так, например, не вполне ясно, в какой мере праворукость человечества является врожденной, а в какой является результатом обучения. Некоторое содействие может оказать изучение латеральной специализации мозга у животных, у которых обнаружены различные виды асимметрии: морфологическая, функциональная, нейрохимическая и другие.

Одним из видов асимметрии является двигательная, которая включает в себя асимметрию позы, пространства (выбор стороны в лабиринте) и такую наиболее исследованную асимметрию, как предпочтение руки или передней конечности у животных. В отличие от человека, у животных процент правшей и левшей приблизительно равен и суммарно составляет около 80 процентов (большая часть данных получена на крысах и мышах). Остальные 20 процентов составляют амбидекстры, то есть животные, одинаково использующие и правую и левую конечность. Это соотношение зависит от сложности выполняемого движения. Общее правило таково: чем сложнее моторная задача, тем выше латерализация. Очень интересны опыты с обучением животных использовать ранее непредпочитаемую лапу (Peterson, 1951). Большинство животных переучивается, после чего в свободном поведении часть из них возвращается к исходному предпочтению, а часть нет. При этом существуют животные, которых ни при каких условиях невозможно обучить пользоваться другой конечностью. Таких животных можно считать истинными «левшами» или «правшами». Представляется, что по степени моторного предпочтения популяция животных является континумом, простирающимся от крайних «правшей» до крайних «левшей», между которыми находятся амбидекстры. (Микляева, 1989). И хотя у человека предпочтение сильно сдвинуто вправо (на что, конечно, сильно влияет обучение и жизнь в «правой» среде), и в человеческой популяции, как и у животных, существует некоторый пул левшей, которые либо плохо, либо вообще не обучаются пользоваться правой рукой (Доброхотова, Брагина, 1994). Помимо этого, важно отметить, что предпочтение конечности не является изолированным признаком, а связано с асимметрией иммунной и нейромедиаторной систем, что указывает на сложность данного феномена, выходящего за рамки исключительно нервной системы (Barneoud et al., 1990; Fride et al., 1990; Qingling et al., 2004; Shen et al., 2005; Quaranta et al., 2008).

Существуют работы, в которых показаны межполушарные различия нарушений позы и движений, а также процесса реабилитации после поражений правого и левого полушария, однако число работ, в которых исследовались бы различия неврологических нарушений у левшей и правшей, относительно невелико (Жаворонкова, 2006). Известно также, что левши более склонны к развитию таких заболеваний как шизофрения и эпилепсия. Несмотря на сложность и многогранность этих заболеваний, ряд исследователей проводит некоторые параллели между человеком и животными (Louilot et al., 1994; Cowell et al., 1999).

Существует большое количество работ связанных с изучением нарушения и восстановления двигательных функций после повреждения различных структур мозга у животных (Starkstein et al., 1988; Wolterink et al., 1990; Carman et al., 1991; Whishaw et al., 1991, 2000, 2002; Castaneda et al., 1992; Winkler et al., 1999; Mukhida et al., 2001), Однако асимметрия компенсаторных процессов после повреждения мозга мало изучена. В ряде работ (Miklyaeva et al., 1993) исследовали асимметрию восстановления латерализованного моторного навыка после удаления моторной коры правого или левого полушария. Однако в литературе нет работ, в которых бы изучалась асимметрия восстановления навыка после повреждения стриатума, а именно хвостатого ядра. С учетом того, что число левшей в человеческой популяции растет, представляется, что такие исследования на животных, имеют существенное значение. Нерешенным остается и вопрос о формировании моторного предпочтения. В настоящее время показано, что латерализация связана или, по крайней мере, сопровождается нейрохимической асимметрией (Сabib et al., 1995; Louilot et al., 1997; Nielsen et al., 1997). Вкупе с известной функциональной и химической асимметрией стриатной системы (Jerussi et al., 1976; Glick et al., 1977, 1978, 1988; Ross et al., 1981) это может указывать на значительные различия в мозговых механизмах у животных с различным предпочтением передней конечности. Частным случаем такой асимметрии является предпочтение передней конечности в специализированных движениях. Было показано, что у мышей уровень дофамина в прилежащем ядре (ПЯ), являющемся вентральной частью стриатума, коррелирует с предпочтением передней конечности при осуществлении двигательных реакций (Rosen et al., 1984; Barneoud et al., 1990; Сabib et al., 1995), что позволяет предположить участие дофаминергической передачи в ПЯ в определении моторного предпочтения. На крысах же таких работ не проводилось. Учитывая, что ПЯ не является сугубо двигательной структурой, такая корреляция представляется весьма интересной. Встает вопрос, в какой степени дофаминергическая передача в ПЯ является существенной в формировании предпочтения конечности в специализированных движениях. Можно было предположить, что изменение уровня дофамина в прилежащем ядре может изменять предпочтение конечности в манипуляционных движениях.



Учитывая вышеизложенное, мы считали важным изучить роль стриатума в различных аспектах асимметрии предпочтения передней конечности у крыс, а именно в компенсаторных механизмах восстановления функций у правшей и левшей и нейрохимических аспектах предпочтения передней конечности.

Цели исследования. Изучение роли стриатума в механизмах восстановления моторного навыка и связи нейрохимической асимметрии стриатума и предпочтения передней конечности в манипуляционных движениях.

Задачи исследования:

1. Изучить асимметрию восстановления специализированного моторного навыка после разрушения хвостатого ядра у крыс с различным предпочтением передней конечности в условиях спонтанного восстановления и интенсивного ретренинга.

2. Изучить асимметрию уровня дофамина в прилежащем ядре у крыс с различным предпочтением передней конечности

3. Изучить влияние введения дофаминергических препаратов в прилежащее ядро крыс на предпочтение передней конечности.

Научная новизна. Впервые показано существование асимметрии восстановления моторного навыка после разрушения хвостатого ядра у крыс с различным предпочтением передней конечности. Также впервые показана асимметрия уровня дофамина в прилежащем ядре у крыс с различным предпочтением передней конечности и возможность изменения предпочтения путем воздействия на дофаминергическую систему стриатума.

Практическое значение. Результаты работы могут быть полезны для понимания природы моторной асимметрии, в частности ее нейрохимических аспектов. Данные о различиях восстановления манипуляционного навыка у животных с предпочтением правой или левой передней конечности могут быть полезны при моделировании неврологических расстройств на животных.

Положения, выносимые на защиту. У крыс с различным предпочтением передней конечности восстановление манипуляционного навыка после разрушения хвостатого ядра происходит по-разному. У крыс с различным предпочтением конечности различается уровень дофамина в прилежащих ядрах и воздействие дофаминергических препаратов на эти ядра может временно изменить предпочтение.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научной конференции молодых ученых ИВНД и НФ РАН и МГУ им. М.В. Ломоносова (10 -11 октября 2001); Отчетной конференции Института высшей нервной деятельности и нейрофизологии, РАН, Москва, 8 ноября 2006 года; Отчетная конференция Института высшей нервной деятельности и нейрофизологии, РАН, Москва, 8 ноября 2007 года; XX Съезде Физиологического общества им. И.П. Павлова, 4-8 июня, 2007 года. По теме диссертации опубликовано 4 статьи.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 100 страницах машинописного текста, содержит 15 рисунков и 2 таблицы и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов исследования и их обсуждения, а также выводов и списка цитированной литературы, включающего 163 источников.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА

Работа проведена на 141 самцах крыс линии Вистар массой 250-300 г. В соответствии с общей задачей исследования, использовались разные методические приемы: 1/ определение моторного предпочтения в манипуляционных движениях, 2/ повреждения хвостатого ядра и исследование их влияния на выполнение выученных движений при разном моторном предпочтении, 3/ исследование асимметрии содержания дофамина и его дериватов в прилежащем ядре, 4/ локальное введение в прилежащее ядро агониста дофамина.





1/ Определение моторного предпочтения в манипуляционных движениях. Использовался манипуляционный навык (тест Коллинза), который является трудноисполнимым для животного и дает достоверное определение предпочитаемой конечности. Животное помещали в экспериментальную камеру размерами 30, 16, 16см, на полу которой лежали три семечка, которые крыса могла беспрепятственно взять. После этого крыса должна была взять семечко, лежащее на краю отверстия трубки диаметром 12мм, находящейся на высоте 5см от пола. Животные, как правило, делали это языком. Далее пища постепенно отодвигалась в глубину трубки, и животное могло достать ее только лапой. Некоторым крысам семечки подавались на игле, таким образом, чтобы животное не могло снять пищу языком, но легко могла стащить лапой. Конечным этапом тестирования было взятие лапой десяти семечек с глубины 17мм., по которым определяли предпочтение конечности. Для этого использовали коэффициент асимметрии (Кас). Кас = (П - Л)/(П + Л), где П - число взятий правой лапой, а Л - левой лапой. По коэффициенту асимметрии крыс разделяли на "правшей" (-0,4<Кас<1), "левшей" (-1<Кас< -0,4) и амбидекстров (-0,4<Кас<0,4), т.е. животное считалось "левшой" или "правшой", если из 10 взятий 8 совершались соответственно левой или правой лапой.

2/ Повреждение хвостатого ядра и исследование его влияния на восстановление моторного навыка у крыс с различным моторным предпочтением и при различной интенсивности постоперационной тренировки. Разрушение головки хвостатого ядра (ХЯ) производили постоянным анодным током силой 4 мА в течение 40 сек. контралатерально по отношению к предпочитаемой лапе по стереотаксической методике из двух точек (А - 0 от брегмы, L - 3 мм, H - 5,5 мм; А - 1,5 мм от брегмы, L - 2,5 мм, H - 5,5 мм), под калипсоло-рометаровым наркозом (1,5 мл/кг каждого препарата). Ту же операцию производили и в контрольной группе животных (n=6), электрод также вводили в ХЯ, но ток не пропускали.

После операции были сформированы две группы, каждая из которых состояла как из «правшей», так и из «левшей». В группе редкого тестирования (РТ, 27 «левшей» и 22 «правши») тестирование проводили 1 раз в неделю. В группе интенсивного ретренинга (ИР, 19 «левшей» и 15 «правшей») опыты проводили 3-4 раза в неделю. В обеих группах послеоперационное тестирование продолжалось 5 мес., методические различия между группами состояли только в интенсивности тестирования.

Через 7 дней после операции начинали исследование восстановления навыка, выполнявшегося «больной» лапой. В контрольной группе моторный навык через 7 дней после операции был полностью сохранен.

Крысам в экспериментальной группе, для предотвращения использования "здоровой" лапы в добывании пищи из трубки, на запястье этой конечности надевали браслет.

При тестировании после операции, животные находились в экспериментальной камере от 10 до 20 мин. Если за 10 мин нахождения в боксе крыса не брала лапой пищу с края отверстия, то на этом опыт завершался. Если же в течение 10 мин такое взятие совершалось, то животному давалось еще 10 мин для попыток взятия пищи из глубины трубки. После одного - двух взятий пища отодвигалась на 2 мм, и животное должно было брать семечко с большей глубины. Таким образом, в каждом опыте выявлялась та максимальная глубина, на которую крыса могла просунуть лапу. Для группы ИР результаты усредняли для каждой недели и усредненные за неделю данные сравнивали с показателями, полученными для группы РТ (один опыт в неделю). Измерение объемов разрушений производилось на серии фронтальных срезов толщиной 20 мкм, брался каждый 5-й срез.

3/ Исследование асимметрии содержания дофамина и его дериватов в прилежащем ядре с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии с электрохимическим детектированием.

У 16 самцов крыс по вышеописанной методике определялась предпочитаемая конечность. Во избежание значительного обучения число проб не превышало десяти. Через две недели животные, после двухчасового привыкания к месту, были декапитированы. Мозг животных извлекался, замораживался в парах жидкого азота и хранился при -70 С.

Выделялись прилежащие ядра, которые гомогенизировались в 20 кратном объеме 0,4 Н перхлорной кислоты (HClO4). Гомогенаты центрифугировали 10 мин при 15000g. Супернатант фильтровали центрифугированием через нейлоновые микрофильтры Nyllon - 66 (диаметр пор 0,2 мкм, США). 50 мкл фильтрата вкалывали в хроматографическую колонку.

Для хроматографического определения концентрации ДА и его метаболитов: диоксифенилуксусную кислоту (ДОФУК) и гомованилиновой кислоты (ГВК) использовали колонку для обратно фазового разделения - “Doctor Maish Reprocil Pure (C - 18), 150 x 3 мм, диаметр частиц 3 мкм. Мобильная фаза: 0.1 M лимонно-фосфатный буфер содержащий 0,27 мM ЭДТА, 300 мг/л октил сульфата Na+ и 9% ацетонитрила (pH 3,2), электрохимическое детектирование проводили при + 0,72 V.

4/ Локальное введение агониста дофамина апоморфина в иписилатеральное к предпочитаемой конечности прилежащее ядро.

У 40 самцов крыс определялась предпочитаемая конечность. Число проб было равно 10. Животным под хлоралгидратным наркозом билатерально устанавливались постоянные стальные канюли диаметром 0,5 милиметров, кончик которых находился в ПЯ (A – 1.7, L ± 1.5, V – 7).



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.