Автореферат: Морфофункциональная организация тектофациальной системы у белой мыши

На 39 животных с помощью МС изучали функциональную организацию промежуточных структур (ЯШ) тектофациальной системы. Для МС использовали стеклянные МЭ, заполненные 1,5М цитратом натрия, с диаметром кончика 5-10 мкм и сопротивлением 1,0-1,5 МОм. МЭ погружали механическим манипулятором с шагом 0,1 мм в ростральные, центральные и каудальные области ЯШ. Для нахождения координат ЯШ использовали атлас мозга мыши [Sidman 1977]. Для МС применяли серии прямоугольных импульсов (7 импульсов в пачке) длительностью 0,4 мсек., частотой 300 импульсов в сек., интенсивностью до 15 мкА из-за плотной упаковки ядерных нейронов [Asanuma 1976]. Индифферентный электрод размещался подкожно в области спины животного. Характер и локализацию ДО мышц определяли посредством визуального контроля. Бесконтактную регистрацию ДО мускулатуры производили с помощью фотодиода. ЛП ДО мышц снимались с электрического таймера, основанного на синхронном запуске отсчета времени со стимулятора и остановке отсчета сдвигом величины электрического потенциала, вызываемого фотодиодом. Погрешность измерений ЛП - ±30 мксек.

Статистическую обработку и графическое представление данных осуществляли на IBM "Pentium". Гистограммы распределения ЛП ДО мышц на МС ЯШ строили с помощью средств пакета «Statistika for Windows-6.0» и «Microsoft Excel-7». Для нахождения средних и их ошибок применяли стандартные методы математического вычисления. Проводили статистический анализ значимо отличных от нормальных распределений ЛП ДО мышц на МС ЯШ по тесту Колмогорова-Смирнова. Для каждого вида ДО мышц, полученных при МС ЯШ, производили кластеризацию ядер методом одиночных связей. В качестве расстояния использовали Евклидово расстояние между распределениями относительных долей количества наблюдений. Для этого строили гистограммы ЛП ДО мышц в каждом ядре. Ось времени разбивали на интервалы с шагом в 1 мсек. В каждом интервале подсчитывали относительную долю количества наблюдений, попадающих в этот интервал, в процентах по формуле: P_i = n_i/N*100%, где P_i - относительная доля количества наблюдений в интервале I; n_i - количество наблюдений в интервале I; N - общее количество наблюдений. Статистический анализ полимодального распределения гистограмм проводили с помощью определения величины эксцесса (Ex). Процентное соотношение ДП мышц в ЯШ определяли по количеству точек в треках определенного ДП мышц от общего количества всех треков в данном ядре. Плоскостные карты ДП мышц в ЯШ строили с помощью программы «Cart-V1.0», после чего их объединяли в объемную реконструкцию ДП мышц в ЯШ с использованием программы «Corel draw-11.0». Дополнительная обработка рисунков и карт проводили при помощи программы «Adobe Photoshop-9.0».

Морфоконтроль локализации микроэлектрода.

После МС проводили локальную коагуляцию мозга мыши для гистологического контроля места нахождения кончика МЭ. Через вживленный в ЯШ МЭ пропускали импульсный коагулирующий ток длительностью 200 мсек., интенсивностью 0,5 мА, на аноде в течение 30 сек. Затем животному вводили летальную дозу тиопентала натрия, перфузировали физиологическим раствором и 10% нейтральным формалином. Извлеченный мозг фиксировали в 10% нейтральном формалине. Локализация МЭ определялась на неокрашенных срезах, изготовленных на замораживающем микротоме.

Структурная организация тектофациальной системы: выявление релейных структур данной системы у белой мыши.

Электрофизиологические исследования на белых мышах показали олигосинаптический характер тектофациальных влияний [Проничев 1989, 2000]. Однако структурная организация тектофациальных путей у белой мыши была не изучена. В связи с этим, нами предпринято морфологическое исследование.

С помощью метода антероградной дегенерации нервных волокон с последующей их импрегнацией серебром выявлено, что дегенерирующие волокна от ВД входят в центральную серую субстанцию среднего мозга и моста (Substantia grisea centralis mesencephali et pontis), красное ядро (Nuc. ruber), мезенцефалическое тройничное ядро (Nuc. tr. mesencephalici n. trigemini), ядра Кахаля и Даркшевича (Nuc. Cajal et Darkschewitsch), в большое и бледное ядра шва (Nuc. raphe magnus et pallidus), в ретикулярное ядро покрышки моста (Nuc. reticularis tegmenti pontis), верхнее центральное ядро (Nuc. centralis superior), межножковое ядро (Nuc. interpeduncularis), верхнее, латеральное и медиальное вестибулярные ядра (Nuc. vestibularis superior, lateralis et medialis), ядро лицевого нерва (Nuc. n. facialis), скрытое и дорсальное ядра шва (Nuc. raphe obscurus et dorsalis), моторное тройничное ядро (Nuc. motorius n. trigemini).

Для детального выявления релейных структур тектофациальной системы проведены морфологические исследования афферентных связей ЯШ и мезенцефалического тройничного ядра методом флуоресцентной микроскопии.

При введении примулина в мезенцефалическое тройничное ядро наблюдалось ретроградное мечение нейронов в контралатеральном мезенцефалическом тройничном ядре (Nuc. tr. mesencephalici n. trigemini), билатерально в нижнем и верхнем двухолмии (Colliculus posterior et anterior), в красном ядре (Nuc. ruber), ядрах Кахаля и Даркшевича (Nuc. Cajal et Darkschewitsch), ипсилатерально в моторной (МК) и соматосенсорной коре (Motor et somatosensory cortex).

При введении примулина в ЯШ билатерально меченые нейроны обнаруживались в мезенцефалическом тройничном ядре (Nuc. tr. mesencephalici n. trigemini), красном ядре (Nuc. ruber) и вестибулярных ядрах (Nuc. vestibularis superior, lateralis et medialis), центральной серой субстанции моста (Substantia grisea centralis pontis), верхнем и нижнем двухолмии (Colliculus anterior et posterior), дорсолатеральной области моторной коры (Motor cortex).

Опираясь на полученные данные, составили общую схему возможных влияний ВД на ЯЛН (рис.1): 1 - с переключением в ядрах Кахаля и Даркшевича и ЯШ; 2 - с переключением в КЯ и ЯШ; 3 - с переключением в мезенцефалическом тройничном ядре и ЯШ; 4 - с переключением в центральной серой субстанции среднего мозга и моста и ЯШ; 5 - с переключением в некоторых ядрах РФ; 6 - с переключением в ЯШ; 7 - моносинаптический путь (прямые связи ВД с ЯЛН).

Из схемы видно, что центральным образованием в тектофациальной системе являются ЯШ. Они, получая проекции от ВД и выявленных промежуточных структур тектофациальных влияний и имея прямые связи с ЯЛН, связывают вышеперечисленные образования с ЯЛН воедино.

Но эти данные не дают полного представления о месте ЯШ в текто-фациальных влияниях. В связи с чем, предпринято электрофизиологическое исследование данного образования с помощью метода МС.

Функциональная организация ядер шва (данные микростимуляции).

При МС ЯШ регистрировались билатеральные ДО лицевой и соматической мускулатуры. МС 1/3 ростральной области бледного ЯШ и 1/4 ростральной области большого ЯШ ДО не вызывала. Видимо, данные области не принимают участия в двигательном контроле. Лицевые и соматические двигательные представительства (ДП) в ЯШ имеют сложную организацию (рис.2). Они накладываются друг на друга, образуя зоны перекрытий, на что указывает характер сочетанных движений, вызываемых при МС данных структур.

Рис. 1. Возможная схема нисходящих влияний стволовых структур головного мозга на ядро лицевого нерва у белой мыши.

Стрелками показано направление передачи нервного импульса.

1 - Colliculus anterior 5 - Nuc. raphe dorsalis et magnus

2 - Nuc. Cajal et Darkschewitsch 6 - Nuc. raphe obscurus

3 - Nuc. Ruber 7 - Nuc. raphe pallidus

4 - Nuc. mesencephalici n. trigemini 8 - Nuc. n. facialis

МС дорсального ЯШ вызывала сочетанные ДО лицевых мышц на глубине 2200-2600 мкм от поверхности мозга, которые сохранялись в рострокаудальном направлении до 3000-3400 мкм. Выявлено обширное ДП верхней губы, процентное соотношение которого от общего объема ДП мышц в дорсальном ЯШ - 50,35%. ДП вибрисс представлено в ростродорсальной части ядра (48,1%), ДП нижней челюсти - в каудовентральной части ядра (8,42%). Часто при МС дорсального ЯШ возникали ДО век (54,39%) и ушей (39,29%), ДП которых перекрываются с зонами других ДП.

При МС центральных и каудальных областей большого ЯШ регистрировались ДО мышц на глубине 3900-4100 мкм от поверхности мозжечка, которые сохранялись до 4500-4700 мкм. При прохождении МЭ в дорсальной части центральной области, реже каудальной, наблюдали ДО вибрисс рядов С, D, E (48,27%). На МС вентральной части этой же области выявлялись ДО вибрисс А, В, С (28,27%). Наряду с групповыми ДО вибрисс наблюдали одиночные ДО вибрисс D1, E1, что указывает, видимо, на тонкую регуляцию со стороны большого ЯШ над лицевой мускулатурой. В каудальных отделах ядра МС вызывала ДО передних и задних конечностей (8,09%).

МС скрытого ЯШ вызывала ДО мышц на глубине 3600-4000 мкм, которые сохранялись в рострокаудальном направлении до 3700-4100 мкм. При прохождении МЭ через каудальную область ядра возникали фокальные ДО передних, задних конечностей и хвоста. Их область ДП локальна (32,56%). В ростральной области ядра МС вызывала сочетанные ДО лицевых мышц: в ростродорсальной части ядра - совместные ДО верхней губы (60,93%) и всех вибрисс (16,05%), в вентральной части центрального отдела - ДО верхней губы и нижней челюсти (18,37%). Часто при МС центральной области ядра возникали ДО век (8,6%) и ушных раковин (23,26%).

При МС центральных и каудальных частей бледного ЯШ возникали сочетанные ДО лицевых мышц, которые регистрировались на глубине 4600-4950 мкм от поверхности мозга и сохранялись в рострокаудальном направлении на глубине 4800-4950 мкм. В центральной области ядра наблюдались совместные движения верхней губы (58,19%) и вибрисс (45,2%), в каудальной - совместные движения верхней губы и нижней челюсти (31,64%). В некоторых случаях регистрировались ДО век (11,30%) и ушей (8,02%).

Различный характер ДО лицевых мышц при МС ЯШ позволяет судить о прямых функциональных связях ЯШ с субъядрами ЯЛН, что согласуется с морфологическими данными [Андреева 2000, Оленев 1995, Проничев 2000, Фанарджян 1992, Li 1993, Holstege 1984, Isokawa-Akesson 1987]. Мигательный рефлекс при МС ЯШ указывает на существование связей ЯШ с дорсолатеральным и дорсальным промежуточным субъядрами ЯЛН, иннервирующими веки. ДО ушных раковин вперед характеризует проекции ЯШ к дорсомедиальному субъядру ЯЛН, иннервирующему ушную ростральную мышцу заглазничного комплекса лицевых мышц, а ДО ушных раковин назад указывают на связи ЯШ с вентромедиальным субъядром ЯЛН. Поднимание верхней губы при МС ЯШ говорит о связях ЯШ с латеральным субъядром ЯЛН, иннервирующим наружную носогубную мышцу, а локальные ДО кончика носа на МС скрытого ЯШ - о проекциях скрытого ЯШ к дорсолатеральному субъядру ЯЛН. Опускание нижней челюсти при МС ЯШ указывает на прямые входы ЯШ в вентральное промежуточное субъядро ЯЛН, а ДО вибрисс - на связи ЯШ с дорсальным промежуточным и дорсолатеральным субъядрами ЯЛН. Одиночные ДО дорсальных вибрисс указывают на локальные связи большого ЯШ с соответствующими субъядрами

Рис. 2. Объемная реконструкция двигательных представительств лицевой и соматической мускулатуры в ядрах шва у белой мыши

Обозначения двигательных представительств:

ЯЛН, которые иннервируют круговые мышцы фолликулов. Вероятно, ЯШ, выполняют модуляторную функцию в управлении фациальными мышцами, регулируя работу ЯЛН и промежуточных структур тектофациальной системы и обеспечивая согласованную работу мышц головы, лица и шеи.

ЛП ДО лицевых мышц указывают на различный характер рафафациальных влияний у белой мыши, а также выявляют различный контроль в иннервации определенных групп мышц. При МС дорсального, бледного и большого ЯШ распределение ЛП ДО вибрисс значимо отличалось от нормального, согласно тесту Колмогорова-Смирнова (p<0,01; p<0,05; p<0,05 соответственно). Гистограммы распределения ЛП имеют би- и полимодальный характер. Это подтверждается заметным отрицательным значением эксцесса: для большого ЯШ Ex=-1,01; для бледного ЯШ Ex=-1,15. Для дорсального ЯШ величина эксцесса оказалась положительной: Ех=0,08, так как распределение ЛП для этого ЯШ имеет 3 четко выраженных пика.

При МС ЯШ ЛП ДО вибрисс делятся на 2 группы: быстрые (ср.7,10,2мсек. для дорсального ЯШ; 7,10,2мсек. для бледного ЯШ; 7,00,2мсек. для большого ЯШ) и средние (ср. 14,50,4мсек. для дорсального ЯШ; 14,40,4мсек. для бледного ЯШ; 13,20,2 мсек. для большого ЯШ). Исключение - скрытое ЯШ: распределение ЛП ДО вибрисс значимо не отличалось от нормального (p>0,2) и выделилась 1 группа ЛП ДО вибрисс - средняя (ср. 12,40,3мсек.). Кластерный анализ установил среди ЯШ похожи по распределению ЛП ДО вибрисс на МС ЯШ - дорсальное и бледное ЯШ, одни из молодых в филогенезе ядер. Близко к ним находится большое ЯШ. Наиболее отличающимся является скрытое ЯШ, но имеющее родство по распределению ЛП ДО с большим ЯШ. По-видимому, это может определяться их более ранним появлением в процессе эволюции.

При МС дорсального и бледного ЯШ доминируют коротколатентные ДО вибрисс (P_i=76% для дорсального ЯШ; P_i=72% для бледного ЯШ, где P_i - относительная доля количества ЛП в этих ядрах), что указывает на прямые рафафациальные связи. Опосредованный контроль рафафациальных влияний осуществляется через скрытое ЯШ (P_i=100%), в незначительной степени - через дорсальное ЯШ (P_i=24%) и бледное ЯШ (P_i=27,9%).