Центральная организация рефлекторных реакций сердечно-сосудистой системы на ноцицептивные воздействия тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.13, доктор биологических наук в форме науч. докл. Лукошкова, Елена Владимировна

• Лукошкова, Елена Владимировна
• доктор биологических наук в форме науч. докл.
• 1999

Оглавление диссертации доктор биологических наук в форме науч. докл. Лукошкова, Елена Владимировна

Предпосылки и актуальность исследования.Основой современных представлений о центральной организации рефлекторных реакций сердечно-сосудистой системы остается сложившаяся более ста лет назад концепция главного вазомоторного центра (Bernard, 1858; Bezold, 1863; Ludwig, Thiry, 1864), расположенного в ростральном отделе продолговатого мозга (Dittmar, 1870, 1873; Ф.В.Овсянников, 1871). К функциям этого центра относят не только генерацию направляемых к сердцу и сосудам тонических сигналов, но и осуществление всех рефлекторных реакций сердечно-сосудистой системы (Б.Фолков, Э.Нил, 1976; Sato et al, 1997). Конкретизация этого основного, канонического положения в отношении рефлекторных реакций, вызываемых сигналами спинномозговых афферентных волокон, приводит к следующим, также ставших каноническими., утверждениям:

- структуры головного мозга, расположенные вне области главного - бульварного - вазомоторного центра, либо несущественны для формирования этих реакций, либо вообще непричастны к ним;

- важнейшей функцией бульбарного вазомоторного центра является передача поступающих в спинной мозг афферентных сигналов к симпатическим и парасимпатическим преганглионарным нейронам; возможная передача этих сигналов к симпатическим нейронам непосредственно через спинной мозг в нормальных условиях (в условиях целостности связей спинного и головного мозга) значения не имеет.

Анализ литературы показывает, что ни первое, ни второе положения не являются бесспорными.

В классических исследованияхК.Диттмара и Ф.В.Овсянникова (1870-ь1873) перерезки ствола мозга выше области, названной впоследствии бульварным вазомоторным центром, не изменяли сколько-нибудь значительно прессорные рефлексы, которые они вызывали, раздражая у обездвиженных кураре кроликов или кошек седалищный нерв. Именно эти наблюдения, позволив определить местоположение ростральной границы центра, составили основание и для вывода о несущественности для формирования таких рефлексов всех остальных структур головного мозга. Между тем, в проведенных в те же годы, но вскоре прочно забытых исследованиях И.Ф.Циона (1870) перерезки ствола мозга выше его бульбарного отдела приводили к превращению тех же самых рефлексов в депрессорные.

Новые сообщения об инверсии прессорных рефлексов после перерезок ствола мозга существенно выше бульбарного вазомоторного центра появились лишь спустя почти столетие (В.М.Хаютин, 1961; Leibowitz et al., 1963; Bergmann, Xorczyn, 1965; Р.С.Сонина, 1969, 1971). Эти исследования вскрыли, кроме того, к два крайне важных обстоятельства. Во-первых, инверсия рефлексов чаще ¡аблюдалась при перерезках ствола мозга по варолиеву мосту, тогда как после солее низких его перерезок, вблизи ростральной границы вазомоторного центра, Оглавление помещено на последней странице рукописи. развивались в основном прессорные рефлексы (Bergmann, Korczyn, 1965; P.C. Сонина, 1969, 1971). Такой результат позволяет назвать инверсию прессорных рефлексов, открытую И.Ф.Ционом, обратимой. Вводя это представление, мы имеем в виду, что у животных, децеребрированных по варолиеву мосту и отвечающих на сигналы спинномозговых афферентных волокон депрессорными рефлексами, последние должны вновь превращаться в прессорные, если инакти-вировать, разрушить, или просто отделить повторной децеребрацией какие-то структуры ствола мозга, расположенные между мостом и ростральной границей бульбарного вазомоторного центра. Во-вторых, выяснилось, что само проявление этого эффекта при совместном раздражении А- и С-афферентов спинномозговых нервов зависит от частоты стимулов: депрессорный компонент появляется только при низкой их частоте (до 4+8 Гц), тогда как при более частых стимулах отмечается лишь ослабление прессорных рефлексов (В.М.Хаютин, 1961; Р.С.Сонина, 1969, 1971). Наконец, накопившиеся к началу наших исследований экспериментальные данные о том, что в отсутствие общей анестезии прессорные рефлексы могут быть вызваны также сигналами Аб-волокон спинномозговых нервов (у животных с целостным мозгом и у преколликулярно децеребрированных животных), и что именно такие прессорные рефлексы превращаются в депрессорные при погружении животного в наркоз, позволяли предполагать, что явление обратимой инверсии прессорных рефлексов при децеребрациях может быть выражено наиболее ярко именно для рефлексов, вызываемых залпами одних только А-афферентов.

Ни одно из этих явлений не находит объяснения, если оставаться в жёстких рамках классической концепции. Намерение раскрыть их механизмы легло в основу наших исследований. В качестве "ключа" мы рассчитывали использовать метод непосредственной регистрации сигналов вазоконстрикторных нейронов, точнее, тех их рефлекторных ответов, которые возникают как элементарные реакции на порождаемые электрическими стимулами одиночные залпы сигналов спинномозговых афферентных волокон. Преимущества этого метода по сравнению с регистрацией только лишь конечного эффекта - изменения артериального давления или сопротивления сосудов отдельных органов - заложены в его временном разрешении. Именно опираясь на время, необходимое мозгу для генерации того или иного ответа, и на продолжительность соответствующего рефлекторного разряда, можно идентифицировать конкретные элементарные ответы и судить о сложности ответственных за их появление нейронных механизмов.

Сведения о структуре таких ответов, их важнейших свойствах (раскрытых толЬко в 60+70-ых годах текущего столетия) и участии в формировании прессорных и депрессорных рефлексов целесообразно рассмотреть при описании основных результатов наших исследований. Здесь же уместно напомнить, что нервные волокна, по которым сигналы от рецепторов органов и тканей передаются к мозгу, разделяют на две группы - заключённые в оболочку из миелина (А-волокна) и лишенные её (С-волокна). Исследование проводников кожной чувствительности у человека показало, что одиночный залп сигналов наиболее тонких из волокон группы А (волокон А5) воспринимается как болезненный укол (Bishop, Landau, 1958), а единственный залп С-афферентов - как едва переносимая, жгучая боль (Brindley, 1962). Такой тип порождаемых ощущений характерен для афферентных волокон групп А8 и С, входящих в состав любых спинномозговых нервов, а также тройничного нерва. Поэтому рефлекторные реакции, возникающие как ответ на вызываемые электрическими стимулами синхронные залпы сигналов AS- или С-афферентов этих нервов, считают ноци-цептивньши. ) На принадлежность рассматриваемых реакций к ноцицептивным указывает и то, что в исследованиях, в которых не применяли ни наркоз, ни обездвиживание, раздражениям, вызывавшим повышение артериального давления, сопутствовали визг и резкие движения животных. Вместе с тем, известно, что сигналы, передающиеся по спинномозговым афферентным волокнам, могут вызывать не только ноцицептивные, но и интероцептивные прессорные рефлексы (В.Н.Черниговский, 1943, 1960; В.М.Хаютин, 1964, 1987). Характерные черты тех и других рассмотрены несколько дальше.

Экспериментальным обоснованием второго канонического утверждения - о передаче сигналов спинномозговых афферентов к расположенным также в спинном мозге преганглионарным симпатическим нейронам через "центр", находящийся в продолговатом мозге, - является хорошо воспроизводимое наблюдение: при перерезке спинного мозга в шейном отделе, или перерезке продолговатого мозга ниже области, обозначенной как бульбарный вазомоторный центр, рефлекторные изменения артериального давления, равно как и рефлекторные изменения частоты сердцебиений, либо очень резко уменьшаются, либо вообще исчезают. На протяжении более ста лет изменялись лишь методы выключения этого "центра" - локальное разрушение, охлаждение, нанесение непосредственно на эту область веществ, нарушающих синаптическую передачу или генерацию нейронами потенциалов действия. Результат - исчезновение или резкое уменьшение прессорных рефлексов (а при электрофизиологических исследованиях - исчезновение ответов симпатических нейронов, обозначаемых как длиннолатентные) - оставался неизменным. Неизменным остается и вывод из таких наблюдений, и допускаемая при построении этого вывода логическая некорректность, на которую, видимо, впервые, уже в 1877 г., обратил внимание И.П.Павлов. Заключается эта некорректность в априорном отказе от рассмотрения альтернативного варианта объяснения последствий выключения тех или иных областей мозга"'.

Исчезновение рефлексов (или элементарных сомато- и висцеро-симпатичес-ких ответов) в результате названных выше воздействий несомненно свидетель*' Напомним, что этот термин предложил Sherrington (1906), пояснив, что ". те нервы, которые с точки зрения чувства есть нервы болевые, с точки зрения рефлекторных реакций удобно называть нервами ноцицепции", то есть сигнализирующими об угрозе повреждения ткани. В то время такой отказ имел основание: существование в спинном мозге нейронов, которые в принципе могли бы быть выходными для соответствующего спинномозгового рефлекторного пути, то есть преганглионарных симпатических нейронов, было установлено лишь в 1898 г., когда канонические утверждения теории бульбарного вазомоторного центра уже прочно укоренились в учебниках физиологии (подробнее см. В.М.Хаютин, Р.С.Сонина, Е.В.Лукошкова, 1977). ствует о важности выключаемой области мозга для осуществления (и притом полноценного) этих рефлексов. Но функция ее может заключаться вовсе не в передаче сигналов по некоторому рефлекторному пути, а в управлении этой передачей. Первое объяснение покоится на идее о существовании в головном мозге "центров передачи " к исполнительным нейронам спинного мозга сигналов, зарождающихся в его же афферентных системах, тогда как второе предлагает рассматривать выявляемые при таких исследованиях области мозга как содержащие структуры, участвующие в управлении генерацией и передачей этих сигналов в самом спинном мозге. Соответственно, первый, классический подход приводит к сосредоточению исследований в первую очередь на самом "г^ентре ", тогда как второй настоятельно требует изучать и объект управления - нейронные образования спинного мозга, и механизмы возможных воздействий на эти образования других структур ствола мозга, не относящихся непосредственно к бульварному вазомоторному центру.

Цель исследования заключалась в том, чтобы раскрыть роль, которую играют в осуществлении рефлекторных реакций сердечно-сосудистой системы на ноци-цептивные (болевые) воздействия структуры заднего мозга, расположенные ростралънее бульбарного вазомоторного центра, а также нейронные образования непосредственно спинного мозга.

Задачи исследования. Первая из сформулированных целей подразумевает раскрытие механизмов, лежащих в основе инверсии ноцицептивных прессорных рефлексов при постепенном понижении уровня пересечения ствола мозга. Для этого, прежде всего, следовало:

- разработать метод децеребрации, который позволил бы надежно воспроизводить явление обратимой инверсии прессорных рефлексов, возникающих при совместном раздражении спинномозговых А- и С-афферентов; - выяснить, происходят ли аналогичные изменения с рефлексами, вызыва емыми сигналами одних только А-афферентов;

- найти, какой из элементарных ответов симпатических нейронов на залпы .Аб-афферентов претерпевает при децеребрациях, приводящих к инверсии ноцицептивных прессорных рефлексов, наиболее существенные изменения. Анализ результатов этих опытов позволил связать изменение величины и характера (прессорный или депрессорный) рефлекторных реакций сердечно-сосудистой системы на ноцицептивные сигналы при децеребрациях, не затрагивающих бульбарный вазомоторный центр, с отделением структур заднего мозга, которые управляют процессами переработки ноцицептивных сигналов в нейронных системах задних рогов спинного мозга. Проверка и развитие основных положений этой гипотезы потребовали решения следующих задач:

- оценить правомочность положения о том, что наиболее длиннолатентный ответ вазоконстрикторных нейронов на залпы А5-афферентов спинномозговых нервов, названный очень поздним A-ответом (Sato, 1972), можно рассматривать как специфический индикатор ноцицептивности стимула;

- установить, приводит ли к восстановлению ноцицептивных прессорных рефлексов, ослабленных или инвертированных в результате децеребрации, дополнителъное разрушение структур, относящихся к антшоцицептивной системе ствола мозга;

- найти, в первом приближении, местоположение супрабульбарных образований, разрушение которых достаточно для ослабления и инверсии ноцицеп-тивных прессорных рефлексов;

- выяснить, в какой мере регулирующие воздействия структур ствола мозга, выявляемые в опытах с электрической стимуляцией соматических нервов, распространяются на рефлекторные реакции сердечно-сосудистой системы, развивающиеся в результате возбуждения спинномозговых афферентных волокон при повышении концентрации в тканях ионов калия;

- изучить, к каким изменениям ноцицептивных прессорных рефлексов приводят фармакологические воздействия на входные нейронные системы спинного мозга, имитирующие повышение активности ретикулоспинальных нейронов, принадлежащих антиноцицептивной системе ствола мозга;

- изучив свойства симпатических ответов не только у кошек, но и у низших позвоночных (лягушка), выяснить, происходит ли генерация и передача к симпатическим нейронам наиболее даиннолатентных и продолжительных рефлекторных разрядов в пределах спинного мозга, или, в соответствии с каноническими представлениями, передача таких сигналов спинальных афферентных систем к симпатическим нейронам происходит в бульварном вазомоторном центре.

Научная новизна. Обнаружено существование в стволе мозга, вне его области, обозначаемой как бульварный вазомоторный центр, нейронных образований, способных ограничивать и даже предупреждать возбуждающее действие ноцицептивных сигналов на сердечно-сосудистую систему. Показано, что регулирующие воздействия этих образований могут быть адресованы непосредственно входным нейронным структурам спинного мозга, обеспечивающим генерацию длительно поддерживающихся рефлекторных разрядов. Именно такие разряды необходимы для осуществления защитных двигательных рефлексов и форсирования кровообращения. Установлено, что действие обнаруженных нейронных образований ствола мозга проявляется в угнетении ноцицептивных прессорных рефлексов, вызываемых не только синхронными залпами афферентных сигналов, возникающими при электрическом раздражении нервов, но и значительно менее плотными потоками сигналов, генерируемых афферентными структурами при повышении концентрации в тканях ионов калия.

Показано, что сами эти образования представляют собой систему, состоящую, по крайней мере, из двух звеньев. Активное состояние каудалъного звена проявляется в угнетении и даже инверсии ноцицептивных прессорных рефлексов при децеребрациях, отделяющих это звено от рострального, а также после разрушения рострального звена у животных с более высокой децеребрацией (по среднему мозгу). Ростральное звено расположено в дорсолатеральном поле покрышки моста, приблизительно на уровне задних бугорков четверохолмия. Его функция состоит, как предполагается, в тоническом торможении разрядов бульбоспинальных нейронов каудального звена. Местоположение каудального звена - большое ядро шва и прилегающие к нему крупноклеточные области гигантоклеточного ядра - соответствует локализации в стволе мозга одного из выходных звеньев антиноцицептивной системы. Такое совпадение позволяет рассматривать ростральное звено как собственное тормозное звено антиноци-цептивной системы ствола мозга.

Показано, что функционально значимыми для формирования ноцицептив-ных прессорных рефлексов являются наиболее длиннолатентные и длительно поддерживающиеся ответы вазоконстрикторных нейронов - очень поздний А-ответ и генерализованный С-ответ. Вопреки сложившемуся представлению (монография: Sato, Sato, Schmidt, 1997), существуют спинальные пути передачи этих ответов от их генераторов, расположенных, как показано в наших опытах, в задних рогах спинного мозга, к преганглионарным вазоконстрикторным нейронам. Это положение доказано следующими результатами:

1) у низших позвоночных (лягушка) отделение спинного мозга от продолговатого не приводит к снижению прессорных рефлексов, вызываемых сигналами спинальных афферентов; необходимым условием сохранности этих рефлексов является сохранность чувствительности спинномозговых механизмов к сигналам афферентных волокон, что достигается проведением опытов в отсутствие общей анестезии, на предварительно децеребрированных животных;

2) в этих условиях у остро спинальных лягушек сохранены все известные типы элементарных сомато-симпатических ответов, в том числе и аналог сверх-длиннолатентного разряда, вызываемого сигналами А8-афферентов, и ответы на залпы С-афферентов;

3) при соблюдении этого же условия - при отсутствии общей анестезии и, соответственно, проведении опытов на предварительно децеребрированных животных - длиннолатентные ответы симпатических нейронов на залпы С-афферентов спинномозговых нервов выявляются в остром периоде спинального шока и у млекопитающих {кошка).

Теоретическая и практическая значимость. Исследование имеет фундаментальный характер. Его результаты ведут к пересмотру канонического представления о вазомоторном центре продолговатого мозга как об области, в которой "происходит передача рефлексов от бесчисленного множества чувствительных нервов на большое число вазомоторов" (Ф.В.Овсянников, 1871), и которая, выполняя именно передачу, или переключение сигналов, обеспечивает "основное рефлекторное воздействие на кровообращение соматических и висцеральных афферентов" (Б.Фолков, Э.Нил, 1976).

Намечены контуры новой концепции вазомоторного (точнее, сердечно-сосудистого) центра как бульбо-спинального образования, состоящего из регулирующего (бульбарного) и регулируемого (спинального) отделов. Функция спинального отдела состоит, главным образом, в повышении скорости обращения крови за счет перераспределения ее между венозной и артериальной системами и увеличения работы сердца. Эти задачи решаются по сигналам спинномозговых рефлексогенных полей, и реакции на ноцицептивные сигналы являются частным случаем проявления деятельности этих рефлекторных механизмов.

РОССИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННА* "9- БИБЛИОТЕКА

Такая их деятельность протекает под контролем бульбарного отдела центра, который, получая сигналы из сердца и крупных артерий вблизи него, регулирует интенсивность процессов в спинномозговом отделе. Одной из функций бульбарного отдела, возникшей после стадии амфибий, является, по-видимому, облегчение передачи возбуждающих сигналов от спинальных генераторов к вазоконстрикторным и кардиом оторным симпатическим нейронам непосредственно в спинном мозге.

Полученные новые данные и развитые на их основе представления включены в учебные руководства:

- Руководство по физиологии. "Физиология вегетативной нервнойстемы" (отв. ред. акад. В Н.Черниговский). Л., Наука., 1981,

глава 11, 289-340;

глава 12, 341-371.

- Руководство по физиологии. "Физиология кровообращения. Регуляция кровообращения" (отв. ред. акад. Б.И.Ткаченко). Л., Наука., 1986,

глава 5, 111-153;

глава 8, 230-271.

- Болезнирдца исудов. Руководство для врачей (под редакцией Е.И. Чазова). М., Медицина, 1992, том 1,

глава 18, 172-210.

Раскрытые закономерности формирования циркуляторного компонента рефлекторных реакций на ноцицептивные воздействия и механизмы превращения прессорных ноцицептивных рефлексов в депрессорные при общей анестезии важны для анестезиологии.

Выявленная специфичность очень позднего А-ответа симпатических нейронов как индикатора ноцицептивности залпа А8-афферентов спинномозговых нервов открывает возможность создания активного метода оценки глубины общей анестезии в условиях миорелаксации. Такой метод мог бы состоять в измерении интенсивности судомоторного (потоотделительного) рефлекса, вызываемого коротким высокочастотным раздражением А5-афферентов. Основная часть рефлекторного ответа потовых желез на такой стимул должна определяться возбуждением генератора очень позднего А-ответа, который высоко чувствителен к общей анестезии. Использовать для этой цели кожно-гальваничес-куто реакцию нецелесообразно из-за ее непостоянства и нелинейности (ШаШп, 1992). Более перспективен метод непосредственного измерения количества пота, отделяемого из небольшого участка кожи, при помощи сенсора влажности. Разработка такого метода начата в настоящее время совместно с Московским Химико-Технологическим Университетом им. Д.И.Менделеева.

Обнаруженная высокая эффективность "противоболевого" действия далар-гина - синтетического опиоидергического пептида - при подведении его непосредственно к области входа в мозг раздражаемых афферентов открывает перспективу применения этого препарата для субдуральной анальгезии.

Дальнейшее углубленное изучение обнаруженного в наших опытах собственного тормозного звена антиноцицептивной системы ствола мозга может привести к нахождению фармакологических препаратов, способных ослаблять его тоническое действие на выходное звено этой системы, и тем самым усиливать конечный эффект ее действия - анальгезию.

Лоложения, выносимые на защиту

1. Превращение ноцицептивных прессорных рефлексов в депрессорные, выявляемое у неанестезированных кошек при децеребрациях в пределах варо-лиева моста, определяется участием в реализации этих рефлексов антиноцицеп-тивной системы ствола мозга и, как впервые показано в наших опытах, раскрывает существование собственного тормозного звена этой системы.

2. Функционально значимыми для формирования ноцицептивных прессорных рефлексов, то есть определяющими сужение резистивных сосудов и увеличение силы сокращений сердца, а потому и повышение артериального давления, являются наиболее длиннолатентные и продолжительные рефлекторные ответы симпатических нейронов на залпы А8- и С-афферентов спинномозговых нервов. Активация антиноцицептивной системы ствола мозга приводит к подавлению генераторов этих ответов.

3. Генерация указанных ответов определяется функционированием нейронных структур задних рогов спинного мозга.

Апробация работы. Основные результаты и положения работы докладывались и обсуждались на:

- Всесоюзных Симпозиумах "Центральная регуляция кровообращения" (Ленинград, 1970; Киев, 1973; Волгоград, 1977; Тернополь, 1981; Ростов-на-Дону, 1984, 1991); "Нейрональные механизмы боли" (Ленинград, 1973);

- Ill, IV V и VI Всесоюзных Конференциях по физиологии вегетативной нервной системы (Ереван, 1971,1976, 1982; 1986);

- Всесоюзных конференциях "Экспериментальная и клиническая фармакология болеутоляющих средств" (Ленинград, 1986); "Проблемы нейрогумораль-ной регуляции деятельности висцеральных систем" (Ленинград, 1987);

- IV Международном Биофизическом Конгрессе (Москва, 1972);

- Международном Симпозиуме "Тканевая рецепция" (Ленинград, 1974);

- Съезде Всесоюзного физиологического общества им. И.П.Павлова (Тбилиси, 1975);

- XXVIII Конгрессе Международного физиологического общества (Будапешт, 1980).

- II и V Всесоюзных школах-семинарах по физиологии кровообращения (Симферополь, 1980; Ашхабад, 1987);

- VI Европейской конференции по нейронаукам (Париж, 1986);

- Учредительном Конгрессе Международного патофизиологического общества (Москва, 1991);

- VII Всемирном Конгрессе Международной Ассоциации по изучению боли (Париж, 1993);

- Конференциях Российской Ассоциации по изучению боли (Москва, 1993; Новгород, 1995);

- Международном симпозиуме, посвященном 90-летию вручения И.П.Павлову Нобелевской премии (Санкт-Петербург, 1994);

- Съезде научных обществ физиологов и фармакологов Австралии (1995);

- Симпозиуме "Нейрогенная регуляция сосудов" XXXIII Конгресса Международного физиологического общества (Санкт-Петербург, 1997).

Публикации. Результаты исследования представлены в 76 печатных работах, опубликованных в отечественных и международных изданиях. Среди них: монография "Центральная организация вазомоторного контроля" (1977, в соавторстве), 30 статей в центральных отечественных и международных рецензируемых научных журналах, 9 оригинальных и обзорных статей в сборниках научных работ.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В общей сложности результаты получены в опытах на 337 кошках и 86 травяных лягушках. Кроме того, в работу включены результаты исследования порога болевой чувствительности (раздражение короткими импульсами электрического тока строго контролируемой величины участка кожи под правой латеральной лодыжкой, иннервируемого ветвью большеберцового нерва - п. surahs) и порога появления соответствующего электромиографического ответа двуглавой мышцы бедра у 25 добровольцев-испытуемых. Наиболее существенные особенности методов, применявшихся в различных сериях опытов, приведены при изложении соответствующих результатов.

В опытах на животных для регистрации артериального давления (в общей сонной артерии у кошек и в седалищной артерии у лягушек) применяли электроманометр и широкоформатный регистратор КСПП-4. В исследованиях на децеребрированных животных все хирургические операции проводили под глубоким эфирным наркозом. Изучение рефлекторных реакций в таких опытах начинали не ранее чем через 2 часа после прекращения подачи эфира. У кошек децеребрацию производили либо методом анемического выключения передних отделов мозга, либо методом постепенной локальной термокоагуляции ткани мозга в заранее выбранной плоскости. У лягушек ствол мозга перерезали по ростральной границе зрительных бугров, используя для этого бинокулярный микроскоп и электрохирургический аппарат ЭС-30. Перерезку спинного мозга как у кошек (на уровне сегментов С5+С6), так и у лягушек (по каудальной границе 1-го сегмента) производили при помощи гальванокаутера; полноту перерезки мозга контролировали при помощи микроскопа.

Для обездвиживания животных использовали либо сукцинилхолин-хлорид (кошки, непрерывное внутривенное введение со скоростью 150 мкг/кг в минуту, в условиях искусственного дыхания), либо флакседил (лягушки, разовые дозы по 80-100 мкг/кг, внутривенно). Температуру животных поддерживали соответствующими автоматическими системами либо в пределах 36+38 °С (кошки), либо на уровне 18+20 °С (лягушки). Для продолжительной общей анестезии применяли (внутривенно) либо смесь уретана и хлоралозы (кошки, по 500 и 30 мг/кг, соответственно), либо виадрил (лягушки, 130 мг/кг).

Разряды симпатических волокон регистрировали, как правило, в почечном нерве, который можно считать представительным для вазоконстрикторной системы и у кошек (Е.В.Лукошкова, 1975), и у лягушек (Dieter, 1960; Yamagishi, Azuma, 1963). Для выявления и регистрации рефлекторных разрядов усиленный сигнал подвергали двухполупериодному выпрямлению и последующему когерентному накоплению (PARC 4202 или Disa 14G11).

ИНВЕРСИЯ НОЦИЦЕПТИВНЫХ ПРЕССОРНЫХ РЕФЛЕКСОВ ПРИ ДЕЦЕРЕБРАЦИЯХ

Успешность и воспроизводимость результатов исследований на децеребри-рованных животных в значительной степени ограничиваются травматичностью самой операции и сопряженной с ней кровопотерей. Чтобы максимально снизить влияние этих факторов, децеребрацию производили либо методом постепенной локальной термокоагуляции ткани мозга током высокой частоты (Wyss, 1965), либо следуя методу анемического выключения передних отделов головного мозга (Pollock, Davis, 1923). Первый метод удобен тем, что локальная коагуляция мозга осуществляется пропусканием тока через стереотаксически ориентированный электрод, и это позволяет заранее и с хорошей точностью задавать плоскость рассечения мозга. Существенное преимущество второго метода -использование вентрального подхода;/мозгу. Такой подход целесообразен при исследовании последствий локальных разрушений в стволе мозга, поскольку он позволяет, не производя весьма травматичных операций удаления коры мозга, костного намета мозжечка и самого мозжечка, использовать для ориентации электрода не условные координаты, а те структуры мозга, которые определяют рельеф его поверхности вблизи предполагаемого разрушения. Выбор метода децеребрации определялся конкретной задачей опытов. Но предварительно следовало убедиться, что каждый из этих методов позволяет достаточно надежно воспроизводить само явление инверсии ноцицептивных прессорных рефлексов.

Методы и порядок проведения опытов. Опыты проводили на кошках массой не менее 2 кг. Раздражение - электрические импульсы амплитудой 0.1-г15 В и длительностью 0.1 или 1 мс - наносили, как правило, на большеберцовый нерв \ а разряды вазоконстрикторных нейронов регистрировали отводя электрические сигналы от почечного нерва. В дальнейшем интенсивность стимулов, используемых для раздражения болыпеберцового нерва, мы будем представлять в порогах возбуждения его А8-волокон (II Аб, соответствует стимулу длительностью 0.1 мс и амплитудой 0.3 В) или С-волокон (П С, при длительности стимулов 1 мс его величина составляет 1.5 В).

В нашей модификации метода постепенной локальной термокоагуляции ткани мозга током высокой частоты электрод, закрепленный в микроманипуляторе стереотаксического прибора, погружался в мозг при помощи миниатюрного электромотора, что обеспечивало равномерность его перемещения. При скорости погружения электрода 10 мм/мин и температуре его концевой части 80-7-90 °С вокруг него образовывался цилиндр разрушенной ткани диаметром около 2.5 мм. После 8 таких погружений (по 4 с каждой стороны от сагиттального синуса) ткань мозга оказывалась разрушенной вдоль всей выбранной плоскости децеребрации.

Электрофизиологические характеристики волокон, составляющих большеберцовый нерв, а также способность их сигналов вызывать у анестезированных кошек рефлекторные изменения артериального давления и ответы в почечном и сердечном симпатических нервах были подробно изучены в специальных исследованиях (Е.В.Лукош-кова, 1973, 1975; В.М.Хаютин и соавт., 1977).

Классический метод анемического выключения передних отделов головного мозга подразумевает двустороннюю перевязку затылочных, восходящих глоточных и наружных сонных артерий, а также основной артерии мозга в области прохождения ее по вентральной поверхности варолиева моста. Граница такой децеребрации, согласно авторам метода (Pollock, Davis, 1923) и результатам наших предварительных исследований, проходит по мосту. Чтобы сдвинуть эту границу в область структур среднего мозга, мы ограничились перевязкой наружных сонных артерий (дистальнее отхождения от них язычных артерий) и основной артерии мозга. В этих условиях после перевязки основной артерии мозга вблизи середины моста граница отключения кровоснабжения проходила, как правйло, по среднему мозгу (верхняя схема на рис. 1), тогда как более кау-дальные перевязки смещали эту границу в область моста (рис. 1, нижняя схема).

Реальные , границы разрушения ткани мозга (или прекращения его кровоснабжения, в опытах с анемической децеребрацией) определяли, изучая срезы мозга, предварительно выдержанного в 10 % растворе формалина, под микроскопом. Затем эти границы наносили на схемы сагиттальных сечений мозга, соответствующие атласу Бермана (Berman, 1968). Для выявления границ анемических децеребраций по окончании эксперимента артерии мозга заполняли 4 % раствором желатина в черной туши.

Рефлекторные изменения артериального давления у кошек, децеребрированных методом анемического выключения передних отделов головного мозга

Из 18 животных, у которых граница проникновения туши в сосуды мозга выявлялась достаточно четко, у 9, децеребрированных по среднему мозгу, де-прессорные рефлексы выявлялись лишь при пороговом для А5-волокон раздражении большеберцового нерва (верхняя диаграмма на рис. 1). У большинства этих животных (у 7 из 9) рефлексы становились прессорными уже при интенсивности стимулов 2.3 П А5. Наконец, стимулы интенсивностью 10 П А5, возбуждающие практически все А-волокна большеберцового нерва, но не затрагивающие его С-волокон, вызывали у всех этих среднемозговых кошек только прессорные рефлексы.

У остальных кошек раздражение Аб-волокон большеберцового нерва, от порогового до максимального, вызываю исключительно депрессорные рефлексы (нижняя диаграмма на рис. 1). Граница проникновения туши в сосуды мозга проходила у этих животных в пределах моста.

Характер рефлекторных изменений артериального давления, развивавшихся при раздражении С-волокон большеберцового нерва (рис. 1, справа), соответствовал описанному в предшествующих исследованиях (Bergmann, Korczyn, 1965; Р.С.Сонина, 1969, 1971). У животных, децеребрированных по среднему мозгу, выявлялись только прессорные рефлексы, и для их возникновения достаточно было наносить стимулы с частотой всего 0.5 Гц, тогда как после децеребраций по мосту прессорные рефлексы близкой величины развивались лишь при частоте стимулов 2-г4 Гц, и, как правило, им предшествовал депрессорный компонент. При частоте стимулов 0.5 и 1 Гц у этих животных развивались преимущественно депрессорные рефлексы, хотя и не столь глубокие, как при раздражении только А-волокон с частотой 10 Гц. мм рт.ст.

0,5 1.0 2.0 4.0 Гц J

1.0 2.

4.0 Гц мм рт.ст. 30 20 10 О -10

Раздражение А волокон частота стимулов 10 Гц

Раздражение А+С волокон интенсивность стимулов №П С

Рис. 1. Зависимость характера и величины рефлекторных изменений артериального давления от уровня децеребрации, произведенной методом анемического выключения передних отделов мозга.

На схемах над диаграммами показаны границы проникновения туши в сосуды мозга при среднемозговых (9 опытов, верхняя диаграмма) и мостовых (9 опытов, нижняя диаграмма) децеребрациях. На диаграммах представлены средние по этим группам опытов величины рефлексов, развивавшихся при раздражении болыиеберцового нерва, и их средние ошибки.

Избегая возможного нарушения кровоснабжения тех структур мозга, которые образуют бульварный вазомоторный центр, мы не стремились в этих опытах еще больше понизить уровень децеребрации. В принципе это необходимо, чтобы проверить сведения о восстановлении способности сигналов спинномозговых С-афферентов вызывать прессорные рефлексы при децеребрациях по ростральным отделам продолговатого мозга. Эти сведения получили подтверждение при локальных разрушениях в стволе мозга. Рефлексы, вызываемые сигналами не только С-, но и AS-афферентов, действительно восстанавливались, и притом практически тотчас после правильно нацеленного разрушения. Описанию результатов этих опытов посвящен специальный раздел. Здесь о них упомянуто лишь для того, чтобы пояснить, что появление в наших опытах при децеребрациях по мосту значительных депрессорных рефлексов и резкое снижение рефлексов прессорных определялось не ухудшением состояния животного, а активным тормозным действием каких-то структур ствола мозга на передачу к вазоконстрикторным нейронам возбуждающих сигналов ноцицептивных афферентных волокон.

Электрофизиологический анализ явления обратимой инверсии ноцицептивных прессорных рефлексов при децеребрациях

В этих опытах децеребрацию производили методом постепенной локальной термокоагуляции ткани мозга в заранее выбранной плоскости. Основной их результат - обнаружение явления обратимой инверсии прессорных рефлексов, вызываемых сигналами одних только А&аффергнтов, и, что принципиально важно, параллельного обратимого исчезновения мощного и длительного разряда вазоконстрикторных нейронов - представлен на рис. 2. Скрытый период этого рефлекторного разряда обычно превышает 200 мс, в связи с чем его принято называть очень поздним A-ответом (Sato, 1972; Coote, 1988; Sato et al., 1997), оставляя наименования ранний и поздний A-ответы двум предшествующим рефлекторным разрядам^. Именно (и только) эти два ответа легко выявляются у анестезированных животных (рис. 3). При обычной глубине анестезии, как и в наших опытах при децеребрациях по мосту, очень поздний A-ответ отсутствует, и после разряда, соответствующего позднему A-ответу, развивается глубокое и длительное (до 1+2 с) торможение тонических разрядов симпатических нейронов. Повторение стимулов приводит в этих условиях к эффективной суммации именно тормозного действия залпов А-афферентов, в результате чего и развиваются депрессорные рефлексы. Увеличение частоты стимулов даже до 20+40 Гц не меняет положения: рефлексы остаются депрессорными.

Таким образом, если пытаться установить связь между способностью одиночных залпов сигналов А-афферентов вызывать те или иные элементарные реакции симпатических нейронов и способностью этих же сигналов, при достаточно частом их повторении, приводить к появлению прессорных или депрессорных рефлексов, то приходится признать, что роль наиболее хорошо изученных раннего и позднего A-ответов (обзоры и монографии: Koisumi, Brooks, 1972; Sato, Schmidt, 1972; В.М.Хаютин и соавт., 1977; В.П.Лебедев, 1981, 1986; Coote, 1988; Sato et al, 1997) в формировании этих рефлексов остается неясной. И напротив, роль едва лишь затронутого исследователями (Kaufman, Koizumi 1971; Sato, 1972) очень позднего A-ответа раскрывается - но только лишь в опытах на Ранний A-ответ называют также сегментарным A-ответом, поскольку он генерируется преганглионарными нейронами лишь малого числа сегментов, ближайших к сегментам входа в мозг раздражаемого нерва. В условиях спинального шока он обычно не только не уменьшается, но даже усиливается (Coote, Sato, 1978). У спинальных животных выявлен также сегментарный С-ответ (Sato, 1973). Остальные ответы являются генерализованными.

УРОВНИ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ СТВОЛА МОЗГА средний мозг варолиев продолговатый мост мозг

5 О -5

0 5 А

РЕФЛЕКТОРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ мм рт. ст. мм рт. ст.

1.0 3.3 10 ПА

1.0 3.3 10 ПА

РАЗРЯДЫ В ПОЧЕЧНОМ НЕРВЕ х х х х х х х

0.5 с

Рис. 2. Рефлекторные изменения артериального давления и разрядов вазоконстрик-торных нейронов у кошек, децеребрированных методом постепенной локальной термокоагуляции ткани ствола мозга. Раздражение болыпеберцового нерва. На схемах сагиттального среза ствола мозга (в координатах по Хорсли-Кларку) линии соответствуют каудальным границам разрушении у каждого из 35 животных. В среднем ряду воспроизведены записи рефлекторных изменений артериального давления, представительные для среднемозговых и бульварных (слева) и для мостовых (справа) децеребраций. Амплитуда стимулов указана в порогах возбуждения АЗ-волокон; частота стимулов - 10 Гц.

В нижнем ряду - представительные для среднемозговых и бульварных (слева) и для мостовых (справа) животных записи разрядов в почечном нерве. Точками отмечены моменты нанесения стимулов (10 П А5); крестиками - кратковременные начальные вспышки разрядов, поздние А-ответы; скобками - очень поздние А-ответы, длительные разряды со скрытым периодом не менее 200 мс, У мостовых кошек такие разряды отсутствуют. неанестезированных децеребрированных животных - достаточно определенно: именно их появление отражает деятельное состояние того субстрата, активное функционирование которого необходимо для появления прессорных рефлексов на залпы А-афферентов. поздний А-ответ

Раздражение А только А- т или А+С-волокон i■ i, ., •L генерализованный С-ответ / очень поздний А-ответ

Ш^Ык [20мкВ

-0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 с

Рис, 3. Типичная картина рефлекторных ответов, выявляемых в постганглионарных симпатических нервах (почечном или нижнем сердечном) при раздражении спинномозговых афферентных волокон и усреднении не менее 10 последовательных реализаций этих ответов.

Верхняя нейрограмма представительна для животных с целостным мозгом в условиях общей анестезии, а также для неанестезированных животных, децеребрированных по варолиеву мосту. И в том и в другом случае картина ответов, приведенная на нижней нейрограмме, выявляется только при совместном раздражении А- и С-волокон: для генерации наиболее длиннолатентного и продолжительного ответа необходимо возбуждение С-волокон. При поверхностной анестезии, а также у неанестезированных животных, децеребрированных по среднему мозгу или по ростральным отделам продолговатого мозга, такой ответ выявляется уже при раздражении А8-волокон.

При пересечениях ствола мозга выше и ниже варолиева моста скрытый период очень позднего A-ответа и его длительность оказались практически одинаковыми. Поэтому объяснить его исчезновение при децеребрациях по мосту (Sato, 1972) с позиций "множественных центров передачи" афферентных сигналов, будто бы рассеянных по всему стволу мозга (Bergmann, Korczyn, 1965), достаточно сложно. И уже просто ошибочно объяснять такой результат тем, что путь передачи очень позднего А-ответа - супрапонтинный (Sato, 1972; Sato, Sato, Schmidt, 1977).

Не менее сложно объяснить с этих позиций и действие залпов С-афферен-тов. Интенсивность электрических стимулов, необходимая для возбуждения афферентных волокон группы С, значительно выше их интенсивности, достаточной для возбуждения всех волокон группы А. Скорость проведения возбуждения волокнами группы С, напротив, значительно ниже. Поэтому, если не принятыециальные меры, чтобы заблокировать проведение по А-волокнам, то при обычной глубине анестезии С-ответ как бы прорывается через центральное торможение,путствующее А-ответу. Но для этого требуется временнаям-мация действия залпов С-афферентов: ответ появляется лишь при повторяющихсяимулах, и интервал между ними должен быть не более 2ч-5 При ослаблении анестезии С-ответ удается обнаружить и при менее частом, даже одиночном раздражении, и появление его, как и при более глубокой анестезии,впадаетвозникновением прессорного рефлекса. Длительность С-ответа нарастает по мере его проторения и достигает 500-1000 мс. Скрытый период его при этом, напротив,кращается, приближаясь к 300 мс.

Такие особенности поведения С-ответа, включая совпадение его появления с возникновением прессорных рефлексов, мы регулярно наблюдали, проводя опыты на анестезированных животных, и эта картина полностью соответствует самому первому описанию свойств С-ответа (В.М.Хаютин, 1964; Fedina et al., 1966).

У децеребрированных животных, в отсутствие анестезии, С-ответ выявлялся регулярно, во всех опытах. Тем не менее, возбудимость интернейронных систем, порождающих этот ответ (или передающих его к симпатическим нейронам), при разных уровнях пересечения ствола мозга была существенно различной. При децеребрациях по мосту для его появления требовались более частые стимулы, чем при более высоких или более низких децеребрациях. Соответственно, как и у животных с анемической децеребрацией (рис. 1), у кошек, децеребрированных по мосту, совместное раздражение А- и С-волокон больше-бердового нерва с частотой вплоть до 2-7-4 Гц вызывало либо депрессорно-прес-сорные, либо даже чисто депрессорные рефлексы, тогда как и у среднемозго-вых. и у бульварных животных рефлексы были прессорными и выявлялись уже при частоте стимулов 0.5 Гц.

Предполагаемая структура системы заднего мозга, способной регулировать действие иоцицептивных сигналов на сердечно-сосудистую систему

Итак, наши опыты показали что в основе обратимой инверсии иоцицептивных прессорных рефлексов при децеребрациях лежат те же явления, которые определяют снижение и инверсию этих рефлексов при погружении животных в наркоз: ухудшение суммационных свойств генератора С-ответа и "отключение" генератора очень позднего А-ответа. С другой стороны, по данным P.C. Сониной (1969+1971), у животных, спинной мозг которых полностью отделен от головного, общая анестезия также способствует снижению вазоконстрикторных рефлексов на залпы С-афферентов. Более того, согласно этим же данным, в отсутствие анестезии пороговые констрикторные рефлексы можно вызвать у спинальнъix животных при той же частоте стимулов - 0.25+2 Гц - что и у булъ-барных или среднемозговых животных. Сопоставление эти сведений позволяет предположить, что:

1) последовательные, по мере понижения уровня децеребрации, превращения рефлексов из прессорных в депрессорные и затем обратно, в прессорные -результат последовательного отделения каких-то структур мозга, способных изменять соотношение возбуждающего и тормозного действия афферентных сигналов на симпатические нейроны, вмешиваясь в процессы генерации или передачи этих сигналов на уровне спинного мозга,

2) сами эти структуры образуют функционально единую систему (рис. 4), регулирующую соотношение возбуждающего и тормозного действия ноцицеп-тивных сигналов на вазоконстрикторные и кардиомоторные симпатические нейроны. регулирующие звенья переднего ^^ регулирующее мозга Ч звено выходное звено продолговатый мозг

Рис. 4. Схема предполагаемой системы, регулирующей действие ноцицептивных сигналов на вазоконстрикторные и кардиомоторные симпатические нейроны.

Обозначение совокупности этих структур словом система связано с тем, что речь идет, по крайней мере, о двух звеньях. Показанное на рис. 4 дополнительное, самое ростральное звено не входит непосредственно в эту систему, и изображено только для того, чтобы подчеркнуть, что мы не рассматриваем ее как нечто изолированное, абсолютно самостоятельное. Вместе с тем, на схеме не показаны вероятные входы от афферентных систем спинного мозга, поскольку изображение их ассоциировалось бы просто с добавлением новых уровней передачи сигналов или новых генераторов рефлекторных разрядов.

Мы предполагаем, что при децеребрациях по среднему мозгу эта система не затрагивается сколько-нибудь существенно. Взаимодействие ее основных звеньев остается сбалансированным, и она фактически не проявляет себя. Децеребрации значительно более низкие - по ростральным отделам продолговатого мозга - напротив, просто прекращают ее деятельность. Поэтому и при "высоких", и при "низких" (не затрагивающих, однако, область расположения вазомоторного центра продолговатого мозга) децеребрациях рефлексы остаются прессорными, К появлению же депрессорных рефлексов приводит, вероятно, разобщение двух основных звеньев этой системы, из которых одно расположено вблизи каудальной, другое - вблизи ростральной границы моста. Собственно тормозный контроль осуществляет, видимо, только каудальное звено, так как именно оно сохраняет свои связи с продолговатым и спинным мозгом при деце-ребрациях по мосту, и именно при таких децеребрациях появляются депрессор-ные рефлексы. Действие рострального звена противоположно: если оно не отделено от нижележащих структур, то рефлексы остаются прессорными. Поэтому его можно назвать собственным тормозным звеном постулированной системы \ Для упрощения мы будем считать, что действие этого звена сводится к ограничению степени активации каудального звена и, для краткости, первое, ростральное звено, будем называть регулирующим, а второе, каудальное - выходным, подразумевая, что именно оно действует на процессы, протекающие в спинном мозге.

Чтобы найти, какие нейронные образованияинного мозга могли бы быть объектом регулирования для этойстемы, пришлось, для начала, прибегнуть к аналогии. Наши опыты показали, что нарядубольшой продолжительностью и высокой чувствительностью к наркозу, общимиойствами С-ответа и очень позднего А-ответа вазоконстрикторных нейронов являются значительное увеличение их интенсивности икращение ихрытых периодов при повторенииимулов, особенно при уменьшении интервалов между ними до 1+2 Пообщениям ряда исследователей, нейроны,особные генерировать длиннола-тентные ответытакимиойствами,ществуют уже в задних рогахинного .мозга, то есть в тех нейронныхстемах, функцией которых является первичная оценка поступающих в мозг афферентныхгналов. Существенно, что эти нейроныособны отвечать длиннолатентными разрядами на раздражение не только С- (Mendell, Wall, 1965; Mendell, 1966; Schouenborg, Sjolund, 1983), но и AS- (Wagman, Price, 1969; Price, Wagman, 1973) афферентовинномозговых нервов. Этиедения позволили, предположить, что генерация длиннолатент-ных и продолжительных разрядов, которые затем возбуждают вазоконстрикгор-ные (и кардиомоторные) нейроны, осуществляется уже во входных нейронныхстемахинного мозга, и именно им могли бы быть адресованы регулирующиегналы нейроноввола мозга (рис. 4).

ТРИ ПРОЯВЛЕНИЯ ДЕЙСТВИЯ СИНХРОННЫХ ЗАЛПОВ СИГНАЛОВ А5- И С-АФФЕРЕНТОВ КОЖНЫХ НЕРВОВ

Сигналы, зарождающиеся в нейронах задних рогов спинного мозга при но-цицептивных воздействиях, должны не только вызывать ощущение боли, но и инициировать весь сложный комплекс рефлекторных эффектов, который, следуя

В наиболее общем смысле мы здесь имеем в виду, что оно ограничивает проявление деятельности ее каудального звена. Выяснение реального механизма такого действия рострального звена, даже в самом схематичном виде - ответе на вопрос, опосредуется ли оно прямыми проекциями его нейронов к нейронам каудального звена, или противоположным, облегчающим влиянием непосредственно на генераторы (или передачу к симпатическим нейронам) очень позднего А-ответа и С-ответа, или просто ограничением тормозного действия залпов спинальных афферентов на симпатические нейроны - может составить одну из задач будущих исследований.

Шеррингтону (1906), обобщенно называют оборонительной реакцией. Помимо генерализованного сужения сосудов, повышения частоты и силы сокращений сердца, а также расширения зрачков, то есть реакций, отражающих возбуждение симпатической нервной системы и угнетение тонического действия парасимпатической системы, этот комплекс включает в себя ряд двигательных рефлексов - вокализацию, щелканье челюстями, поворот головы и шеи в сторону повреждаемого участка тела, а также, что особенно важно с точки зрения сохранения целостности организма, те обычно плохо поддающиеся контролю со стороны нашего сознания движения конечностей, которые должны прекратить контакт с потенциально повреждающим раздражителем - защитный сгибателъ-ный рефлекс. Следовательно, если появление очень позднего А-ответа (равно как и С-ответа) вазоконстрикгорных нейронов действительно зависит от состояния входных нейронных систем спинного мозга, способных генерировать ответы с аналогичными свойствами, то сходными свойствами должны обладать и рефлекторные разряды мотонейронов скелетных мышц, обеспечивающие защитное сгибание конечности.

Подчеркнутое внимание к свойствам ответов, вызываемых сигналами именно А-волокон, определяется двумя причинами. Во-первых, согласно результатам наших опытов, очень поздний А-ответ вазоконстрикторных нейронов чувствителен к влияниям структур ствола мозга, равно как и к действию общей анестезии, в значительно большей степени, чем С-ответ этих же нейронов. Во-вторых, только для ответов на раздражение А-волокон вклад времени центральной передачи возбуждения в полное время от момента нанесения стимула до появления ответа в эфферентных нервных волокнах достаточно велик, чтобы точность расчетной оценки времени центральной передачи можно было считать удовлетворительной, и различие скрытых периодов позднего и очень позднего А-ответов связывать именно с различием их центральной задержки.

Длиннолатенткые рефлекторные разряды мотонейронов скелетных мышц

То, что длительно поддерживающееся сгибание конечности при защитном рефлексе определяется разрядами мотонейронов, характерное свойство которых - эффективная суммация при повторных стимулах, было установлено еще в исследованиях, начатых Шеррингтоном (Creed et al., 1932). Обнаружить подобные разряды в нервных волокнах скелетных мышц удалось значительно позднее (Brooks, Fuortes, 1952; Laporte, Boer, 1954; Koll, 1961). Совместное исследование свойств таких ответов мотонейронов мышц-сгибателей и вазоконстрикторных нейронов не производилось. Между тем, именно опыты с одновременной регистрацией рефлекторных разрядов выходных нейронов спинного мозга, обеспечивающих разные (скелетомоторный и вазомоторный) компоненты оборонительной реакции, могли бы подтвердить правильность предположения об общности генератора их длиннолатентных компонентов или, напротив, заставить отказаться от него.

Методика опытов. У 18 кошек, децеребрированных (методом постепенной локальной термокоагуляции) по ростральной части среднего мозга, наряду с артериальным давлением и разрядами в почечном нерве регистрировали рефлекторные разряды в нервныхволиках, направляющихся к задней двуглавой мышце бедра и/или полусухожильной мышце (ниже этиволики обозначены как мышечный нерв). Раздражение наносили на болъшеберцовый нерв. Для тестирования рефлекторных реакций артериального давления частотуедованияимулов устанавливали равной 10 Гц, а для исследования рефлекторных ответов в нервах использовалирии из трехимуловинтервалом 10 мс, интервалы междуриями не менее

Основные результаты. Параллельное тестирование реакций артериального давления и ответов в мышечном нерве показало, что хотя от животного к животному порог прессорного рефлекса изменялся в широких пределах и достигал 4 П А8, пороги ранних компонентов ответа в мышечном нерве не превышали 1.2 П А8, тогда как порог длиннолатентного ответа практически совпадал с порогом прессорного рефлекса.

Как показали наши предыдущие опыты, различие порогов прессорных рефлексов у разных животных определяется различием возбудимости нейронных образований, генерирующих (или передающих к симпатическим нейронам) очень поздний А-ответ. Совпадение порогов прессорных рефлексов и длинно-латентных рефлекторных разрядов в мышечном нерве подтверждает предположение об общности генератора этих ответов. Дальнейшее подтверждение это предположение получило при сопоставлении суммационных свойств рефлекторных путей очень позднего А-ответа в почечном нерве и длиннолатентных разрядов в мышечном нерве, а также угнетения того и другого ответов при введении малых доз морфина или погружении животных в наркоз.

Возвращаясь к вопросу о регулировании структурами ствола мозга процессов, происходящих в сенсорных системах спинного мозга, нельзя не вспомнить, что начало формирования представлений о собственных механизмах мозга, способных изменять эффективность действия на него афферентных сигналов, в том числе и ноцицептивных, восходит к работе И.М.Сеченова (1863) "О нервных центрах, задерживающих отраженные движения в мозгу лягушки". Исследования последних десятилетий конкретизировали знания как о структурах ствола мозга, управляющих процессами переработки ноцицептивных сигналов нейронными образованиями задних рогов спинного мозга (обобщенно эти структуры ствола мозга принято называть антиноцицептивной системой - АНЦС ), так и о нейрохимических механизмах, опосредующих действие этих структур на сегментарном уровне (А.В.Вальдман, Ю.Д.Игнатов, 1976; Willis, 1982, 1988; Ю.Д. Игнатов, А.А.Зайцев, 1998). И хотя эти сведения получены при исследованиях преимущественно двигательных компонентов оборонительной реакции, они открывали естественный путь продолжения наших исследований - доказательство причастности АНЦС к регулированию также и циркуляторного компонента оборонительной реакции.

Но насколько правомочно связывать эффекты, проявляющиеся в условиях острого опыта у децеребрированных (пусть и максимально щадящим методом) и, к тому же, обездвиженных кошек с ощущением боли бодрствующим человеком7 И при этом еще утверждать, что изменение порогов этих эффектов (или их интенсивности) определяется изменением функционирования антиноцицегггив-ной системы ствола мозга, и следовательно, отражает изменение порога (или интенсивности) ощущения боли? Ответы на эти вопросы следовало искать в исследованиях на человеке.

Электромиографический эквивалент болевого ощущения у человека

Регистрация у человека электрических сигналов, порождаемых волокнами скелетных мышц при их сокращении (электромиографических, то есть ЭМГ-сигналов), позволила выявить относительно длиннолатентную активацию мышц конечности, обеспечивающую ее защитное сгибание в ответ на электрический стимул, нанесенный на кожу той же конечности (Hagbarth, Finer, 1963). Такой ответ возникает лишь при интенсивности стимулов, достаточной для возбуждения А5-афферентов (Hugon, 1973), которые по другой классификации (Lloyd, 1943) относят к группе III. Потому и сам ответ был обозначен как RUI (R - рефлекс). Последующие исследования (Willer, 1977) показали, что этот ЭМГ-ответ появляется при той же интенсивности стимула, при которой ощущение прикосновения в области стимуляции сменяется ощущением болезненного укола. Хорошая корреляция как порога, так и интенсивности этого ответа с порогом и интенсивностью болевого ощущения выявлена при фармакологических и некоторых других воздействиях (Willer et al., 1979, 1984).

Мы расширили круг подобных исследований, проведя их (совместно с A.A. Космачевым) на добровольцах, в число которых вошли как практически здоровые люди, так и кардиологические больные. Такой состав испытуемых (возраст 24-г60 лет) обеспечил широкий - более чем 10-кратный - диапазон значений порога болевой чувствительности. Существенно, однако, что при этом у большинства испытуемых различие порогов ответа RIII и болевого ощущения не превышало 20%, а коэффициент корреляции их значений составил 0.95 (рис. 5).

Скрытый период ответа RIII у разных испытуемых составил 80-150 мс, чему соответствует время центральной передачи 20-90 мс. Эти цифры совпадают с данными других исследователей и, что более важно, их диапазон близок к диапазону величин центральной задержки длиннолатентных рефлекторных разрядов мотонейронов мышц-сгибателей задней конечности кошки.

Изменение порога болевой чувствительности у кардиологических больных связывают с изменением обмена серотонина в нейронах большого ядра шва (Sole et al., 1983), образующих одно из выходных звеньев АНЦС. Его нейроны проецируются, в частности, к нейронам задних рогов спинного мозга, а потому и изменение болевой чувствительности в этом случае объясняют изменением оценки "ногщцептивности " стимула сенсорными системами спинного мозга. С ■учетом этих сведений, выявленная нами парачлельность смещения порогов болевого ощущения и мышечного ответа RIII, вместе с совпадением диапазонов длительности центральной задержки этого ответа у человека и моторного эквивалента очень позднего A-ответа вазоконстрикторных нейронов у кошки, позволяет рассматривать не только генерацию ответа RIII у человека, но и генерацию соответствующих длиннолатентных ответов у животных как отражение "ноцицептивности " стимула, оцениваемой именно входными нейронными образованиями спинного мозга.

Рис. 5. Соотношение порогов длиннолатентного ЭМГ-ответа и болевого ощущения у человека.

Слева - схема расположения электродов на ноге испытуемого и рефлекторные ЭМГ ответы двуглавой мышцы бедра при постепенном повышении интенсивности электрического раздражения (6 импульсов тока длительностью 1 мс с интервалом между, импульсами 5 мс) участка кожи, иннервируемого п. зигаШ.

На графике каждая точка соответствует соотношению порогов у одного испытуемого; проведены прямая регрессии (сплошная линия) и линия идентичности (штриховая линия); г - коэффициент корреляции.

ОБРАТИМОСТЬ ИНВЕРСИИ НОЦИЦЕПТИВНЫХ ПРЕССОРНЫХ РЕФЛЕКСОВ ПРИ ДЕЦЕРЕБРАЦИЯХ И АНТИНОЦИЦЕПТИВНАЯ

СИСТЕМА СТВОЛА МОЗГА

Понятие амттоцщептивная система ствола мозга объединяет ряд его структур, которые участвуют в управлении процессами передачи ноцицептив-ных сигналов начиная с нейронов задних рогов спинного мозга. К выходному звену этой системы относят большое ядро шва и прилегающие к нему крупноклеточные области гигантоклеточного поля ретикулярной формации (Basbaum et а!., 1978; Edeson, Ryall, 1983; Willis, 1988). При химическом или электрическом раздражении структур выходного звена АНЦС ответы спинномозговых нейронов на ноцицептивные сигналы угнетаются, результатом чего и является, как полагают, подавление спинномозговых и стволовых двигательных реакций, а также ослабление болевых ощущений.

Возможно, что инверсия ноцицептивных прессорных рефлексов при пересечениях ствола мозга по мосту связана с активацией этих выходных структур

АНЦС в результате отделения их от более ростральных образований мозга. Другими словами, возможно, что выходное звено системы заднего мозга, регулирующей действие ноцицептивных сигналов на сердечно-сосудистую систему (рис. 4), образовано именно выходными структурами АНЦС.

Если это соответствует действительности, то локальные разрушения в области расположения этих структур должны приводить к восстановлению прессорных рефлексов. В свою очередь, нахождение области, разрушение которой у кошек с сохраненными прессорными рефлексами (децеребрация по среднему мозгу) приводило бы к их инверсии, указало бы на вероятную локализацию в стволе мозга собственного тормозного звена АНЦС.

Расположение в стволе мозга основных звеньев системы, регулирующей действие ноцицептивных сигналов на симпатические нейроны

Порядок проведения опытов. В этих исследованиях мы предпочли использовать метод анемической децеребрации. Существенное неудобство этого метода - невозможность заранее, до выяснения границы прокрашивания сосудов мозга раствором туши, вводимым в артерии мозга по окончании исследования на данном животном, предсказать, какая часть ствола мозга оказалась действительно лишенной кровоснабжения. Поэтому для определения уровня децеребрации непосредственно в ходе экспериментов мы использовали функциональный критерий, основанный на результатах опытов, показанных на рис. 1.

Перевязка основной артерии мозга вблизи середины моста должна, согласно результатам этих опытов, приводить к децеребрации по среднему мозгу. Преобладание после таких перевязок прессорных рефлексов на раздражение А6-афферентов болыпеберцового нерва служило указанием на сохранность кровоснабжения мозговой ткани в области регулирующего звена (рис. 4). Чтобы "отключить" это звено, разрушения производили в пределах моста и каудальной части среднего мозга. Напротив, при более низких перевязках основной артерии граница отключения кровоснабжения мозга предположительно должна проходить по мосту, и появление у таких животных при раздражении А5-волокон только депрессорных рефлексов можно было использовать как указание на сохранность у данного животного только лишь выходного звена.

Локальные разрушения в стволе мозга производили методом термокоагуляции током высокой частоты, используя для этого генератор ИРО-4 (США) и либо приданный ему электрод (в виде длинного стержня диаметром 0.7 мм, длина обнаженной части кончика 2 мм), либо более тонкие электроды с заточенной концевой частью, которые изготовляли из нихромовой проволоки диаметром 0.4 мм. После каждого разрушения тестирование рефлексов повторяли.

Для выявления границ разрушений, зафиксировав мозг в 10 % растворе формалина, изготовляли сагиттальные и/или фронтальные срезы толщиной 60-5-120 мкм и просветляли их в глицерине. По фотограммам таких срезов идентифицировали области разрушений и наносили их на схемы сагиттальных и фронтальных сечений мозга, соответствующие атласу Бермана (Вегтап, 1968).

Результаты опытов. Последствия разрушений, несомненно отключающих влияния регулирующего звена системы контроля действия ноцицептивных сигналов на симпатические нейроны, показаны на рис. 6. Более детальные исследования показали, что для выключения этого звена - перевода рефлексов из прессорных в депрессорные - достаточно разрушить структуры ствола мозга,

Исходное состояние - децеребрации по среднему мозгу мм рт. ст.

Ли :"

После двусторонних "мостовых" разрушений

2.3 ПАЙ, 10 Гц 10 ПС, 1 Гц

Рис. 6. Изменение рефлекторных реакций артериального давления на ноцицептивные раздражения при ограниченных разрушениях структур ствола мозга.

Верхние записи - реакции в исходном состоянии, при анемической децеребрации по среднему мозгу; граница децеребрации показана на схеме слева.

Нижние записи - реакции у того же животного после двусторонних разрушений, обозначенных на соответствующем фронтальном срезе.

Раздражение болыиеберцового нерва; параметры раздражения указаны на рисунке. расположенные под нижними буграми четверохолмия и удаленные от срединной сагиттальной плоскости на 1.5*3.5 мм. После таких разрушений, как и в опыте, показанном на рис. 6, не только сигналы А5-афферентов болыиеберцового нерва теряли способность вызывать прессорные рефлексы, но и значительно снижалась эффективность залпов его С-афферентов.

Предполагаемую область локализации выходного звена системы контроля ноцицептивных прессорных рефлексов разрушали только у тех животных, у которых в результате отключения ее регулирующего звена (либо при анемической децеребрации, либо вследствие разрушения соответствующих структур ствола мозга) это звено было активировано и, соответственно, раздражение А-волокон больше берцового нерва вызывало депрессорные рефлексы. Разрушение медиальных (в пределах 2*2.5 мм от средней линии) структур ствола мозга вблизи каудальной половины трапециевидного тела восстанавливало прессорные рефлексы (рис. 7). Такой результат разрушений неизменно воспроизводился у всех (21!) животных. мм рт. ст.

Исходное состояние - децеребрация по внролиеву мосту

После минимального "бульбарного" разрушения по средней линии (1)

После более каудального и обширного "бульбарного" разрушения (2)

10ПА5, 10 Гц 10 ПС, 1 Гц

10 ПС, 2 Гц

Рис. 7, Изменение рефлекторных реакций артериального давления на ноцицептивные раздражения при разрушениях в области расположения выходного звена АНЦС. Верхние записи - реакции в исходном состоянии, при анемической децеребрации по мосту, граница децеребрации показана на схеме справа.

Средние и нижние записи - реакции у того же животного после разрушений, обозначенных на схемах соответствующих фронтальных срезов справа. Раздражение болъшеберцовсго нерва; параметры раздражения указаны на рисунке.

Качественное изменение рефлексов - превращение из депрессорных в прессорные - происходило тотчас после коагуляции, и в течение всего времени последующего наблюдения, продолжавшегося еще несколько часов, величина их либо не изменялась, либо возрастала. Эти разрушения перекрывали значительную часть большого ядра шва и прилегающих к нему крупноклеточных областей гигантоклеточного ретикулярного ядра. Следовательно, выходное звено системы заднего мозга, регулирующей действие ноцицептивных сигналов на сердечно-сосудистую систему (рис. 4), действительно может быть идентично выходным структурам АНЦС.

1.0 ПАЗ среднеиозговые децеребрации, п мостовые децеребрации + бульварные разрушения, п =

4.0 10 ПА

1.0 2.0 4.0 Гц рт.ст. 80 70 60 50 40 30 20 10 0 || мостовые децеребрации, п =

Ц среднемозювые децеребрации мостовые разрушения, п =

1.0 2.0 4.0 Гц

1.0 2.3 4.0 10ПА

Раздражение А волокон; частота стимулов 10 Гц мм рт.ст. 40 30 - 20

- -10 - -20 -30

Раздражение А+С волокон; амплитуда стимулов 10 П С

Рис. 8. Соотношение средних величин рефлекторных реакций артериального давления на ноцицелтивные раздражения при децеребрациях и ограниченных разрушениях в стволе мозга.

Мостовые разрушения - двусторонние, в области покрышки моста и каудальной части среднего мозга; бульварные разрушения - медиальные, в области каудальной половины трапециевидного тела.

Раздражение болыиеберцовогв нерва-, параметры раздражения указаны на рисунке.

Сопоставление величин прессорных и депрессорных рефлексов у животных, только лишь децеребрированных (без каких-либо дополнительных разрушений в стволе мозга), и у животных, у которых регулирующее или выходное звено было отключено локальным разрушением (рис. 8), дало несколько неожиданный результат. У животных, у которых сначала, при децеребрации по мосту, было отключено регулирующее звено (то есть после децеребрации сигналы А-волокон вызывали только депрессорные рефлексы), появившиеся после разрушения выходного звена прессорные рефлексы оказались значительно больше чем у животных с сохраненными регулирующим и выходным звеньями (верхняя диаграмма на рис. 8)*\ Такое различие может указывать на умеренную активацию выходного звена, а следовательно, и всей системы контроля ноцицептивных прессорных рефлексов при среднемозговых децеребрациях. С другой стороны, у животных, у которых сначала, после среднемозговой децеребрации, рефлексы были преимущественно прессорными, но сменились депрессорными после разрушений в области покрышки моста, величина этих рефлексов оказалась значительно больше чем при мостовых децеребрациях (нижняя диаграмма на рис. 8). Это предполагает существование в пределах моста и/или кау-дальных отделов среднего мозга тонически активных (или активирующихся в результате указанных разрушений) образований, действие которых, как и действие идентифицированных нами ростромедиальных структур продолговатого мозга, направлено на ослабление возбуждающих и, вероятно, усиление тормозных влияний ноцицептивных сигналов на вазоконстрикторные и кардио-моторные симпатические нейроны.

Регулирование структурами заднего мозга прессорных рефлексов, вызываемых возбуждением спинномозговых афферентных волокон ионами калия

Все развитые выше представления основаны на результатах изучения рефлексов, возникающих при раздражении нервных стволов импульсами электрического тока. Создавая синхронные и хорошо воспроизводимые залпы афферентных сигналов, интенсивность которых можно, к тому же, легко менять и контролировать, этот метод позволяет детально исследовать свойства и параметры элементарных ответов нейронов. Но сгруппированные таким образом афферентные сигналы, видимо, никогда не возникают в реальных условиях. Не отражают ли наблюдавшиеся нами эффекты только особенности передачи в спинном мозге столь синхронных сигналов ?

Ответить на этот вопрос можно лишь изменив способ возбуждения афферентных волокон. Потоки афферентных сигналов, постоянно порождаемые тканевыми рецепторами, и изменение их при различного рода патологических процессах в известной степени можно моделировать, изменяя концентрацию в межклеточном пространстве тех веществ, которые в той или иной мере постоянно присутствуют в нем, и локальная концентрация которых, повышаясь уже при активной деятельности органа, при патологических процессах, например, при ишемии или повреждении ткани, возрастает особенно сильно.

Сигналы спинномозговых афферентов, возникающие в результате повышения в тканях самых разных органов концентрации ряда таких веществ, в том числе, ионов калия, вызывают прессорные рефлексы, которые В.Н, Черниговский (1943) обозначил как интероцептивные. Однако при введении в артерии, приносящие кровь к тем или иным органам, в относительно больших дозах (и

Сказанное относится ко всем применявшимся способам раздражения за исключением лишь наиболее "высокочастотного" - 4 Гц - раздражения С-волокон, которое и у тех, и у других животных вызывало прессорные рефлексы близкие к максимальным. концентрациях) эти же вещества вызывают у слабо анестезированных или де-церебрированных животных весь комплекс псевдоаффективной (оборонительной) реакции, включая резкое и значительное повышение артериального давления (подробно эти данные рассмотрены в монографии В.М.Хаютина, 1964). Более того, при нанесении на кожу (после удаления эпидермиса) в достаточно высокой концентрации такие вещества вызывают у человека ощущение боли (Keele, Armstrong, 1964).

По предположению В.М.Хаютина (1964), сигналы о функционально нормальных изменениях состава тканевой жидкости - интероцептивные, и сигналы о чрезмерных его изменениях - ноцицептивные - поступают в мозг по одним и тем же тонким афферентным волокнам \ а кодирование качества тех и других изменений обеспечивается различиел* частоты возникающих в этих волокнах сигналов и степенью синхронности их появления в разных волокнах. Различие соответствующих прессорных рефлексов - интеро- и ноцицептивных - лучше всего выявляется при сопоставлении их величины и скорости развития с концентрацией (или дозой) раздражителя. Если некоторое вещество вызывает рефлексы обоих типов, то на кривой "доза (концентрация) - эффект" можно обнаружить два характерных участка - начальный, медленный рост кривой, часто с выходом на насыщение, и затем резкий подъем ее при концентрациях, близких к пороговой для болевого действия этого вещества у человека (В.М.Хаютин, 1964; 1976; 1987; Khayutin et al„ 1976).

Само по себе такое представление о происхождении интеро- и ноцицептивных прессорных рефлексов предполагает наличие в центральной нервной системе своеобразного дискриминатора интенсивности афферентного потока (В.М. Хаютин и соавт., 1973, 1976). Возможно, это тот же нейронный аппарат задних рогов спинного мозга, который при поступлении особенно синхронных залпов сигналов А8- и С-афферентов (порождаемых электрическими стимулами) обеспечивает генерацию тех мощных и длительных разрядов вазоконстрикторных и скелетомоторных нейронов, о которых шла речь в предыдущих разделах. Если это действительно так, то следует ожидать, что при изменении степени активации системы заднего мозга, регулирующей действие ноцицептивных сигналов на сердечно-сосудистую систему, будут изменяться не только величина ноцицептивных прессорных рефлексов, но и значения пороговых для возникновения таких рефлексов концентраций раздражающих веществ.

Это предположение проверяли в опытах, проводившихся в том же порядке, что и рассмотренные в предыдущем разделе, но в качестве раздражителя использовали не только электрические стимулы, но и хлорид калия. Растворы, содержащие ионы калия в разных концентрациях, либо наносили на оболочки сердца, либо вводили в артерии дистальных отделов задней конечности.

Результаты совпали с ожидавшимися (рис. 9). При воздействиях на ткани дистальных отделов задней конечности у кошек с разрушенным выходным звеном ярко выраженные ноцицептивные прессорные рефлексы, отличающиеся Вероятно, это хемочувствительные нервные волокна групп AS и С. Общность свойств этих волокон в их вездесущности и отсутствии у них вспомогательных ре-цепторных устройств: таковыми являются просто их свободные окончания.

Введение в артерии задней конечности Орошение оболочек сердца

Рис. 9. Кривые "концентрация ионов калия - величина прессорных рефлексов", выявленные при действии ионов калия на афферентные структуры спинномозговых нервов сердца и задней конечности у неанестезированных децеребрированных кошек при различных уровнях децеребрации и различных разрушениях в стволе мозга. Показаны средние величины рефлексов по группам опытов и их средние ошибки. быстрым нарастанием и значительной величиной, регулярно наблюдались уже при концентрации ионов калия 40+50 мМ*' (на рис. 9 данные соответствующих опытов обозначены как бульварные, то есть опыты на животных с разрушениями в продолговатом мозге). При среднемозговых децеребрациях для этого требовалась более высокая концентрация калия - 60+100 мМ. Такое повышение порога ноцицептивного воздействия соответствует выводу (см. предыдущий раздел) о тонизированности противоболевой системы заднего мозга после отделения его от передних отделов мозга. При максимальной активации этой системы, создаваемой выключением ее регулирующего звена (на рис. 9 данные этих опытов обозначены как мостовые, то есть опыты на животных либо децеребрированных по мосту, либо с разрушениями в области покрышки моста), полноценные ноцицептивные прессорные рефлексы если и развивались, то только при введении калия в очень высоких концентрациях -120+160 мМ.

Принципиально сходные результаты получены и в опытах, в которых прессорные рефлексы вызывали возбуждая ионами калия нервные волокна спиналь-ной афферентной системы сердца (блуждающие нервы в этих опытах предварительно перерезали).

Порог болевого действия ионов калия у человека - 30+45 мМ (Lindahl, 1961; Smith, 1962).

ИЗМЕНЕНИЕ НОЦИЦЕПТИВНЫХ ПРЕССОРНЫХ РЕФЛЕКСОВ ПРИ ФАРМАКОЛОГИЧЕСКОЙ ИМИТАЦИИ ДЕЙСТВИЯ АНЦС НА ВХОДНЫЕ НЕЙРОННЫЕ СИСТЕМЫ СПИННОГО МОЗГА

Нейротрансмиттерами угнетающего действия АНЦС на нейроны задних рогов спинного мозга являются нооадреналин, серотонин, опиаты (Basbaum, Fields, 1978; Yaksh, 1986, Ю.П.Лиманский, 1986, 1989; Ю.Д.Игнатов, 1989; Ю.Д.Игнатов, А.А.Зайцев, 1998). Очевидно, что если генераторы наиболее длиннолатентных сомато-симпатяческих ответов находятся в этих структурах спинного мозга, то активация их адренорецепторов или опиатных рецепторов должна приводить к угнетению ноцицептивных прессорных рефлексов, обусловленных возбуждением этих нейронов. Исходя из этого предположения, мы изучили последствия действия на нейроны задних рогов спинного мозга аго-нистов адренергической (норадренапин, тирамин) и опиоидергической (морфин, даларгин ^ передачи. Основной результат этих опытов соответствовал ожидавшемуся: при подведении любого из названных веществ к области входа в мозг раздражаемых афферентов прессорные рефлексы значительно уменьшались. Вместе с тем, ряд специфических особенностей использования метода локальных фармакологических воздействий для исследования механизмов участия входных нейронных образований спинного мозга в формировании конкретных рефлекторных реакций приводит к необходимости подробно остановиться на некоторых деталях организации этих опытов и оценки их результатов.

Сложности здесь возникают, прежде всего, в связи с тем, что фармакологическое воздействие, направленное на изменение конечного рефлекторного акта, должно быть, в принципе, локальным, но, в то же время, и достаточно обширным, ибо необходимо изменить деятельность не отдельных нейронов, а целых их групп. Выявление реакций отдельных нейронов того или иного слоя Рекседа, несомненно, помогает раскрыть природу предполагаемых нейротранс-миттеров их возбуждения и торможения. Однако роль этих нейронов в осуществлении тех или иных рефлекторных реакций при таких исследованиях не проясняется. С другой стороны, расширение области фармакологического воздействия, вместе с увеличением объема подводимого к мозгу раствора и количества содержащегося в нем нейротропного вещества, повышает вероятность и интенсивность проявлений его резорбтивного действия. К аналогичным - не локальным - эффектам может приводить и способность как моноаминов, так и опиоидов, действуя на строго ограниченный участок спинного мозга, изменять состояние нервных образований, находящихся вне этого участка (Duggan, 1985; Heinricher, Dranser, 1991). Очевидный результат такого действия - изменение реакций центральной нервной системы на сигналы с любых входов. Поэтому важно располагать контрольной реакцией - показателем, позволяющим определять, вызваны ли изменения рефлексов сугубо местным действием испытывае Даларгин - синтетический гексапептид, агонист опиатных ¡л- и (^-рецепторов, обладающий большим сродством к ¿¿рецепторам и практически не проникающий через гемато-энцефалический барьер (В.А.Виноградов, В.М.Полонский, 1986; К.Н.Ярыгин и соавт., 1986). мого вещества, или отражают его дистантное действие. Под последним мы понимаем такое действие вещества на исследуемые рефлексы, которое не может быть обусловлено изменением передачи сигналов лишь в тех сегментах спинного мозга, к которым это вещество подведено.

Способ подведения исследуемых веществ к мозгу. Введение нейротропных препаратов в субарахноидальное пространство спинного мозга через катетер, заранее подведенный к тем или другим его сегментам, широко применяется в исследованиях механизмов регуляции спинальных ноцицептивных рефлексов структурами головного мозга и при оценке возможного анальгезического действия вновь создаваемых препаратов. Однако при введении этим же методом в область поясничных сегментов спинного мозга растворов красителей или радиоактивных веществ выявлено быстрое распространение их и по грудным сегментам (LoPachin, Rudy, 1983; Hammond, 1988). Аналогичный результат дали и наши предварительные опыты. У кошек, находящихся в обычных условиях острого опыта (наркоз, обездвиживание), после введения в область сегментов L4-L5 раствора красителя (Эванс синий) в объеме 0.3+0.4 мл (именно в таких объемах вводят обычно растворы моноаминов и опиоидов при изучении их действия в опытах на кошках - Reddy, Yaksh, 1980) уже через 30-=-40 мин слабое окрашивание наблюдалось даже в шейных сегментах спинного мозга.

Между тем, известно, что при подведении к грудным или поясничным сегментам спинного мозга ряда нейротропных веществ, включая моноамины и опиоиды, возбудимость расположенных в этих сегментах преганглионарных симпатических нейронов может резко подавляться (обзоры: Coote, 1988; Laskey, Polosa, 1988). Конечный результат такого действия - ослабление ноцицептивных прессорных рефлексов - не отличим от предполагаемого эффекта действия этих веществ в области задних рогов в спинного мозга. Это обстоятельство не исключает использование для раздражения нервов конечностей, поскольку их афферентные волокна входят преимущественно в те сегменты спинного мозга, в которых не содержатся преганглионарные симпатические нейроны, но требует максимально ограничить распространение растворов испытываемых веществ вдоль мозга.

Учитывая сказанное, мы наносили растворы непосредственно на дорсальную поверхность спинного мозга. Для этого вскрывали тела позвонков и твердую мозговую оболочку в области входа в мозг афферентов задних (сегменты L4-ST) или передних (сегменты С6-Т1) конечностей. В первом случае в качестве тестирующих и контрольных реакций использовали рефлексы, развивавшиеся при раздражении, соответственно, болъшеберцового и лучевого нервов, во втором - наоборот. На протяжении опыта вскрытую часть мозга тщательно оберегали от высыхания и охлаждения, а вещества наносили, размещая на поверхности мозга полоску ваты, пропитанную соответствующим раствором. Полоску располагали так, чтобы она покрывала и область входа в мозг задних корешков, и его задне-боковые канатики. Контрольные опыты показали, что в этих условиях краситель распространялся за пределы обнаженного участка мозга не более чем на однин сегмент по его вентральной поверхности и в пределах

2+3 мм по дорсальной поверхности.

Порядок проведения опытов. Убедившись в возникновении у данного животного прессорных рефлексов при совместном раздражении А- и С-афферентов как болъшеберцового, так и лучевого нервов стимулами частотой 1+4 Гц (или при раздражении одних только А-афферентов этих нервов стимулами частотой 4+10 Гц), и установив, что величина таких рефлексов при повторных - с интервалом 3+5 минут - раздражениях достаточно стабильна, прикрывавшую мозг полоску ваты с раствором Рингера заменяли на новую, пропитанную раствором испытываемого вещества. Спустя 1+3 минуты тестирование рефлексов возобновляли, чередуя каждые два-три тест-рефлекса с одним контрольным. Продолжительность тестирования составляла обычно 40+60 минут.

Локальное угнетение прессорных рефлексов агонистами адренергической и опиоидергической передачи

Действие норадреналина, тирамина, морфина и даларгина, подведенных к поясничным сегментам спинного мозга, на прессорные рефлексы, вызываемые с тестируемого (раздражение болъшеберцового нерва) входа, было качественно одинаковым: величина рефлексов снижалась (табл. 1). Снижение было концен-трационно зависимым, а для достижения максимального эффекта требовалось 20+40 минут. Столь же однородным было и изменение рефлексов с контрольного входа (раздражение лучевого нерва) - они, как правило, возрастали. Тем самым подчеркивалась локальность угнетающего действия этих веществ на способность ноцицептивных сигналов вызывать прессорные рефлексы.

Единственное исключение выявилось в начальную фазу действия норадреналина. В большинстве опытов в первые 5+10 минут после подведения его к мозгу артериальное давление повышалось на 20+40 мм рт. ст., и на этом фоне, очевидно, ввиду значительного усиления барорецепторного торможения передачи возбуждающих сигналов к симпатическим нейронам, прессорные рефлексы подавлялись вне зависимости от того, с какого входа - тестируемого или контрольного - их вызывали I

При подведении этих же веществ к сегментам С6-Т1 уменьшались только рефлексы с лучевого нерва. Угнетение рефлексов развивалось значительно быстрее (за 10-20 минут), чем при воздействиях на сегменты Ь4-Б2, и было более глубоким. Например, норадреналин, подведенный к сегментам С6-Т1 в 0.1% растворе, снижал эти рефлексы даже сильнее (в среднем по 11 опытам на 73±7%), чем при действии его в 0.2% растворе в области сегментов 14-82 на рефлексы с болъшеберцового нерва. Эти различия обусловлены, вероятно, меньшей толщиной мозга в области его нижних шейных сегментов и, соответствен Обусловленное усиленными сигналами барорецепторов кардио-аортальной и сино-каротидных зон снижение прессорных рефлексов, вызываемых сигналами спиналь-ных афферентов, не является единственным проявлением барорецепторного торможения. Так, например, и при кратковременном, и при длительном повышении артериального давления увеличивается порог защитных двигательных рефлексов у животных и ослабляются болевые ощущения у человека (Кап&зЬ, Ма1хпег, 1986; Хшах, Ма1хпег, 1986). но, меньшей удаленностью от его дорсальной поверхности "мишеней" применявшихся веществ.

Таблица 1.

Угнетение прессорных рефлексов при подведении агонистов адренергической и опиоидергической передачи к области входа афферентных сигналов в мозг концентрация в растворе, % Даларгин Морфин Норадреналин Тирамин

0.02 -32±9 (5) -19±3 (9) — —

0.05 — — -31 ±4 (7) -52±10 (4)я —

0.1 -81 ±7 (3) -45±5 (8) -39±6 (16) —

0.2 — — -57+8 (8) -26+10 (4) й

0.5 — -52±6 (7) — -67±10 (6)"

1.0 — -55±8 (9) — -70±8 (6)

Приведены средние значения наибольших относительных (в %) изменений рефлексов по сравнению с их средней - по 3+5 реализациям в каждом опыте - величиной до воздействия на мозг; указаны также средние ошибки и число опытов (в скобках). Рефлексы вызывали совместным раздражением А- и С-волокон болыпеберцового нерва; растворы подводили к сегментам Ь4-Б2. Все изменения рефлексов отличаются от изменений их при контрольных аппликациях (раствор Рингера) статистически значимо (Р < 0.001). а, б -действие норадренапина после предварительного воздействия на тот же участок мозга морфином (0.1%, а) и иохимбином (0.1%, б); изменение эффективности действия норадренапина в обоих случаях статистически достоверно (Р < 0.03). в - действие тирамина при вскрытой паутинной оболочке мозга.

Действие морфина и даларгина. Действие даларгина на передачу ноцицептив-ных сигналов во входных структурах спинного мозга исследовали в основном в связи с перспективностью его практического применения. Уменьшение прессорных рефлексов даларгином, подведенным к мозгу в 0.02% растворе, сопоставимо с уменьшением их при действии морфина в 0.1% растворе (табл. 1). Соответствующие молярные концентрации (0.24 мМоль для даларгина и 2.7 мМоль для морфина) отличаются больше чем в 10 раз, что позволяет говорить о высокой антиноцицептивной активности даларгина при подведении его непосредственно к нервным структурам.

Взаимодействие агонистов и антагонистов адренергической и опиоидергической передачи. Локальное угнетение прессорных рефлексов морфином и даларгином быстро устранялось налоксоном (внутривенное введение в дозе 0.2 мг/кг), что подтверждает участие в этом угнетении опиатных рецепторов входных нейронных образований спинного мозга.

Угнетаюшее' действие агонистов адренергических и опиатных рецепторов на передачу ноцицептивных сигналов в задних рогах спинного мозга является взаимно потенцирующим, и именно проявления такого потенцирования устраняются блокаторами как тех, так и других рецепторов (Sullivan et al., 1987; Wilcox et al., 1987; Ossipow et al., 1990). В 4 опытах мы подводили к поясничным сегментам спинного мож& норадреналин (в концентрации 0.05%) после воздействия на этот участок мозга морфином, дождавшись возвращения величины прессорных рефлексов к значениям, наблюдавшимся до подведения морфина. В этих условиях угнетение рефлексов норадреналином действительно оказалось потенцированным (табл. 1, а), а введение нолоксона приводило к быстрому и кратковременному восстановлению способности афферентных сигналов вызывать прессорные рефлексы. Именно быстрое, в пределах минуты, начало восстановления рефлексов в этих опытах и кратковременность самого этого эффекта (не более Юч-15 минут, что характерно для действия нолоксона в малых дозах) позволяют полагать, что локальное угнетающее действие норадреналина в наших опытах не было обусловлено возможным локальным ухудшением кровоснабжения ткани мозга.

Действие блокаторов адренергической передачи необходимо было испытывать при подведении их к спинному мозгу. Поэтому предварительно следовало выяснить характер их собственного влияния на способность афферентных сигналов вызывать прессорные рефлексы. Изучив действие фентоламина (в • концентрации 0.1 и 0.2%, опыты на 16 животных) и иохимбина (в концентрации от 0.02 до 0.2%, опыты на 38 животных), мы обнаружили, что у кошек непосредственное действие обоих этих веществ на передачу ноцицептивных сигналов в структурах задних рогов спинного мозга является угнетающим^. Поэтому, чтобы прояснить, способны ли адреноблокирующие вещества ослаблять или предотвращать действие норадреналина на нейроны дорсальных рогов, мы сопоставили глубину подавления норадреналином прессорных рефлексов в обычных условиях, без каких-либо предварительных воздействий на мозг, и после подведения к тем же сегментам спинного мозга иохимбина. Продолжительность перерыва между подведением к мозгу иохимбина и норадреналина (40+60 минут) определялась временем, необходимым для восстановления рефлексов после удаления с поверхности мозга раствора иохимбина. Опыты показали (табл. 1, б), что в период последействия иохимбина угнетение прессорных рефлексов норадреналином ослаблено в среднем почти вдвое. Такой результат позволяет полагать, что локальное угнетение передачи сигналов во входных структурах спинного мозга норадреналином определяется его взаимодействием с аг-адре-норецепторами этих структур.

Действие тирамина. Локальное подавление ноцицептивных прессорных рефлексов норадреналином можно предположительно рассматривать как эффект, имитирующий последствия усиления активности норадренергических ретикуло-спинальных нейронов. Тирамин способен высвобождать норадреналин из тер К такому же выводу о действии фентоламина на передачу ноцицептивных сигналов в задних рогах спинного мозга кошек пришли Sandkühler и Zimmermann (1988). миналей норадренергических аксонов в разных тканях (Tredelenburg, 1972; C.B. Аничков, 1982), включая спинной мозг кошек и крыс (Тусе, Yaksh, 1983), Поэтому выявление угнетения прессорных рефлексов также и тирамином должно было бы подтвердить это предположение. Однако установлено, что в высоких концентрациях тирамин может взаимодействовать и непосредственно с адрено-рецепторами (Krishnamurty, Grollman, 1972). По данным Iriarte и соавт. (1985), для аорты кролика равноэффективные молярные концентрации тирамина и норадреналина в том случае, когда тирамин действует пресинаптически, соотносятся как 10:1, тогда как прямое действие тирамина выявляется лишь при концентрациях его, на 1+2 порядка превышающих необходимые для высвобождения норадреналина. В наших опытах (табл. 1) тирамин гидрохлорид, подведенный к мозгу в 1% растворе, угнетал прессорные рефлексы несколько сильнее, чем норадреналин битартрат в 0.2% растворе. Отношение молярных концентраций тирамина и норадреналина в этих растворах составляет приблизительно 10:1, и это позволяет полагать, что угнетение прессорных рефлексов тирамином было обусловлено именно высвобождением эндогенного норадреналина.

Соотношение концентраций вещества в растворе на поверхности мозга и вблизи нейронов-мишеней - оценка на основе законов диффузии

По критерию ослабления рефлекторных реакций при действии в области входа ноцицептивных сигналов в мозг эффективные концентрации морфина и норадреналина (в растворе на поверхности мозга) оказались близки друг к другу (табл. 1). Принимая во внимание молекулярные веса применявшихся нами соединений этих веществ (морфин гидрохлорид - 375.9, норадреналин битартрат -337.3), значения концентраций 0.02+0.1% должны соответствовать молярным концентрациям 0.5+3 мМ ' . Между тем пороговые эффекты действия как морфина, так и норадреналина на тонких срезах мозга выявляются при концентрации их в перфузате около 10 цМ (North, Yoshimura, 1984; Pang, Vasko, 1986).

Можно выделить три фактора, которые могли бы привести к столь большому различию эффективных концентраций одних и тех же веществ при разных условиях экспериментов.

Существование первого фактора связано с тем, что при нанесении растворов на поверхность мозга не происходит их непосредственный контакт с тканью мозга: растворы дополнительно разводятся в спинномозговой жидкости, которая остается в субарахноидальном пространстве после вскрытия твердой мозговой оболочки. Паутинную оболочку мы, как правило, не вскрывали ввиду трав-матичности этой операции. Но в тех 6 опытах, в которых ее произвели, угнетение прессорных рефлексов тирамином в концентрации 0.5% оказалось столь же эффективным, как при подведении его 1 %-ого раствора к мозгу с интакт Эти значения воспринимаются как чрезвычайно высокие. Однако в исследованиях спинальных механизмов ноцицепции, проводимых на крысах, эти и подобные им вещества вводят интратекально в концентрациях именно такого порядка. В единственном исследовании на кошках (Reddy, Yaksh, 1980) вводили 600 нмоль норадреналина, растворенного в объеме 0.4 мл, то есть концентрация его опять же составляла 1.5 мМ или 0.05%, ной паутинной оболочкой (табл. 1, в). Судя по диапазону значений относительного уменьшения рефлексов (33+100% при вскрытой и 50+88% при ин-тактной паутинной оболочке), ни в том ни в другом случае концентрация тира-мина не была чрезмерной, дающей максимальный возможный эффект. Поэтому из приведенного сопоставления можно сделать вывод, что при прохождении нанесенного на поверхность мозга вещества через субарахноидальное пространство концентрация его (в условиях наших опытов) могла снижаться приблизительно вдвое.

Роль второго фактора - постепенного удаления вещества из раствора на поверхности мозга в кровь, - видимо, тоже не столь велика, чтобы обусловить различие концентраций на два порядка. Следовательно, решающая роль принадлежит третьему фактору - существенно большей удаленности нейронов-мишеней от границы нервная ткань-раствор в условиях экспериментов на целом мозге чем на его тонких срезах.

Норадреналин и эндогенные опиоиды вмешиваются в передачу ноцицептивных сигналов в спинном мозге, действуя на рецепторы нейронов, расположенных как в поверхностных, так и в относительно глубоких - IV-V - пластинах дорсальных рогов (Duggan, 1981; Willis, 1982; Basbaum, Fields, 1984; Besson, Chaouch, 1987). У кошек это соответствует глубине 1-2 мм. Чтобы оценить значение максимальной концентрации вещества, которое может быть достигнуто на некоторой глубине мозга к определенному моменту времени после нанесения его раствора на поверхность мозга, мы воспользовались упрощенной физической моделью процесса и уравнением диффузии, известным как второй закон Фика.

Основные упрощения, большинство из которых являются общими для такого рода модельных расчетов (Crank, 1975; Nicholson, Phillips, 1981), заключаются в следующем. Предполагается, что поверхность мозга является плоской, раствор вещества наносится непосредственно на эту поверхность, и при проникновении в толщу мозга это вещество не связывается и не захватывается тканевыми элементами, не разрушается ферментами и не уходит в кровь*'. При этих допущениях процесс проникновения вещества в мозг можно рассматривать как процесс пассивной диффузии в гипотетической системе, состоящей из двух полубесконечных сред - пространства, в котором первоначально находится вещество, и собственно нервной ткани. Относительно последней предполагается, что: 1) на макроскопическом уровне эта ткань гомогенна и изотропна; 2) по микроструктуре она представляет собой пористую среду; 3) поры заполнены межклеточной жидкостью, в которой и происходит диффузия. Возможность перемещения частиц вещества вне пор, например, в липидных структурах, исключается, и это ограничивает применимость получаемых оценок сугубо не-липофильными веществами. Характеристикой "пористости" является отношение объема "пор" ко всему объему ткани. Для мозга, в том числе спинного, В действительности каждый из этих факторов может не только снижать скорость проникновения вещества в мозг, но и вносить существенный вклад в тот градиент концентрации, который мог бы установиться по достижении стационарного состояния (Herz, Teschemacher, 1971; Fenstermacher, Кауе, 1988). значение этого коэффициента (а) приближенно оценивается величиной 0.2 (Kessler et al., 1976; Fenstermacher, Kaye, 1988).

Схематическое изображение физической модели, основные обозначения и уравнение, определяющее зависимость локальной концентрации вещества в мозге от глубины, времени от начала процесса диффузии и начальной концентрации вещества в растворе представлены на рис. 10. Расчеты, результаты которых представлены на этом же рисунке, проведены для норадреналина, коэффициенты диффузии которого в водном растворе и в нервной ткани, составляют, согласно Rice и соавт. (1985), 7.0х10"6 и 0.77xl0-6 см2/с.

Основной и неожиданный, на первый взгляд, результат этих расчетов заключается в том, что они предсказывают чрезвычайно резкое падение концентрации экзогенного норадреналина по глубине ткани даже по прошествии значительного времени: даже через час после нанесения раствора концентрация норадреналина на глубине 2 мм еще не должна достигнуть 1/100 от концентрации в растворе (Со). К 40 минутам различие концентраций на этой глубине и на поверхности мозга может достигать трех порядков, а к 20 минутам это различие может превышать 5 порядков. К этому же времени, к 20 минутам после нанесения, предсказываемое уменьшение концентрации норадреналина на глубине 1 мм близко к двум порядкам. С учетом приблизительно двукратного разведения раствора по мере проникновения его через субарахноидальное пространство (первый из рассмотренных факторов), этот результат вполне соответствует различию пороговых концентраций в наших опытах и в исследованиях на тонких срезах мозга.

Согласно нашим (Е.В.Лукошкова и соавт., 1991) оценкам, основанным на сведениях о коэффициенте диффузии в водном растворе морфина (Clark et al., 1983) и о соотношении коэффициентов диффузии большинства веществ в водном растворе и в ткани мозга (Kessler et al., 1976; Nicholson, Phillips, 1981), скорости проникновения в мозг морфина и норадреналина не должны различаться сколько-нибудь существенно. Поэтому, учитывая одинаковый порядок величин пороговых концентраций этих двух веществ в исследованиях на срезах мозга, малое различие их эффективных концентраций в наших опытах представляется вполне закономерным.

Избирательность действия агонистов адренергической и опиоидергической передачи на ноцицептивные прессорные рефлексы

Уменьшение ноцицептивных прессорных рефлексов при подведении агонистов адренергической и опиоидергической передачи к области входа в мозг раздражаемых афферентных волокон - лишь одно из проявлений локального действия исследовавшихся агонистов на процессы переработки афферентных сигналов в нейронных структурах задних рогов спинного мозга, совпадающее с изменением таких рефлексов при мостовых децеребрациях и локальных разрушениях в стволе мозга.

Важной особенностью изменения ноцицептивных прессорных рефлексов в результате таких вмешательств в функционирование структур ствола мозга (как и при погружении животного в наркоз) является инверсия этих рефлексов, то

Раствор на поверхности мозга: Ткань мозга: коэффициент диффузии 0Р. коэффициент пористости а, с коэффициент диффузии Ом.

Начальная (1 = 0) концентрация Со

Начальная (I = 0) концентрация вещества в "порах" мозга С(х,0) = 0.

Концентрация на границе раздела Сх„0 = С0 / [ 1 + а * (Ом /Ор) ]. Концентрация в межклеточной жидкости мозга

С(х,1) = Сх=0 * {1 - егГ [ х / (2 * (Ом * %)т) ]}.

1, мин

1 \ю

12 \ 8 \

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 Расстояние от поверхности мозга (х), мм

Рис. 10. Зависимость соотношения локальных концентраций норадреналина в тканях мозга ( С(х, 1) ) и в растворе на его поверхности ( Со ) от расстояния от поверхности мозга (х) и времени, прошедшего после подведения раствора к мозгу (Х). Результаты расчета по уравнениям, приведенным в верхней части рисунка. есть превращение их в депрессорные, или, в случае раздражения С-афферентов, появление начального депрессорного компонента, который при продолжающемся раздражении может перейти в небольшой прессорный рефлекс (рис. 1, 2 и 6). Именно к такой трансформации ноцицептивных прессорных рефлексов приводила и фармакологическая имитация действия АНЦС на входные нейронные системы спинного мозга (рис. 11). мм рт. ст. норадренапин, 0.1 %, С6-Т

Раздражение лучевого нерва, 10 Л АЬ, 4 Гц морфин, 0.1 %, 14

Раздражение большеберцового нереа, 10 П С, 1 Гц

Рис. 11. Превращение прессорного ноцицептивного рефлекса в депрессорный (верхние записи) и усиление начального депрессорного компонента рефлекса (нижние записи) при фармакологической имитации действия антиноцицептивной системы ствола мозга на входные нейронные системы спинного мозга.

Прессорные рефлексы, вызывавшиеся раздражением А8-афферентов (опыты на преколликулярно децеребрированных животных), снижались на 80-100%, и в 5 из 9 таких опытов рефлексы становились депрессорными. В 30% опытов, в которых применяли совместное раздражение А- и С-афферентов (при 30 аппликациях из 92, опыты на анестезированных животных), начальный депрессорный компонент рефлекса появлялся только в период фармакологического воздействия. Более того, в тех 18 опытах, в которых такой компонент выявлялся в контрольном периоде опыта, при действии агонистов адренергической или опи-оидергической передачи он либо не изменялся, либо усиливался, но никогда не снижался.

Другой важный результат этих опытов - количественный: глубина изменений прессорных рефлексов при фармакологической активации тормозных процессов во входных системах спинного мозга сопоставима с той, которую мы наблюдали при дедеребрациях и при локальных разрушениях в стволе мозга. Аналогичными оказались и изменения элементарных ответов вазоконстрик-торных нейронов: исчезал очень поздний A-ответ и затруднялось проторение С-ответа, тогда как поздний A-ответ и сопутствующее ему торможение тонических разрядов вазоконстрикторных нейронов существенно не изменялись.

Количественное и качественное сходство изменений ноцицептивных прессорных рефлексов при воздействиях на нейроны задних рогов спинного мозга и на структуры ствола мозга подтверждает наше исходное предположение о том, что действие этих стволовых структур на процессы генерации и передачи в спинном мозге тех разрядов, которые в конечном счете реализуются в виде наиболее ддиннолатентных ответов симпатических нейронов на залпы сигналов AS- и С-афферентов спинномозговых нервов, в значительной мере обеспечивается их влиянием на процессы переработки афферентных сигналов во входных нейронных структурах спинного мозга. Но по каким путям такие разряды доходят до симпатических нейронов, направляющих их к сердцу и к сосудам ? Передаются ли они, в соответствии с каноническим представлением, через вазомоторный центр, расположенный в продолговатом мозге, или достигают своей конечной цели по путям интраспинальнъш ?

РОЛЬ НЕЙРОННЫХ ОБРАЗОВАНИЙ СПИННОГО МОЗГА В ПЕРЕДАЧЕ К СИМПАТИЧЕСКИМ НЕЙРОНАМ СИГНАЛОВ, РЕАЛИЗУЮЩИХСЯ В ВИДЕ ИХ ДЛИННОЛАТЕНТНЫХ РЕФЛЕКТОРНЫХ ОТВЕТОВ

В опытах Sato (1972) очень поздний A-ответ исчезал после пересечения ствола мозга как по мосту, так и выше моста. Из этого наблюдения он сделал традиционный (по логике) вывод: путь передачи очень позднего A-ответа к симпатическим нейронам спинного мозга включает супрапонтинные структуры. Наши исследования также показали, что при дедеребрациях по мосту этот ответ исчезает, и притом даже в отсутствие наркоза. Но причина его исчезновения заключается не в том, что ростральнее области пересечения мозга расположен "центр передачи" этого ответа. Истинная причина его исчезновения -существование в пределах заднего мозга структур, которые управляют его генерацией в нейронных системах спинного мозга. При пересечениях ствола мозга по мосту структуры, способствующие генерации очень позднего А-ответа, остаются выше уровня пересечения, тогда как структуры, препятствующие этому - ниже. Поскольку оказалось, что эти тормозные структуры тоже можно отключить, не нарушая целостность бульбарного вазомоторного центра, представилась возможность восстановить этот ответ и получить прямое доказательство того, что путь передачи очень позднего A-ответа проходит, во всяком случае, не выше бульбарного вазомоторного центра.

Этот пример наглядно показал, что исчезновение рефлекторного ответа после отключения тех или иных областей мозга не может быть основанием для суждения об уровне передачи соответствующих сигналов к выходным нейронам спинного мозга. Но, тем не менее, вывод о прохождении пути передачи ответа полностью в пределах спинного мозга может быть сделан только на основании

Результат усреднения Оригинальные записи 80 реализаций ответов 1 стимул за 3 с

Рис. 12, Рефлекторные разряды в почечном нерве кошки, спинной мозг которой полностью пересечен между сегментами С5 и Сб.

Совместное сверхмаксимальное раздражение А- и С-волокон 10-ого межреберного нерва. Наиболее длиннолатентный и продолжительный из зарегистрированных рефлекторных ответов проявляет основное свойство генерализованных С-ответов, регистрируемых у животных с интактным мозгом: при уменьшении интервала между стимулами его интенсивность возрастает, а время, необходимое для его генерации, сокращается. обнаружения его у спиналъных животных.

У млекопитающих исследованиям рефлекторной деятельности отъединенного от вышележащих структур спинного мозга препятствует спиналъный шок -резчайшее угнетение его наиболее сложно организованных рефлекторных механизмов, обусловленное утратой нисходящих влияний (Sherrington, 1906). В этих условиях выявлению наиболее длиннолатентных рефлекторных ответов симпатических нейронов на залпы спинальных афферентов помогает, во-первых, как и у животных с сохраненными связями спинного мозга с продолговатым, отсутствие общей анестезии, во-вторых, снижение влияния временной дисперсии афферентных залпов, поступающих в спинной мозг по относительно медленно проводящим волокнам, путем, например, размещения раздражающих электродов непосредственно на задних корешках спинного мозга (Sherrington, 1906), и наконец, перемещение самой области поступления этих залпов в спинной мозг к тем его сегментам, которые содержат преганглионарные симпатические нейроны (Р.С.Сонина, В.М.Хаютин, 1971). Иными словами, раздражающие электроды надо перенести с нервов конечности на какой-либо из межреберных или верхних поясничных нервов.

Использовав этот прием, мы смогли обнаружить у спинальных кошек С-от-вет вазоконстрикторных нейронов с теми же свойствами, что и у С-ответа, появляющегося при раздражении нервов конечности у децеребрированных кошек и у кошек с целостным мозгом (рис. 12). Для обнаружения же у спинальных см вод. ст.

60 50 40 30 I

40 Гц

Спинализация по 1-ому сегменту

1 мин

40 Гц

Рис. 13. Влияние спинализации (отделение спинного мозга от продолговатого) на ноцицептивные прессорные рефлексы у лягушек.

Сверхмаксимальное раздражение А-волокон седалищного нерва. Исходное состояние (верхние записи) - децеребрация, 5 часов после прекращения воздействия эфиром, 15-5-30 мин до хордотомии. Нижние записи получены в течение первого часа после хордотомии. животных очень позднего А-ответа пришлось предпринять исследования на амфибиях, у которых спинальный шок не столь глубок, как у млекопитающих, и к тому же кратковременен.

Опыты на лягушках с сохраненными связями спинного и головного мозга (анестезия виадричом), а также на децеребрированных и на спинализированных лягушках (эти опыты мы проводили сначала совместно с Т.Б.Шуваловой, а затем, наиболее значительную их часть, с Г.И.Фроленковым) показали, что:

- повторяющиеся залпы Аб-афферентов седалищного нерва вызывают у лягушек прессорные рефлексы, которые, как и у млекопитающих, при общей анестезии превращаются в депрессорные;

- залпы А- и С-афферентов седалищного керва вызывают в почечном нерве анестезированных лягушек ответы, которые, судя по их скрытому периоду и длительности, аналогичны поздним А- и С-ответам у млекопитающих; в отсутствие анестезии залпы А-афферентов вызывают еще один А-ответ, который по свойствам аналогичен очень позднему А-ответу у млекопитающих; скрытый период этого ответа у лягушек достигает 2+3 с;

- в отсутствие анестезии высокая спинализация фактически не уменьшает прессорные рефлексы, возникающие при раздражении А-афферентов седалищного нерва с частотой 1+4 Гц; рефлексы же, развивающиеся при повторении залпов этих афферентов с частотой 5 Гц и выше, после спинализации резко - нередко в 4+6 раз - увеличиваются (рис. 13)', нмш^ Спинализацш по 1-ому сегменту

IIIIII .1I.I

О 2 4 6 8 с

Рис. 14. Влияние спинализации на сомато-симпатические А-ответы у лягушек. Сверхмаксимальное раздражение А-волокон седалищного нерва. Регистрация разрядов в почечном нерве. Усреднение 80 последовательных реализаций ответов (частота стимулов - 0.1 Гц). Остальное как на рис. 13.

- в результате спинализации у лягушек способность залпов спинномозговых афферентов вызывать длиннолатентные ответы вазоконстрикторных нейронов снижается, но не столь сильно, как у млекопитающих, и благодаря этому у остро спинальных лягушек удается выявить не только поздний, но и очень поздний А-ответ (рис. 14).

Сохранение у лягушек после высокой перерезки спинного мозга прессорных рефлексов, а также всех известных к настоящему времени элементарных рефлекторных реакций симпатических нейронов на залпы спинномозговых афферентов не только доказывает, что у этих животных соответствующие рефлекторные пути проходят целиком! спинном мозге, но и дает дополнительное основание рассматривать спинальный шок как основную причину исчезновения или резкого ослабления таких рефлексов у хордотомированных млекопитающих.

Заключение диссертации по теме «Физиология», Лукошкова, Елена Владимировна

ВЫВОДЫ .48

Список основных опубликованных работ по теме диссертации .51

ЗАКЛЮЧЕНИЕ .45