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.

Возможные механизмы компенсации возрастных нарушений следового усвоения ритма нейронами гиппокампа

Известно, что у практически здоровых людей и экспериментальных животных постоянно происходят пластические  изменения нейронов, обусловленные биологическими ритмами, их цикличностью и влиянием раздражений функционального характера. Несмотря на обширную литературу по геронтологии, морфологическое выражение приспособительных процессов, способствующих поддержанию функциональных возможностей мозга в старости, еще мало изучено. Способность нервной ткани к сохранению и следовому воспроизведению ранее предъявленного ритма представляет адекватную физиологическую модель, позволяющую характеризовать состояние памяти на разных этапах старения.

Целью работы является исследование способности нейронов поля СА3 гиппокампа к следовому усвоению ритма (СУР, аналог условного рефлекса) у стареющих кроликов (4-5 лет) в сопоставлении с изменениями внутриклеточной организации гиппокампальных нейронов. Контролем служили молодые (до 1 года) животные.

Через стеклянные микроэлектроды регистрировали импульсную активность нейронов гиппокампа до и после продолжительной (10-20 мин) ритмической (1-2 Гц) электрокожной стимуляции, достаточной для вызова движения передней конечности. В одном опыте животному предъявляли от 1 до 4 серий ритмического раздражения. Характеристики спайковой активности и наличие периодической составляющей в импульсации определяли с помощью автокорреляционной функции. Нейрон считался проявившим СУР, если после  ритмического раздражения конечности пик соответствующей частоты спектральной плотности превышал уровень белого шума с 5%-й достоверностью.

По окончании эксперимента верифицировали положение микроэлектрода и на окрашенных по методу Ниссля срезах проводили морфологический анализ разных типов нейронов.

 Проанализирована импульсная активность 184 нейронов поля СА3 гиппокампа 4-х молодых  и 208 нейронов 3-х стареющих животных.

 Показано, что клетки, разряжавшиеся с частотой 6-30 имп/с  составляли  у молодых животных 60%, а у старых - 32%, а малоактивные нейроны (не более 1 имп/с)  - соответственно 28% и 45%.

Под влиянием ритмического раздражения у молодых кроликов обнаружено неспецифическое повышение частоты фоновой активности.  При этом   снизилось  число клеток с частотой импульсации до 5 имп/с с 40% до 17% и количество нейронов, разряжавшихся чаще 6 имп/с,  возросло с 60% до 83%. У стареющих животных тенденция этих изменений сохранялась, а цифры составляли 78-43% и 32-57% соответственно. Повышенный под влиянием стимуляции уровень активности сохранялся на протяжении нескольких дней опыта.

Установлена зависимость между числом предъявленных серий  ритмического раздражения и выраженностью СУР.

У молодых животных достоверное СУР отмечено после 1-2 серий стимуляции у 28%, а после 3-5 серий – у 39% нейронов, в последующие дни СУР воспроизводилось  у 18% клеток до предъявления раздражения. Во второй и третий дни опыта выявлялась и возможность «переучивания» нейронов при стимуляции разными частотами.

В гиппокампе молодых кроликов преобладали нормохромные нейроны со средней интенсивностью окраски цитоплазмы, более светлым ядром и темным ядрышком, в функциональном отношении они характеризуют состояние относительного покоя или нормальной активности. Имелись популяции  умеренно гипохромных клеток с частичным хроматолизом базофильного вещества, иногда в сочетании с сегментарным периферическим  хроматолизом, что характерно для состояния повышенной функциональной активности. Такие нейроны при «включении» в работу какой-то части активно не функционирующих  нормохромных клеток способны восстанавливать свою внутриклеточную организацию за счет активации ядра. Поскольку ядро и ядрышко, ответственные за регуляцию белкового синтеза, сохраняют свой  «рабочий потенциал», это создает условия для адекватной реакции нейрона на стимуляцию.

Спектральный анализ реакций клеток гиппокампа    стареющих животных выявил значительную вариабельность в сроках формирования и степени выраженности СУР.  Следовое воспроизведение ранее предъявленного ритма происходило медленнее, преимущественно на 2-3-й дни эксперимента после 2-4-х серий периодического раздражения конечности (25%) и сохранялось у 12% клеток на следующий после стимуляции день до раздражения, что коррелировало с более низкой частотой фоновой активности и наличием малоактивных нейронов. Интенсификация функциональной нагрузки в условиях многократной тренировки способствовала не только повышению среднего уровня импульсной активности, но и созданию условий, облегчающих формирование СУР. Введение на третий день опыта новой частоты (0.5 Гц) для изучения способности нейронов гиппокампа стареющих животных к переучиванию привело сначала к следовому воспроизведению прежней частоты (1 Гц) и лишь на четвертый день в последействии повторного раздражения наблюдали формирование нового ритма (0.5 Гц). Функциональная нагрузка  на нейроны гиппокампа в этом возрасте приводила к увеличению числа резко гипо- и гиперхромных клеток, находящихся, как известно,  в состоянии сниженной функциональной активности. Несмотря на выключение из деятельного состояния множества нейронов гиппокампа, встречались гипохромные клетки с активацией ядерных структур в виде увеличения размера ядрышка, его смещения к ядерной оболочке и значительного утолщения последней, что может свидетельствовать о включении компенсаторных механизмов, направленных на поддержание функционирования клетки на определенном оптимальном уровне. Это создает условия, позволяющие нейронам стареющих животных, хотя и медленнее, чем клеткам молодых животных, усваивать и воспроизводить ритм, заданный раздражением.