Эта работа опубликована в сборнике статей с материалами трудов 1-ой
международной телеконференции "Проблемы и перспективы современной
медицины, биологии и экологии". Название сборника "Фундаментальные
науки и практика Том 1, №1"
Посмотреть обложку сборника
Скачать информацию о сборнике (в архиве: обложка, тит. лист, оглавление, список авторов)
Днепропетровский национальный университет, (Днепропетровск, Украина)
Даже самые простые проявления деятельности элементов спинного мозга (СМ) зачастую реализуются в виде модулированной ритмической активности [1]. В ЦНС частотная модуляция (ЧМ) используется в качестве механизма передачи информации как на уровне отдельного нейрона [2], так и нейронных групп, например, генерирующих негативные компоненты ПДП [3]. Ранее ЧМ была исследована как на мотонейронном [4] и интернейронном уровнях [5], так и на уровне мышечных реакций [6]. Показано, что ЧМ эффекты могут иметь существенное значение для осуществления двигательного контроля со стороны систем управления СМ [7]. Однако переходные процессы, зависящие в первую очередь от глубины модуляции входных сигналов, остались практически не изучены.
Амплитудная модуляция (АМ) нервных потоков на спинальном уровне во многом осталась за пределами изучения, хотя системы, базирующиеся на АМ, активно функционируют в ЦНС: выброс медиатора в синапсе амплитудно-модулирован величиной потенциала действия (ПД) пришедшего в терминаль афферентного волокна [8,9], при дозированном изменении натяжения кожных механорецепторов в СМ обнаружены пачки амплитудно-модулированных высокочастотных синусоидальных импульсов [10]. Следовательно, активные механизмы такой модуляции следует учитывать и при анализе обработки информации на уровне нервных входов. Однако связь между глубиной модуляции и величиной вызванной активности в СМ окончательно не выяснена.
Фазовые изменения деполяризации первичных афферентов (ДПА), вызванной периферической стимуляции, обнаружены в одиночных кожных афферентных волокнах (АФВ) в течение фиктивной локомоции [11]. В L6–L7 сегментах СМ, была обнаружена существенная фазово-зависимая модуляция величины ДПА в большинстве мышечных афферентах флексорного рефлекса (77%), причем параметры модуляции (глубина, фаза максимума и минимума ДПА) варьировали как с каждым афферентом, так и стимулируемым нервом. Был сделан вывод, что модуляция ДПА может влиять на контроль передачи некоторых рефлексов при локомоции. Таким образом, ЦНС активно использует различные способы модулирования потоков информации, что является одним из главных вычислительных принципов ЦНС [12]. Однако, способы «преобразования» одних видов модуляции в другие в настоящее время фактически не исследованы, не выяснены принципы функционирования фазовой модуляции (ФМ) на спинальном уровне. Требует выяснения также роль глубины модуляции при АМ или ЧМ входных импульсных потоков при фазовом кодировании в СМ. Выяснению указанных вопросов была посвящена данная работа.
МЕТОДИКА
Исследования провели на открытом СМ наркотизированных (45 – 50 мг/кг) кошек (2,5 – 3 кг). Ламинектомию проводили в области пояснично-крестцового утолщения (сегменты L4 – S1), для стимуляции препарировали нервы задней конечности (n.tibialis communis (TIB), n. peroneus communis (COM), n. cutaneus surae plantaris (SUR)), на которые подавали пачки импульсов (длительность импульса – 0,3 мс), модулированных по частоте и амплитуде. Для анализа реакций СМ по стандартной методике регистрировали потенциалы дорсальной поверхности (ПДП).
ЧМ раздражающих стимулов (СТ) вели с использованием крейта КАМАК под управлением программы, позволяющей изменять время между импульсами. Импульсы с цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) поступали на вход синхрозапуска стимулятора ЭСУ-2 [13]. Для создания АМ стимулов сигналы с ЦАП подавали на фотодиодную цепь изолирующего устройства стимулятора ЭС-50-1, установленную параллельно к выходной нагрузочной цепи [14]. Обработку результатов проводили с использованием программ Statistica v.6, AutoSignal v.1.6., PeakFit v.4.
В течение исследований температуру тела животного поддерживали на стабильном уровне (37 С). СМ и нервы смачивали теплым физиологическим раствором. После проведения опытов осуществляли безболезненную эвтаназию путем передозировки барбитуратов с добавлением миорелаксантов.
РЕЗУЛЬТАТЫ
СМ является достаточно простой системой, которая включает входные, выходные цепи и блок первичного кодирования. Поскольку было необходимо оценивать групповое поведение нейронов СМ, для анализа изменений при модуляции входной импульсации были выбраны ПДП, которые состоят из негативных и позитивных волн...
