Начало >> Статьи >> Архивы >> Развивающийся мозг

Эволюция судорожной активности незрелой коры - Развивающийся мозг

Оглавление
Развивающийся мозг
Эволюция мозговых структур
Вписанность эволюции живого в пространственно-временной континуум мира
Эволюция жизни как эволюция систем
Мозг как биологический экран внешнего мира
Отражение константных параметров в эволюции мозга
Системогенез и его предпосылки
Теория функциональных систем П. К. Анохина, Барталанфи
Опережающее развитие нервных структур
Генетические предпосылки опережающего созревания нервных структур
Системное созревание восходящих активирующих влияний ретикулярной формации
Экологические факторы и гетерохронии в созревании восходящих активирующих влияний
Гетерохронное созревание болевых механизмов восходящих активирующих влияний ретикулярной формации
Системный принцип в созревании восходящих активирующих влияний
Химическая эволюция восходящих влияний ретикулярной формации
Гетерохронное созревание восходящих возбуждений сенсомоторной коры
Гетерохрония в созревании восходящих возбуждений сенсомоторной коры
Морфологические исследования кортикальных структур
Онтогенетическая эволюция вторичных компонентов вызванного потенциала
Эволюция вторичного ответа Форбса
Эволюция вторичного отрицательного компонента
Созревание проекционной зоны сенсомоторной коры
Анализ гетерохронного созревания компонентов первичного ответа
Филогенетическая эволюция восходящих систем спинного мозга
Эволюция химической специфичности синаптических организаций коркового нейрона
Биологические предпосылки нейрохимической организации нейрона
Действие ГАМК на поверхностные синаптические системы коры в процессе онтогенеза
Эволюция судорожной активности незрелой коры
Гетерохронный рост зрительных проекций как предпосылка системного созревания коры мозга
Особенности вызванных потенциалов зрительной коры и онтогенез
Онтогенетические исследования вызванных потенциалов зрительной коры
Созревание первого длиннолатентного отрицательного компонента дельта
Происхождение возбуждений, формирующих ВП в онтогенезе
Химическая специфичность компонентов вызванного ответа зрительной коры
Гетерохронное созревание подкорковых структур зрительной системы
Гетерохрония в созревании элементов сетчатки
Эпицентрическое и конвергентное созревание восходящих возбуждений зрительной коры
Филогенетические предпосылки гетерохронии восходящих афферентных систем зрительной коры
Принципы созревания восходящих возбуждений коры мозга
Заключение

В коре мозга через несколько часов после рождения уже имеются зрелые синапсы с дефинитивными химическими свойствами, формирующие вызванный ответ новорожденного. С этой точки зрения реализация судорожного стрихнинного разряда в коре новорожденного принципиально может быть ограничена двумя факторами: незначительным числом зрелых синапсов у новорожденного вообще и отсутствием среди некоторых из этих синапсов чувствительности к стрихнину.
Результаты этих исследований мы попытались скоррелировать и использовать для понимания постнатальной эволюции эпилептических разрядов коры, модель которой мы получили при нанесении внутриутробных разрушений мозга (Ата-Мурадова Ф. А., 1958).
Стрихнин уже неоднократно применялся для анализа процесса созревания коры новорожденного вообще. Однако до самого последнего времени, до работ D. Р. Purpura с соавт. (1966), вопрос о его синаптическом действии на кору в процессе созревания не рассматривался. Исследовали созревание коры вообще, даже без учета возможной гетерохронии развития ее областей.
Впервые G. Н. Bishop (1950) опубликовал результаты работ с наложением кристаллика стрихнина на кору новорожденного крольчонка. Им было показано, что у новорожденного спайки длительны и в них доминирует отрицательная фаза. Анализ нейронального созревания коры привел автора к выводу о возможности стрихнинного спайка и началом миелинизации внутренней капсулы и коры.
Я. Мыслевейчиком (1965) было показано, наоборот, угнетающее действие 1 % раствора стрихнина на ВП коры однодневного мышонка при раздражении медиального коленчатого тела.
S. М. Crain (1952) с трудом получил стрихнинные спайки у белых крыс только на 4—6-й день жизни. В этот же срок возникают первые спонтанные колебания ЭЭГ. Более детальные исследования Tuge и соавт. (1960) показали, что 1% раствор стрихнина у крыс только на 12-й день жизни с трудом вызывает эпизодические спайки, а постоянно лишь после 15-го дня. У голубей аппликация стрихнина нс вызывает никаких изменений на ЭЭГ до 3—4-го дня жизни.
Все это свидетельствует о том, что в коре развивающихся животных стрихнинные спайки могут реализоваться только при достаточной зрелости спайкгенерирующих систем коры мозга (Ата-Мурадова Ф. А., 1966).
D. Р. Purpura (1961) исследовал действие стрихнина на прямой ответ коры и ВП при раздражении таламуса у новорожденных котят. Автор приходит к ВЫВОДУ о причинной связи между дефинитивной формой влияния стрихнина и созреванием базальных дендритических систем нейронов коры и шипикового аппарата. Анализ судорожной активности проводился и с помощью судорожных аминокислот С-6 и С-8. Эффект их действия тоже постепенно созревает во времени.


Рис. 47. Эволюция стрихнинных разрядов коры мозга в онтогенезе. Аппликация 1 % раствора стрихнина.
А- новорожденный, сенсомоторная кора: спайки медленные, отрицательной полярности, редкие, с латентным периодом 25 с, генерализация отсутствует: 1 - сенсомоторная правая, 2-височная, 3-зрительная левая, 4 - зрительная правая; Б- 11 дней, появляется положительный компонент, спайк приобретает типичную конфигурацию, учащается его генерация, происходит генерализация в другие зоны коры: 1“ зрительная левая, 2 — зрительная правая, 3 — сенсомоторная, 4 — передняя кора. Калибровка: время 1 с,
50 мкВ (А), 150 мкВ (Б).

Аппликация 1 % раствора стрихнина на обнаженную кору новорожденного крольчонка вызывает появление спонтанных стрихнинных спайков только через 25—30 мин после аппликации (рис. 47). У взрослых животных этот латентный период равен 1 — 10 мин. Редкие и одиночные спайки в коре новорожденного трудно называть спайками в обычном смысле этого слова. Скорее это высокоамплитудные (по сравнению с исходным фоном ЭЭГ) колебания с закругленной вершиной, длительностью 50—60 мс и амплитудой 10 мкВ. По мере развития судорожного действия стрихнина частота их в пункте аппликации нарастает и достигает максимальной для этого возраста величины — 2 в секунду. Однако это не значит, что они возникают регулярно. Редко можно видеть, чтобы непосредственно друг за другом следовало 3 и 4 спайка, так что принципиально эти стрихниновые спайки являются одиночными колебаниями (см. рис. 47). Значительно позднее они появляются и в ближайших пунктах коры, куда, очевидно, происходит постепенная диффузия стрихнина.
Нам ни разу не удалось наблюдать генерализацию стрихнинных спайков в коре новорожденного, как это имеет место у более старших животных.
Этот факт является очень важным с точки зрения сроков онтогенетического созревания генерализующих механизмов подкорки, принимающих участие в распространении судорожных разрядов по поверхности обоих полушарий. Как показали исследования В. Н. Шелихова, проведенные в лаборатории П. К. Анохина, одним из важнейших механизмов так называемой возвратной генерализации судорожных разрядов является срединная система таламуса, в частности его срединный центр. Именно сюда после появления в пункте аппликации стрнхнинных спайков в первую очередь проецируются судорожные разряды, которые затем в восходящем направлении «возвратно» проецируются на всю кору (Шелихов В. Н., 1960; Шелихов В. Н., Рогачева С. К·, 1966). Прямая аппликация пенициллина в Сm подтвердила генерализующую роль этой структуры (Агафонов В. Г., Ацев, 1959).
Единственно возможной причиной кортико-фугального распространения судорожной активности являются разряды корковых клеток. Поэтому можно думать, что у новорожденного они еще отсутствуют в ответ на химическое раздражение коры. Действительно, в раннем онтогенезе мы никогда не наблюдали даже небольших судорожных подергиваний мышц после аппликации стрихнина. Это значит, что на мотонейроны судорожная активность не выходит. Следовательно, при наличии в этом возрасте локального очага судорожной активности в коре мозга ее механизмы генерализации еще не могут функционировать, а значит, отсутствует реальная возможность для распространения судорожной активности в другие отделы мозга.
Эти экспериментальные факты полностью согласуются с другими данными, полученными нами при изучении новорожденных кроликов после пренатальной механической травмы коры мозга. В этом случае нам также не удалось наблюдать непосредственно после рождения эпилептических припадков или другого проявления судорожной активности ни в форме мышечных подергивании, ни на ЭЭГ.
Какова же синаптическая природа этих судорожных разрядов в коре новорожденного? Стрихнинные спайки новорожденных не имеют типичной положительно-отрицательной стрихнинной конфигурации, а представлены обычно лишь негативным колебанием. Наши исследования корковых структур, генерирующих у новорожденного вызванный ответ сенсомоторной коры, показали, что морфологической основой этой первичной активности могут быть только аксодендритические синапсы плексиморфного слоя коры мозга. Отрицательный знак стрихнинного спайка заставляет думать, что основным генерирующим механизмом этого вида активности являются также аксодендритические поверхностные синапсы. Отсутствие или очень малая величина положительного компонента указывает на незначительное участие в генерации стрихнинного разряда глубинных аксосоматических синапсов. Вообще даже у взрослых животных стрихнинный спайк начинает развиваться, как правило, от первичной монополярной отрицательной формы к обычному двухфазному колебанию. Следовательно, и в этом случае в судорожную активность в первую очередь вовлекаются поверхностные аксодендритические системы, а глубинные аксосоматические синапсы включаются заметно позднее.
Таким образом, плексиморфный слой коры мозга не только структурно и функционально созревает раньше других корковых слоев, но и в отношении химической чувствительности к ряду фармакологических веществ. Уже у новорожденного его аксодендритические синапсы весьма четко дифференцированы на различные типы синапсов. Именно этим объясняется химически избирательное действие ГАМК и стрихнина на синаптические организации этой структуры.
Небольшая амплитуда судорожных спайков у новорожденного и особенно их весьма редкое возникновение указывают на небольшое количество синапсов, участвующих в генерации этой активности.
Следует отметить, что вслед за отрицательным компонентом стрихнинного спайка новорожденного наблюдается вторичное позитивное колебание, как это имеет место в зрелой коре. Природа этого колебания неясна. Однако едва ли можно думать, что оно является эффектом активации промежуточных нейронов, так как в коре новорожденного как сами промежуточные нейроны, так и тем более коллатерали их аксонов еще весьма незрелы (Purpura D. Р., 1962). Скорее всего это вторичное колебание может отражать глубинную деполяризацию, возникающую в результате постепенного проникновения стрихнина в более глубокие слои коры.
В процессе созревания чувствительность коры к действию стрихнина возрастает. Это сказывается в ряде признаков. Так, порог возникновения спонтанных спайков в коре 10—11-дневного кролика сокращается в 2 раза, до 10—12 мин (см. рис. 47, Б). В этом возрасте для появления спонтанных Спайков достаточной является уже в 2 раза меньшая концентрация стрихнина—0,5%. Резко возрастает частота спонтанных стрихнинных спайков в пункте аппликации. Они могут возникать весьма регулярно, непосредственно друг за другом в интервале 1 с и менее. Однако и в этом возрасте они еще не следуют непрерывно друг за другом длительными пачками на протяжении 15—20 с, как это отмечается у взрослых животных; На этой стадии можно уже наблюдать и генерализацию стрихнинных спайков в другие области коры. Она хорошо выражена на стороне аппликации и слабее на другом полушарии. Однако даже в зрительной коре можно наблюдать небольшие судорожные разряды при аппликации стрихнина в противоположную сенсомоторную кору (см. рис. 47 зрит, левая).
Несмотря на все эти признаки зрелости, в конфигурации спайка доминирует отрицательная фаза. Особенно четко это выражено в тех пунктах, куда стрихнинные спайки генерализуются из очага аппликации. Так, в сенсомоторной коре в пункте непосредственной аппликации перед отрицательным колебанием вполне отчетливо регистрируется небольшое положительное отклонение (см. рис. 47), хотя иногда оно может отсутствовать. Одновременно с этим в зрительной коре этого же полушария и в передних областях положительный компонент отсутствует. Отсюда следует, что в возрасте 10—12 дней еще продолжается созревание корковых спайкгенерирующих механизмов, вероятно, уже за счет аксосоматических синапсов.
Следует указать также на другое обстоятельство, свидетельствующее о достаточной функциональной зрелости коры этого возраста. Судорожные разряды в этом возрасте достигают величины 150—220 мкВ, в то время как в коре новорожденного они составляют около 100 мкВ. И в этом, и в другом случае они превышают среднюю амплитуду активности ЭЭГ. Однако после 10-го дня это превышение гораздо значительнее.

Как и в более ранние сроки, на 10—-12-й день жизни развитие судорожного спайка начинается с отрицательной фазы. Затем возникает вторичное позитивное колебание, и в последнюю очередь появляется первичный положительный компонент. Весьма регулярное появление этого компонента указывает на такое же регулярное вовлечение в судорожную активность и глубинных синаптических систем. В этом же возрасте и в сенсомоторной коре появляется положительный компонент первичного ответа. Это соответствует структурному созреванию коры: базальных дендритов и их отростков, а также глубинных коллатералей апикальных дендритов (Schaade J. Р., Baxter С. F., 1960; Purpura D. Р., 1962; Ата-Мурадова Ф. А., Чернышевская И. А. и др.).
Таким образом, уже у 10-дневных животных стрихнин вовлекает в активность поверхностные и глубинные компоненты кортикальных нейронов. В это же время генераторный пункт нейрона может продуцировать судорожные разряды, распространяющиеся вдоль аксона. Соответственно этому в эти сроки уже можно наблюдать мышечные подергивания, переходящие в судороги.
Эти сроки, когда стрихнинный эффект достигает вполне дефинитивного выражения, совпадают со сроками появления эпилептиформных разрядов на ЭЭГ у животных с внутриутробной травмой мозга (см. рис. 51). В отличие от нормы в спонтанной электроэнцефалограмме таких животных они возникают после 9—10-го дня жизни (рис. 48). Выражаются они в обедненности ЭЭГ медленными колебаниями. Патологические особенности ЭЭГ усугубляются к 15-му дню. На ЭЭГ в участке травмы и кпереди от нее регистрируются высокочастотные колебания, по амплитуде, однако, не превышающие нормы (см. рис. 48). В сенсомоторной коре, непосредственно над очагом травмы, ЭЭГ имеет вид почти прямой линии с очень незначительными колебаниями. В зрительной области у животного регистрируется прямая линия.
Таким образом, после 15-го дня жизни — срока, в который в принципиальных чертах заканчиваются структурная дифференцировка и функциональное созревание кортикальных нейронов, а также формируется в значительной степени их биохимический статус (Hunt W. Е., Goldring S., 1951; Purpura D. Р. et al., 1960; Ата-Мурадова Ф. А., Чернышевская И. А.,            1963;
Baxter С. F., Schaade J. Р., 1960; Marty R., Contamin Е., 1960), возникают отчетливые различия в спонтанной ЭЭГ нормальных животных с внутриутробной травмой.


Рис. 48. Онтогенетическая эволюция ЭЭГ у животного с эпилептическим статусом (эмбриональная травма на 22-й день, кролик).
А, Б — отсутствие разницы в ЭЭГ нормы и оперированного животного в раннем онтогенезе, 9 дней жизни; В — норма; Г — эпилептический статус «созревает» к 15-му дню:  — зрительная. 2 — сенсомоторная, 3 — передняя кора. Калибровка, здесь и на рис. 49— 51: 1 с, 100 мкВ.

Следовательно, в эти сроки заканчивается созревание своеобразной системы судорожных или эпилептических механизмов коры мозга больного животного. Это созревание происходит по нейрохимическому, структурному и функциональному параметрам, и поэтому имеет место полное совпадение в сроке появления первых судорожных движений при «врожденной» корковой эпилепсии и стрихнинном отравлении коры.
В эти сроки, после 15-го дня жизни, заканчивается созревание и происходит четкая дифференцировка специфических синаптических систем коры мозга, обладающих характерными функциональными свойствами и индивидуальными химическими особенностями, что выражается в различной чувствительности отдельных компонентов ВП к действию стрихнина (см. рис. 53).
Этот фактор, несомненно, способствует оформлению эпилептической системы и лежит в основе облегченного распространения судорожного спайка из локального коркового очага.
Исследования D. Р. Purpura и соавт. (1965) показали, что в изолированной полоске коры новорожденного, сохраняющей сосудистую связь с остальным мозгом, происходят усиленное развитие коллатералей аксонов пирамидных клеток, их пролиферация. Это рассматривается как один из структурных механизмов, обеспечивающих повышенную возбудимость поврежденной области коры, а также ее повышенную спонтанную активность, переходящую при известных условиях в судорожный разряд (Penfield W., Jasper Η., 1958). В процессе онтогенеза до реализации судорожной активности эти условия должны «созреть». Особенно демонстративно это проявилось на примере сенсомоторной коры, которая вообще у кроликов созревает рано. У крольчонка с большим рубцом в сенсомоторной коре (в результате эмбриональной травмы) (рис. 51) только на 29-й день мелькающий свет частотой 7,5 в секунду впервые вызывает отчетливое учащение разрядов в зрительной и сенсомоторной коре выше ритма наносимых раздражений (рис. 49). За несколько дней до эпилептического приступа, который заканчивается общими судорогами животного и его смертью, реакция усвоения не возникала (рис. 50). При первом применении мельканий в этом опыте с частотой 3 в секунду появлялись нерегулярные медленные волны. В этом же возрасте на ЭЭГ впервые отмечались характерные признаки эпилептиморфного очага, периоды спонтанной десинхронизации, спайкообразные колебания в зрительной и сенсомоторной коре. На 43-й день жизни во время регистрации ЭЭГ возник генерализованный эпилептический приступ, который начался почти одновременно в сенсомоторной и зрительной коре, слабее он был выражен в передней области коры. В результате этого приступа животное погибло (рис. 51).
Подпись:    Рис. 49. Запоздалое созревание реакции усвоения ритма ЭЭГ при эпилептическом статусе на 32-й день жизни по сравнению с нормой на 15-й день жизни.  1— зрительная, 2 — сенсомоторная кора. Отметка ритма световых мельканий.  Анализ ЭЭГ во время припадка показывает, что в данном случае имелось энергичное вовлечение в судорожную активность обоих полушарий, однако с четкой локализацией очага на стороне поврежденного полушария. Передняя область коры была вовлечена в активность гораздо слабее.


Рис. 50. Исчезновение реакции усвоения ритма в связи с нарастанием эпилептического статуса на 82-й день жизни.

 

А — фон, видны депрессия и «спайк-волны»; Б — ЭЭГ во время ритмических раздражении, заметная спайковая активность во всех отведениях: 1 — зрительная, 2 — сенсомоторная, 3 — передняя кора.                                         


Б
Рис. 51. ЭЭГ большого эпилептического припадка того же животного на 43-й день жизни, закончившегося гибелью (А). Разряды охватывают всю кору мозга и переходят в полную депрессию после приступа. Цифры — развитие приступа во времени.
1 — зрительная кора, 2 — сенсомоторная, 3 — передняя. Внизу — мозг погибшего животного — виден рубец на поверхности коры (травма нанесена на 22-й день эмбриональной жизни).

В этом опыте имел место типичный феномен возвратной генерализации при натуральном эпилептическом очаге в коре мозга. Судороги начались локально, с отдельных подергиваний левой стороны мордочки, уха и передней и задней левых конечностей, затем они перешли в генерализованный приступ.
Анализ мозга, взятого после смерти животного, показал, что в правом полушарии имелся большой рубец, переходящий на левое полушарие (см. рис. 51). Микроисследование мозга (методом Ниссля) выявило резкое расширение желудочка и нарушение стратификации слоев в области очага.
Исследования зрелорождающихся животных (морских свинок) с такой же пренатальной механической травмой коры показали, что у них в отличие от кроликов эпилептические припадки могли развиваться уже на 2—3-й день после рождения.
Известно, что все процессы клеточного созревания коры, дифференцировки и развития связей у них практически уже закончены к моменту рождения. Действительно, у морских свинок через 2—3 ч после рождения и болевая десинхронизация ЭЭГ, и комплекс вызванного ответа в сенсомоторной коре имеют вполне дефинитивный характер (Ата-Мурадова Ф. А., 1959; Киселев И. И., 1967). Следовательно, синаптические системы коры, формирующие компоненты ВП и реакцию десинхронизации ЭЭГ, у них уже сформированы к моменту рождения, т. е. являются «врожденными». Поэтому и структурная, и функциональная, и нейрохимическая основы делают возможным реализацию травматической корковой эпилепсии у новорожденного.
Мы провели специальные исследования высшей нервной деятельности морских свинок с аналогичной эмбриональной травмой мозга. Эти животные при выработке пищевых условных рефлексов в Т-образном лабиринте с дифференцировкой правой и левой сторон отличались от нормальных животных двумя особенностями поведения. В отличие от нормы с резко выраженной пассивно оборонительной реакцией при первом помещении в экспериментальную камеру у животных с эпилептическим статусом наблюдалась прямо противоположная реакция — активная ориентировочная с непрерывным бегом и обнюхиванием. Кроме того, вместо дифференцирования правой и левой сторон лабиринта у них отмечалось стойкое предпочтение какой-то одной стороны и неподкрепление не угашало этой реакции.



 
« Радионуклидные исследования отдельных органов   Развитие мозга ребенка »