Вплив емоційного стресу на церебральну нейродинаміку та варіабельність серцевого ритму щурів

Анотація

В'язовська О.В. “Вплив емоційного стресу на церебральну нейродинаміку та варіабельність серцевого ритму щурів”. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.13 - фізіологія людини і тварин, Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, Харків, 2008.

Встановлені діапазони значень ентропії Колмогорова-Сіная (еКС) ЕЕГ у симетричних коркових ділянках півкуль головного мозку та структурах лімбіко-ретикулярного комплексу щурів лінії Вістар у стані спокійного неспання в умовах вільної поведінки та в умовах гострого і хронічного емоційного стресу. В умовах гострого емоційного стресу виявлено виражене збільшення еКС у фронтальній, парієтальній та окципітальній коркових ділянках лівої півкулі. У структурах лімбіко-ретикулярного комплексу найбільш виражене збільшення еКС відбувалось в обох ретикулярних ядрах покришки. При цьому відсутність рухомої активності відображується значним зниженням еКС в правій сенсомоторній корковій ділянці. Виявлено стійке підвищення еКС в умовах вільної поведінки після тривалої іммобілізації та зниження рівня еКС в умовах іммобілізації на тлі хронічного емоційного стресу. В стані іммобілізації в умовах гострого та хронічного стресу спостерігалось зменшення варіабельності серцевого ритму, зниження загальної спектральної потужності та потужності в усіх частотних діапазонах. Тривала іммобілізація супроводжувалась стійкими змінами систем регуляції серцевого ритму, імовірно, характерними для хронічного емоційного стресу.

Ключові слова: емоційний стрес, іммобілізація, ЕЕГ, нелінійний аналіз, ентропія Колмогорова-Сіная, ЕКГ, варіабельність серцевого ритму.

Аннотация

Вязовская О.В. “Влияние эмоционального стресса на церебральную нейродинамику и вариабельность сердечного ритма крыс”. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.13 - физиология человека и животных, Харьковский национальный университет имени В.Н. Каразина, Харьков, 2008.

В данной работе исследовали состояние церебральной нейродинамики и оценивали напряжение систем регуляции сердечного ритма крыс линии Вистар в исходном состоянии и в условиях острого и хронического эмоционального стресса.

Установлены диапазоны значений энтропии Колмогорова-Синая (эКС) по ЭЭГ в симметричных областях полушарий головного мозга и структурах лимбико-ретикулярного комплекса половозрелых крыс-самцов линии Вистар в состоянии спокойного бодрствования в условиях свободного поведения.

Проведено исследование изменений динамических характеристик ключевых корковых и лимбико-ретикулярных структур мозга, которые принимают участие в формировании адаптивных процессов у половозрелых крыс-самцов линии Вистар в условиях иммобилизационного эмоционального стресса.

Исследована реакция этого показателя на острый иммобилизационный стресс. Через 2,5 часа от начала первой иммобилизации наблюдалось выраженное увеличение эКС во фронтальной, париетальной и затылочной областях левого полушария. В лимбико-ретикулярных областях наиболее выраженное увеличение эКС происходило в обоих ретикулярных ядрах покрышки. При этом отсутствие двигательной активности отражалось значительным снижением эКС в правой сенсомоторной коре. Таким образом, в условиях кратковременной иммобилизации снижение эКС в сенсомоторной области и увеличение эКС в лимбико-ретикулярных структурах мозга у крыс может указывать на уменьшение числа параллельно протекающих информационных процессов в моторной коре при иммобилизации и усиление активности лимбических структур при остром иммобилизационном эмоциональном стрессе.

19

Выявлены характерные для хронического эмоционального стресса диапазоны значений энтропии Колмогорова-Синая в корковых и лимбико-ретикулярных структурах мозга крыс. Длительная иммобилизация сопровождалась значительным повышением уровня эКС в условиях свободного поведения, что отражает стойкие изменения параметров нейродинамических систем мозга крыс. В данном исследовании выявлено значительное увеличение энтропии Колмогорова-Синая в условиях хронического эмоционального стресса в ключевых структурах лимбической системы (миндалевидном комплексе), в ретикулярной формации среднего мозга (левом ретикулярном ядре покрышки) и в корковых областях полушарий (фронтальной и париетальной).

На фоне измененных под влиянием хронического эмоционального стресса свойств нейродинамических систем в условиях иммобилизации у крыс происходит резкое снижение эКС практически во всех исследуемых структурах. Это может свидетельствовать об активации механизмов самоограничения, характерных для нелинейных динамических систем мозга, о формировании доминирующих функциональных систем и о системном торможении.

Таким образом, нелинейный параметр - энтропия Колмогорова-Синая сигнала ЭЭГ является объективным количественным показателем изменения динамических характеристик ключевых корковых и лимбико-ретикулярных структур мозга, которые принимают участие в формировании адаптивных процессов в условиях острого и хронического эмоционального стресса.

В условиях иммобилизации в состоянии острого и хронического стресса выявлено смещение вегетативного баланса в сторону преобладания симпатической активности, снижение вариабельности сердечного ритма, общей спектральной мощности и мощности во всех частотных диапазонах, усиление централизации управления сердечным ритмом. Длительная иммобилизация сопровождается стойкими изменениями регуляции сердечного ритма, по-видимому, характерными для хронического эмоционального стресса.

Тестирование исследуемых крыс в “открытом поле” после пребывания в условиях длительной иммобилизации выявило изменения поведения, характерные для развития хронического эмоционально-стрессового состояния -- увеличился период первого перемещения после того, как животное поместили в центр поля, время нахождения на центральной площадке в начале теста, продолжительность груминга, уменьшились амбулация и вертикальная активность.

Давая общую оценку воздействиям эмоционального стресса, можно сказать, что все они приводят к глубоким сдвигам функциональной активности структур лимбико-кортикальной системы головного мозга, которые сопровождаются отчетливыми этологическими и кардиоваскулярными коррелятами.

Ключевые слова: эмоциональный стресс, иммобилизация, ЭЭГ, нелинейный анализ, энтропия Колмогорова-Синая, ЭКГ, вариабельность сердечного ритма.

20

Summary

Vyazovska O.V. The influence of the emotional stress on the cerebral neurodynamics and heart rate variability in rats. - Manuscript.

Thesis for a scientific degree of candidate of biological sciences by the speciality 03.00.13 - physiology of human and animals. - V.N. Karazin's Kharkіv National University, Kharkіv, 2008.

The ranges of Kolmogorov-Sinay entropy (KSe) values of the EEG signal in the symmetric cortical areas of the cerebral hemispheres and the limbic-reticular complex structures for freely behaving adult male Wistar rats during quiet wakefulness, in conditions of acute and long emotional stress were established. An increased KSe was found in the frontal, parietal and occipital cortical areas of the left hemisphere and in the midbrain reticular formation (in the both reticular nuclei of tegmentum) in conditions of acute emotional stress. An absence of locomotor activity was reflected in the significant decrease of KSe in the right sensorimotor cortex. The stable increase in KSe in the conditions of free behavior after long immobilization in the cortical and limbic-reticular brain structures was observed. Under immobilization conditions on the background of chronic emotional stress there was response in the form of the reduction of KSe. A shift of the vegetative balance towards prevalence of sympathetic activity, a decrease in heart rate variability, a decrease in total spectral power and the power in all frequency ranges in response to the immobilization under acute and chronic stress condition were observed.

Key words: emotional stress, immobilization, EEG, nonlinear analysis, Kolmogorov-Sinay entropy, ECG, heart rate variability.

Размещено на Allbest.ru