Модуляция постсинаптических реакций нейронов соматосенсорной коры кошки, активируемых раздражением ноцицепторов, при стимуляции центрального серого вещества, голубого пятна и черной субстанции

Исследовано влияние электрической стимуляции центрального серого вещества (ЦСВ), голубого пятна (ГП) и чёрной субстанции (ЧС) головного мозга кошек на постсинаптические процессы, вызываемые в нейронах соматосенсорной коры, которые активировались ноцицептивными влияниями....

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2009
Автори:	Лабахуа, Т.Ш., Джанашия, Т.К., Гедеванишвили, Г.И., Абзианидзе, Е.В., Ткемаладзе, Т.Т.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України 2009
Назва видання:	Нейрофизиология
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/68286
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Модуляция постсинаптических реакций нейронов соматосенсорной коры кошки, активируемых раздражением ноцицепторов, при стимуляции центрального серого вещества, голубого пятна и черной субстанции / Т.Ш. Лабахуа, Т.К. Джанашия, Г.И. Гедеванишвили, Е.В. Абзианидзе, Т.Т. Ткемаладзе // Нейрофизиология. — 2009. — Т. 41, № 2. — С. 160-172. — Бібліогр.: 35 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-68286
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-682862019-05-25T20:07:59Z Модуляция постсинаптических реакций нейронов соматосенсорной коры кошки, активируемых раздражением ноцицепторов, при стимуляции центрального серого вещества, голубого пятна и черной субстанции Лабахуа, Т.Ш. Джанашия, Т.К. Гедеванишвили, Г.И. Абзианидзе, Е.В. Ткемаладзе, Т.Т. Исследовано влияние электрической стимуляции центрального серого вещества (ЦСВ), голубого пятна (ГП) и чёрной субстанции (ЧС) головного мозга кошек на постсинаптические процессы, вызываемые в нейронах соматосенсорной коры, которые активировались ноцицептивными влияниями. Досліджено вплив електричної стимуляції центральної сірої речовини (ЦСР), блакитної плями (БП) та чорної субстанції (ЧС) головного мозку котів на постсинаптичні процеси, викликані в нейронах соматосенсорної кори, котрі активувалися ноцицептивними впливами. In experiments on cats, we studied the effects of electrical stimulation of the cerebral central grey (CG), locus coeruleus (LC), and substantia nigra (SN) on postsynaptic processes evoked by nociceptive volleys in somatosensory cortex neurons. Nineteen cells activated exclusively by stimulation of nociceptors (intense stimulation of the dental pulp) and 26 cells activated by both nociceptive and non-nociceptive (near-threshold) stimulations of the n. infraorbitalis and thalamic nucl. ventroposteromedialis (VPM) were intracellularly recorded (nociceptive and convergent cortical neurons, respectively). 2009 Article Модуляция постсинаптических реакций нейронов соматосенсорной коры кошки, активируемых раздражением ноцицепторов, при стимуляции центрального серого вещества, голубого пятна и черной субстанции / Т.Ш. Лабахуа, Т.К. Джанашия, Г.И. Гедеванишвили, Е.В. Абзианидзе, Т.Т. Ткемаладзе // Нейрофизиология. — 2009. — Т. 41, № 2. — С. 160-172. — Бібліогр.: 35 назв. — рос. 0028-2561 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/68286 612.825:612.014.42 ru Нейрофизиология Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Исследовано влияние электрической стимуляции центрального серого вещества (ЦСВ), голубого пятна (ГП) и чёрной субстанции (ЧС) головного мозга кошек на постсинаптические процессы, вызываемые в нейронах соматосенсорной коры, которые активировались ноцицептивными влияниями.
format	Article
author	Лабахуа, Т.Ш. Джанашия, Т.К. Гедеванишвили, Г.И. Абзианидзе, Е.В. Ткемаладзе, Т.Т.
spellingShingle	Лабахуа, Т.Ш. Джанашия, Т.К. Гедеванишвили, Г.И. Абзианидзе, Е.В. Ткемаладзе, Т.Т. Модуляция постсинаптических реакций нейронов соматосенсорной коры кошки, активируемых раздражением ноцицепторов, при стимуляции центрального серого вещества, голубого пятна и черной субстанции Нейрофизиология
author_facet	Лабахуа, Т.Ш. Джанашия, Т.К. Гедеванишвили, Г.И. Абзианидзе, Е.В. Ткемаладзе, Т.Т.
author_sort	Лабахуа, Т.Ш.
title	Модуляция постсинаптических реакций нейронов соматосенсорной коры кошки, активируемых раздражением ноцицепторов, при стимуляции центрального серого вещества, голубого пятна и черной субстанции
title_short	Модуляция постсинаптических реакций нейронов соматосенсорной коры кошки, активируемых раздражением ноцицепторов, при стимуляции центрального серого вещества, голубого пятна и черной субстанции
title_full	Модуляция постсинаптических реакций нейронов соматосенсорной коры кошки, активируемых раздражением ноцицепторов, при стимуляции центрального серого вещества, голубого пятна и черной субстанции
title_fullStr	Модуляция постсинаптических реакций нейронов соматосенсорной коры кошки, активируемых раздражением ноцицепторов, при стимуляции центрального серого вещества, голубого пятна и черной субстанции
title_full_unstemmed	Модуляция постсинаптических реакций нейронов соматосенсорной коры кошки, активируемых раздражением ноцицепторов, при стимуляции центрального серого вещества, голубого пятна и черной субстанции
title_sort	модуляция постсинаптических реакций нейронов соматосенсорной коры кошки, активируемых раздражением ноцицепторов, при стимуляции центрального серого вещества, голубого пятна и черной субстанции
publisher	Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України
publishDate	2009
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/68286
citation_txt	Модуляция постсинаптических реакций нейронов соматосенсорной коры кошки, активируемых раздражением ноцицепторов, при стимуляции центрального серого вещества, голубого пятна и черной субстанции / Т.Ш. Лабахуа, Т.К. Джанашия, Г.И. Гедеванишвили, Е.В. Абзианидзе, Т.Т. Ткемаладзе // Нейрофизиология. — 2009. — Т. 41, № 2. — С. 160-172. — Бібліогр.: 35 назв. — рос.
series	Нейрофизиология
work_keys_str_mv	AT labahuatš modulâciâpostsinaptičeskihreakcijnejronovsomatosensornojkorykoškiaktiviruemyhrazdraženiemnociceptorovpristimulâciicentralʹnogoserogoveŝestvagolubogopâtnaičernojsubstancii AT džanašiâtk modulâciâpostsinaptičeskihreakcijnejronovsomatosensornojkorykoškiaktiviruemyhrazdraženiemnociceptorovpristimulâciicentralʹnogoserogoveŝestvagolubogopâtnaičernojsubstancii AT gedevanišviligi modulâciâpostsinaptičeskihreakcijnejronovsomatosensornojkorykoškiaktiviruemyhrazdraženiemnociceptorovpristimulâciicentralʹnogoserogoveŝestvagolubogopâtnaičernojsubstancii AT abzianidzeev modulâciâpostsinaptičeskihreakcijnejronovsomatosensornojkorykoškiaktiviruemyhrazdraženiemnociceptorovpristimulâciicentralʹnogoserogoveŝestvagolubogopâtnaičernojsubstancii AT tkemaladzett modulâciâpostsinaptičeskihreakcijnejronovsomatosensornojkorykoškiaktiviruemyhrazdraženiemnociceptorovpristimulâciicentralʹnogoserogoveŝestvagolubogopâtnaičernojsubstancii
first_indexed	2025-07-05T18:08:06Z
last_indexed	2025-07-05T18:08:06Z
_version_	1836831354927448064
fulltext	НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2009.—T. 41, № 2160 УДК 612.825:612.014.42 Т. Ш. ЛАБАХУА1, Т. К. ДЖАНАШИЯ1, Г. И. ГЕДЕВАНИШВИЛИ1, Е. В. АБЗИАНИДЗЕ2, Т. Т. ТКЕМАЛАДЗЕ2 МОДУЛЯЦИЯ ПОСТСИНАПТИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ НЕЙРОНОВ СОМАТОСЕНСОРНОЙ КОРЫ КОШКИ, АКТИВИРУЕМЫХ РАЗДРАЖЕНИЕМ НОЦИЦЕПТОРОВ, ПРИ СТИМУЛЯЦИИ ЦЕНТРАЛЬНОГО СЕРОГО ВЕЩЕСТВА, ГОЛУБОГО ПЯТНА И ЧЕРНОЙ СУБСТАНЦИИ Поступила 02.03.09 Исследовано влияние электрической стимуляции центрального серого веще- ства (ЦСВ), голубого пятна (ГП) и чёрной субстанции (ЧС) головного мозга ко- шек на постсинаптические процессы, вызываемые в нейронах соматосенсорной коры, которые активировались ноцицептивными влияниями. Внутриклеточные от- ведения были получены от 19 клеток, активируемых исключительно вследствие стимуляции ноцицепторов (интенсивное раздражение пульпы зуба), и 26 клеток, активируемых как ноцицептивными, так и неноцицептивными (пороговое раз- дражение подглазничного нерва и вентропостеромедиального ядра – ВПМЯ – та- ламуса) влияниями (ноцицептивных и конвергентных нейронов соответственно). В нейронах обеих групп и стимуляция ноцицептивных афферентов, и раздражение ВПМЯ таламуса вызывали реакции в виде комплексов ВПСП–пик–ТПСП (длитель- ность ТПСП 200–300 мс). Электрическое раздражение ЦСВ, которое само по себе могло вызывать активацию исследованных кортикальных нейронов, приводило к длительному подавлению синаптических реакций, возникающих вследствие возбуждения ноцицеп- торов; максимум торможения отмечался при тест-интервалах 600–800 мс. Наблюдался определенный параллелизм между кондиционирующими влияниями раздражения ЦСВ и эффектами системного введения морфина. Изолированные раздражения ГП и ЧС ко- роткими высокочастотными сериями стимулов вызывали в части исследованных кор- тикальных нейронов первичные реакции в виде сложных ВПСП, тогда как в других клетках возникали ТПСП значительной амплитуды длительностью до 120 мс. Незави- симо от вида первичного ответа кондиционирующие раздражения ГП и ЧС приводили к длительному (несколько секунд) подавлению синаптических реакций, вызываемых в кортикальных нейронах раздражением ноцицептивных входов. Обсуждаются механиз- мы модулирующих влияний, которые поступают от опиоид-, норадрен- и дофаминерги- ческих систем головного мозга к нейронам соматосенсорной коры, активируемым при возбуждении высокопороговых (ноцицептивных) афферентных входов. КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: соматосенсорная кора, ноцицепция, модуляция постсинап- тических реакций, голубое пятно, черная субстанция, центральное серое веще- ство. 1 Институт физиологии им. И. С. Бериташвили АН Грузии, Тбилиси (Грузия). 2 Тбилисский государственный медицинский университет (Грузия). Эл. почта: labakhuat@mail.ru (Т. Ш. Лабахуа); gedevang@mail.ru (Г. И. Гедеванишвили); eabzianidze@tsmu.edu (Е. В. Абзианидзе); tikatkem@yahoo.com (Т. Т. Ткемаладзе). НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2009.—T. 41, № 2 161 ВВЕДЕНИЕ Основные синаптические входы к определенной части нейронов соматосенсорной коры образованы восходящими ноцицептивными путями. При этом некоторые нейроны данной неокортикальной по- пуляции активируются ноцицептивными влияни- ями в достаточной степени селективно, тогда как другие клетки указанной популяции возбуждают- ся при стимуляции как высокопороговых (ноцицеп- тивных), так и низкопороговых (неноцицептивных) соматических афферентов. Подобные нейронные группировки образуют “верхний этаж” ноцицеп- тивной сенсорной системы и, согласно распростра- ненной классификации, могут рассматриваться как кортикальный отдел ноцицептивного анализатора. Сведения о морфологических, электрофизиологи- ческих и нейрохимических характеристиках подоб- ных кортикальных нейронов относительно ограни- чены [1, 2]. Активность кортикальных нейронов, имеющих отношение к ноцицептивной системе, как и актив- ность нейронов других церебральных структур, подвержена модулирующим воздействиям, посту- пающим от ряда центров головного мозга. Показа- но, что электрическое раздражение центрального серого вещества (ЦСВ) существенно модифициру- ет реакции, вызываемые ноцицептивной стимуля- цией в нейронах спинного и продолговатого мозга [3] и таламических нейронах [4]. Такая стимуля- ция заметно влияет и на массовую электрическую активность, имеющую в основном неокортикаль- ный генез – вызванные потенциалы (ВП). В то же время влияния стимуляции ЦСВ на синаптические процессы в отдельных нейронах коры больших по- лушарий, относящихся, согласно характеристикам своих синаптических входов, к системе ноцицеп- ции, пока остаются малоизученными. Введение в ЦНС микродоз опиатных алкалоидов и опиоидных пептидов обусловливает индукцию ярко выраженных аналгетических эффектов [5]. Подоб- ные экспериментальные наблюдения являются сви- детельством того, что ЦСВ имеет особое отноше- ние к антиноцицептивной системе головного мозга, функции которой реализуются с участием опиоид- ных рецепторов. Распределение таких рецепторов в подкорковых образованиях головного мозга изу- чено весьма подробно, однако информация о вли- яниях опиоидергических церебральных систем на различные нейронные популяции коры больших по- лушарий пока остается фрагментарной [2]. Важными стволовыми системами, оказывающи- ми модулирующие влияния на активность прак- тически всех отделов коры больших полушарий, являются также норадренергическая и дофаминер- гическая (НА- и ДА-эргическая соответственно) церебральные системы. Центральной структурой НА-эргической системы головного мозга являет- ся голубое пятно (ГП), а аналогичной структурой ДА-эргической системы – черная субстанция (ЧС). Модулирующее влияние активации нейронных си- стем ГП и ЧС на активность нейронов различных функциональных подразделений коры вызывает значительный интерес [6–9]. Однако при этом в ис- следованиях влияний ГП и ЧС на нейроны сома- тосенсорной коры основное внимание было уделе- но реакциям, вызываемым в кортикальных клетках активацией относительно низкопороговых аффе- рентов. Сведения же о НА- и ДА-эргической мо- дуляции кортикальной активности, связанной с поступлением ноцицептивных синаптических вли- яний, пока носят фрагментарный характер. Вопрос же о характере конвергенции влияний этих систем на «ноцицептивных» неокортикальных нейронах оставался открытым. Кроме того, количество экс- периментального материала, полученного в наших предыдущих исследованиях, было не очень значи- тельным. Это в значительной степени обусловли- валось необходимостью обеспечить весьма дли- тельные отведения от отдельных кортикальных нейронов, что приводило к исключению значитель- ного количества недостаточно качественных реги- страций из анализируемого материала. С учетом изложенного выше в настоящей рабо- те мы продолжили исследования данного направ- ления и тестировали модулирующие воздействия, которые вызывались стимуляцией ЦСВ, ГП и ЧС, на постсинаптические реакции нейронов сомато- сенсорной коры кошки, получавших возбуждаю- щие синаптические влияния от ноцицептивных аф- ферентов. МЕТОДИКА Исследования были проведены на 19 кошках в условиях острого эксперимента. Опыты выполня- лись в соответствии с требованиями Международ- ной ассоциации по изучению боли. Оперативные процедуры (трахеостомия, катетеризация бедрен- ной вены, наложение пневмоторакса и трепанация черепа над перикруциатной областью коры) осу- МОДУЛЯЦИЯ ПОСТСИНАПТИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ НЕЙРОНОВ СОМАТОСЕНСОРНОЙ КОРЫ НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2009.—T. 41, № 2162 ществлялись под эфирным наркозом, после чего животному вводилась α-хлоралоза (40 мг/кг). Со- гласно координатам стереотаксического атласа [10] в области, соответствующие локализации ГП, ЧС, ЦСВ и вентропостеромедиального ядра (ВПМЯ) таламуса, вводились константановые биполярные электроды с фабричной изоляцией (межполюсное расстояние 0.5 мм). Электроды крепились к кости черепа с помощью быстротвердеющей пластмас- сы. Точность введения раздражающего электрода в ВПМЯ дополнительно контролировалась электро- физиологически, путем контрольной стимуляции данного ядра и определения фокуса максимальной активности (ФМА) в соматосенсорной коре при от- ведении ВП посредством шарикового макроэлек- трода. В верхних клыках зубным бором проделывали отверстия, через которые для стимуляции пульпы этих зубов вводили тонкие проволочные электро- ды, изолированные вплоть до кончика. Электро- ды фиксировались в отверстиях с помощью зубно- го цемента. Препарировали подглазничный нерв, на который накладывали стимулирующие электро- ды. Раздражение этого нерва позволяло устано- вить пороговые значения интенсивности стимуля- ции соматических афферентов, проецирующихся в исследуемую область коры (по появлению ВП в соматосенсорной коре), а также определить ФМА для эффектов раздражения низкопороговых аффе- рентов. Животное обездвиживалось путем внутри- венной инъекции миорелаксанта (d-тубокурарин или ардуан) и переводилось на искусственное ды- хание. Края операционных ран и участки сдавлива- ния тканей фиксаторами стереотаксического при- бора тщательно анестезировали новокаином. Перед иммобилизацией тестировались эффекты раздра- жения афферентов зубной пульпы и определялся болевой порог (П). Пороговой считалась интенсив- ность стимула, при которой у животного возникал рефлекс открывания рта. Активность кортикальных нейронов отводили внутриклеточно с использованием стандартных методических приемов. Использовались микро- электроды, заполненные раствором цитрата ка- лия (2.0 М). Электроды под визуальным контролем погружали в соматосенсорную зону коры. Нейро- ны идентифицировали как клетки первой группы (ноцицептивные) в том случае, если в них возни- кали синаптические потенциалы исключительно в ответ на раздражение афферентов зубной пульпы с интенсивностью не менее 2 П, а также на интен- сивное раздражение подглазничного нерва (3–5 П). Применение более слабых стимулов не вызывало в таких нейронах каких-либо постсинаптических реакций. Нейроны второй группы (конвергентные) возбуждались как при раздражении зубной пульпы, так и при стимуляции относительно низкопорого- вых афферентов в составе подглазничного нерва (интенсивность стимулов 2 П и менее), а также при стимуляции ВПМЯ с интенсивностью 3–5 П. По окончании эксперимента через электроды, введенные в ГП, ЦСВ и ЧС, пропускали ток, что обеспечивало создание электрокоагуляционных меток. Локализацию кончиков электродов верифи- цировали гистологически на фронтальных срезах мозга. Полученные результаты обрабатывали ста- тистически с использованием стандартных при- емов, в частности расчета t-критерия Стьюдента. Межгрупповые различия считали достоверными в случаях P ≤ 0.05. РЕЗУЛЬТАТЫ В настоящей работе внутриклеточные отведения удовлетворительного качества (мембранный по- тенциал – МП – не менее 58–60 мВ на протяжении всего периода регистрации) были получены от 45 нейронов, локализованных в пределах первичной соматосенсорной зоны коры. Глубина отведения от большинства упомянутых нейронов варьировала от 1.5 до 2.8 мм. Среди них 19 клеток согласно опи- санным выше критериям были идентифицированы как ноцицептивные (отвечающие исключительно на стимуляцию пульпы зуба, афференты от рецеп- торов которой были представлены только Аδ- и С- волокнами), а 26 – как конвергентные, т. е., вероят- но, имевшие синаптические входы и от болевых, и от неболевых афферентов. В большинстве ноцицептивных нейронов отно- сительно слабое (порядка 1.5–2.0 П относительно инициации рефлекса открывания рта у необездви- женного животного) раздражение пульпы зуба оди- ночным стимулом вызывало возникновение ВПСП небольшой амплитуды (рис. 1, А, 1). Увеличение силы одиночного стимула приводило к повышению амплитуды ВПСП и появлению следующего за ним гиперполяризационного потенциала, очевидно, представляющего собой ТПСП (А, 2, 3). Дальней- шее усиление стимуляции обеспечивало превыше- ние порога генерации потенциала действия (ПД), и в таких условиях ответ на одиночное раздражение Т. Ш. ЛАБАХУА, Т. К. ДЖАНАШИЯ, Г. И. ГЕДЕВАНИШВИЛИ и др. НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2009.—T. 41, № 2 163 пульпы зуба представлял собой комплекс ВПСП– пик–ТПСП (А, 4). В некоторых ноцицептивных нейронах, для которых была характерна относи- тельно низкая частота фоновой импульсной актив- ности, сверхпороговая стимуляция зубной пульпы как ипси-, так и контралатерального клыка вызы- вала возникновение на вершине ВПСП нескольких ПД, за которыми следовала мощная гиперполяри- зация (ТПСП) (Б). В нейронах, генерировавших высокочастотную фоновую импульсную актив- ность, ответ на раздражение пульпы зуба (ком- плекс ВПСП–пик–ТПСП) возникал с относительно коротким латентным периодом (В). Развитие ТПСП после синаптически вызванного ПД приводило к торможению фоновой импульсации; длительность периода такого торможения могла составлять 100– 200 мс (в нейроне, активность которого показана на рис. 1, Г, – порядка 170 мс). Одиночное раздражение ипсилатерального ло- куса ЦСВ, как правило, вызывало в ноцицептив- ных нейронах реакцию, сходную с таковой при раздражении пульпы зуба, – комплекс ВПСП–пик– ТПСП. Ответ на раздражение ЦСВ, однако, отли- чался меньшим латентным периодом (рис. 2, А, 1, 2). Необходимо особо отметить, что после ответа на раздражение ЦСВ в таких нейронах наблюдался длительный период торможения фоновой импульс- ной активности, продолжавшийся, как минимум, несколько сот миллисекунд. Если в пределах этого периода наносилось тестирующее ноцицептивное раздражение пульпы зуба, постсинаптические ре- акции на подобное раздражение могли полностью угнетаться – не возникали ни ВПСП (и тем более пик), ни последующий ТПСП (А, 3). На рис. 2, Б показано влияние кондиционирую- щего раздражения ЦСВ на ответ, вызванный тести- рующим раздражением ВПМЯ таламуса в одном из конвергентных нейронов; в данном случае ис- пользовалось раздражение ЦСВ короткой высо- кочастотной (200 с–1) серией, состоящей из трех– восьми стимулов. Указанный нейрон был отнесен к группе конвергентных, поскольку он отвечал си- наптическими реакциями не только на раздражение пульпы зуба, но и на относительно низкоинтенсив- Р и с. 1. Реакции ноцицептивных нейронов соматосенсорной зоны неокортекса на раздражение пульпы зуба (внутриклеточное отведение от трех нейронов – А–В). А – реакции на одиночное раздражение пульпы контралатерального клыка с увеличивающейся силой (1–4). Глубина локализации нейрона 2.1 мм. Мембранный потенциал (МП) –65 мВ. Б – реакции на раздражение пульпы контра- (1) и ипсилатерального (2) клыков. Глубина локализации нейрона 1.9 мм. МП –60 мВ. В – реакция на раздражение пульпы контралатерального клыка. Интенсивность стимуляции (мкА) указана справа над записями. Р и с. 1. Реакції ноцицептивних нейронів соматосенсорної зони неокортексу на подразнення пульпи зуба (внутрішньоклітинне відведення від трьох нейронів – А–В). А Б 1 В 2 1 2 3 4 60 120 150 210 100 мс 20 мВ 100 мс 20 мВ 90 90 90 100 мс 20 мВ МОДУЛЯЦИЯ ПОСТСИНАПТИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ НЕЙРОНОВ СОМАТОСЕНСОРНОЙ КОРЫ НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2009.—T. 41, № 2164 ные раздражения подглазничного нерва и ВПМЯ. Как видно из фрагмента Б, 1, интенсивное раздра- жение ВПМЯ (очевидно, активирующее пути и но- цицептивной, и неноцицептивной природы) вызы- вало в этом нейроне комплекс ВПСП–пик–ТПСП. За тормозной постсинаптической реакцией следо- вало учащение импульсации данного нейрона (оче- видно, представляющее собой “эффект отдачи”). Раздражение ЦСВ серией стимулов приводило к возникновению сложной синаптической реакции, включавшей в себя и возбуждающие, и тормоз- ные компоненты. В тех случаях, когда раздраже- ние ЦСВ использовалось в качестве кондицио- нирующего и эффект соответствующих влияний тестировали с помощью раздражения ВПМЯ, си- наптические потенциалы, вызываемые такой тестиру- Р и с. 2. Влияние кондиционирующей стимуляции центрального серого вещества (ЦСВ) и системного введения морфина (0.3 мг/кг) на активность ноцицептивных (А, В) и конвергентных (Б, Г) нейронов соматосенсорной коры. А – отведение от ноцицептивного нейрона: 1 – реакция на раздражение пульпы зуба, 2 – на одиночное раздражение ЦСВ; 3 – влияние кондиционирующего раздражения ЦСВ на эффект тест-стимуляции пульпы зуба. Глубина локализации нейрона 1.8 мм, мембранный потенциал (МП) –65 мВ. Б – отведение от конвергентного нейрона: 1 – реакция на одиночное раздражение вентропостеромедиального ядра (ВПМЯ), 2–8 – на кондиционирующее раздражение ЦСВ короткой высокочастотной серией стимулов и тестирующее раздражение ВПМЯ. Справа – зависимость нормированной амплитуды ТПСП (%), вызываемого раздражением ВПМЯ, от интервала между кондиционирующим раздражением ЦСВ и тестирующим – ВПМЯ (мс). За 100 % принята амплитуда ТПСП в отсутствие раздражения. Глубина локализации нейрона 1.9 мм, МП –62 мВ. В – фоновая активность и реакция ноцицептивного нейрона на раздражение пульпы зуба дó введения морфина (1) и через 1, 3 и 5 мин (2–4 соответственно) после инъекции. Глубина локализации нейрона 2.3 мм, МП –59 мВ. Г – фоновая активность и реакция конвергентного нейрона на раздражение ВМПЯ таламуса дó (1) и через 2 и 5 мин (2 и 3 соответственно) после инъекции морфина. Глубина локализации 1.8 мм, МП –64 мВ. Р и с. 2. Вплив кондиціонуючої стимуляції центральної сірої речовини та системного введення морфіну (0.3 мг/кг) на активність ноцицептивних (А, В) і конвергентних (Б, Г) нейронів соматосенсорної кори. А 1 20 мВ Б 2 3 1 2 3 4 5 6 7 8 20 мВ 100 мс % 120 100 80 60 40 20 0 200 400 600 800 мс 1 2 3 4 1 2 3 100 мс 100 мс 20 мВ 100 мс 20 мВ В Г Т. Ш. ЛАБАХУА, Т. К. ДЖАНАШИЯ, Г. И. ГЕДЕВАНИШВИЛИ и др. НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2009.—T. 41, № 2 165 ющей стимуляцией, при определенных интервалах между раздражениями существенно подавлялись. Особенно интенсивную депрессию испытывал ТПСП, развивавшийся после пика. Такое торможе- ние отличалось весьма значительным латентным периодом (во всяком случае, более 100 мс) и дости- гало максимума при интервалах между кондицио- нирующей и тестирующей стимуляциями порядка 600–800 мс. В таких условиях амплитуда данного синаптического потенциала уменьшалась на 50– 70 % (Б). Тормозные эффекты, вызываемые раздражением ЦСВ в ноцицептивных и конвергентных нейронах соматосенсорной коры, проявляли определенное сходство с эффектами системного введения морфи- на (0.3 мг/кг). В ноцицептивных нейронах уже че- рез 1 мин после внутривенной инъекции данного агента амплитуда ТПСП в комплексе ВПСП–пик– ТПСП, вызванном раздражением пульпы зуба (т. е. ноцицептивным раздражением), уменьшалась в не- сколько раз (рис. 2, В, 1, 2). Параллельно отмеча- лось отчетливое снижение частоты фоновой актив- ности этого нейрона. Через 3 мин после введения морфина синаптические эффекты, обусловленные раздражением пульпы зуба, полностью подавля- лись (В, 3). Такое подавление не было связано с де- поляризацией мембраны исследуемого нейрона, по- скольку клетка продолжала генерировать фоновую активность (хотя и низкочастотную); амплитуда ПД в составе этой активности оставалась практически идентичной наблюдавшейся в исходном состоя- нии (В, 1). Через 5 мин после введения морфина синаптические реакции, вызываемые стимуляцией пульпы зуба, также были подавлены полностью. В данный период фоновая импульсная активность у ноцицептивных нейронов обычно отсутствовала, и в них отмечался лишь синаптический шум невы- сокой амплитуды. Подчеркнем, что при этом зна- чение мембранного потенциала по сравнению с исход ным существенно не изменялось (В, 4). Р и с. 3. Влияние электрической стимуляции голубого пятна (ГП) на постсинаптические ответы двух ноцицептивных нейронов, вызванные раздражением пульпы зуба. На А и В: 1 – эффект изолированного раздражения пульпы зуба; 2–8 – влияние кондиционирующего раздражения ГП короткой высокочастотной серией стимулов на реакцию, вызываемую тестирующим раздражением пульпы зуба, при разных интервалах между раздражениями. Б и Г – зависимость нормированной амплитуды ТПСП, регистрируемых в этих двух нейронах (%), от интервала между кондиционирующим и тестирующим раздражениями (мс). Глубина локализации нейрона 2.4 (А) и 2.8 (В) мм, мембранный потенциал –58 (А) и –63 (В) мВ. Остальные обозначения те же, что и на рис. 1 и 2. Р и с. 3. Вплив електричної стимуляції блакитної плями на постсинаптичні відповіді двох ноцицептивних нейронів, викликані подразненням пульпи зуба. А Б В Г % % 1201 20 мВ 100 мс 100 80 60 40 20 0 200 400 600 мс 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 20 мВ 100 мс 120 100 80 60 40 20 0 200 400 600 мс МОДУЛЯЦИЯ ПОСТСИНАПТИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ НЕЙРОНОВ СОМАТОСЕНСОРНОЙ КОРЫ НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2009.—T. 41, № 2166 Р и с. 4. Влияние электрической стимуляции голубого пятна (ГП) на постсинаптические ответы двух конвергентных нейронов, вызванные раздражением пульпы зуба. На А и В: 1 – эффект изолированного одиночного раздражения вентропостеромедиального ядра (ВПМЯ) таламуса; 2–8 – влияние кондиционирующего раздражения ГП короткой высокочастотной серией стимулов на реакцию, вызванную тестирующим раздражением ВПМЯ с различными интервалами между раздражениями. Б и Г – то же, что и на рис. 3. Глубина локализации нейрона 1.7 (А) и 2.5 (Б) мм, мембранный потенциал –57 (А) и –63 (В) мВ. Остальные обозначения те же, что и на рис. 2. Р и с. 4. Вплив електричної стимуляції блакитної плями на постсинаптичні відповіді двох конвергентних нейронів, викликані подразненням пульпи зуба. Б % 1201 20 мВ 100 мс 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 100 80 60 40 20 0 200 400 600 мс А ГВ % 120 100 80 60 40 20 0 200 400 600 мс 20 мВ 100 мс Изменения фоновой активности и синаптиче- ских реакций конвергентных нейронов, вызывае- мые системным введением морфина, отличались значительной специфичностью. Пример такой мо- дуляции приведен на рис. 2, Г. Данный нейрон, ге- нерировавший довольно высокочастотную фоно- вую активность, отвечал на раздражение ВПМЯ таламуса комплексом ВПСП–пик–ТПСП. Введе- ние морфина приводило к прогрессивному умень- шению амплитуды ТПСП в составе упомянутой ре- акции: на 5-й мин после инъекции такая депрессия ТПСП была более чем двукратной. При этом инъ- екция морфина не устраняла в данных нейронах фоновой синаптической активности и генерации фоновых ПД (Г, 2, 3). В ходе настоящей работы кондиционирующие влияния электрического раздражения ЦСВ на пост- синаптические реакции нейронов соматосенсорной коры, имеющих отношение к системе ноцицепции, сопоставлялись с эффектами кондиционирующих раздражений ГП и ЧС с применением аналогично- го подхода. В качестве тест-реакций ноцицептив- ных нейронов использовались их ответы на стиму- ляцию пульпы зуба (рис. 3, 5), а у конвергентных нейронов – ответы на раздражение ВПМЯ таламу- са, вызывающие активацию кортикопетальных пу- тей как ноцицептивной, так и неноцицептивной природы (рис. 4, 6). Сами по себе раздражения ГП и ЧС короткими высокочастотными сериями стиму- лов приводили к появлению в исследованных кор- тикальных нейронах реакций двух видов. В части и ноцицептивных, и конвергентных нейронов (шесть и 10 клеток соответственно) после раздражения ГП короткими сериями стимулов развивался длитель- ный (несколько сот миллисекунд) ВПСП сложно- го состава. На вершинах деполяризационных волн такого ВПСП генерировались ПД с частотой, пре- вышающей частоту фоновой активности (рис. 3, А, 2–8; 4, А, 2–8). В другой же части ноцицептивных и конвергентных нейронов (12 и 13 клеток соответ- ственно) первичной реакцией на раздражение ГП и ЧС были гиперполяризационные ТПСП весьма зна- Т. Ш. ЛАБАХУА, Т. К. ДЖАНАШИЯ, Г. И. ГЕДЕВАНИШВИЛИ и др. НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2009.—T. 41, № 2 167 чительной амплитуды (до 8–12 мВ) длительностью 60–120 мс. На протяжении подобных гиперполяри- зационных потенциалов генерация фоновой актив- ности блокировалась (рис. 3, В, 3–8; 4, В, 2–7; 5, А, 2–7; 6, В, 2–8). В четырех из 10 конвергентных нейронов после раздражения ЧС короткими сериями стимулов раз- вивались длительные (несколько сот миллисекунд) ВПСП, на вершине которых генерировались ПД с частотой, превышающей частоту фоновой активно- сти. Такие ПД предположительно представляли со- бой дендритные пики [11]. В тех случаях, когда раздражение ГП и ЧС пред- шествовало тестирующей стимуляции пульпы зуба или раздражению ВПМЯ, синаптические компо- ненты в составе ответов на тест-стимуляцию (ком- плексов ВПСП–пик–ТПСП) при определенных интервалах между кондиционирующими и тести- рующими раздражениями испытывали интенсив- ное подавление. Латентные периоды подобного тормозного действия были весьма значительными и существенно варьировали от нейрона к нейрону. У части клеток подобное торможение начиналось при тест-интервалах порядка 100–200 мс (рис. 3, Г; 4, Г; 5, Б). Однако во всех случаях максимальные угнетающие эффекты кондиционирующей стиму- ляции ГП и ЧС отмечались при продолжительно- сти тест-интервалов порядка 400–800 мс (рис. 3–6, Б, Г). ОБСУЖДЕНИЕ Полученные в нашей работе внутриклеточные от- ведения от нейронов соматосенсорной коры, акти- вируемых влияниями, которые поступают по вос- ходящим ноцицептивным путям, свидетельствуют о том, что синаптические реакции, возникающие в кортикальных нейронах в ответ на кортикопеталь- ные залпы специфической болевой модальности, в принципе сходны с ответами нейронов сомато- сенсорной коры на влияния других сенсорных мо- Р и с. 5. Влияние кондиционирующей электрической стимуляции черной субстанции (ЧС) на постсинаптические ответы двух ноцицептивных нейронов соматосенсорной коры, вызванные раздражением пульпы зуба. А и В – отведения от ноцицептивных нейронов при одиночном раздражении пульпы зуба (1) и сочетании кондиционирующего раздражения ЧС с тестирующим раздражением пульпы зуба (2–8). Б и Г – зависимость нормированной амплитуды ТПСП (%), вызванного раздражением пульпы зуба, от времени стимуляции ЧС (мс). За 100 % принята исходная амплитуда ТПСП. Глубина локализации нейрона 1.56 (А) и 1.47 (В) мм, мембранный потенциал –59 (А) и –61 (В) мВ. Интенсивность стимуляции для пульпы зуба 150, для ЧС – 60 мкА. Р и с. 5. Вплив кондиціонуючої електричної стимуляції чорної субстанції на постсинаптичні відповіді двох ноцицептивних нейронів соматосенсорної кори, викликані подразненням пульпи зуба. БА ГВ 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 8 % 120 20 мВ 100 мс 100 80 60 40 20 0 % 100 80 60 40 200 020 мВ 100 мс 400 600 мс 200 400 600 мс 20 МОДУЛЯЦИЯ ПОСТСИНАПТИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ НЕЙРОНОВ СОМАТОСЕНСОРНОЙ КОРЫ НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2009.—T. 41, № 2168 дальностей. Величина подобных ноцицептивных ответов находится в градуальной зависимости от интенсивности стимуляции ноцицепторов пульпы зуба. Наши наблюдения согласуются с результата- ми ранее проведенных работ, в которых было по- казано возникновение ярко выраженной аналгезии в условиях электрической стимуляции ЦСВ или микроинъекций в эту структуру опиатных алкало- идов либо опиоидных пептидов [12]. Известно, что нейроны ЦСВ (во всяком случае их значительная часть) являются энкефалин- и динорфинергически- ми. Порядка половины этих нейронов возбуждают- ся или тормозятся при ноцицептивной стимуляции, причем данные клетки обладают относительными четко очерченными рецептивными полями. Пола- гают, что важнейшую роль в процессах, определя- ющих обработку ноцицептивной информации на уровне высших отделов ЦНС, играют опиоидер- гические нейронные системы. Опиоиды, очевид- но, реализуют свою модулирующую функцию на пресинаптическом уровне, ингибируя высвобожде- ние нейромедиаторов в синаптических соединени- ях ноцицептивных нейронных сетей. Предполага- ется, что эндогенные опиоиды типа энкефалинов подавляют вход Са 2+ в пресинаптические терми- нали – процесс, необходимый для экзоцитоза ней- ротрансмиттера и его выброса в синаптическую щель. Подобные эффекты эндогенных опиоидов имитируются действием их экзогенных агонистов – алкалоидов типа морфина и его производных. Ре- зультаты наших опытов, в которых было продемон- стрировано определенное сходство между эффекта- ми, вызываемыми в кортикальных ноцицептивных и конвергентных нейронах электрической стиму- ляцией ЦСВ и системным введением морфина, мо- гут рассматриваться как подтверждение существо- вания вышеописанного механизма. Оба подобных воздействия приводят к угнетению ВПСП и ТПСП, т. е. к общей депрессии синаптических эффектов, вызванных активацией ноцицепторов. Указанные воздействия также обусловливают уменьшение си- наптических потенциалов в конвергентных нейро- нах. При этом следует отметить, что в данном слу- чае эффекты стимуляции ЦСВ и введения морфина все же проявляют определенную специфичность. Б 1 2 3 4 5 6 7 А ГВ % 100 80 60 40 20 0 200 400 600 мс 20 мВ 100 мс 8 1 2 3 4 5 6 7 100 80 60 40 20 0 % 20 мВ 100 мс 200 400 600 мс Р и с. 6. Влияние кондиционирующей электрической стимуляции черной субстанции (ЧС) на постсинаптические ответы двух конвергентных нейронов соматосенсорной коры, вызванные раздражением вентропостеромедиального ядра (ВПМЯ) таламуса. А и В – ответы нейронов на одиночное раздражение ВПМЯ (1) и сочетание кондиционирующего раздражения ЧС с тестирующим раздражением ВПМЯ (2–7, 2–8). Б и Г – то же, что и на рис. 5. Глубина локализации нейрона 2.1 (А) и 1.3 (В) мм, мембранный потенциал – 58 (А) и –62 (В) мВ. Р и с. 6. Вплив кондиціонуючої електричної стимуляції чорної субстанції на постсинаптичні відповіді двох конвергентних нейронів соматосенсорної кори, викликані подразненням вентропостеромедіального ядра таламуса. Т. Ш. ЛАБАХУА, Т. К. ДЖАНАШИЯ, Г. И. ГЕДЕВАНИШВИЛИ и др. НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2009.—T. 41, № 2 169 Воздействия обоих типов оказывают существенно более слабые влияния на те синаптические процес- сы в конвергентных нейронах, которые связаны с поступлением импульсации по неноцицептивным путям. Результаты наших опытов показывают, что меж- ду модулирующими эффектами стимуляции ЦСВ, ГП и ЧС в отношении “ноцицептивных” процессов в соматосенсорной коре существует определенный параллелизм. Установлено [14, 15], что активация и ГП – структуры, являющейся основным источни- ком НА-эргических влияний, и ЧС – источника ДА- эргических проекций – во многих случаях не ока- зывает существенного воздействия на вызванную активность в различных центрах головного мозга. В других же случаях эффекты, вызываемые стиму- ляцией упомянутых структур, являются достаточно существенными. В таких эффектах стимуляции ГП и ЧС следует выделять два компонента – непосред- ственные синаптические влияния на клетки-мише- ни и индуцированную стимуляцией этих структур модуляцию синаптической передачи, обеспечивае- мой иными нейротрансмиттерами. Эффекты стимуляции ГП и ионофоретическо- го приложения его трансмиттера норадреналина (НА), наблюдающиеся в нейронах различных обла- стей коры, могут быть и возбуждающими, и тор- мозными [16, 17]. Возбудимость нейронов неокор- текса может значительно изменяться под влиянием НА вследствие подавления медленных калиевых токов [18]. Имеются данные экспериментов на сре- зах коры головного мозга [19], согласно которым НА и дофамин (ДА) оказывают ингибирующее дей- ствие на вход Са2+ и высвобождение глутамата в си- наптических соединениях. С другой стороны, есть указания на то, что воздействие НА и ДА вызывает возрастание уровней цАМФ, цГМФ и Са2+ в нерв- ных клетках. Это приводит к активации протеинки- наз, фосфорилированию мембранных белков и уве- личению ответоспособности нейронов во многих отделах мозга. Раздражение ГП, обусловливающее активацию β-адренорецепторов клеток-мишеней, возрастание активности аденилатциклазы и усиление образо- вания цАМФ, обеспечивает потенциацию ГАМК- эргического торможения. Это показано на клетках Пуркинье мозжечка, но, видимо, аналогичные про- цессы могут происходить и в клетках других це- ребральных систем [16]. ДА-содержащие афферен- ты ЧС образуют симметричные контакты на соме и дендритах пирамидных клеток префронтальной, поясной, цингулярной и моторной коры макак; та- кие связи обеспечивают прямое модулирующее влияние ДА на возбудимость корковых проекцион- ных нейронов [20]. Внутриклеточное отведение ак- тивности нейронов в препаратах фронтальных сре- зов передних отделов неокортекса крысы показало, что ДА оказывает возбуждающее действие на пира- мидные клетки и ГАМК-эргические нейроны, окан- чивающиеся на пирамидных клетках [8]. Было так- же продемонстрировано участие ДА-эргических нейронов в регуляции чувствительности α-адрено- рецепторов в префронтальной коре крысы [21]. В срезах гиппокампа морской свинки аппликация ДА, как и его агониста апоморфина, вызывала гиперпо- ляризацию, которая опосредуется кальцийактиви- руемой калиевой проводимостью мембраны [22]. Показано, что ДА-эргическая система модулирует активность холинергических нейронов и эффектив- ность действия нейромодуляторных аминокислот в нейронах стриатума крыс [23]. ДА-эргическая мо- дуляция холинергических ответов в нейронах пре- фронтальной коры крыс опосредуется Д1- и Д2-ре- цепторами [24]. Ионофоретическая аппликация ДА на нейроны полосатого тела модифицирует способ- ность глутаминовой кислоты постсинаптически ак- тивировать нейроны, что является подтверждением существенной нейромодуляторной роли ДА [25]. Имеющиеся литературные данные свидетель- ствуют о существовании двух систем генерации и подавления ТПСП в нейронных системах конеч- ного мозга, которые работают на таламическом и корковом уровнях. Корковые ТПСП, возникающие в ответ на таламическую стимуляцию, имеют вну- трикорковое происхождение, и их подавление про- исходит также на корковом уровне. Подавление корковых ТПСП может отражать торможение вну- трикорковой тормозной системы – феномен тормо- жения торможения, но в этих случаях следовало бы полагать, что механизм растормаживания должен включаться с самого начала. В наших же экспери- ментах максимальный эффект кондиционирующе- го раздражения как ГП, так и ЧС отмечался при ин- тервалах 300–700 мс между кондиционирующим и тестирующим стимулами. В контексте наших экспериментов мы рассма- триваем подавление постактивационных ТПСП нейронов соматосенсорной коры как выражение ге- нерализованного торможения синаптических про- цессов, вызываемых активацией ноцицептивных входов. Уменьшение амплитуды ТПСП в ноцицеп- тивных нейронах при кондиционирующих влия- МОДУЛЯЦИЯ ПОСТСИНАПТИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ НЕЙРОНОВ СОМАТОСЕНСОРНОЙ КОРЫ НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2009.—T. 41, № 2170 ниях, обусловленных активацией ГП и ЧС, может быть связано с высвобождением НА и ДА, что за- пускает систему вторичных посредников. В нейро- нах моллюска аппликация ДА и внутриклеточная инъекция цАМФ вызывали входящие токи, связан- ные с возрастанием проницаемости для ионов на- трия [26]. По другим данным, ДА обратимо и до- зозависимо уменьшает амплитуду и длительность следовой гиперполяризации, а НА, повышая уро- вень цАМФ, уменьшает кальцийактивируемую ка- лиевую проводимость в пирамидных клетках гип- покампа [27, 28]. В конвергентных кортикальных нейронах, в ко- торых постактивационные ТПСП являются сум- марным следствием поступления болевых и небо- левых афферентных влияний, стимуляция ГП и ЧС приводит к относительно избирательному подавле- нию болевых афферентных сигналов, что вызывает уменьшение амплитуды ТПСП, но не столь интен- сивное, как в ноцицептивных нейронах. Имеются свидетельства того, что НА и мет-эн- кефалины вызывают увеличение калиевой прово- димости в нейронах ЦНС морской свинки: данные эффекты опосредуются опиоидными и α2-адрено- рецепторами, сопряженными с калиевыми канала- ми посредством GI-белков [29]. Показано, что ноцицептивная стимуляция уве- личивает высвобождение НА НА-эргическими нейронами [30]. Электрическая и химическая сти- муляция ГП обусловливает антиноцицептивные эффекты, реализуемые на спинальном уровне [31]. Данные наших экспериментов также указывают на то, что стимуляция ГП и ЧС приводит к длительно- му подавлению в нейронах соматосенсорной коры синаптических реакций, вызываемых стимуляцией ноцицептивных афферентов и восходящих путей. Подобные эффекты, очевидно, также следует рас- сматривать как один из аспектов аналгезирующих влияний, связанных с активацией ГП и ЧС – основ- ных структур мозговых НА- и ДА-эргических си- стем. Известно, что терминали аксонов нейронов ГП, образующих исключительно широко разветвлен- ные проекции во многие структуры головного моз- га, формируют не только “классические” синап- тические соединения с нейронами-мишенями, но и большое количество свободных НА-эргических окончаний (варикозитетов). Из подобных терми- нальных структур НА поступает в межклеточное пространство и, таким образом, способен оказы- вать влияние одновременно на большие популяции нейронов (обеспечивая так называемую объёмную передачу) [32]. Временны́е характеристики вызван- ного стимуляцией ГП подавления синаптических эффектов (в частности, постактивационных ТПСП) в нейронах соматосенсорной коры (значительные латентные периоды и очень большая длительность подобных модулирующих влияний), видимо, соот- ветствуют как раз такому виду действия НА. При этом, видимо, более существенную роль играет мо- дулирующее влияние НА на эффективность синап- тической передачи, поступающей по таламическим кортикопетальным афферентам, хотя, безусловно, нельзя недооценивать и значение прямого синап- тического действия НА-эргических входов, обра- зуемых нейронами ГП на кортикальных нейронах, а также НА-эргической модуляции эффективности функционирования внутрикорковых интернейрон- ных систем. Полученные нами результаты согласуются с со- временными представлениями о природе регуля- ции болевой чувствительности на уровне высших отделов ЦНС и дают основания для заключения о сходстве модулирующих эффектов, индуцирован- ных стимуляцией ГП и ЧС, в отношении ноцицеп- тивных процессов в соматосенсорной коре. Известно, что ДА резервируется в основном в везикулах соответствующих нейронов. Он являет- ся предшественником НА и при синаптической ак- тивации высвобождается в значительной мере со- вместно с этим нейротрансмиттером/модулятором [33]. Имеются сведения о том, что ДА может ре- гулировать чувствительность НА-эргической си- стемы (в частности, влияя на β-адренорецепторы в префронтальной коре крыс) [34]. Изучение механизмов влияний нейромодулято- ров на системы внутриклеточных мессенджеров и на функционирование рецепторов ионных каналов привело к заключению о дивергенции эффектов нейромедиаторов в отношении рецепторов разных подтипов и одновременно конвергенции эффектов разных нейромедиаторов в отношении одних и тех же ионных каналов вследствие общности систем вторичных мессенджеров [35]. Таким образом, и стимуляция ЦСВ, и системное введение морфина обусловливают усиление опио- идергических влияний на “ноцицептивные” ком- поненты нейронных механизмов соматосенсорной коры кошки. Раздражение ГП и ЧС (приводящее к высвобождению в коре НА и ДА, воздействующих на нейроны-мишени через адрено- и ДА-рецепто- ры и системы вторичных посредников) также обес- Т. Ш. ЛАБАХУА, Т. К. ДЖАНАШИЯ, Г. И. ГЕДЕВАНИШВИЛИ и др. НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2009.—T. 41, № 2 171 печивает существенную модуляцию активности соответствующих популяций кортикальных нейро- нов. Наиболее выраженным эффектом при этом яв- ляется общее подавление синаптических реакций, вызываемых активацией ноцицептивных входов. Вероятно, подобная модуляция основывается на изменениях, происходящих как в пре-, так и в пост- синаптических интракортикальных механизмах. Т. Ш. Лабахуа1, Т. К. Джанашія1, Г. І. Гедеванішвілі1, Є. В. Абзіанідзе2, Т. Т. Ткемаладзе2 МОДУЛЯЦІЯ ПОСТСИНАПТИЧНИХ РЕАКЦІЙ НЕЙРО- НІВ СОМАТОСЕНСОРНОЇ КОРИ КОТА, АКТИВОВАНИХ ПОДРАЗНЕННЯМ НОЦИЦЕПТОРІВ, ПРИ СТИМУЛЯЦІЇ ЦЕНТРАЛЬНОЇ СІРОЇ РЕЧОВИНИ, БЛАКИТНОЇ ПЛЯМИ ТА ЧОРНОЇ СУБСТАНЦІЇ 1 Інститут фізіології ім. І. С. Беріташвілі АН Грузії, Тбілі- сі (Грузія). 2 Тбіліський державний медичний університет (Грузія). Р е з ю м е Досліджено вплив електричної стимуляції центральної сі- рої речовини (ЦСР), блакитної плями (БП) та чорної суб- станції (ЧС) головного мозку котів на постсинаптичні про- цеси, викликані в нейронах соматосенсорної кори, котрі активувалися ноцицептивними впливами. Внутрішньоклі- тинні відведення були отримані від 19 клітин, активованих виключно внаслідок стимуляції ноцицепторів (інтенсивне подразнення пульпи зуба), і 26 клітин, активованих як но- цицептивними, так і неноцицептивними (порогове подраз- нення підочноямкового нерва та вентропостеромедіального ядра – ВПМЯ – таламуса) впливами (ноцицептивних і кон- вергентних нейронів відповідно). У нейронах обох груп як стимуляція ноцицептивних афе- рентів, так і подразнення ВПМЯ таламуса викликали реак- ції у вигляді комплексів ЗПСП–пік–ГПСП (тривалість ГПСП 200–300 мс). Електричне подразнення ЦСР, котре само по собі могло викликати активацію досліджених кортикальних нейронів, призводило до тривалого пригнічення синаптич- них реакцій, які виникали внаслідок збудження ноцицепто- рів; максимум гальмування відмічався при тест-інтервалах 600–800 мс. Спостерігався певний паралелізм між конди- ціонуючими впливами подразнення ЦСР та ефектами сис- темного введення морфіну. Ізольовані подразнення БП і ЧС короткими високочастотними серіями стимулів викликали в частині досліджених кортикальних нейронів первинні ре- акції у вигляді складних ЗПСП, тоді як в інших клітинах виникали ГПСП значної амплітуди тривалістю до 120 мс. Незалежно від виду первинної відповіді кондиціонуючі по- дразнення БП і ЧС призводили до тривалого (декілька се- кунд) пригнічення синаптичних реакцій, викликаних в кор- тикальних нейронах подразненням ноцицептивних входів. Обговорюються механізми модулюючих впливів, котрі над- ходять від опіоїд-, норадрен- і дофамінергічних систем го- ловного мозку до нейронів соматосенсорної кори, активо- ваних при збудженні високопорогових (ноцицептивних) аферентних входів. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. R. Maldonado, “Participation of noradrenergic pathways in the expression of opiate with drawl: biochemical and pharmacological evidence,” Neurosci. Behav. Rev., 21, 91-104 (1997). 2. D. R. Kenshalo, K. Iwata, M. Sholas, and D. A. Thomas, “Response properties and organization of nociceptive neurons in area 1 of monkey primary somatosensory cortex,” J. Neurophysiol., 84, No. 2, 719-729 (2000). 3. R. Dubner and G. J. Bennet, “Spinal and trigeminal mechanisms of nociception,” Annu. Rev. Neurosci., 6, 381-418 (1983). 4. E. V. Gura and V. V. Garkavenko, “Influence of the midbrain central gray matter stimulation on responses of the thalamic ventro-postero-medial nucleus neurons in cats,” Neurophysiology, 20, No. 5, 688-693 (1988). 5. J. Hosobuchi, J. Rossier, F. F. Bloom, and R. Guillemin, “Periaqueductal gray stimulation for pain suppression in humans,” in: Adv. Pain Res. Ther., Vol. 3, Raven Press, New York (1979), pp. 515-523. 6. F. F. Bloom, “What is the role of general activating systems in cortical function?” in: Neurobiology of Neocortex, P. Rakic and W. Singer (eds.), Yohn and Sons lim. Co., Berlin (1988), pp. 407-421. 7. S. I. Foote and J. H. Morrison, “Exstrahalamic modulation of cortical function,” Annu. Rev. Neurosci., 10, 67-95 (1987). 8. G. Penti-Soria, E. Audinst, and F. Crepel, “Excitation of prefrontal cortical neurons by dopamine in vitro. Electrophysiological study,” Brain Res., 425, No. 2, 263-274 (1987). 9. S. Goldman-Rakic, C. Jesanth, S. Williams, et al., “Dopamine synaptic complex with pyramidal neurons in primate cerebral cortex,” Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86, No. 22, 9015-9019 (1998). 10. F. Reinso-Suarez, Topographischer Hirnatlas der Katze, E. Merck, Darmstadt (1961). 11. T. Sh. Labakhua, M. G. Kokaya, and V. M. Okudjava, “Dendritic spikes of pyramidal tract neurons in cat sensomotor cortex,” Neurophysiology, 18, No. 4, 307-314 (1986). 12. R. A. Nicoll, G. R. Siggins, N. Ling, and F. E. Bloom, “Neuronal actions of encephalins among brain regions: A comparative microiontophoretic study,” Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 74, 2584-2588 (1977). 13. H. Khashaturian, M. F. Levis, M. K. H. Schafer, and S. J. Wat- son, “Austomy of CNS opioid systems,” Trend Neurosci., 8, 111-119 (1985). 14. A. McCormic, “Cholinergic and noradrenergic modulation of thalamocortical processing,” Trends Neurosci., 12, No. 6, 215- 226 (1989). 15. N. Resder, F. Ferron, L. Desceries, and H. H. Jasper, “Modulator role for biogenic amines in the cerebral cortex: microiontophoretic studies,” Trends Neurosci., 160, No. 2, 217-229 (1979). 16. F. M. Sessler, R. D. Mouradian, J. T. Chang, et al., “Noradrenergic potentiation of cerebellar Purkinje cell МОДУЛЯЦИЯ ПОСТСИНАПТИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ НЕЙРОНОВ СОМАТОСЕНСОРНОЙ КОРЫ НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2009.—T. 41, № 2172 responses to GABA. Evidence for mediation through the adrenoreceptor-coupled cyclic AMP system,” Brain Res., 499, No. 1, 27-38 (1989). 17. T. Kasanatsu and P. Heggelund, “Single cell responses in cat visual cortex to visual stimulation during iontophoresis of noradrenaline,” Exp. Brain Res., 45, No. 2, 317-327 (1982). 18. R. C. Foehring, P. C. Schwidt, and W. F. Crill, “Norepinephrine selectively reduces slow Ca and Na-mediated K currents in cat neocortical neurons,” J. Neurophysiol., 61, No. 2, 245-256 (1989). 19. J. M. Crowder and H. F. Bradford, “Noradrenaline and dopamine effects on calcium influx and neurotransmitter glutamate release in mammalian brain slices,” Eur. J. Pharmacol., 143, No. 3, 343-352 (1987). 20. S. Goldmin-Rakic, C. Yesants, S. Williams, et al., “Dopamine synaptic complex with pyramidal neurons in primate cerebral cortex,” Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86, No. 22, 9015-9019 (1988). 21. D. Herve, F. Trovero, G. Blanc, et al., “Involvement of dopamine neurons in the regulation of β-adrenergic receptors sensitivity in rat prefrontal cortex,” J. Neurochem., 54, No. 6, 1864-1869 (1990). 22. S. Rocket, “Dopamine changes the shape of action potentials in hippocampal pyramidal cells,” Brain Res., 342, No. 2, 386- 390 (1985). 23. J. A. Chiodo and T. W. Berger, “Interaction between dopamine and amino acid-induced excitation and inhibition in the striatum,” Brain Res., 375, No. 1, 158-203 (1986). 24. C. R. Yang and J. Y. Mogenson, “Dopaminergic modulation of cholinergic responses in rat medial prefrontal cortex. Electrophysiological study,” Brain Res., 524, No. 2, 271-281 (1990). 25. J. Bernardi, P. Calabresi, N. Mercuri, and P. Stanzione, “Dopamine decreases the amplitude of excitatory postsynaptic potentials in rat striatal neurons,” in: Proc. Symp. 29th Int. Cong. Physiol. Union, London (1984), pp. 161-171. 26. M. Matsumoto, K. Sesaki, M. Sato, et al., “Dopamine induced depolarizing responses associated with negative slope conductions in LB-cluster neurons of Aplysia,” J. Physiol., 407, No. 2, 199-213 (1988). 27. Y. T.Williams, M. Y. Christic, and O. Menzoni, “Cellular and synaptic adaptations mediating opioid dependence,” Physiol. Rev., 81, No. 1, 299-243 (2001). 28. D. V. Madison and R. A. Nicoll, “Noradrenaline blocks accommodation of pyramidal cell discharge in the hippocampus,” Nature, 299, No. 5884, 636-638 (1982). 29. H. Tatsumi, M. Costs, M. Schimeric, and R. A. North, “Potassium conductance increased by noradrenaline, opioids, somatostatin and J-protein,” J. Neurosci., 10, No. 5, 1675- 1682 (1990). 30. W. Singewald, S. T. Kashler, and A. Philippu, “Stress evoked noradrenaline release in somatodendritic (locus coeruleus) and terminal (amygdala) regions of noradrenergic neurons: a dual probe push-pull perfusion study,” Schwiedeberg’s Arch. Pharm., 357, Suppl. 27 (1998). 31. J. F. Stamford, “Descending control of pain,” J. Auasth., 75, 217-227 (1995). 32. I. Descarries, K. C. Watkins, and Y. Lapierre, “Noradrenergic axon terminals in the cerebral cortex of rat,” Brain Res., 133, No. 1, 117-122 (1977). 33. C. Bell, “Dopamine: Precursor or neurotransmitter in sympathetically innervated tissues,” Blood Vess., 24, No. 5, 234-239 (1987). 34. D. Nerve, F. Trovero, J. Blanc, et al., “Involvement of dopamine neurons in the regulation of β-adrenergic receptor sensitivity in rat prefrontal cortex,” J. Neurochem., 54, No. 6, 1864-1869 (1990). 35. R. F. Wicoll, R. C. Malenka, and Y. A. Kacer, “Functional comparison of neurotransmitter receptor subtypes in mammalian central nervous system,” Physiol Rev., 70, No. 2, 513-552 (1990). Т. Ш. ЛАБАХУА, Т. К. ДЖАНАШИЯ, Г. И. ГЕДЕВАНИШВИЛИ и др.

Репозитарії

Схожі ресурси