Вперше детально описано просторовий розподіл нейронів з експресією c-Fos-протеїну (маркера нейронної активації) в ядрах і під'ядрах гіпоталамуса та мигдалеподібного комплексу інтактних щурів, а також у щурів з високою харчовою мотивацією та після реалізації харчової поведінкової активності. Встановлено, що у різних гіпоталамічних ядрах інтактної групи тварин середня щільність активованих нейронів у фронтальних зрізах зростає у ростро-каудальному напрямку з найвищою активацією на рівнях -2,3 / -2,8 мм від брегми. Вперше описано структури гіпоталамуса та мигдалеподібного комплексу, які інтенсивно активуються під час реалізації оперантної харчової поведінкової активності. Показано, що значне підвищення експресії c-Fos під час харчової депривації відбувається в нейронах переднього та медіальної частини паравентрикулярних ядер гіпоталамуса, а також в медіальних і передній частині кортикальних ядер мигдалеподібного комплексу. Вперше показано роль субкортикальних вегетативних центрів гіпоталамуса, а саме супраоптичних та передньої частини паравентрикулярних ядер, у контролі моторного компонента поведінки під час реалізації стереотипних їжодобувних рухів. Докладно описано патерни нейронної активації в лімбічних ядрах мигдалеподібного комплексу щурів під час виконання стереотипних оперантних їжодобувних рухів. Встановлено, що в таких умовах в задніх кортикальних ядрах мигдалеподібного комплексу нейрони активуються іпсілатерально відносно робочої кінцівки, а в базолатеральних і центральних ядрах мигдалеподібного комплексу - білатерально, з максимальним фокусом активації в латеральній частині центральних ядер.

Встановлено механізми формування їжодобувних рухів за участю гіпокампу (поле САЗ) у щурів та ролі зазначеної структури в ініціюванні та реалізації рухової програми. Встановлено роль гіпокампу в процесах організації та відтворення програм автоматизованих рухів на прикладі структурно-функціонального залучення поля САЗ гіпокампу. Зокрема досліджено, що параметри рухів у навчених щурів та навчених зі зруйнованим гіпокампом мають вірогідні відмінності часових значень балістичних компонентів руху. При тренуванні попередньо навчених щурів зі зруйнованим гіпокампом після тривалої перерви спостерігається збільшення загальної кількості їжодобувних рухів та відсоток помилок. Підкреслено, що у міру вироблення навички зростає кількість нейронів, які реагують на сенсорні стимули від іпсилатеральної робочої кінцівки та з’являються нейрони з новими типами реакцій. Встановлено, що результатом навчання є збільшення відсотка реагуючих на пропріоцептивні стимули нейронів за здійснення пасивних рухів іпсилатеральною кінцівкою, починаючи з 6 - 7-ї доби навчання виявлено нейрони з гальмівним типом реакції. Встановлено, що результатом навчання є вірогідне (р < 0,01) у порівнянні з першим днем навчання зростання кількості реагуючих нейронів на 6-ту та 11-ту добу навчання за здійснення їжодобувних рухів іпсилатеральною кінцівкою. Встановлено, що в навчених щурів за електричної стимуляції іпсилатерального поля САЗ гіпокампу з’являється чітка латералізація скорочення м’язів передньої кінцівки, якій тварина надавала перевагу за здійснення їжодобувних рухів, та вірогідно (р < 0,01) зменшується величина струму електростимуляції щодо появи еферентної відповіді у вигляді скорочення м’язів передніх кінцівок.

Дисертацію присвячено вивченню ролі латерального гіпоталамусу і префронтальної кори в організації й контролі автоматизованих їжодобувних рухів щурів. Використано методи відео- і фотореєстрації, деструкції структур мозку, реєстрації імпульсних реакцій нейронів при вільній поведінці. Латеральний гіпоталамус розглянуто як мотиваційну ділянку, котра слугує джерелом для підвищення збудливості, а потім і забезпечення збудження структур, що є ланками системи керування їжодобувними рухами; він залучений також до системи, що забезпечує формування та завершення моторної програми. Призначення префронтальної кори пов'язано з програмуванням, запуском та контролюванням успішності виконання їжодобувних рухів. Розглянуто місце латерального гіпоталамуса та префронтальної кори в ансамблі рухових центрів при організації довільних рухів.

Узагальнено дані світової літератури та досліджень про нейрофізіологічні механізми організації довільного руху у людини і тварин. В якості експериментальної моделі використано їжодобувний інструментальний рефлекс у білих щурів. За допомогою відео- та фотореєстрації визначено фазову структуру рухів, їх тривалість, проведено аналіз змін цих параметрів при пошкодженні латерального гіпоталамусу та префронтальної кори. Вивчалися імпульсні електричні реакції нейронів цих мозкових структур при здійсненні їжодобувних швидких рухів. Латеральний гіпоталамус розглядається як генератор мотиваційного збудження та модулятор моторного акту, що забезпечує взаємодію лімбічних та сенсомоторних центрів. Аргументуються міркування стосовно ролі нейронів різних шарів префронтальної кори у закономірностях та механізмах програмування, запуску і контролю успішності виконання їжодобувних рухів.

У лімбічних структурах базальної частини переднього мозку та гіпоталамусі щурів визначено експресію "раннього" гена c-fos (маркер нейронної активації) та НАДФН-діафоразну активність (маркер NO-синтази) у нормі, у стані голодування та після реалізації тривалих (що повторювалися 4 - 12 разів за хвилину протягом 30 хв) мотивованих стереотипних їжодобувних рухів передньої кінцівки. У порівнянні з контролем у тварин у стані голоду вірогідно більша (<$E P~<<~0,05>) кількість Фос-імунореактивних (Фос-ір-) та НАДФН-діафоразореактивних (НАДФН-др-) нейронів спостерігались у лімбічних структурах - медіальній перегородці (MS), ядрах вертикальної та горизонтальної гілок діагональної смужки (VDB і HDB), великоклітинному преоптичному ядрі (МСРО), комплексі безіменна субстанція - базальне ядро Мейнерта блідої кулі (SI - GP(B)), а також в ядрі покришки (LDTg), медіальній частині блідої кулі (MGP), паравентрикулярному та латеральному ядрах гіпоталамуса (Pa і LH) і острівцях Калеха (ICj і ICjM). У щурів експериментальної групи (тих, що виконували оперантні рухи) у лімбічних структурах та ядрах моста виявлялася більша середня щільність мічених нейронів у такій послідовності:

<$E LDTg~<<~SI~<<~MCРО~<<~GP(B)~<<~MS~<<~VDB~<<~HDB>. Найбільша середня щільність Фос-ір-нейронів (<$E 13,8~symbol С~0,9> забарвленого ядра на ділянці зрізу <$E 200~times~200~roman мкм sup 2>) була зареєстрована в HDB. В ядрах гіпоталамуса у щурів у стані голодування експресія c-fos була вдвічі вищою, ніж у контролі. Після реалізації оперантних рухів її інтенсивність у LH була дещо меншою, а в Pa - більшою. Найбільшу щільність НАДФН-др-нейронів виявлено в Pa (<$E 303,4~symbol С~18,7> клітини), в ICj і ICjM (<$E 287~symbol С~11,6> і <$E 260~symbol С~8,7> нейрона відповідно) та MGP (<$E 93~symbol С~6,7> міченої клітини). В експериментальних щурів аналіз розподілу мічених нейронів показав високу щільність клітин із подвійною міткою (Фос + НАДФН-д-позитивність) у Pa, MGP, ICj та ICjM. Відмічена специфіка зміни експресії c-fos та НАДФН-д-реактивності в гіпоталамусі, вірогідно, корелює з формуванням мотиваційних сигналів, пов'язаних із затримкою та подачею їжі. Зміни нейронної активності в лімбічних структурах відображають їх причетність до формування програм їжодобувних рухів та їх реалізації.

Досліджено експресію раннього гена c-fos (маркера нейронної активації) та НАДФН-діафоразну реактивність (НАДФН-др) у різних структурах гіпоталамуса щурів у нормі, у стані голодування та після реалізації тривалих (4 - 12 разів за 1 хв протягом 30 хв) мотивованих стереотипних їжодобувних рухів передньою кінцівкою. У порівнянні з контролем у щурів у стані голодування щільність Fos-імунореактивних (Fos-ip) нейронів була вірогідно більшою (<$E P~<<~0,05>) у мілкоклітинній частині паравентрикулярного ядра (Pa), супраоптичному (SO) й медіальному преоптичному (МРО) ядрах, передній гіпоталамічній області (АН) та латеральному гіпоталамічному ядрі (LH). У дорсомедіальному (DMD) і вентромедіальному (VMHD) гіпоталамічних ядрах цей показник не відрізнявся від контрольних значень. Після реалізації твариною інтенсивних унілатеральних оперантних рухів вищу щільність мічених нейронів (у порівнянні з такою у контрольних та голодуючих тварин) виявлено в Pa, SO, МРО та DMD, меншу - у LH та VMH.

НАДФН-др-нейрони (тобто ті, що вміщують NO-синтазу) спостерігались у багатьох ядрах гіпоталамуса, а найбільшу щільність таких NO-генеруючих нейронів зареєстровано в Pa, SO, МРО і DMD. Переважну більшість Fos-ip- та НАДФН-др-нейронів у тварин після реалізації стереотипних їжодобувних рухів виявлено в Pa та SO. Відмічена специфіка змін кількості Fos-ip- та НАДФН-др-нейронів в ядрах гіпоталамуса, вірогідно, відображає причетність цих структур до регулювання автономних функцій при реалізації оперантних рефлексів та адаптації функції серцево-судинної системи щодо відповідного інтенсивного фізичного та емоційного навантаження.

Досліджено зміни рівнів Fos-імунореактивності та НАДФН-діафоразореактивності у вегетативних ядрах та катехоламінергічних (КА) групах клітин стовбура мозку у щурів, що реалізовували оперантні їжодобувні рухи передньою кінцівкою. Fos-імунореактивність у медулярних ядрах автономної нервової системи (Sol, IRt, CVL/ RVL) таких щурів була помітно більшою у порівнянні з контролем. За подібних умов активувалася також значна частина мотонейронів у вегетативних моторних ядрах блукаючого нерва (10, Amb і RAmb). У вказаних моторних ядрах розташовувалися Fos-імунреактивні (Fos-ip-) нейрони великого діаметра. Отже, у перебігу сесій оперантних їжодобувних рухів у щурів розвиваються інтенсивні автономні реакції, тісно пов'язані з реалізацією моторної програми. Експресія білка c-Fos у КА-нейронах стовбура мозку тварин за умов виконання оперантних рухів суттєво посилювалася (з домінуванням на контралатеральному боці). У стовбурових КА-групах A5 та A6 (LC/SC) спостерігалася найбільша кількість Fos-ip-нейронів у порівнянні з контрольними значеннями. Вказані клітинні групи включають у себе, головним чином, норадренергічні нейрони, які є головними джерелами низхідних гальмівних входів до грудних і поперекових інтермедіолатеральних симпатичних ядер спинного мозку. Таким чином, автономна нервова система за розглянутих умов може прямо впливати на функціювання м'язових веретен, пропріоцепторів та, в результаті, на реалізацію моторної програми.

На білих щурах досліджено вплив електролітичного руйнування базолатеральних ядер мигдалеподібного комплексу (БЛ МК) на тривалість фаз швидких їжодобувних рухів передньої кінцівки. Руйнування великоклітинної частини базолатеральних ядер мигдалика (БЛМ) (як контралатерального відносно робочої кінцівки, так і двобічного) призводило до скорочення всіх фаз рухів, що узгоджується з уявленням про гальмівну функцію саме цих ядер. Після тотального руйнування БЛМ спостережено зростання тривалості окремих фаз рухів, причому, після однобічного руйнування - її екстензію. Зміни показників посилювались з 4-го до 6-го післяопераційних днів, що свідчить про зміну рухових програм із залученням інших мозкових структур для здійснення додаткових компенсаторних механізмів. Зроблено висновки про функціональну гетерогенність різних частин БЛ МК.

Досліджено розподіл Fos-імунореактивних (Fos-ір-) і НАДФН-діафоразореактивних (НАДФН-др-) нейронів у під'ядрах мигдалеподібного тіла та інсулярній корі щурів (на рівнях від -2,12 до -3,14 мм від брегми), а також виявлено зміни частоти серцевих скорочень (ЧСС) у інтактних тварин, після харчової депривації та реалізації тваринами їжодобувних рухів. Достовірне збільшення кількості Fos-ір-нейронів виявлено в мозку щурів, які здійснювали оперантні рухи (у порівнянні з іншими групами тварин) як у центральному ядрі мигдалеподібного тіла, так і інсулярній корі на всіх досліджуваних рівнях. Основний фокус локалізації Fos-ір-нейронів у мигдалеподібному тілі був зареєстрований у латеральній частині центрального ядра на рівні -2,56 мм. Більша середня кількість активованих нейронів визначалася також у медіальному та капсулярному під'ядрах центрального ядра. У гранулярній/дисгранулярній інсулярній корі кількість Fos-ір-клітин становила 165,5 од. Однак середня кількість і щільність НАДФН-др-нейронів у досліджених структурах мозку у тварин усіх груп достовірно не відрізнялися. У щурів, що реалізують їжодобувні рухи, були зареєстровані нейрони з подвійним забарвленням (Fos-ір + НАДФН-др) у медіальному, базолатеральному, передньому кортикальному ядрах мигдалеподібного тіла та безіменній субстанції. Виявлено, що виконання тваринами оперантних рухів передньою кінцівкою протягом повторних сеансів тренування супроводжується поступовим зниженням (на 5 - 12 %) усереднених значень ЧСС із наступним відновленням їх до початкових значень (тонічний компонент). Аналіз змін ЧСС протягом реалізації окремих цілеспрямованих рухів виявив період швидкого (500 мс) її

У медіальній префронтальній корі (MPFC) і лімбічних структурах переднього мозку вивчено експресію гена c-fos (маркер посилення нейронної активності) та НАДФН-діафоразну реактивність (маркер NO-генеруючих нейронів) у щурів у нормі, під час голодування та реалізації тривалих (60 хв) періодичних (декілька разів за хвилину) їжодобувних рухів передньої кінцівки. У порівнянні з контролем стан голодування або реалізація мотивованих стереотипних рухів передньою кінцівкою зумовлювали статистично вірогідно вищі рівні експресії c-fos білатерально в нюховому, кортикальному, центральному та базолатеральному ядрах мигдалеподібного тіла, у грушоподібній, прелімбічній і нижній лімбічній корі. Наведені дані свідчать про те, що висока Фос-імунореактивність у MPFC і мигдалеподібному тілі пов'язана з мотиваційним станом тварини та відображає активне залучення лімбічних структур мозку у формування моторних програм, закріплення та реалізацію оперантних рефлексів.

На білих щурах досліджено вплив одно- та двобічного електролітичного руйнування базолатеральних ядер мигдалеподібного комплексу на основні параметри швидких їжодобувних рухів у процесі перебудови рухових програм; зміни досліджуваних параметрів простежено як в межах всього експерименту, так і протягом кожного експериментального дня. Значних змін зазнавала точність рухів, про що свідчить збільшення кількості рухів, необхідних для успішного захоплення корму. Спостерігалися також зростання тривалості та зменшення частоти їжодобувних рухів. Повного відновлення досліджуваних параметрів не відбувалося навіть на десятий експериментальний день. Отже, базолатеральні ядра мигдалеподібного комплексу займають істотне місце в системі, яка відповідає за процес перебудови мотиваційно зумовлених автоматизованих рухів; в разі пошкодження цих ядер їх функція не може бути цілком скомпенсована іншими мозковими структурами.

За допомогою відео- і фотореєстрації, деструкції структур мозку та реєстрації імпульсних реакцій нейронів в умовах вільної поведінки вивчалася роль латерального гіпоталамуса і префронтальної кори в організації й контролі автоматизованих їжодобувних рухів щурів. Латеральний гіпоталамус розглядається як ланка системи керування їжодобувними рухами, що забезпечує формування моторної програми. Призначення префронтальної кори пов'язується з програмуванням, запуском та контролюванням успішності виконання їжодобувних рухів. Розглядається місце латерального гіпоталамуса та префронтальної кори в ансамблі рухових центрів при організації довільних рухів.

На білих щурах в умовах вільної поведінки показано, що при реалізації швидких їжодобувних рухів масова електрична активність латерального гіпоталамуса (ЛГ) пригнічується за 1,6 - 2,0 с до початку руху (фотоелектрична реєстрація). За 0,1 - 1,0 с до моменту ініціації руху (відеореєстрація) нейрони цієї структури активуються. ЛГ розглядається як мотиваційне утворення, котре служить джерелом підвищення збудливості структур, пов'язаних з керуванням їжодобувними рухами, а потім підтримує цю збудливість. ЛГ також є складовою частиною механізмів, які забезпечують формування моторної програми. Обговорюється місце ЛГ в ансамблі рухових центрів при організації довільних рухів.

За допомогою методів відео- та фотореєстрації, локальної деструкції структур мозку та реєстрації імпульсних реакцій нейронів у щурів в умовах вільної поведінки вивчалася роль надсегментарних структур мозку в організації і контролі автоматизованих їжодобувних рухів. Показано, що в префронтальній корі існують популяції нейронів, причетних до програмування, запуску та безпосереднього контролю успішності виконання їжодобувних рухів. Латеральний гіпоталамус розглядається як мотиваційна ділянка, котра слугує джерелом підвищення збудливості, а потім і забезпечення збудження структур, що є ланками системи керування їжодобувними рухами; він залучений також до системи, яка забезпечує формування та завершення моторної програми.

Індекс рубрикатора НБУВ: Е60*634*739.177.522

Рубрики:

Загальна зоологія

Шифр НБУВ: Ж26810 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Вивчено роль мозочка й хвостатих ядер у програмуванні та контролюванні балістичних рухів. Дослідження виконано на експериментальній моделі оперантних їжодобувних рухів щурів з використанням реєстрації активності окремих нейронів указаних структур за реалізації таких рухів. Для оцінки взаємодії мозочка з хвостатими ядрами в процесі регуляції балістичних (центрально програмованих) компонентів їжодобувних рухів реєстрували також зміни активності нейронів однієї зі згаданих структур у разі нанесення електричного екстрастимулу на іншу в перебігу реалізації вказаних компонентів. Продемонстровано, що мозочок і, зокрема його зубчасті ядра, причетні до програмування балістичних їжодобувних рухів. Нейрони хвостатих ядер відіграють істотну роль у безпосередній підготовці та наступному поточному контролі стереотипних балістичних рухів. Аргументовано висновок про високопластичні властивості нейронів мозочка, які виявляються в процесі регуляції балістичних їжодобувних рухів.

Досліджено імпульсну активність нейронів базальних та латеральних ядер амігдали, зареєстровану під час здійснення щурами швидких стереотипних їжодобувних рухів передньою кінцівкою. У складі базолатерального відділу амігдали присутні нейрони, активність яких причетна до різних стадій процесу їжодобування, і за характеристиками своєї активності ці нейрони розділяються на досить значну кількість субпопуляцій. Активація, котра випереджала на 0,5 - 1,0 секунду початок руху, спостерігалася в більшості нейронів базолатеральної амігдали; це розцінено як відображення мотиваційного збудження, пов'язаного з реалізацією їжодобувної поведінки. Активація нейронів амігдали слідом за початком руху може свідчити про генерацію даною структурою додаткового збудження, необхідного для успішного завершення повного моторного циклу їжодобування.

Індекс рубрикатора НБУВ: Е60*738

Рубрики:

Загальна зоологія

Шифр НБУВ: Ж26810 Пошук видання у каталогах НБУВ