Нейрофізіологічні особливості впливу системи позитивного емоційного підкріплення на процеси неспання-сон в онтогенезі

Размещено на http://www.allbest.ru/

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені В. Н. КАРАЗІНА

УДК 612.821.8:612.821.7:591.3

03.00.13 - фізіологія людини і тварин

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

НЕЙРОФІЗІОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ВПЛИВУ СИСТЕМИ ПОЗИТИВНОГО ЕМОЦІЙНОГО ПІДКРІПЛЕННЯ НА ПРОЦЕСИ НЕСПАННЯ-СОН В ОНТОГЕНЕЗІ

Смолєнко Наталія Павлівна

Харків - 2009



Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано в Державній Установі «Інститут неврології, психіатрії та наркології АМН України» (м. Харків) та Харківському національному університеті імені В. Н. Каразіна Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор біологічних наук, професор Берченко Ольга Григорівна, Державна Установа «Інститут неврології, психіатрії та наркології АМН України», м. Харків, головний науковий співробітник лабораторії нейрофізіології та імунології.

Офіційні опоненти: доктор медичних наук, професор Майоров Олег Юрійович, Харківська медична академія післядипломної освіти МОЗ України, завідувач кафедри клінічної інформатики та інформаційних технологій в управлінні охорони здоров'я

доктор біологічних наук, професор Ляшенко Валентина Петрівна, Дніпропетровський національний університет ім. О. Гончара Міністерства освіти і науки України, завідувач кафедри фізіології людини і тварин.

Захист відбудеться “22“ квітня 2009 року о 15 15 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.051.17 Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна Міністерства освіти і науки України за адресою: 61077, м. Харків, пл. Свободи, 4, ауд. ІІІ-15.

З дисертацією можна ознайомитись у Центральній науковій бібліотеці Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна Міністерства освіти і науки України (61077, м. Харків, пл. Свободи, 4).

Автореферат розісланий “ 19 “ березня 2009 року

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради В. М. Дзюба



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Проблема взаємодії процесів емоцій і неспання-сон займає важливе значення у вивченні механізмів вікової адаптації людини і тварин до змін зовнішнього середовища. Ці базисні стани організму мають складну морфо-функціональну організацію механізмів діяльності мозку та їх нейро-медіаторне забезпечення, представляють єдиний часовий континіум внутрішньомозкових процесів. Оцінку дій чинників навколишнього середовища забезпечує універсальний мозковий апарат - емоціогенна система підкріплення (Воробьева Т. М., 2004, 2005, 2008; Симонов П. В., 2004; Майоров О. Ю., 2005, 2006; Ляшенко В. П., 2006, 2008). Віддзеркалення цих дій виявляється в зміні просторово-часової організації ритму неспання-сон (Rotenberg V. S. et al.; 2000, Вейн А. М. и др., 2003; Берченко О. Г. и др., 2006; Ковальзон В. М., 2006; Калашникова Е. О., 2006, 2008). Сон, на основі таких важливих його функцій як регуляція біологічних ритмів, на різних рівнях організації живих систем, анаболічних процесів і механізмів психологічного захисту, готує організм до успішної діяльності в період подальшого неспання (Kovalzon V. M., 2002; Silkis I. G., 2006; Вербицкий Е. В., 2006, 2008).

Особливо важлива роль сну як захисного механізму при дії чинників екзогенної і ендогенної природи, зокрема, стресових та екстремальних (Вейн А. М. и др., 2003; Aristakesyan E. A. et al., 2004; Ковальзон В. М., 2006; Левин Я. И., 2006; Харакоз Д. П., 2006). Дія зовнішніх чинників змінює потребу організму уві сні, тривалість його фаз і стадій (Веселовська О. В., 2003, 2008; Dorokhov V. B. et al., 2005; Ковров Г. В. и др., 2008). На особливу увагу заслуговує зміна наявності в структурі циклу сну фази парадоксального сну, яка забезпечує переробку емоційно значущої інформації і багато в чому визначається діяльністю активуючих емоціогенних механізмів лімбічної системи мозку. Значна роль у механізмах регуляції неспання-сну належить гіпоталамусу, передні відділи якого входять у сомногенну систему, синхронізуючи впливають на електричну активність мозку. Задні відділи гіпоталамуса через десинхронізуючі механізми забезпечують активне неспання і парадоксальний сон (Ониани Т. Н., 1980; Solms M., 2000; Anderson M. E. et al., 2003). Згідно з гіпотезою Т. М. Воробйової (1978) існує особливий вид мотивацій - потяг до позитивних емоцій, які виконують важливу роль у природній активації процесів саморегуляції функцій організму і адаптації. Активність функціональної системи потягу до позитивних емоцій в процесі онтогенезу змінюється як в залежності від гетерохронного дозрівання мозкових структур, так і від дозрівання функцій, що є основою цілісної поведінки (Воробьева Т. М., 2008). Привертає увагу положення Фролькіса В. В. (1999) про те, що вікові зміни біологічних систем регуляції можуть обмежувати надійність цих систем або мобілізовувати їхні можливості. На підставі вище викладеного, доцільним є поглиблене вивчення ролі позитивних емоціогенних систем мозку в механізмах саморегуляції і пластичної перебудови структурно-часової організації процесів неспання-сон як базисного механізму адаптації. При цьому необхідно враховувати і віковий аспект цієї проблеми.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана відповідно до планів науково-дослідних робіт ДУ «Інститут неврології, психіатрії і наркології АМН України» в рамках цільових НДР: «Розробити нові методи тканинної терапії для лікування нервових і психічних захворювань на основі вивчення нейробіологічних механізмів їх впливів на центральну нервову систему і адаптивні процеси» (№ державної реєстрації 0194U034347); «Вивчити механізми і клініко-психопатологічні закономірності формування пароксизмальних станів при невротичних розладах» (№ державної реєстрації 0103U001306) і в рамках комплексної НДР кафедри фізіології людини і тварин біологічного факультету Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна «Фізіолого-біохімічні і структурно-функціональні механізми адаптації біологічних систем до експериментальних чинників навколишнього середовища в онтогенезі» (№ державної реєстрації 0100U003268).

Мета і завдання дослідження. Метою даного дослідження було вивчення впливу системи позитивного емоційного підкріплення на структуру циклу неспання-сон у щурів в різні періоди онтогенезу.

Відповідно до мети дослідження вирішувалися наступні завдання:

1. Вивчити вплив самостимуляції позитивних емоціогенних зон заднього вентро-латерального гіпоталамуса на процеси неспання-сон у щурів 1-місячного віку. самостимуляція емоціогенний гіпоталамус латеральний

2. Вивчити вплив самостимуляції позитивних емоціогенних зон заднього вентро-латерального гіпоталамуса на процеси неспання-сон у щурів 3-місячного віку.

3. Вивчити вплив самостимуляції позитивних емоціогенних зон заднього вентро-латерального гіпоталамуса на процеси неспання-сон у щурів 12-місячного віку.

4. Дослідити вплив самостимуляції позитивних емоціогенних зон заднього вентро-латерального гіпоталамуса на серцево-судинні реакції щурів 1-, 3- і 12-місячного віку.

Об'єкт дослідження: емоції і процеси неспання-сон в онтогенезі.

Предмет дослідження: реакція самостимуляції позитивних емоціогенних зон заднього вентро-латерального гіпоталамуса, кількісна і якісна характеристика процесів неспання, повільного і парадоксального сну, систолічний артеріальний тиск, частота серцевих скорочень.

Методи дослідження:

1. Стереотаксична техніка імплантації електродів в структури лімбіко-неокортикальної системи мозку: дорзальный гіпокамп, задній вентро-латеральний гіпоталамус, ретикулярну формацію середнього мозку, нову кору.

2. Імплантування електродів в область шийних м'язів.

3. Поліграфічна реєстрація електричної активності мозку, частоти серцевих скорочень, електроміограми в неспанні і під час сну.

4. Дослідження активності позитивних емоціогенних зон вентро-латерального гіпоталамуса за методом Олдса і Мілнера.

5. Реєстрація систолічного артеріального тиску в стані неспання.

6. Спектральний аналіз біопотенціалів структур лімбіко-неокортикальної системи мозку в стані неспання і сну.

7. Морфологічний контроль вживлення електродів.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше у віковому аспекті показано значення системи позитивного емоційного підкріплення в механізмах модуляції ритму неспання-сон.

Показано вікові зміни активності системи позитивного емоційного підкріплення, що обумовлені вихідною структурною організацією ритму неспання-сон: в щурів 1-місячного віку - з відносно постійним рівнем реагування або з активацією і швидким насиченням; у 3-місячних тварин - лабільним характером проявів і екзальтацією; у 12-місячних щурів - стабілізацією емоційної активності з її насиченням.

Встановлено, що самостимуляція позитивних емоціогенних зон заднього вентро-латерального гіпоталамуса в щурів 1-місячного віку здійснює модулюючий вплив на десинхронізуючі системи мозку, що забезпечують неспання та парадоксальний сон; у 3-місячних щурів з перевагою неспання в структурі циклу неспання-сон - викликає перебудову циклу з пригніченням неспання та активацією процесів сну; у 12-місячних щурів з перевагою сну активує процеси неспання, пригнічує парадоксальний сон.

Показано, що електрографічним корелятом адаптивної перебудови циклу неспання-сон під впливом стимуляції позитивних емоціогенних зон заднього вентро-латерального гіпоталамуса є патерни перехідних станів від повільного сну до парадоксального сну, прояви пароксизмальної активності в структурах мозку з диференційованим включенням ініціюючих лімбіко-неокортикальних механізмів мозку.

Практичне значення одержаних результатів. Одержані дані є теоретичним обгрунтуванням розробки нових підходів до регуляції процесів неспання-сон через систему позитивного емоційного підкріплення.

Результати можуть бути враховані в психофізіологічних дослідженнях при оцінці функціональних станів мозку в процесі онтогенезу, а також в дослідженнях, пов'язаних з питаннями хронофармакології, хронотерапії і вікової адаптації.

Отримані результати можуть бути використані в учбовому процесі, зокрема в курсах фізіології людини і тварин, психофізіології; в спецкурсах фізіології центральної нервової системи та вищої нервової діяльності, фізіології серцево-судинної системи.

Наведені дані поглиблюють сучасні уявлення про емоції та механізми циклу неспання-сон і сприяють більш повному розумінню механізмів функціонування організму як цілісної системи.

Особистий внесок здобувача. Вибір теми дисертаційної роботи, постановка мети і завдань, вибір об'єкту дослідження, а також методів, адекватних щодо вирішення задач дослідження проведені спільно з науковим керівником.

Патентно-інформаційний пошук і аналіз наукової літератури за даною проблемою, експериментальні дослідження, якісний аналіз результатів, їх статистична обробка -зроблені автором самостійно.

Інтерпретація одержаних даних та висновків здійснена за участю наукового керівника.

Апробація результатів. Основні положення дисертаційної роботи доповідались на І Міжнародному симпозіумі "Біологічні механізми старіння" (Харків, 1994); Всеукраїнській науковій конференції “Проблеми вікової фізіології“ (Луцьк, 1998); конференції молодих вчених Харківського державного медичного університету “Медицина третього тисячоліття“ (Харків, 2001); 2, 4 та 6 українських конференціях молодих вчених, присвячених пам'яті академіка В. В. Фролькіса (Київ, 2001, 2003, 2005); науковій конференції молодих вчених, присвяченій 200-річчю заснування університету “Актуальні проблеми біології в дослідженнях молодих вчених Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна” (Харків, 2003): 17 з'їзді Українського фізіологічного товариства з міжнародною участю (Чернівці, 2006); 3 Всеукраїнській науковій конференції “Психофізіологічні та вісцеральні функції в нормі і патології “ (Київ, 2006).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 15 робіт, з яких 4 статті в наукових журналах (3 - у виданнях, рекомендованих ВАК України) і 11 - тези доповідей в збірках матеріалів конференцій. Публікації повністю відображають основний зміст дисертації.

Обсяг та структура дисертації. Матеріали викладено на 166 сторінках друкарського тексту. Дисертація складається зі вступу, огляду літератури, методичної частини, розділу результатів досліджень, аналізу та узагальнення результатів досліджень, висновків і списку використаних джерел літератури (285 найменувань). Матеріали дисертації проілюстровано 37 рисунками і 4 таблицями.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Літературний огляд. В двох підрозділах літературного огляду надано сучасне уявлення про нейробіологічні механізми організації та функціональне значення емоцій та циклу неспання-сон, їх вікові зміни, відзначена їх роль в регулюванні процесів адаптації до умов середовища.

Матеріали та методи дослідження. Всі експерименти проведені у відповідності з існуючими міжнародними вимогами і нормами гуманного відношення до тварин.

Дослідження виконані в умовах хронічного експерименту на 48 білих нелінійних щурах самцях трьох вікових груп: 14 тваринах 1-місячного віку, вагою 45-50 г, 18 тваринах 3-місячного віку, вагою 170-180 г і 16 тваринах 12-місячного віку, вагою 330-340 г. Всього виконано більше 500 досліджень.

Тваринам під етамінал-натрієвим наркозом (внутрішньом'язовим введенням у дозі 55 мг/кг маси тіла), з використанням стереотаксичного приладу угорського виробництва МВ-4101, імплантували довгострокові ніхромові електроди в скляній ізоляції з діаметром неізольованого кінчика 100 мкм в структури мозку: дорзальний гіпокамп поле - СА1; задній вентро-латеральний гіпоталамус (ЗВЛГ), ретикулярну формацію середнього мозку по стереотаксичним картам мозку Е. Фіфкової і Д. Маршалла (цитовано по Буреш Я. и др., 1962). Коркові ніхромові електроди того ж діаметру у вигляді спіралі (3-4 витки) імплантували епідурально в лобно-тім'яну ділянку неокортексу. Індиферентний ніхромовий електрод у вигляді спіралі діаметром 200 мкм укріплювали в кістці носової пазухи. Сталеві електроди для реєстрації електроміограми імплантували в ділянку шийних м'язів. Електрокардіо-графічні - фіксували під шкіру кінцівок безпосередньо перед реєстрацієй ЕКГ в другому стандартному відведенні.

Досліди проводили на 3-4 день після стереотаксичної операції.

Поліграфічну реєстрацію ЕЕГ, ЕМГ, ЕКГ в процесі неспання та сну проводили одночасно в екранованій камері протягом трьох годин в денний час з 1000 до 1300 год на 8-канальному електроенцефалографі EEG-8S фірми “Медікор” (Угорщина) з введенням ЕЕГ-сигналів по чотирьох каналах в персональний комп'ютер із застосуванням 8-канального аналого-цифрового перетворювача (АЦП) до та після здійснення реакції самостимуляції ЗВЛГ. Самостимуляцію позитивних емоціогенних зон ЗВЛГ здійснювали протягом однієї години струмом прямокутної форми з силою струму 50-100 мкА, частотою 50 Гц, при тривалості посилання імпульсів - 0,5 с. Частоту посилок реєстрували за допомогою автоматичного лічильника за кожні 5 хв. При цьому проводилося вивчення кількісних особливостей реакції самостимуляції (сумарна частота, розкид її коливань за 5-хвилинні інтервали, наявність серій посилок, пауз, періодів відпочинку) в поєднанні з орієнтовно-дослідницькими, руховими і іншими поведінковими реакціями.

Систолічний артеріальний тиск (САТ) вимірювали в фазу неспання електроплетизмографічним методом з хвостової артерії щурів. Для цього використовували ртутний манометр з реєстрацією пульсової хвилі на екрані індикатора імпульсів “ІМ-789” (Пинелис В. Г. и др., 1982). Вимірювання систолічного артеріального тиску, запис циклу неспання-сон здійснювали до і після реакції самостимуляції заднього вентро-латерального гіпоталамуса.

Аналіз електрографічних і поведінкових проявів неспання, повільного поверхневого сну (ППС), повільного глибокого сну (ПГС) і парадоксального сну (ПС) проводили за І. Г. Кармановою (1994). Показники електроміограми, та серцево-судинних скорочень були сомато-вегетативними критеріями оцінки фаз і стадій сну. Здійснювали спектральний аналіз 10 секундних патернів ЕЕГ неспання і сну (частота дискретизації АЦП 128 Гц) в діапазоні частот від 1,0 до 35 Гц з розбиттям за ритмами (1,0-4,0; 4,0-7,0; 7,0-13,0; 13,0-35,0 Гц), відповідно дельта-, тета-, альфа- і бета-коливанням (Труш В. А. и др., 1978).

Разом з візуальним аналізом електрографічних показників процесів неспання-сон (НС) визначали кількісні співвідношення стадій і фаз сну, враховували значення латентних періодів виникнення ППС та ПС (час від початку реєстрації до настання перших електрографічних ознак ППС та час від початку реєстрації до перших ознак ПС) (Вейн А. М. и др., 1989). Середні показники частоти серцевих скорочень (ЧСС) визначали за кількістю зубців R на ЕКГ за 1 хв і візуально оцінювали амплітуду електроміограми в неспанні і фазах сну.

Для евтаназії щурів використовували триразову наркотичну дозу етаміналу натрію. Потім здійснювали електричну маркіровку локалізації електродів у мозку шляхом пропускання постійного електричного струму силою 5 мкА протягом 15 с. Мозок вилучали і фіксували в 10 % розчині формаліну. Готували фронтальні зрізи та фотоконтактним способом визначали локалізацію електродів у структурах мозку.

Матеріали досліджень оброблені за допомогою статистичних пакетів “Stat Soft Statistica v.6,0” та ??Microsoft Exel??. Було встановлено, що не всі результати отриманих даних відповідають нормальному розподілу. У зв'язку із цим вибірки з нормальним розподілом обчислювали параметричним методом (критерій t Стьюдента), а відмінні від нормального розподілу - непараметричними методами (??Т?? Вілкоксона - для залежних або ??U?? Манна-Уітні - для незалежних вибірок) при обраному рівні вірогідності Р<0,05.

Статистичну обробку вмісту періодів неспання і фаз сну здійснювали за допомогою критерію t Стьюдента. Між вибірками тварин одного віку до та після самостимуляції заднього вентро-латерального гіпоталамуса оцінку вірогідностей розходжень частоти реакції самостимуляції, серцевих скорочень, латентних періодів виникнення стадій сну, кількість циклів, дані спектрального аналізу ЕЕГ мозку, систолічного артеріального тиску проводили за допомогою непараметричного критерію ??Т?? Вілкоксона. Для оцінки вірогідностей тих же показників між підгрупами та віковими групами використовували критерій ??U?? Манна-Уітні.



РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

Вплив самостимуляції позитивних емоціогенних зон заднього вентро-латерального гіпоталамуса на процеси неспання-сон у щурів 1-місячного віку. У щурів 1-, 3-, 12-місячного віку в структурі циклу НС тривалість неспання і сну представлені по-різному. Виходячи з цього тварин кожної вікової групи було розподілено на дві підгрупи.

В 1-місячному віці в першу підгрупу ввійшло 50 % тварин (n=7), у яких в структурній організації ритму НС процеси сну (59,22,2 %) перевищували над процесом неспання (40,82,1 %, Р<0,05) (рис. 1). Переважало активне неспання з вираженими дослідницькими реакціями в поведінці щурів. У структурі власне сну ППС складав 14,71,2 %, ПГС - 39,82,2 %, ПС - 4,71,0 % (рис. 1). На ЕЕГ неспання реєструвалася десинхронізація біопотенціалів у неокортексі та структурах лімбічної системи мозку. Мали місце прояви пароксизмальної активності з фокусом переважно в гіпокампі та гіпоталамусі. У цих щурів спостерігався “хвилеподібний” вхід у сон (рис. 2). У ППС на ЕЕГ нової кори збільшувалася кількість тета- і дельта-хвиль і відзначалися синхронно виникаючі пароксизмальні спалахи. Стадії ГПС превалювали в структурній організації сну цих тварин, що поєднувалося з гіперсинхронною активністю на ЕЕГ в новій корі, гіпокампі та гіпоталамусі. Маркером ПС було домінування тета- активності на ЕЕГ гіпокампа і гіпоталамуса на тлі десинхронізації у новій корі (Ониани Т. Н., 1985; Jouvet M., 1988, 1991; Rotenberg V., 1993). Виявлено як правильно організовані, так і неповні “зредуковані” цикли сну (рис. 2). Показники САТ під час неспання складали 87,0 мм рт. ст. Кількісні показники ЧСС в неспанні складали 461,2 хв -1, в ППС - 445,3 хв -1, в ПГС- 445 хв -1, в ПС - 410,0 хв -1.

У цих тварин реакція самостимуляції емоціогенних зон ЗВЛГ здійснювалася монотонно, з низькою частотою посилань (89,714,3) за 5 хв, і мала “хвилеподібний” характер. Зміни функціонального стану мозку тварин під впливом реакції самостимуляції ЗВЛГ виявлялися в активації механізмів неспання: підвищенні вмісту неспання до 46,41,0 % (Р<0,05) переважно пасивного, в структурі циклу НС - збільшенні частоти реакції пробудження в перших циклах сну (рис. 2), разом із зниженням вмісту ПГС (35,72,1 %) та ПС (2,81,0 %) (рис. 1). На ЕЕГ пасивного неспання, порівняно з початковим станом неспання, спостерігалося посилення альфа- і тета-пароксизмів в новій корі, гіпокампі та гіпоталамусі. У ППС та ПГС на тлі наростання синхронізуючих впливів також відзначалось посилення проявів пароксизмальної активності в цих структурах мозку. На ЕЕГ ПС, також як і в фоні, спостерігалася тета-ритмія в гіпокампі та гіпоталамусі. В спектрограмах біопотенціалів мозку в неспанні відзначалось збільшення потужності частот дельта- і альфа-діапазону в новій корі та гіпоталамусі, в повільнохвильовому сні - альфа-діапазону в цих структурах, в парадоксальному сні - тета-діапазону в гіпоталамусі. САТ під час неспання після реакції самостимуляції ЗВЛГ збільшувався до 113,0 мм рт. ст. (РТ<0,01). ЧСС збільшувалась в неспанні до - 492,0 хв -1, в ППС - до 470,8 хв -1, (РТ<0,05), в ПГС - до 452,0 хв -1, в ПС - до 430,0 хв -1.

У другу підгрупу увійшло 50 % тварин 1-місячного віку (n=7), в яких у структурі циклу НС переважали процеси неспання (56,00,9 %) над процесами сну (44,00,8 %, Р<0,05). Особливістю структурної організації сну цих щурів є менший вміст ПГС (24,41,1%, Р<0,01) порівняно з 1 підгрупою (39,82,2%) (рис.1). У поведінці цих тварин спостерігався руховий неспокій, з вираженою орієнтовно-дослідницькою реакцією, яка мала тонічний характер. Це супроводжувалось десинхронізацією біопотенціалів у структурах лімбіко-неокортикальної системи мозку на ЕЕГ неспання. Сон був найбільш вираженим у другу і третю години реєстрації, відзначались “зредуковані” цикли сну (рис. 2). Збільшувалися латентні періоди виникнення ППС. На ЕЕГ ППС цих щурів мали місце прояви пароксизмальної активності альфа- і тета-діапазону в гіпокампі та гіпоталамусі, а в ПС реєструвалися локальні пароксизмальні комплекси альфа- і тета-коливань у новій корі та гіпоталамусі, які модулювалися гострими хвилями, що відображало високий рівень мотиваційно-емоційних процесів у цих щурів як під час сну, так і в неспанні. Показники САТ під час неспання складали 85,0 мм рт. ст, а ЧСС складала 470,0 хв -1, в ППС та ПГС - 452,0 хв-1 та 438,0 хв -1 відповідно, в ПС - 424,0 хв -1.

Реакція самостимуляції ЗВЛГ у щурів здійснювалася активно, з високою частотою посилань (122,77,4) за 5 хв. В процесі самостимуляції ЗВЛГ виділено наступні етапи: підйом частоти, стабілізація і спад, який свідчить про стан насичення системи позитивного емоційного підкріплення. Самостимуляція ЗВЛГ викликала зниження неспання до 42,03,5 % (Р<0,05) від показників фону (56,00,9 %) та збільшення вмісту ПС майже в два рази - до 6,00,8 % (Р<0,01), у фоні показники складали 3,40,4 % (рис. 1); покращення ритмічної організації сну (рис. 2). Необхідно відзначити виявлене невластиве різке зниження тонусу шийних м'язів у ПГС, безпосередньо перед розвитком ПС, що є проявом активації механізмів запуску ПС (Берченко О. Г., 1992; Вейн А. М. и др., 1999). На ЕЕГ відмічалося посилення дифузної пароксизмальної активності як в неспанні, так і ві сні, що є критерієм активації механізму адаптації. На спектрограмах НС відзначалося зниження потужності коливань бета-діапазону в неспанні у новій корі та ретикулярній формації, і збільшення активності дельта-діапазону в новій корі у ППС, а також підвищення тета- і альфа-діапазону в гіпокампі у ПС. САТ під час неспання після реакції самостимуляції ЗВЛГ збільшувався до 100,0 мм рт. ст. (РТ<0,01), але показники не виходили за рамки фізіологічної норми. ЧСС зростала в неспанні - до 479,0 хв-1, в ППС та ПГС - до 461,2 хв-1 та 448,0 хв-1 відповідно, в ПС - до 430,0 хв-1.

Вплив самостимуляції позитивних емоціогенних зон заднього вентро-латерального гіпоталамуса на процеси неспання-сон у щурів 3-місячного віку. В 3-місячних тварин 1 підгрупу склало 44 % щурів (n=8), у яких в структурі циклу НС вміст неспання був пригнічений (35,21,6 %), а превалював сон (64,81,6 %, Р<0,01) (рис. 3). В цих щурів у порівнянні з 1 підгрупою 1-місячних тварин фаза неспання пригнічена і трохи збільшений ППС (17,11,5 %). В структурній організації циклу НС цих щурів спостерігалися багаточисельні вкраплення неспання в ППС і ПГС, що привело до формування зредукованих, неповних циклів сну (рис. 4). В неспанні цих тварин на тлі десинхронізації біопотенціалів мозку виявлено електрографічні прояви судомного компоненту в гіпокампі, а на спектрограмах у всіх структурах мозку переважала активність бета-діапазону. На ЕЕГ ПГС в новій корі та гіпокампі домінувала генералізована гіперсинхронна активність, змодульована високочастотними хвилями, у спектрограмах відзначалося збільшення потужності дельта-діапазону. На спектрограмах ПС була підвищена потужність частот тета- діапазону. Показники САТ під час неспання складали 92,0 мм рт. ст. Кількісні показники ЧСС в неспанні складали - 401,6 хв-1, в ППС та ПГС - 397,0 хв -1 та 379,0 хв 1 відповідно, в ПС - 364,0 хв -1. Порівняно з показниками 1 підгрупи 1-місячних тварин ЧСС у неспанні зменшувалась (Рu<0,05), що є проявом регуляції коливань серцевого ритму з віком (Тимофеева О. П. и др., 2008).

Реакція самостимуляції ЗВЛГ здійснювалася з великою різноманітністю рухових актів і мала нерегулярний характер. Середня частота посилань складала (113,021,0) за 5 хв. Під впливом самостимуляції ЗВЛГ не виявлено значної перебудови циклу НС (рис. 3). Проте, порівняно з показниками щурів 1 підгрупи 1-місячного віку, відзначалось зниження неспання (Р<0,05) і збільшення ПГС. На ЕЕГ неспання відбувалось посилення тривалості епох пароксизмальної активності в новій корі, гіпокампі та гіпоталамусі, прояви якої зберігалися у вигляді коротких пароксизмальних спалахів і в стадіях повільнохвильового сну, а також в виявлених перехідних станах до парадоксального сну, епоха яких складала від 20 до 40 с. Спектральний аналіз біопотенціалів мозку виявив збільшення активності бета-діапазону в гіпоталамусі у неспанні, її зниження в новій корі, гіпокампі і ретикулярній формації на спектрограмах ПГС, з підвищенням потужності тета-діапазону в гіпоталамусі. Збільшення потужності тета-діапазону відзначалось в гіпокампі і гіпоталамусі під час ПС. САТ після реакції самостимуляції ЗВЛГ збільшувався до 120,0 мм рт. ст. (РТ<0,01). ЧСС зростала в неспанні - до 414,4 хв -1, в ППС - до 402,0 хв -1, в ПГС - до 387,0 хв -1, в ПС - до 379,1 хв -1. Порівняно з 1 підгрупою 1-місячних щурів ЧСС у неспанні мала менші показники (Рu<0,05).

Другу підгрупу 3-місячних тварин склало 56 % щурів (n=10) з превалюванням процесів неспання (54,20,9 %) над процесами сну (45,80,9 %, Р<0,05) в структурній організації циклу НС (рис. 3). У цих щурів, порівняно з тваринами 1 підгрупи 3-місячного віку, спостерігався пригнічений вміст ПГС - 26,00,8 %, у 1 підгрупі - 42,52,0% (Р<0,01). ПС складав 3,50,3 %. Структурна організація циклу НС цих тварин подібна до цього показника у тварин 1-місячного віку 2 підгрупи. На поліграмах цих щурів відзначено наявність перехідних станів від ПГС до ПС протягом 20-40 с. ПС розвивався тільки починаючи з другої години і завжди закінчувався пробудженням тварини (рис. 4), що свідчить про напружене функціювання активуючих систем мозку в цих щурів. На це вказує і посилення (РТ<0,05) на спектрограмах ПС потужності тета-діапазону в гіпокампі та гіпоталамусі. Показники САТ під час неспання складали 94,0 мм рт. ст. Показники ЧСС значно не відрізнялись від показників тварин 1 підгрупи 3-місячного віку, але порівняно з 2 підгрупою 1-місячних щурів були менші (Рu<0,05) у неспанні та фазах сну.

Реакція самостимуляції ЗВЛГ здійснювалася інтенсивно з високою частотою посилань (201,021,7) за 5 хв. Протягом перших 30 хв виявлено зростання частоти самостимуляції з подальшим її спадом, викликаним відпочинком тварини, та подальше відновлення реакції самостимуляції, яке супроводжувалось стабілізацією частоти. Під впливом самостимуляції ЗВЛГ зміни структури циклу НС відзначалися в різкому зниженні фази неспання до 36,71,5 % (Р<0,01), підвищенні ПГС до 40,31,9 % (Р<0,01) і ПС до 5,00,4 % (Р<0,01) (рис. 3). Тобто активація механізмів позитивного емоційного підкріплення в цих тварин викликає полегшення сомногенних механізмів. Проте ПГС був нерегулярним і уривався багаточисельними вкрапленнями ППС (див. рис. 4). На ЕЕГ неспання і сну після реакції самостимуляції пароксизмальна активність була менш виражена ніж у фоні, але у ПС вона мала місце. Перехідні стани від ПГС до ПС були подовжені від 60 до 180 с. Електрографічні прояви подовжених перехідних процесів від ПГС до ПС можна розглядати як один із механізмів перебудови структури сну. У щурів 2 підгрупи спостерігалося зниження спектру потужності частоти дельта-діапазону як в неспанні, так і у стадіях сну в новій корі і посилення потужності частот бета-діапазону в гіпоталамусі, що, ймовірно, свідчить про емоційну напругу цих тварин (Polukhov A. et al., 2000). САТ під час неспання після реакції самостимуляції ЗВЛГ збільшувався до 120,0 мм рт. ст. (РТ<0,01). ЧСС зростала в неспанні - до 423,5 хв -1 (РТ<0,01); в ППС - до 410,0 хв -1 (РТ<0,01); в ПГС - до 390,0 хв -1 (РТ<0,05); в ПС - до 370,0 хв -1 (РТ<0,01). У тварин цієї підгрупи у неспанні і в фазах сну показники ЧСС були менші порівняно з 2 підгрупою 1-місячних тварин (Рu<0,05).

Вплив самостимуляції позитивних емоціогенних зон заднього вентро-латерального гіпоталамуса на процеси неспання-сон у щурів 12-місячного віку. В щурів 12-місячного віку І підгрупу склало 69 % тварин (n=11), у яких сон переважав (66,71,1 %) над неспанням (33,31,1 %, Р<0,01) (рис. 5), тобто в процесі онтогенетичного розвитку тварини з такою структурною організацією НС виявилися домінуючими. У структурній організації циклу НС превалював ПГС (46,71,8 %). Вміст ПС був виражений (3,70,4 %).

В структурній організації НС цих тварин спостерігався швидкий вхід в сон, проте епохи повільного сну часто уривалися періодами неспання, а ПГС - вкрапліннями ППС (рис. 6). У тварин на ЕЕГ неспання превалювала змішана активність переважно альфа- і тета-діапазону. В ПГС домінювала синхронізована активність на ЕЕГ у новій корі та ретикулярній формації і різко виражена гіперсинхронізація на ЕЕГ у гіпоталамусі та гіпокампі. У більшості тварин 1 підгрупи в фазі ПС на тлі тета-ритмії у новій корі, гіпокампі та гіпоталамусі виявлені синхронні пароксизмальні спалахи. Показники САТ під час неспання складали 98,6 мм рт. ст. ЧСС в неспанні становила 349,0 хв -1, в ППС - 334,0 хв -1, в ПГС - 321,1 хв -1, в ПС - 306,4 хв -1. Порівняно з 1 підгрупою 3-місячних щурів ЧСС у 12-місячних тварин цієї підгрупи у неспанні (Рu<0,01) та всіх фазах сну (Рu<0,01) мала менші показники.

Реакція самостимуляції ЗВЛГ була цілеспрямованою і активною. Частота посилань складала (162,418,4) за 5 хв. Під кінець самостимуляції (яка тривала 1 год) відзначалося зниження частоти реакції або її гальмування. Примусова стимуляція позитивних емоціогенних зон не викликала реакцію самостимуляції. Це можна розглядати як прояв механізму саморегуляції активності системи позитивного емоційного підкріплення, що запобігає її виснаженню (Безруков В. В. и др., 2002, 2005; Рушкевич Ю. Е., и др., 2006). Зміна циклу НС після реакції самостимуляції ЗВЛГ виявлялась у збільшенні неспання до 40,51,5 % (Р<0,01), перш за все пасивного. Виявлено зменшення тривалості стадій сну, як ПГС до 42,42,4 %, так і ПС до 2,70,2 % (Р<0,05) (рис. 5). Хоч частка сну після реакції самостимуляції і зменшилася, проте сон, так само як у фоні, превалював у циклі НС (рис. 6). Під впливом самостимуляції ЗВЛГ в неспанні відбулося збільшення тривалості епох пароксизмальної активності в гіпокампі та гіпоталамусі, локальних пароксизмів на ЕЕГ нової кори. В фазі ПГС відзначалися дисоційовані зміни електрографічних і тонічних компонентів сну - різке падіння тонусу м'язів, що є характерним для ПС. Це, мабуть, можна розцінювати як прояв активації механізмів запуску ПС. В спектрограмах спостерігалося зниження (PT <0,05) потужності частот дельта-діапазону в гіпокампі, гіпоталамусі та ретикулярній формації середнього мозку в неспанні і посилення - бета-діапазону в гіпокампі у ПС. САТ під час неспання після реакції самостимуляції ЗВЛГ збільшувався до 140,0 мм рт. ст. (РТ<0,01), що є онтогенетичним адаптивним проявом впливу емоційних зон гіпоталамуса на механізми регуляції серцево-судинної системи (Фролькис В. В. и др., 2002; Рушкевич Ю. Е. и др., 2006). ЧСС збільшувалась в неспанні - до 359,4 хв -1, в ППС - до 339,7 хв -1, в ПГС - до 326,2 хв -1, в ПС - до 313,5 хв -1. Порівняно з 1 підгрупою 3-місячних щурів виявлено зниження (Рu<0,01) ЧСС у неспанні і фазах сну.

У 2 підгрупу щурів 12-місячного віку увійшли тварини, в яких у структурній організації циклу НС процеси неспання перевищували (53,71,6 %) над процесами сну (46,31,5 %). Ця підгрупа включала 31 % досліджуваних тварин 12-місячного віку (n=5). В них, порівняно з тваринами 1 підгрупи, відзначалося значне превалювання неспання (Р<0,05) разом з різким пригніченням стадії ПГС (Р<0,01) (рис. 5). Для цих щурів було характерне важке засинання та тривалі епохи активного неспання. Під час реєстрації циклу НС спостерігалося збільшення ділянок ПГС (рис. 6). В цих тварин на ЕЕГ неспання превалювала змішана активність переважно альфа- і тета-діапазону. На спектрограмах ЕЕГ неспання відзначався підвищений спектр потужності швидких частот. У стадії ПГС спостерігалося посилення дифузної пароксизмальної активності на ЕЕГ нової кори, гіпокампа. Мала місце збільшена потужність коливань діапазону повільних частот у спектрограмах ПГС. Показники САТ під час неспання складали 100,0 мм рт. ст., а ЧСС - 346,4 хв -1. Значення ЧСС в ППС та ПГС були 330,4 хв -1 та 318,8 хв -1 відповідно, а в ПС - 298,1 хв -1. Порівняно з 2 підгрупою 3-місячних щурів у неспанні (Рu<0,05) та всіх фазах сну (Рu<0,05) показники ЧСС були меншими.

У тварин протягом всієї години реєстрації самостимуляції її активне здійснення перемежовувалось періодами відпочинку, за рахунок чого був нижчий показник частоти посилань (114,320,5) за 5 хв, ніж у 1 підгрупи. До кінця години реєстрації відбувалося зниження частоти посилок. Під впливом реакції самостимуляції ЗВЛГ у тварин 2 підгрупи відбулось зменшення неспання до 44,64,3 % і збільшення фаз сну. Зміни в структурі циклів сну відзначалися в перерозподілі вмісту стадій ППС і ПГС, з превалюванням стадій ППС, який збільшився до 17,01,2 % (Р<0,05) від показників фону (13,61,8 %). У той же час ПГС збільшився до 34,24,5 % від показників фону (28,72,8 %) (рис. 5). Цикли стали вірно організованими, покращала ритмічна організація сну, що є важливим показником регуляції механізмів НС (див. рис. 6). На ЕЕГ неспання відзначалось формування дифузної пароксизмальної активності. На спектрограмах у ПГС та ПС - підвищення тета-активності. Реакція самостимуляції ЗВЛГ приводила до підвищення САТ під час неспання до 150,0 мм рт. ст. (РТ<0,01) та підвищення ЧСС в неспанні - до 371,5 хв -1 (РТ<0,01), в ППС- до 335,2 хв -1, в ПГС - до 324,6 хв -1, в ПС - до 312,5 хв -1. У цих тварин, порівняно з 2 підгрупою 3-місячних щурів, ЧСС у ППС (Рu<0,01), ПГС (Рu<0,05) та ПС (Рu<0,05) мали менші показники.



ВИСНОВКИ

1. На моделі реакції самостимуляції позитивних емоціогенних зон заднього вентро-латерального гіпоталамуса встановлено вікові закономірності модулюючих впливів системи позитивного емоційного підкріплення на функціональний стан мозку, які обумовлені віковими особливостями її активності та вихідною структурною організацією циклу неспання-сон.

2. У щурів 1-місячного віку функціональна організація системи позитивного емоційного підкріплення має відносно постійний рівень реагування або включає механізми активації і швидкого насичення; у 3-місячних щурів разом з лабільністю емоційного реагування виявлено екзальтацію позитивної емоційної активності; у 12-місячних щурів - стабілізацію емоційної активності з її насиченням.

3. У щурів 1-місячного віку з домінуванням процесів сну в циклі неспання-сон самостимуляція емоціогенних зон заднього вентро-латерального гіпоталамуса підвищує активність десинхронізуючих систем мозку, які забезпечують процеси неспання, гальмує механізми генерації сну; у щурів з превалюванням процесів неспання самостимуляція позитивних емоціогенних зон заднього вентро-латерального гіпоталамуса полегшує вплив синхронізуючих систем мозку, які підтримують повільний сон, ініціює механізми забезпечення парадоксального сну.

4. У щурів 3-місячного віку самостимуляція позитивних емоціогенних зон заднього вентро-латерального гіпоталамуса вибірково впливає на структуру циклу неспання-сон: не змінює її в щурів з превалюванням сну, а у тварин з домінуванням неспання, так само, як і у 1-місячних щурів, модулює співвідношення неспання і сну в структурі циклу неспання-сон - пригнічує механізми забезпечення неспання, активує механізми генерації повільного і парадоксального сну.

5. У щурів 12-місячного віку з домінуванням сну в структурі циклу неспання-сон самостимуляція позитивних емоціогенних зон заднього вентро-латерального гіпоталамуса викликає активацію десинхронізуючих систем мозку, які забезпечують процеси неспання, пригнічує механізми забезпечення парадоксального сну, а у щурів з переважанням неспання - впливає на синхронізуючі системи мозку та збільшує тривалість поверхневого повільного сну.

6. Показниками адаптаційних перебудов структури циклу неспання-сон під впливом самостимуляції заднього вентро-латерального гіпоталамуса є: покращення ритмічності сну у щурів 1- та 12-місячного віку, прояви електрографічних патернів перехідних станів від повільного сну до парадоксального, які найяскравіше виражені в тварин 3-місячного віку, а також пароксизмальної активності у тварин всіх вікових груп на ЕЕГ неспання та сну з ініціацією у структурах лімбічної системи мозку (в гіпокампі та гіпоталамусі) і залученням неокортексу в пароксизмальний процес.

7. Самостимуляція позитивних емоціогенних зон заднього вентро-латерального гіпоталамуса полегшує вплив на симпатичне забезпечення функцій, що має прояв у вірогідному підвищенні систолічного артеріального тиску у щурів всіх вікових груп та частоти серцевих скорочень у щурів 3- та 12-місячного віку з превалюванням процесів неспання над сном в структурі циклу неспання-сон.



ПЕРЕЛІК РОБІТ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Веселовская, Е. В. Особенности организации цикла бодрствование-сон у крыс в онтогенезе [Текст] / Е. В. Веселовская, Н. П. Скотаренко (Смоленко) // Укр. вісн. психоневрології. - Х., 1995. - Т. 3, вип. 1. - С. 162-165. (Дисертант брала участь в плануванні та виконанні експериментальної частини роботи, в обговоренні та узагальненні отриманих результатів).

2. Смоленко, Н. П. Влияние самостимуляции латерального гипоталамуса на организацию цикла бодрствование-сон у крыс в пубертатном возрасте [Текст] / Н. П. Смоленко // Вісн. Харк. ун-ту. - 2001. - № 506. - С. 261-263.

3. Смоленко, Н. П. Экспериментальный анализ взаимодействия процессов цикла бодрствование-сон и эмоционального реагирования в раннем онтогенезе [Текст] / Н. П. Смоленко, О. Г. Берченко // Биол. Вестн. - 2001.- Т. 5, № 1-2. - С. 72-80. (Дисертант провела експериментальні дослідження, нейрофізіологічний і статистичний аналіз даних).

4. Смоленко, Н. П. Возрастные особенности взаимоотношений механизмов положительного эмоционального подкрепления и бодрствования-сна [Текст] / Н. П. Смоленко // Эксперим. и клинич. медицина. - 2003. - № 1. - С. 41-43.

5. Воробьева, Т. М. Электрофизиологические корреляты возрастных особенностей процессов сна-бодрствования [Текст] / Т. М. Воробьева, О. Г. Берченко, Н. П. Скотаренко (Смоленко), Е. В. Веселовская // Биологические механизмы старения : тез. докл. симп., Харьков, 12-14 мая 1994 г. - Х., 1994. - С. 40. (Дисертант провела нейрофізіологічні дослідження, статистичний аналіз даних та узагальнення отриманих результатів).

6. Смолєнко, Н. П. Порівнювальний аналіз структури циклу неспання-сон у одно- та тримісячних щурів за умов активації системи позитивного емоційного підкріплення [Текст] / Н. П. Смолєнко // Фізіол. журн. ім. О. О. Богомольця. - 1998. - Т. 44, № 3. - С. 37.

7. Смолєнко, Н. П. Значення мозкової системи позитивного емоційного підкріплення у механізмах організації циклу неспання-сон у щурів різного віку [Текст] / Н. П. Смолєнко // Проблеми вікової фізіології : матеріали всеукр. наук. конф., Луцьк, 28-30 верес. 1998 р. - Луцьк, 1998. - С. 30-31.

8. Смоленко, Н. П. Вегетативные корреляты реакции самостимуляции у крыс в различные периоды онтогенеза [Текст] / Н. П. Смоленко // Медицина третього тисячоліття: тези конф. молодих вчених Харк. держ. мед. ун-ту, Харків, 17-18 січня 2001 р. - Х., 2001. - С. 37-38.

9. Смолєнко, Н. П. Вікові особливості організації циклу неспання-сон у щурів під впливом реакції самостимулювання мозку [Текст] / Н. П. Смолєнко // тез. доп. 2-ої Укр. конф. молодих вчених, присвяч. пам'яті акад. В. В. Фролькіса, Київ, 13 квіт. 2001 р. - К., 2001. - С. 101-102.

10. Смолєнко, Н. П. Система позитивного підкріплення і циклічна організація процесу неспання-сон у щурів пізнього молочного віку [Текст] / Н. П. Смолєнко // тез. доп. 4-ої Укр. конф. молодих вчених, присвяч. пам'ятї акад. В. В. Фролькіса, Київ, 24 січня 2003 р. - К., 2003. - С. 216-217.

11. Смоленко, Н. П. Возрастные особенности функциональной активности системы положительного эмоционального подкрепления у крыс [Текст] / Н. П. Смоленко // Актуальні проблеми біології в дослідженнях молодих вчених Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна : тез. доп. наук. конф. молодих вчених, присвяч. 200-річчю заснування університету, Харків, 11-13 листоп. 2003 р. - Х. - 2003. - С. 33-34.

12. Смолєнко, Н. П. Взаємодія процесу неспання-сон та емоційного реагування у щурів 3-місячного віку [Текст] / Н. П. Смолєнко // Актуальні проблеми старіння : тез. доп. 6-ої Укр. наук. конф. молодих вчених, присвяч. пам'ятї акад. В. В. Фролькіса, Київ, 28 січня 2005 р. - К. - 2005 - С. 163-164.

13. Берченко, О. Г. Модуляторні впливи самостимуляції позитивних емоціогенних зон гіпоталамуса на організацію циклу неспання-сон у щурів різного віку [Текст] / О. Г. Берченко, Н. П. Смолєнко // Фізіол. журн. - 2006. - Т. 52, № 2. - С. 23. (Дисертант провела експериментальні дослідження і аналіз даних у щурів 1-, 3-, 12- місячного віку, статистичну обробку отриманих результатів).

14. Смоленко, Н. П. Лимбико-неокортикальные механизмы организации положительного эмоционального подкрепления у крыс в онтогенезе [Текст] / Н. П. Смоленко // Психофізіологічні та вісцеральні функції в нормі і патології : тез. доп. 3-ої Всеукр. наук. конф., Київ, 4-6 жовт. 2006 р. - К. : Знання України, 2006. - С. 119.

15. Смоленко, Н. П. Возрастные особенности сердечно-сосудистых реакций у крыс под влиянием самостимуляции латерального гипоталамуса [Текст] / Н. П. Смоленко // Наукові та практичні проблеми ендокринної патології в різних вікових періодах : тез. доп. наук.-практ. конф. з міжнар. участю, Харків, 23-24 листоп. 2006 р. - Х. - 2006. - С. 67-68.



АНОТАЦІЯ

Смолєнко Н. П. ”Нейрофізіологічні особливості впливу системи позитивного емоційного підкріплення на процеси неспання-сон в онтогенезі”. - 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.

Дисертаційна робота присвячена вивченню нейрофізіологічних механізмів впливу самостимуляції заднього вентро-латерального гіпоталамуса на структуру циклу неспання-сон у щурів у різні періоди онтогенезу.

Встановлено, що самостимуляція позитивних емоційних зон заднього вентро-латерального гіпоталамуса в щурів 1-місячного віку здійснює модулюючий вплив на десинхронізуючі системи мозку, що забезпечують неспання та парадоксальний сон; у 3-місячних щурів з перевагою неспання в структурі циклу неспання-сон - викликає перебудову циклу з пригніченням неспання та активацією сну; у 12-місячних тварин з перевагою сну - впливає на механізми забезпечення неспання та парадоксального сну. Адаптаційними показниками перебудови циклу неспання-сон є покращення ритмічності сну у щурів 1- та 12-місячного віку, електрографічні прояви перехідних станів від повільного сну до парадоксального у щурів 3-місячного віку, а також пароксизмальної активності на ЕЕГ неспання-сон у щурів всіх вікових груп. Показано полегшуючий вплив самостимуляції на симпатичне забезпечення серцево-судинних функцій.

Ключові слова: онтогенез, цикл неспання-сон, лімбіко-неокортикальна система мозку, самостимуляція мозку, позитивні емоційні реакції.



АННОТАЦИЯ

Смоленко Н. П. “Нейрофизиологические особенности влияния системы положительного эмоционального подкрепления на процессы бодрствование-сон в онтогенезе”. - 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.

Диссертационная работа посвящена изучению нейрофизиологических механизмов влияния самостимуляции заднего вентролатерального гипоталамуса на структуру цикла бодрствование-сон у крыс в различные периоды онтогенеза.

Исследования проведены на крысах трех возрастных групп: 1-, 3-, 12-месячного возраста. Осуществляли полиграфическую запись ЭЭГ, ЭМГ, ЭКГ процессов бодрствование-сон со спектральным анализом ЭЭГ сигналов. САД регистрировали в состоянии бодрствования.

В качестве модели положительного эмоционального подкрепления использовали метод самостимуляции положительных эмоциогенных зон вентролатерального гипоталамуса, которую осуществляли по методу Олдса и Милнера электрическим током прямоугольной формы 50-100 мкА, частотой 5 Гц с автоматической регистрацией частоты реакции каждые 5 мин в течение 1 ч. Длительность посылки одного раздражения составляла 0,5 с.

В зависимости от структурной организации цикла бодрствование-сон в исходном фоне животные всех возрастов были разделены на 2 подгруппы В первой подгруппе крыс в структурной организации цикла бодрствование-сон преобладали процессы сна, во второй подгруппе - процессы бодрствования.

У 1-месячных животных 1 подгруппы реакция самостимуляции заднего вентролатерального гипоталамуса осуществлялась монотонно с частотой посылок (89,714,3) за 5 мин и оказывала активирующее влияние на функциональное состояние мозга. Это выражалось в достоверном увеличении представленности бодрствования в цикле бодрствование-сон, улучшении ритмической организации сна. У крыс 2 подгруппы реакция самостимуляции заднего вентролатерального гипоталамуса осуществлялась активно с частотой посылок (122,77,4) за 5 мин. В процессе ее осуществления выделены этапы: подъем частоты, стабилизация и спад. После реакции самостимуляции снижалась представленность бодрствования и увеличивался медленный глубокий и парадоксальный сон. Улучшалась ритмическая организация сна.

У крыс 3-месячного возраста 1 подгруппы реакция самотимуляции заднего вентролатерального гипоталамуса осуществлялась с высоким разнообразием двигательных процессов и имела нерегулярный характер. Средняя частота посылок составляла (113,021,0) за 5 мин и изменений в структурной организации цикла бодрствование-сон практически не вызывала. У крыс 2 подгруппы 3-месячного возраста реакция самостимуляции осуществлялась интенсивно с частотой посылок (201,021,7) за 5 мин. В первые 30 мин наблюдалось увеличение частоты самостимуляции, после чего шел ее спад, сопровождающийся отдыхом животного. Дальнейшее продолжение реакции самостимуляции сопровождалось стабилизацией частоты. После сеанса реакции самостимуляции достоверно снижалась представленность бодрствования и достоверно увеличивался медленный глубокий и парадоксальный сон, улучшалась ритмическая организация сна. Выявлены продолжительные эпохи переходных состояний от медленного глубокого к парадоксальному сну.

У животных 12-месячного возраста 1 подгруппы реакция самостимуляции заднего вентролатерального гипоталамуса осуществлялась целенаправленно и активно с частотой посылок (162,418,4) за 5 мин и вызывала активацию десинхронизирующих систем мозга. Это проявлялось в увеличении процессов бодрствования и фазы парадоксального сна в структуре цикла бодрствование-сон. У крыс 2 подгруппы реакция самостимуляции осуществлялась с частыми периодами отдыха и имела более низкие показатели (114,320,5) за 5 мин, чем у крыс 1 подгруппы. После реакции самостимуляции достоверно увеличивался медленный поверхностный сон, улучшалась ритмическая организация сна.

Показателями адаптационных перестроек структуры цикла бодрствование-сон под влиянием самостимуляции заднего вентролатерального гипоталамуса являются: улучшение ритмичности сна у крыс 1- и 12-месячного возраста; проявления электрографических паттернов переходных состояний от медленного глубокого сна к парадоксальному, наиболее выраженные у животных 3-месячного возраста и пароксизмальной активности на ЭЭГ бодрствования и сна с инициацией в структурах лимбической системы мозга (в гиппокампе и гипоталамусе) с вовлечением неокортекса в пароксизмальный процесс.

Самостимуляция заднего вентролатерального гипоталамуса оказывала облегчающее влияние на симпатическое обеспечение функций, что проявлялось в повышении систолического артериального давления у крыс всех возрастных групп и частоты сердечных сокращений у животных 3- и 12-месячного возраста с превалированием процессов бодрствования над сном в структуре цикла бодрствование-сон.

Ключевые слова: онтогенез, цикл бодрствование-сон, лимбико-неокортикальная система мозга, самостимуляция мозга, положительные эмоциональные реакции.



SUMMARY

Smolenko N. P. “Neurophysiological features of the effect of positive emotional reinforcement system on processes of waking-sleep in ontogenesis”. - Manuscript.

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

...