Визуализация нейрональной активности в ваго-симпатическом стволе лягушки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кубанский медицинский институт

ВИЗУАЛИЗАЦИЯ НЕЙРОНАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ В ВАГО-СИМПАТИЧЕСКОМ СТВОЛЕ ЛЯГУШКИ

Перова Юлия Юрьевна

Краснодар, Россия

Предложено применение метода визуализации распространения возбуждения в нерве в высокочастотном электрическом поле

Ключевые слова: ВИЗУАЛИЗАЦИЯ, НЕЙРОНАЛЬНАЯ АКТИВНОСТЬ, ВАГО-СИМПАТИЧЕСКИЙ СТВОЛ, ЛЯГУШКА

Выявление эфферентной «сердечной» активности в волокнах идущих к сердцу в составе блуждающего нерва (ваго-симпатического ствола), при помощи анализа нейрограммы затруднительно - в составе нерва идет огромнейшее количество различных нервных волокон, биоэлектрическая активность которых завуалировает «сердечную» эфферентную активность этих волокон.

Методы «морфологического» и «функционального» разволокнения с целью регистрации эфферентной «сердечной» активности малоприемлемы. Первые весьма трудоемкие. Вторые - недостаточно информативные [2].

Таким образом, требуются новые подходы. Одним из них является применение метода визуализации распространения возбуждения в нерве.

Ранее было установлено, что в высокочастотном поле, помимо краевого свечения - эффекта Кирлиан, внутри возбудимых тканей возникает очаг свечения, локализация и динамика которого соответствует очагу возбуждения [1].

Этот факт позволяют предположить возможность использования очага свечения в высокочастотном поле для визуализации волны возбуждения в системе: ваго-симпатический ствол - пейсмекер сердца лягушки (венозный синус).

Цель работы - оценить возможности визуализации эфферентной «сердечной» активности в ваго-симпатическом стволе лягушки.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Эксперименты были выполнены на 30 лягушках Rana temporaria, обездвиженных путём разрушения спинного мозга. Со стороны спины оперативным путем вырезали «окно» на уровне венозного синуса, боковых и каудальной вены таким образом, что вышеуказанные структуры находились на сканере камеры газоразрядной визуализации установки КЭЛСИ, создающей высокочастотное электрическое поле (1024 Гц). Рядом с боковыми венами находились ваго-симпатические стволы. Правый ваго-симпатический ствол пересекали. Сканером с высокочувствительной телекамерой снимали 60-секундный видеофильм (частота покадровой съемки 1000 кадров в секунду), во время которого регистрировались краевое свечение (эффект Кирлиан) и очаги свечения в ваго-симпатических стволах и пейсмекере венозного синуса сердца лягушки. Оценивали количество светящихся очагов в ваго-симпатическом стволе, их локализацию. При помощи компьютерной программы по интенсивности свечения проводили томографические срезы. Определяли площади каждого из срезов, расстояние между ними.

Анализ полученных результатов проводили по площади очага свечения и площади зоны наибольшей яркости свечения в квадратных миллиметрах на сканограмме (рис.1).

Рис. 1 Очаг свечения в вагосимпатическом стволе (1) и зона наибольшей яркости свечения (2)

Компьютерная программа 3d по яркости свечения проводила томографические срезы очага свечения (рис. 2).

Рис. 2 Томографические срезы очага по яркости свечения (цифрами обозначены срезы)

Определяли количество томографических слоев по яркости свечения, расстояние между срезами (рис.3), площадь срезов (рис. 4).

Рис. 3 Расстояние между томографическими срезами очага свечения (цифрами обозначены срезы)

Рис. 4 Площади томографических срезов очага свечения (цифрами обозначены срезы)

При сопоставлении кадров измеряли расстояние между очагами и, зная время между кадрами, определяли линейную скорость движения светящихся очагов.

Блок-схема установки представлена на рисунке 5.

Статистический анализ результатов исследования был проведен с использованием программ: «STATISTIKA 6,0 for Windows». Вначале определяли нормальность распределения вариант. Это позволяло использовать параметрические методы обработки. Вычисляли М - среднюю арифметическую, m - стандартную ошибку средней арифметической, P - показатель достоверности различий. За достоверные различия в сравнении средних величин в парных сравнениях брали t-критерий Стьюдента при р<0,05.

Рис. 5 Блок-схема установки 1 - штатив. 2 - ваго-симпатический ствола. 3 - газоразрядная камера, микроскоп, телекамера. 4 - система управления параметрами высокочастотного электрического поля. 5. - компьютер для отображения срезов очага свечения. 6 - сердце лягушки

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ В ваго-симпатических стволах, подходящих к венозному синусу сердца лягушки, с сохраненным головным мозгом, в высокочастотном электрическом поле наблюдали очаги свечения в нервах (рис.6).

Рис. 6 Очаги свечения в вагосимпатическом стволе сердца лягушки, соответствующие электрокардиограмме (верхняя запись)

Вначале возбуждения венозного синуса в левом интактном ваго-симпатическом стволе имели место два очага свечения, в то время как в правом, перерезанном ваго-симпатическом стволе, - один очаг свечения

Как известно, возбуждение возникает в венозном синусе сердца лягушки, затем в предсердиях и только потом в желудочке.

Во время отсутствия возбуждения в венозном синусе сердца лягушки наблюдался только один очаг свечения в нерве.

Поскольку регистрация очагов свечения проводилась в участках ваго-симпатических стволов перед их входом в венозный синус, то можно считать, что очаги свечения наблюдались в сердечных волокнах.

В связи с тем, что в интактном ваго-симпатическом стволе два очага свечения имели место только в начале возбуждения пейсмекера венозного синуса, а один очаг - вне его возбуждения, можно предположить что один очаг, который был и в той и другой ситуации является афферентным, а второй, который возникал перед возбуждением пейсмекера венозного синуса- эфферентный.

На электрокардиограмме лягушки эфферентный сигнал (очаг) предшествовал зубцу возбуждения венозного синуса, а афферентный возникал после зубца R.

Афферентный и эфферентный очаги свечения компьютерной программой по интенсивности свечения разбивались на 7 срезов от наибольшей интенсивности свечения к наименьшей интенсивности свечения. Расстояния (h₁-h₆) между томографическими срезами этих двух очагов не различались (таблица 1). Это свидетельствует о том, что афферентный и эфферентные сигналы, связанные с ритмом сердца, передаются по близко расположенным нервным волокнам.

В то же время по мере удаления от очага наибольшей яркости свечения расстояние между срезами увеличивалась как в эфферентном, так и в афферентном очагах свечения.

В эфферентном очаге свечения расстояния h₁, h_2, h₃ достоверно не изменялись, h₄ был больше h₁ на 20,7%, соответственно: h₅ на 27,3%, h₆ на 33,8% (таблица 2., рис. 7).

В афферентном очаге свечения расстояния h₁, h_2, h₃ достоверно не изменялись, h₄ был больше h₁ на 10,8%, соответственно: h₅ на 16,9%, h₆ на 20,5% (таблица 3, рис. 8).

По мере удаления от очага наибольшей яркости свечения площадь слоев срезов увеличивалась как в эфферентном, так и в афферентном очагах свечения.

В эфферентном очаге свечения площадь третьего среза превышала площадь первого на 29,5%, соответственно: площадь четвертого среза на

Таблица 1

Расстояние между срезами очагов свечения в вагосимпатическом стволе лягушки

Примечания. P₁ - достоверность между столбцами 1 и 2. Соответственно: P₂ - между столбцами 2 и 3. h₁-h₆ - расстояние между срезами очагов свечения.

Таблица 2

Сопоставление расстояния между срезами эфферентного очага свечения в вагосимпатическом стволе лягушки

Примечания. P₁ - достоверность между h₁ и h₂, h₃, h₄, h₅, h₆. Соответственно: P₂ между h₂ и h₃, h₄, h₅, h₆. P₃ между h₃ и h₄, h₅, h₆. P₄ между h₄ и h₅, h₆. P₅ между h₅ и h₆.

Рис. 7 Расстояние между томографическими срезами по яркости свечения эфферентного очага возбуждения в ваго-симпатическом стволе лягушки. Буквой h с цифрой обозначена расстояние между срезами. За 100% принято расстояние между срезами h₁

Таблица 3

Сопоставление расстояния между срезами афферентного очага свечения в вагосимпатическом стволе лягушки

Примечания. P₁ - достоверность между h₁ и h₂, h₃, h₄, h₅, h₆. Соответственно: P₂ между h₂ и h₃, h₄, h₅, h₆. P₃ между h₃ и h₄, h₅, h₆. P₄ между h₄ и h₅, h₆. P₅ между h₅ и h₆.

Рис. 8 Расстояние между томографическими срезами по яркости свечения афферентного очага возбуждения в ваго-симпатическом стволе лягушки. Буквой h с цифрой обозначена расстояние между срезами. За 100% принято расстояние между срезами h₁

35,8%, площадь пятого среза на 62,0%, площадь шестого среза на 120,7%, площадь седьмого среза на 130,6% (таблица 4, рис. 9).

В афферентном очаге свечения площадь второго среза превышала площадь первого на 7,4%, соответственно: площадь третьего среза на 29,4% площадь четвертого среза на 37,9%, площадь пятого среза на 68,2%, площадь шестого среза на 176,7%, площадь седьмого среза на 86,5% (таблица 5.,рис. 10).

Афферентный и эфферентный очаги свечения различались по площади. Площадь эфферентного очага свечения была на 38,7% меньше площади афферентного. Площадь наиболее интенсивной зоны эфферентного очага свечения была на 50,5% меньше аналогичной зоны афферентного очага свечения. Площади срезов представлены в таблице 6 и на рисунке 11.

Таблица 4

Сопоставление площади срезов эфферентного очага свечения в вагосимпатическом стволе лягушки

Примечания. P₁ - достоверность между S₁ и S₂, S₃, S₄, S₅, S₆, S₇. Соответственно: P₂ между S₂ и S₃, S₄, S₅, S₆, S₇. P₃ между S₃ и S₄, S₅, S₆, S₇. P₄ между S₄ и S₅, S₆, S₇. P₅ между S₅ и S₆, S₇. P₆ между S₆ и S₇.

Рис. 9 Площади томографических срезов по яркости свечения эфферентного очага возбуждения в ваго-симпатическом стволе лягушки. Буквой S с цифрой обозначена площадь среза. За 100% принята площадь зоны наибольшей яркости свечения

Таблица 5

Сопоставление площади срезов афферентного очага свечения в вагосимпатическом стволе лягушки

Примечания. P₁ - достоверность между S₁ и S₂, S₃, S₄, S₅, S₆, S₇. Соответственно: P₂ между S₂ и S₃, S₄, S₅, S₆, S₇. P₃ между S₃ и S₄, S₅, S₆, S₇. P₄ между S₄ и S₅, S₆, S₇. P₅ между S₅ и S₆, S₇. P₆ между S₆ и S₇.

Рис. 10 Площади томографических срезов по яркости свечения афферентного очага возбуждения в ваго-симпатическом стволе лягушки. Буквой S с цифрой обозначена площадь среза. За 100% принята площадь зоны наибольшей яркости свечения

симпатический ствол лягушка визуализация

Таблица 6

Параметры очагов свечения в вагосимпатическом стволе лягушки

Примечания. P₁ - достоверность между столбцами 1 и 2. Соответственно: P₂ - между столбцами 2 и 3. S₁-S₇ - площадь сечения срезов очага свечения.

Рис. 11 Площади томографических срезов по яркости свечения в афферентном (синие столбики) и эфферентном (красные столбики) очагах свечения. Буквой S с цифрой обозначена площадь среза. За 100% принята площадь свечения в афферентном очаге первого слоя (наибольшая яркость свечения)

Вывод

при естественном сердечном ритме в ваго-симпатических стволах лягушки в высокочастотном электрическом наблюдали два очага свечения. Эти очаги отличались размерами. Эти очаги свечения были связанны с ритмом сердца и передавались по близко расположенным нервным волокнам. Меньший очаг свечения перемещался к сердцу и был обозначен как эфферентный, а больший очаг свечения перемещался от сердца к мозгу и был обозначен как афферентный.

Список использованной литературы

1. Перова М.Ю., Абушкевич В.Г., Федунова Л.В., Перов В.Ю. Газоразрядная визуализация процесса возбуждения пейсмекера венозного синуса сердца лягушки при вагусно-сердечной синхронизации // Кубанский научный медицинский вестник. 2010. №3-4 (117-118). С. 151-156.

2. Ordelman S.C., Kornet L., Cornelussen R., Buschman H.P. An indirect component in the evoked compound action potential of the vagal nerve //J Neural Eng. 2010. № 7. P. 1 -9.

Размещено на Allbest.ru