Материалы медицинских конференций

Главная / Материалы медицинских конференций / 2003 / Материалы Международных чтений, посвященных 100-летию со дня рождения члена-коррес-пондента АН СССР, академика АН АрмССР Э.А.Асратяна.

Динамика изменений нейронной активности септо-гиппокампальной системы при стимуляции перфорирующего пути

Гиппокамп является структурой мозга, необходимой для запоминания новой осознанной информации. Предполагается, что большое значение в осуществлении функций гиппокампа имеет медиальная септальная область (МС). Это образование представляет собой «реле» между стволом мозга и гиппокампом и в то же время является критическим звеном в цепи, соединяющей гиппокамп и другие лимбические корковые области, необходимые для формирования памятного следа. МС играет важную роль в генерации гиппокампального тета-ритма. Эта активность рассматривается как показатель фильтрации и обработки поступающих в мозг сигналов, как коррелят селективного внимания, являющегося необходимым начальным этапом обучения и памяти [Bland and Colom, 1993; Vinogradova, 1995;  Vertes and Koscis, 1997].

Гиппокамп в то же время является одной из наиболее уязвимых областей мозга, где могут возникать очаги патологической активности, в том числе эпилептической. Судорожная активность нарушает функции мозга, в первую очередь способность запоминания, хранения и воспроизведения информации. Сравнение электрической активности септо-гиппокампальной системы в нормальных и патологических условиях может дать важную дополнительную информацию о свойствах этой системы.

В данной работе изучали изменения фоновой активности отдельных нейронов МС при параллельной регистрации гиппокампальной ЭЭГ в контроле и после стимуляции перфорирующего пути, вызывающей появление судорожных послеразрядов в гиппокампе (параметры стимуляции: частота 5 Гц, длительность стимула 2 мс, сила тока 50-200 мкА, время раздражения 10-20 с). Поведенческих судорог при таких параметрах раздражения не возникало (в отдельных случаях наблюдалось несколько резких вздрагиваний).

В представленном материале  описываются изменения, наблюдаемые непосредственно после стимуляциии перфорирующего пути (в пределах двух часов). Особое внимание обращается на динамику тета-осцилляций.

В контроле нейроны МС обладали характерной высокой фоновой активностью с нерегулярным распределением спайков или с тета-залпами различной степени выраженности: от слабой модуляции до устойчивых ритмических пачек. Средняя частота тета-залпов равнялась 5.25±0.18 Гц (вариации от 4.5 до 6 Гц). В большинстве случаев наблюдалась синхронность между тета-залпами нейронов МС и тета-волнами в гиппокампальной ЭЭГ. Возрастание устойчивости и частоты нейронной тета-активности в МС как правило сопровождалось аналогичными изменениями в ЭЭГ гиппокампа.

Во время генерации иктальных разрядов в гиппокампе, у нейронов МС в подавляющем  большинстве случаев (91%, 41 клетка из 45 зарегистрированных) наблюдалась активность в виде плотных залпов длительностью 80-400 мс и частотой 1.5-6.5 Гц, не характерных  для контрольных регистраций. Обнаружены две группы нейронов, различающиеся временным соотношением их активности с иктальными разрядами в гиппокампальной ЭЭГ. У одной группы нейронов (44.5%) генерация залпов совпадала с начальной фазой разрядов в гиппокампе или опережала их, у второй группы – с конечной фазой разряда, после которой в ЭЭГ возникало торможение (46.5%). Во время постиктальной депрессии в гиппокампе у многих клеток МС (69%) после исчезновения залпов активность резко снижалась или совсем исчезала; через 10-30 с она восстанавливалась. У нейронов с тета-модуляцией активности в 89% случаев наблюдалось разрушение тета-паттерна, импульсация на 8-15 с становилась  регулярной; в это время в ЭЭГ гиппокампа регистрировались низкоамплитудные высокочастотные (>20Гц) волны.

В некоторых случаях начальные послеразряды сменялись вторичными судорогами. Их появлению обычно предшествовало резкое повышение частоты тета-залпов (10-13 Гц по сравнению с 4.5-6 Гц в контроле) и числа спайков в залпе. Это коррелировало с появлением низкоамплитудных волн той же частоты в ЭЭГ гиппокампа. Необходимо отметить, что в течение короткого времени перед возникновением спонтанных ЭЭГ-судорог наблюдалось временнóе совпадение разрядов нейронов МС с тета-волнами в ЭЭГ. Возрастание устойчивости тета-залпов у таких нейронов могло наблюдаться также через 10-30 с после прекращения послеразрядов в ЭЭГ гиппокампа; оно сохранялось в течение 10-20 мин,  но при этом частота тета-модуляции не отличалась от контрольных значений. Как правило, в это время амплитуда гиппокампальной ЭЭГ была еще существенно сниженной (постиктальная депрессия).

Нейроны с неритмической активностью перед возникновением возвратных ЭЭГ-судорог  могли обнаруживать резкое повышение частоты разрядов и переходить на регулярный или высокочастотный залповый режим (частота залпов 10-13 Гц).

Из проведенного исследования можно сделать следующие предварительные заключения. Определенное соответствие электрической активности гиппокампа и МС во время гиппокампальных судорожных разрядов свидетельствует о функционировании септо-гиппокампальной системы в этих условиях как единой нервной цепи. Различия в фазовых соотношениях между разрядами нейронов МС и судорожными послеразрядами в гиппокампе свидетельствуют, что разные группы клеточных элементов МС вносят различный вклад в пластические перестройки, приводящие к развитию судорожной активности. Можно предположить, что одна группа нейронов участвует в генерации гиппокампальных послеразрядов, в то время как другая – способствует подавлению этого процесса. Различия между характером активности септальных клеток и гиппокампальной ЭЭГ в постиктальный период (возрастание устойчивости тета-модуляции нейронов МС при сохранении депрессии в гиппокампе) свидетельствует о функциональном отсоединении гиппокампа от МС в этот период. Следует подчеркнуть, что резкое повышение частоты тета-осцилляций может быть «предвестником» возникновения судорог. Дальнейшие исследования должны быть направлены на выявление конкретных пластических механизмов участия септальных ядер и их различных клеточных элементов в генерации и/или подавлении судорожной активности.