«РОЛЬ ОРБИТО-ФРОНТАЛЬНОЙ КОРЫ И ГИППОКАМПА В АДАПТИВНО-КОМПЕНСАТОРНЫХ ПРОЦЕССАХ ПРИ ПОРАЖЕНИИ СТВОЛА МОЗГА КРЫС ...»

1

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

ИНСТИТУТ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

На правах рукописи

УДК 612.821.6; 612.825

НОВИКОВА

Маргарита Робертовна

РОЛЬ ОРБИТО-ФРОНТАЛЬНОЙ КОРЫ И ГИППОКАМПА В

АДАПТИВНО-КОМПЕНСАТОРНЫХ ПРОЦЕССАХ ПРИ

ПОРАЖЕНИИ СТВОЛА МОЗГА КРЫС

Специальность 03.00.13 «Физиология»

Биологические наук

и Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научные руководители:

Д.б.н., проф. В.П.Подачин Д.б.н. Е.В.Шарова Москва – СОДЕРЖАНИЕ:

Стр.

ОГЛАВЛЕНИЕ…………………………………………………………………… ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………….....

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. Общие принципы компенсаторных процессов в ЦНС ……………… 2. Значимость симметричной организации структур мозга в компенсации функций …………………………………………………………… 3. Структурно-функциональная организация ствола мозга……….......... 4. Лимбико-ретикулярный комплекс – часть регуляторной системы мозга………………………………………………………………... 5. Последствия острого стволового повреждения и механизмы его компенсации……………………………………………………....... 6. Значение структур лимбической системы в формировании особенностей поведения………………………………………........

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Моделирование острого локального и сочетанного стволового повреждения………………………………………………………… 2. Анализ функционального состояния животных до и после изолированного и сочетанного стволового повреждения……….. 3. Нейрофизиологический анализ адаптивно-компенсаторных реакций ЦНС при локальном стволовом повреждении………………………………………………………... 4. Морфологические и патоморфологические исследования мозга крыс…………………………………………………………………..

РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ

ОБСУЖДЕНИЕ

РАЗДЕЛ I. ЭФФЕКТЫ ИЗОЛИРОВАННОГО СТВОЛОВОГО

ПОВРЕЖДЕНИЯ МОЗГА КРЫС………………………………….

ГЛАВА 3. КЛИНИКО-ПОВЕДЕНЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ

ЛОКАЛЬНОГО СТВОЛОВОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ

1. Локальное электролитическое повреждение ствола мозга крыс как модель экспериментальной стволовой патологии……………….. 2. Результаты морфологического контроля………………………............. 3. Анализ зависимости послеоперационного течения от дооперационных особенностей поведения животных…………………………………….

ГЛАВА 4. ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ У

ЖИВОТНЫХ С ЛОКАЛЬНЫМ СТВОЛОВЫМ

ПОВРЕЖДЕНИЕМ…………………………………………………

РАЗДЕЛ II. ИССЛЕДОВАНИЕ РОЛИ ГИППОКАМПА В АДАПТИВНЫХ

РЕАКЦИЯХ ЦНС ПРИ ОСТРОМ СТВОЛОВОМ

ПОВРЕЖДЕНИИ МОЗГА КРЫС………………………………..

ГЛАВА 5. ЭФФЕКТЫ СОЧЕТАННОГО СТВОЛОВОГО И

БИЛАТЕРАЛЬНОГО ГИППОКАМПАЛЬНОГО

ПОВРЕЖДЕНИЯ………………………………………………….

ГЛАВА 6. ОСОБЕННОСТИ ЛАТЕРАЛИЗОВАННОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ

ГИППОКАМПА НА ФОНЕ ОСТРОГО СТВОЛОВГО

ПАТОЛОГИЧЕСКОГО ОЧАГА……………………………….....

РАЗДЕЛ III. ИССЛЕДОВАНИЕ РОЛИ ОРБИТОФРОНТАЛЬНОЙ КОРЫ В

АДАПТИВНЫХ РЕАКЦИЯХ ЦНС ПРИ ОСТРОМ СТВОЛОВОМ

ПОВРЕЖДЕНИИ МОЗГА КРЫС………………………………..

ГЛАВА 7. ЭФФЕКТЫ СОЧЕТАННОГО СТВОЛОВОГО И

БИЛАТЕРАЛЬНОГО ОРБИТОФРОНТАЛЬНОГО

ПОВРЕЖДЕНИЯ………………………………………………….

ГЛАВА 8. ОСОБЕННОСТИ ЛАТЕРАЛИЗОВАННОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ

ОРБИТОФРОНТАЛЬНОЙ КОРЫ НА ФОНЕ ОСТРОГО

СТВОЛОВОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ……………………………….. ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………... ВЫВОДЫ……………………………………………………………………….167.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………...

ВВЕДЕНИЕ

Исследование адаптивно-компенсаторных реакций поврежденного мозга относится к числу фундаментальных научных проблем, актуальность которых с течением времени постоянно возрастает. Классические работы данного направления были посвящены, в основном, анализу общих принципов адаптивно-компенсаторной деятельности мозга (Павлов, 1951; Асратян, 1959;

Анохин, 1954, 1958; Карамян, 1956). Эти представления были существенно дополнены данными о неспецифической (стрессорной) составляющей адаптивного процесса, обеспечивающейся активацией лимбико-ретикулярного комплекса (Вальдман, Цирлин, 1981; Фурдуй, 1986). В ряде работ исследовалась роль лимбических образований в формировании приспособительного поведения (Гращенков, 1964; Латаш, 1968; Ониани, 1980); обсуждались разные варианты развития последующих фаз восстановления нарушенных функций (Бехтерева, 1988; Подачин, Сидоров, 1983; Брагина с соавт.,1988).

В последние годы на первый план выступает изучение "частных" нейрофизиологических механизмов компенсации, обусловленных особенностями топографии церебрального поражения. Эта направленность исследований определяется потребностями клиники. Причем, успех работ данного направления все чаще связывается с разработкой адекватных клинике экспериментальных моделей, максимально полно воспроизводящих особенности той или иной патологии человека (Айрапетянц, Вейн, 1982;

Айрапетянц, 1985; Айрапетянц с соавт., 1986; Jenkins et al., 1989; Kolb, 1990;

Hiroshi et al.,1991; Matsumoto et al., 1991; Дупин с соавт., 1994; Плотников с соавт., 1994; Романова с соавт., 1994; Опитц; Саркисова, 1996; Айрапетянц, 1997; Саркисова, Куликов, 2000; Хаспеков с соавт., 2000; Gulyaeva et al., 2003;

Uys et al., 2003). Экспериментальные исследования на животных позволяют выяснить общие принципы компенсации, определить материальную основу восстановительных процессов, а также проверить предположения, возникающие в ходе клинического наблюдения.

Особый интерес и большую медико-социальную значимость в этом плане представляет изучение нейрофизиологических механизмов восстановления при остром поражении стволовых структур мозга. Это связано с увеличением числа больных с сосудистым и травматическим стволовым поражением; кроме того, большее распространение получает оперативное лечение ранее неоперабельных опухолей стволовой локализации (Смирнова, 1986; Баркалая, 1991; Брагина с соавт., 1997).

К числу наиболее сложных вопросов в изучении процессов компенсации при остром стволовом повреждении относятся, например, специфика нейродинамических перестроек при разной степени стволового поражения, последовательность включения в процесс восстановления других мозговых систем и образований и т.д.

Многочисленные факты свидетельствуют о высокой значимости лимбической системы в формировании приспособительных реакций организма на изменения внешней и внутренней среды (Брагина 1966; Латаш, 1968; Ониани, 1980; Чепурнов, Чепурнова, 1981; Болдырева с соавт., 1995;

Соллертинская с соавт., 2005). Однако, роль и специфика участия отдельных образований лимбической системы в экстремальных для организма ситуациях, изучена недостаточно. В свете данной проблемы чрезвычайно важны вопросы межполушарной асимметрии различных лимбических структур (Левшина с соавт., 1977; Glick et al., 1980; Квирквелия, 1987; Бианки с соавт., 1988;

Ванециан, 1990; Чилингарян, Богданов, 1998; Sullivan, Gratton, 1999;

Болдырева, 2000б; Павлова, 2001).

Результаты нейрофизиологических исследований у больных с опухолевым поражением мозга в послеоперационном периоде указывают на а) неоднозначность механизмов послеоперационного восстановления при разной степени поражения ствола, б) последовательное включение в эти процессы гиппокампа и лобных отделов полушарий (Шарова, 1999; Шарова с соавт., 1991, 1993, 1995). Дальнейшему развитию этих и других вопросов компенсации при остром повреждении ствола головного мозга, имеющих как теоретическое, так и практическое значение (связь с тактикой лечения) могут способствовать адекватные экспериментальные исследования на животных.

нейрофизиологических механизмов процессов компенсации в случае острого особенностей участия в послеоперационном восстановлении гиппокампа и орбитофронтальной коры как составляющих лимбической системы.

В рамках основной проблематики специальный интерес для нас представлял также анализ эмоциональных реакций оперированных животных.

эмоциональном напряжении происходит естественная мобилизация энергетических ресурсов, что может сказывается, как на скорости компенсаторных процессов, так и на их течении. Хотя известно, что лимбическая система является основным регулятором мотивационноэмоционального поведения млекопитающих (Нуцубидзе, 1969; Козловская, Вальдман, 1972; Хананашвили, 1972; Гасанов, 1974; Симонов, 1993, 2001), вопрос о степени участия отдельных ее структур в появлении эмоциональных реакций разной интенсивности и их знака до сих пор окончательно не выяснен.

Поиск особенностей протекания эмоциональных реакций при повреждении стволовых структур и структур лимбической системы представляется важным для определения степени участия разных частей лимбической системы в компенсаторных процессах.

Для достижения поставленной цели решались следующие конкретные задачи:

1) Создать экспериментальную модель органического поражения ствола мозга крысы, максимально приближенную к клинике послеоперационной стволовой патологии человека.

2) Проследить (по широкому спектру неврологических, соматических и поведенческих показателей) динамику функционального состояния при разных исходах острого локального стволового повреждения мозга крыс.

3) Проанализировать изменения пространственно-временной организации электрической активности мозга крыс, сопровождающие процессы церебральной компенсации (или декомпенсации) при остром локальном повреждении ствола.

4) Сопоставить особенности развития острой локальной стволовой патологии мозга крыс с вариантами сочетанного стволово-гиппокампального и стволовоорбитофронтального церебрального повреждения, включая и разную латерализацию деструкции лимбических структур.

5) Провести сравнительный анализ эмоциональных реакций животных, сопровождающих локальное стволовое, а также варианты сочетанного стволово-гиппокампального и стволово-орбитофронтального повреждения мозга крыс.

Основные положения, выносимые на защиту 1. Разработанные экспериментальные модели а) локального электролитического разрушения ствола на уровне латерального вестибулярного ядра Дейтерса, б) сочетанного стволово-гиппокампального и стволово-орбитофронального повреждения мозга крыс могут быть использованы для изучения нейрофизиологических механизмов восстановления при острой локальной (опухоль) и множественной (черепномозговая травма) патологии мозга человека.

2. Системные компенсаторно-приспособительные реакции мозга крыс при одностороннем локальном стволовом повреждении находят наиболее яркое отражение в изменениях пространственно-временной организации тетаактивности орбитофронтальной коры (ОФК), гиппокампа и интактного ствола:

а) ранняя стволово-гиппокампальная синхронизация биопотенциалов на частоте 6-7 Гц с последующим вовлечением в этот процесс передних отделов коры характерна для выживших животных;

б) Формирование автономной гиппокампально-кортикальной системы возбуждения на частоте 4-5 Гц предшествует летальному исходу.

3. На основе морфо-функциональных сопоставлений у животных с идентичным по объему электролитическим стволовым, стволовогиппокампальным и стволово-орбитофронтальным разрушением установлено, что гиппокамп и ОФК играют важную и специфическую роль в адаптивнокомпенсаторных процессах ЦНС при повреждении ствола мозга:

а) функциональное состояние гиппокампа влияет на скорость обратного развития стволового патологического очага подкрепляя его в случае деструкции поля СА1;

б) ОФК участвует в послеоперационной гомеостатической регуляции, в частности, регуляции мозгового кровообращения, обеспечивая выживаемость животных в первые две недели после стволового повреждения.

4. Выявлена “прямая” и “обратная” связь между эмоциональностью животных и исследуемыми вариантами повреждения головного мозга.

а) Установлена зависимость исхода локального стволового повреждения от уровня эмоциональности животных в дооперационном периоде: крысы с исходно повышенной эмоциональностью наиболее склонны к осложненному течению послеоперационного периода и летальному исходу;

б) При общей неспецифической тенденции к послеоперационному усилению эмоциональности животных, максимальные сдвиги имеют место при повреждениях “ствол - левая ОФК” и “ствол - правый гиппокамп”.

Научная новизна. Создана устойчивая модель локальной стволовой патологии с воспроизводимыми, адекватными клинике стволового поражения человека, нарушениями состояния. Показана специфика участия гиппокампа и ОФК, а также их асимметричность в восстановительных реакциях мозга при остром стволовом повреждении. Выявлены особенности пространственновременной организации биоэлектрической активности мозга крыс (интактных и со стволовой патологией) на основе внедрения приемов и показателей анализа ЭЭГ, используемых в исследованиях на человеке.

Научно- практическое значение Разработанные модели для изучения острой стволовой, а также стволовогиппокампальной и стволово-орбитофронтальной патологии могут быть использованы для решения теоретических и практических (лечение) проблем неврологической и нейрохирургической клиники.

Установлено, что исходный уровень эмоциональности, а также ее изменения при патологии есть важное звено восстановления при остром стволовом повреждении.

Выявленные в работе качественные и количественные показатели пространственно-временной организации ЭА мозга интактных крыс могут использоваться в качестве опорных в электрофизиологичских исследованиях разного направления: экспериментальная патология ЦНС, фарм- ЭЭГ и др.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Проблема восстановления нарушенных функций, волнующая многие поколения ученых, является одной из ключевых в физиологии. Ее разработка актуальна и имеет не только научное, но и практическое значение. Знание механизмов, особенностей и закономерностей восстановления функций усовершенствовать методы лечения поврежденного организма человека.

В XIX и до начала ХХ века шло преимущественно накопление фактов по данной проблематике. В первые десятилетия двадцатого века исследования возможностей организма. Выявление и характеристика многообразных вариантов компенсации не была целенаправленным и систематичным: многие факты устанавливались исследователями попутно, при изучении других экспериментального материала привело в дальнейшем к оформлению проблемы компенсации как самостоятельной и важной научно-практической задачи (Асратян, 1959, стр.38).

Между тем, гораздо раньше были сформулированы определения и положения, характеризующие универсальное и фундаментальное свойство всех живых организмов – адаптацию (Саркисов, 1987)., Приспособительные или адаптивные реакции обеспечивают приспособление организма к окружающей среде в каждый данный момент времени.

Как следует из многочисленных работ по физиологии живых систем, способность к адаптации универсальна: в ответ на любое предъявленное организму требование, независимо от силы и модальности воздействия, в организме возникают специфические и неспецифические реакции, направленные на сохранение постоянства своей внутренней среды – гомеостаз (Гуляева, 1997). Неспецифический ответ организма называется стрессом, стрессовой реакцией или общим адаптационным синдромом. Общий адаптационный синдром имеет три фазы: 1) реакция тревоги; 2) фаза сопротивления; 3) фаза истощения. Для стрессовой реакции не важно, приятно или неприятно то или иное воздействие, важна лишь потребность в перестройке или в адаптации (Селье, 1982). При неадекватном воздействии, когда параметры воздействующих факторов выходят за границы естественных колебаний, для поддержания гомеостаза организму необходимо мобилизовать свои функциональные резервы. В этом случае повышаются требования к приспособительной способности организма. Так как возможности организма к адаптации не беспредельны, наряду с первыми двумя фазами может иметь место и третья фаза (фаза истощения).

Бесконечное множество внешних влияний на организм можно разделить на 4 типа: оптимальные, неадекватные, экстремальные и повреждающие воздействия (Ткаченко, ред., 1998).

Под оптимальным воздействием внешней среды подразумевается их изменения в определенных границах естественных колебаний.

Следствием экстремального и повреждающего воздействий бывает нарушение структуры и функций биологических систем. При этом совокупность реакций организма, направленных на восстановление или замещение нарушенных функций, называются компенсаторными (БМЭ, т.13, стр.762).

Компенсация - это конечный результат восстановительных процессов, имеющий широкое биологическое значение. Таким образом "компенсация" и "восстановление" не являются синонимами. Понятие "восстановление" связано с частными механизмами перестройки деятельности организма, а компенсация направлена на сохранение и выполнение основных функций организма и имеет более широкое биологическое значение (Советов, 1988). При компенсаторных реакциях имеет место существенное увеличение диапазона адаптивных, т.е.

приспособительных, реакций (Асратян, 1959).

К настоящему времени общепризнанно, что компенсаторные процессы принципиально не отличаются от приспособительных явлений в интактном организме. Они, являясь лишь частным случаем адаптивных реакций, осуществляются по законам нормальной деятельности организма и направлены на поддержание гомеостаза уже на новом уровне (Асратян, 1959).

устанавливаются новые формы связей между системами всего организма и внешней средой. Материальной базой в этом случае являются сохранившиеся части поврежденной системы, родственные в функциональном отношении структуры или органы и дополнительные структуры (Павлов, 1951; Асратян, 1959; Адрианов, Боголепов, 1975; Беленков, 1980; Мотлох, 1987; Саркисов, 1987; Подачин, Сидоров, 1988; Гуляева, 1997).

Характер компенсаторных реакций меняется в эволюционном ряду: если у низших животных решающее значение в восстановительных процессах имеет регенерация или, как частный случай, реиннервация, т.е. прямая компенсация (Sperry, 1958), то по мере усложнения организма и повышения специализации органов все большее значение приобретает косвенная компенсация.

жизнеобеспечения (к которым относится дыхательная, пищеварительная, выделительная, кровеносная системы) и выяснение возможностей организма при ликвидации образовавшегося дефицита представляется важным и с точки зрения понимания общих механизмов компенсации, и с точки зрения практической медицины. Работы данного направления весьма многочисленны.

К ним относятся, в частности, исследования сотрудников школы С.А.Саркисова (Аруин, 1987; Бабаева, 1987; Романова, 1987; Саркисов, 1987).

Многочисленные исследования были направлены на изучение перестроек, происходящих в центральной нервной системе, после повреждения периферических органов или периферических нервов. В этом случае изучалась взаимосвязь изменений на периферии с изменением поступления в мозговые центры афферентных импульсов (Анохин, 1975; Асратян, 1959; Беленков, 1980).

Рассматривая посттравматический период, Э.А.Асратян (1959) отмечал наличие двух этапов: а) фазу травматического угнетения и б) фазу экзальтации. Последняя, по мнению Э.А.Асратяна, очень важна, т.к. служит основой для повышения функциональной активности, мобилизации и поиска организмом путей восстановления утраченных функций. Было отмечено, что развитие компенсаторных процессов носит длительный и фазный характер.

Новые внутрицентральные отношения формируются в процессе восстановления путем проб и ошибок.

Возможности компенсации в случае повреждения различных участков рефлекторной дуги напрямую зависят от локализации этих повреждений: чем ближе к конечным звеньям рефлекторной дуги локализовано разрушение, тем меньше возможностей для компенсации (Анохин, 1975). Это связано со степенью пластичности нейронов различных отделов нервной системы (т.е.

способностью нервных элементов к перестройке).

Компенсаторные процессы протекают на разных уровнях: клеточном, внутриорганном, внутрисистемном, межсистемном и поведенческом (Кураев, Сороколетова, 1996). Нейроны коры ассоциативных областей и вторичные зоны проекций анализаторов более других способны к пластичности. Поэтому в работах школы Э.А.Асратяна внимание акцентировано на роли коры в компенсации нарушенных функций при повреждении периферических органов. В исследованиях же последнего времени большое место отводится изучению процессов, происходящих на разных этажах центральной нервной системы. Развитие в других областях науки позволили изучать механизмы компенсаторных процессов на клеточном и биохимическом уровнях.

Существенное расширение перечня экспериментальных животных (крысы, лягушки, кошки, морские свинки), позволяет проводить сравнение характера компенсаторных процессов на разных ступенях эволюционной лестницы.

Примером могут служить работы по анализу восстановления функций вестибулярного аппарата, как после лабиринтэктомии (Darlington et al., 1992;

Kaufman et al., 1992, 1999; Stracka et al., 1993; Salzer et al., 1994; Kitahara et al., 1995a,b; Cransac et al., 1996; H.J.Kim et al. 1997; M.S.Kim et al., 1997; Kitahara et al., 1997a,b; Alice et al., 1998; Li et al., 2001), так и при перерезке вестибулярного нерва (Cass et al., 1990; Darlington et al., 1991).

Так Stracka et al. (1993), анализируя изменения в нейронах ствола и спинного мозга лягушки по мере восстановления позы после одностороннего компенсируются за счет процессов в спинном мозге на оперированной стороне. Cass et al. (1990), используя лабиринтэктомию и перерезку вестибулярного нерва как модель дисфункции вестибулярного аппарата, установили важную роль астроглии латерального вестибулярного ядра Дейтерса в механизмах вестибулярной компенсации.

Анализируя восстановление позы после лабиринтэктомии как модели для изучения молекулярных механизмов пластичности ствола, Darlington (1991, 2000) приходит к выводу о существовании биохимических (пока еще малопонятных) процессов, инициирующих адаптивные нейронные изменения в вестибулярных ядрах на стороне повреждения. H.J.Kim et al. (1997) обнаружили увеличение синтеза полиаминов в нейронах центральных вестибулярных структур в процессе вестибулярной компенсации. А в работе Kaufman et al. (1992) на основании изменений показателя экспрессии Fos в различных ядрах ствола (ядро Даршкевича, ядро Кахаля и др.) говорится о множестве систем, участвующих в вестибулярной компенсации на острой стадии после односторонней лабиринтэктомии, вызванной введением sodium arsanilate. В ряде работ, имеющих, в том числе, и прикладное значение, выясняется не только каков механизм компенсации, но и делается попытка повлиять на скорость восстановительных процессов (Alice et al., 1998;

Darlington et al., 1992).

Для нас же представляется чрезвычайно важным обсуждение вопроса о компенсаторных процессах имеющих место в результате повреждения различных отделов центральной нервной системы, что приводит к изменениям взаимоотношений непосредственно внутри мозга. В основе физиологических механизмов компенсации, наряду с пластичностью, лежит целый ряд свойств отдельных нервных элементов и различных структур мозга. Интерес представляет вклад каждого из этих свойств в компенсаторный процесс (Кураев, Сорокалетова, 1996).

Рассматривая последствия разрушения как специфических афферентных и эфферентных структур, так и неспецифических областей головного мозга, многие авторы подчеркивают, что такого рода разрушения, как правило, не приводят к полному и необратимому выпадению исследуемой функции. После любого повреждения центральной нервной системы, если оно не влечет за собой гибели организма, следует, хотя и не всегда полное, восстановление утраченной функции (Беленков, 1980; Кураев, Сороколетова, 1996).

“Запас прочности” обеспечивается не только на разных уровнях, но и разными путями (Беленков, 1980; Кураев, Сороколетова, 1996). Поиск механизмов заставляет обратить внимание на исследование биохимии компенсаторных процессов и ответить на вопрос о компенсаторном резерве биологических систем. Таким образом, важнейшую роль в изучении процессов компенсации играют новые методы, которые, наряду с традиционными, позволяют проследить перестройки в поврежденной системе, начиная с биохимического клеточного уровня, заканчивая системным, организменным поведенческим (Саркисов, 1987; Подачин Сидоров, 1988).

Так, многочисленные исследования посвящены анализу роли биологически активных веществ, в частности моноаминов, в механизмах функциональных перестроек систем мозга после его повреждения. Изменение концентрации этих веществ ведет к ухудшению интегративной деятельности мозга и может явиться одной из причин развития патологии ЦНС. Вместе с тем считается, что нормализация уровня моноаминов может сопровождаться постепенным улучшением аналитико-синтетической деятельности мозга и тем самым способствовать восстановлению нарушенных функций. Это объясняется тем, что у животных существует специализированный механизм нейрохимического обеспечения функциональных перестроек в работе корковых и подкорковых структур. Для всестороннего понимания динамики восстановительных процессов и решения проблемы компенсации очень важным представляется изучение веществ белковой природы, которые могут быть “носителями” компенсаторного процесса (Вальдман, 1982; Зимкина, 1982; Лосева, Силаков, 1987; Ярославцев, 1990; Вартанян, Клементьев, 1991;

Schwarting, 1996). Так же важным представляется проведение таких исследований, в которых нейрофизиологическое изучение деятельности мозга в условиях нормы и патологии сочетается с выяснением нейрохимических основ этих процессов (Kitahara et al., 1995а, б; 1997а, б).

Изучение нейромедиаторов позволяет понять те механизмы и пути изменения деятельности ЦНС, которые связаны с нарушением метаболизма моноаминов, катехоламинов и ГАМК. Оптимизация концентрации этих веществ в корковых и подкорковых структурах, обеспечивает нормализацию поведения после повреждения мозга. (Романова с соавт., 1980; Советов, 1988).

Так, колебания концентрации серотонина (последний рассматривается как регулятор белкового синтеза в мозге) – один из существенных механизмов, обеспечивающих развитие компенсаторных процессов на клеточном уровне (Гецова с соавт., 1980; Кругликов, 1981).

Наличие компенсаторного резерва ставит на повестку дня проблему стимуляции посттравматической регенерации (Мотлох, 1987).

Одним из факторов, обусловливающим надежность мозговых систем, является обеспечение различных функций мозга не одной структурой, а системой со многими звеньями различной степени необходимости в разных участках коры и подкорковых образований.

Речь идет о морфологической избыточности, благодаря которой происходят функциональные перестройки. Наличие избытка нейронов, путей и связей с одинаковыми свойствами, позволяет нервным процессам распространяться в случайном порядке. И эта избыточная часть системы автоматически берет на себя выполнение утраченной функции (Коган 1964;

Адрианов, 1987; Кураев, Сороколетова, 1996).

В свете этих представлений избыточность рассматривается не как наличие большого количества "лишних" элементов, а как наличие их активного множества. Для восстановления функции в этом случае необходима функциональная реорганизация связей и запуск работы сохранных элементов.

Это становится возможным благодаря тому, что функции мозга определяются не только фиксированными, специфическими связями, характерными для первичных входов в мозг и выходов из него, но и пластическими промежуточными звеньями нервных цепочек, служащими основой реорганизации мозга для восстановления функций после их повреждения. Речь идет о наличии в системах обеспечения функций жестких и гибких звеньев, соотношение которых различно. Чем больше гибких звеньев, тем больше компенсаторные возможности системы. (Беленков, 1980; Бехтерева, 1988).

Еще одним механизмом, обеспечивающим надежность системы, является как актуализированная, так и потенциальная полифункциональность составляющих ее структур (Беленков, 1980; Бехтерева, 1988; Советов, 1988;

Кураев, Сороколетова, 1996).

В этом случае основу пластических проявлений деятельности мозга в норме и в условиях повреждения мозговых структур составляют морфологические (cтруктурные) изменения нервной ткани: тенденция роста терминалей или гиперпродукция нервных отростков (Беленков, 1980;

Леонтович, 1990; Корочкин, 2001). Согласно Беленкову (1980), эти изменения связаны не с регенерацией (что у взрослого организма, по мнению автора, практически невозможно), а со способностью отростков нейронов к росту (т.н.

sprouting). Правда, открытие стволовых клеток не позволяет быть столь категоричными в этом вопросе. Сам факт существования стволовых клеток в центральной нервной системе взрослых млекопитающих вызвал переоценку целого ряда устоявшихся представлений о процессах восстановления в ЦНС. И хотя данное открытие не отменило основных положений нейробиологии, оно, тем не менее, существенно расширяет наше представление о репарации в центральной и периферической нервной системе (Викторов, 2001; Корочкин, 2001).

Наличие как “дублеров”, так и жестко фиксированных и обладающих большими степенями свободы путей предполагает поиск тех конкретных путей и клеточных популяций, которые берут на себя функцию утраченных (Подачин, Сидоров, 1988).

Основываясь на опыте собственного многолетнего изучения последствий органического поражения ЦНС на разных уровнях и пользуясь данными литературы, В.П.Подачин (1977) выдвинул ряд положений, которые позволяют систематизировать наши знания по данной проблематике:

1) Возможности восстановления функций в поврежденной системе тем больше, чем выше уровень повреждения и чем большим количеством степеней свободы обладает поврежденная система.

Речь идет о существовании некоего градиента пластичности образований ЦНС. Наименее драматическими последствиями сопровождаются повреждения филогенетически более новых формаций со стохастическими или вероятностно-детерминированными принципами организации и более гибким обеспечением функций. У более молодых в эволюционном отношении образований мозга – лимбических структур и коры больших полушарий – специфика нервных центров утрачивается. Наиболее выраженной пластической функцией обладают лобные отделы коры больших полушарий (Адрианов, Боголепов, 1975; Зилов, 1997). Совсем другая ситуация складывается в случае повреждения таких древних структур как спинной мозг и каудальная часть ствола. Как спинальные центры, так и центры ствола мозга, обладающие высокой специфичностью, имеют низкий уровень пластичности (Березовский, 1991). В этом случае способность к восстановлению локомоторной функции у животных с перерезанным спинным мозгом находится в обратной зависимости от степени организации и специализации нервной системы. При этом тонкие движения заменяются сходными, адаптирующими организм к существованию в новых условиях - но без восстановления первично нарушенных движений (McKenna, Whishaw, 1999).

2) Травма является решающим звеном, определяющим особенности компенсаторного процесса и его конечный результат. Ее объем и локализация в значительной степени обусловливают степень нарушения деятельности проводниковых и клеточных элементов и, как следствие, характер патологии макрообразований мозга.

3) Отмечается ведущее значение в происходящих многообразных длительных реорганизациях деятельности поврежденного мозга высших регуляторных систем мозга. Не отрицая значение подкорковых компонентов В.П.Подачин, как и Э.А.Асратян, считает, что коре больших полушарий как органу высших проявлений пластичности принадлежит решающая роль в компенсаторных процессах.

Обоснованием этого положения могут служить представления о том, что в процессе филогенетической и онтогенетической эволюции животного мира роль высших (для данного вида) отделов центральной нервной системы в развитии компенсаторных приспособлений в поврежденном организме у взрослых животных непрерывно возрастает, что связано с повышением уровня пластичности нервных элементов (Асратян, 1959,стр.68; Урганджян, 1973, 1986; Соллертинская, 2005).

Факты, полученные в нейропсихологических исследованиях, уточняют данное представление. Так Л.С.Выготский на основании многолетних исследований пришел к выводу о неодинаковом системном влиянии очаговых поражений мозга на высшие психические функции на разных этапах психического развития. "При расстройствах развития (у детей), вызванных каким-либо церебральным дефектом, при прочих равных условиях больше страдает ближайший высший по отношению к пораженному участку центр и относительно меньше страдает ближайший низший по отношению к нему центр. При распаде (у взрослых) наблюдается обратная зависимость: при поражении какого-либо центра при прочих равных условиях больше страдает ближайший к пораженному участку низший, зависящий от него центр и относительно меньше страдает ближайший высший по отношению к нему центр, от которого он сам находится в функциональной зависимости" (Выготский, 1982).

Наряду с особенностями компенсаторных перестроек в онтогенезе показана связь между особенностями компенсаторного процесса и уровнем филогенетического развития. Имеет место прямая параллель между уровнем филогенетического развития, степенью нарушения вегетативно-соматических функций и деструктивно-дегенеративными изменениями в случае разного рода повреждений спинного мозга: чем ниже уровень филогенетического развития, тем меньше нарушения, но тем ниже уровень пластичности нервной системы (и, следовательно, ниже компенсаторные возможности коры). При перерезках спинного мозга, интегративная роль передних отделов мозга в развитии компенсации возрастает в процессе филогенеза (Зимкина, 1982; Матинян, 2003).

Другие авторы, не отрицая ведущего значения коры больших полушарий в компенсаторной приспособляемости, считают, что нельзя недооценивать возможное участие в этом процессе периферической нервной системы, а также гуморальных механизмов (Зимкина, 1972).

Таким образом, в настоящее время считается общепризнанным, что в основе компенсации при нарушении целостности центральной нервной системы лежит реорганизация ее деятельности, которая осуществляется благодаря избыточности структур, обеспечивающих различные функции, полифункциональности и пластичности нервных элементов ее составляющих.

Преобладает мнение о ведущей роли коры в процессах компенсации. В ряде случаев имеет место мобилизация функциональных возможностей близких по выполняемым функциям частей нервной системы.

При поражении различных уровней ЦНС, наряду со специфическими нарушениями, имеет место нарушение висцерально-вегетативной регуляции (Висцеральная патология, 1975, стр.4-6; Советов, Гильман, 1975; Гильман с соавт., 1977; Гильман, Советов, 1980; Романова с соавт., 1980; Советов, 1988;

Шарова, 1999). Многие авторы работ отмечается важность сосудистого компонента в развитии патологических и компенсаторных процессов (Угрюмов с соавт., 1984; Советов, 1988). При этом наряду с восстановлением специфических нарушений имеют место и другие неспецифические адаптационные реакции поврежденного организма (Гуляева, 1997).

Обеспечение неспецифических реакций организма, направленных на поддержание гомеостаза в новых условиях, осуществляется благодаря взаимодействию структур лимбической системы, ретикулярной формации и диэнцефальных структур (Вейн, Соловьева, 1973 Болдырева, 2000а). Особая роль в этих перестройках принадлежит гипоталамусу (Брагина, 1966; Латаш, 1968; Вейн, Соловьева, 1973; Ониани, 1980; Вейн, Соловьева 1981; Смирнова, 1986). Гипоталамус как высшее регуляторное звено автономной нервной системы, обеспечивающее интеграцию вегетативных и эндокринных функций (Матинян, 2003), участвует в поддержании гомеостаза (Шмидт, Тевс, 1998).

Как уже было сказано выше, травма является решающим звеном, определяющим особенности компенсаторного процесса и его конечный результат. Ее объем и локализация в значительной степени обусловливают степень нарушения деятельности проводниковых и клеточных элементов и, как следствие - характер патологии (Подачин, Сидоров, 1988).

Компенсаторные возможности нервной системы зависят от уровня пластичности составляющих ее элементов и определяются тем, в каком отделе головного мозга локализовано повреждение. Самые тяжелые последствия имеют место после повреждений стволовой локализации, так как и у человека, и у животных ствол мозга играет ведущую роль в поддержании гомеостаза.

Здесь расположены центры витальных функций организма и проходят основные восходящие и нисходящие пути (см. часть 3 литобзора).

Говоря о принципе дополнительности, следует отметить значение в процессах компенсации работы парных структур, взаимодействие которых обеспечивает деятельность нервной системы в новых условиях. В связи с этим представляются чрезвычайно актуальными и заслуживают специального рассмотрения вопросы 1) о последствиях одностороннего повреждения и 2) характере церебральных адаптивно-компенсаторных перестроек.

2. Значимость симметричной организации структур мозга в В литературе имеются данные о том, что эволюция животного мира шла в направлении от шаровой к лучевой, затем к билатеральной симметрии, а далее - к триаксиальной асимметрии (Геодакян, 1993). Вероятно, латерализация функций у двусторонне-симметричных организмов имеет определенные преимущества: за счет односторонней специализации на какойто одной функции и возможности контролировать несколько функций одной парной структурой экономится нервный субстрат (Павлова, 2001).

Мозг у позвоночных животных – парный орган. Вероятно, это обусловлено билатеральным планом строения тела, симметрией сенсорных и моторных функций. Широко исследуется функциональная межполушарная асимметрия (МПА) ЦНС, частными случаями которой являются речевая функция и “рукость” у человека. Основные данные по функциональной асимметрии у людей получены на клиническом материале. Результатом клинических исследований стало существенное увеличение перечня признаков асимметрии головного мозга за счет сведений о неодинаковой направленности изменений сознания, восприятия, эмоционального поведения при избирательном повреждении правого и левого полушария (Брагина, Доброхотова, 1981).

Если первоначально латеральная специализация больших полушарий рассматривалась как уникальная особенность головного мозга человека качественный скачок в эволюции позвоночных, возникший главным образом под влиянием речевой деятельности, то с течением времени появилось множество фактов наличия функциональной МПА у животных, стоящих на разных ступенях эволюционной лестницы (Бианки, 1979; 1980). Эти асимметрии рассматриваются в качестве эволюционных предшественников МПА мозга человека. В частности, существует мнение, что правостороннее предпочтение у людей и грызунов имеет сходные механизмы, связано с кортикальной асимметрией и обусловлено увеличением влияния коры на подкорковые образования в процессе филогенеза. Для нас особый интерес представляет моторная асимметрия. Особенности моторной асимметрии животных, в частности крыс, достаточно подробно исследованы в ряде работ (Удалова, Михеев, 1982; Рябинская с соавт., 1984; Микляева с соавт., 1988;

Микляева, 1989; Мурик, 1990; Сташкевич с соавт., 2000; Сташкевич, Куликов, 2000; Иоффе с соавт., 2002).

Установлено, что функциональная МПА бывает двух видов: видовая и индивидуальная. Видовая асимметрия или полушарная специализация – тип асимметрии, имеющий видоспецифическое направление (“рукость” у человека). Для индивидуальной асимметрии нехарактерно наличие видоспецифического направления (Бианки, 1979; 1980; Микляева, 1989). У животных традиционным считалось наличие индивидуальной функциональной асимметрии. Хотя есть данные и о видовой латеральной специализации мозга животных. Так, у крыс при решении некоторых пространственно-зрительных характеристик играет правое полушарие. У мыши в моторной асимметрии передних конечностей доминирует левая гемисфера. У канареек левое полушарие превалирует в осуществлении моторного контроля вокализации (Удалова, Михеев, 1982; Бианки, 1985) и т.д.

Так как важный биологический смысл парной работы больших полушарий состоит в обеспечении целостной деятельности организма, то асимметричная организация мозга оказывается целесообразной для развития компенсаторных процессов при возникновении патологического очага в одном из полушарий. В этом случае восстановление интегративной деятельности зависит от того, смогут ли симметричные (неповрежденные) области восполнить утраченную функцию; имеются ли резервные возможности, связанные с механизмом межполушарного взаимодействия. Формирование новых морфофункциональных связей обоих полушарий является важной основой церебральных восстановительно-компенсаторных процессов, направленных на ликвидацию возникшего дефекта или нарушений функции (Советов, 1988).

При исследовании структурных предпосылках функциональной МПА показано, что в основе функциональной МПА лежит анатомическая анатомическая асимметрия мозга представляет собой "лишь бледную тень того, что исследователям известно о функциональной асимметрии ЦНС", можно сказать, что анатомическая асимметрия является ее морфологическим прослеживается взаимосвязь поведенческих коррелятов межполушарной асимметрии с макроанатомическими и биохимическими асимметриями. То есть, химическая асимметрия головного мозга также относится к числу материальных основ МПА (Carlson, Glick, 1989; Вартанян, Клементьев, 1991;

Молодцова, 2001; Иоффе с соавт., 2002). Совокупность этих (и возможно других, не исследованных до конца) морфо-функциональных асимметрий и обусловливает, по-видимому, определенную полушарную специализацию функций.

Развитие представлений о генезе межполушарной асимметрии связано также с появлением новых данных о морфо-функциональной организации правого и левого полушария. Так, помимо "горизонтальной" МПА в клинических исследованиях и в эксперименте выявлена неоднозначная связь каждого из полушарий со срединными образованиями головного мозга:

правого преимущественно с диэнцефальными структурами мозга, а левого – с ретикуло-стволовыми (Доброхотова, Брагина, 1977; Жаворонкова, Добронравова, 1993; Шарова c соавт., 1993, 1995; Симонов с соавт., 1995;

Симонов, 1999; Шарова, 1999; Болдырева с соавт., 2000).

По мнению В.А.Геодакяна (1993), существует зависимость эволюционного возраста функции с ее локализацией: с правым полушарием связаны функции эволюционно старые, а с левым (“экспериментальным”) – эволюционно молодые. Левое полушарие теснее связано со средой обитания.

Возникающие здесь молодые функции затем транслируются в правое (консервативное) полушарие.

Интересно мнение автора о функциях, эволюционный возраст которых не столь очевиден (например, эмоции). Считается, что в фило- и онтогенезе появление отрицательных эмоций предшествует появлению положительных.

При этом положительные эмоции, как более молодые, связаны с левым полушарием, а отрицательные – с правым (Геодакян, 1993). Эта гипотеза подтверждается данными экспериментальных исследований (Зайченко с соавт., 2000; Преображенская, 2000). Выявлена зависимость латерализации эмоций не только от ее знака, но силы (Русалова, Костюнина, 2001), а также фактора новизны, пола, типа нервной системы, зоосоциального опыта и т.д.

(Павлова, 2001).

Представления об МПА с течением времени претерпели определенную эволюцию. Ранее функциональная специализация полушарий представлялась довольно "жесткой": так у животных, стоящих на разных ступенях эволюционной лестницы (птицы, грызуны, хищники, приматы) правое полушарие активируется для решения пространственных задач и восприятия эмоций, а левое – при коммуникативных функциях (Симонов, 1999).

У человека сначала речь шла о тотальном доминировании левого полушария. Затем отмечали преимущественную связь левого полушария головного мозга с вербально-символическими (абстрактным познанием), а правого - с пространственно-синтетическими функциями (чувственным познанием) (Адрианов, 1986; Симонов с соавт., 1995). Отмечалась также динамичность латерализации функций. В настоящее время преобладают представления о парциальном доминировании, согласно которому доминирование полушарий у людей носит не абсолютный, а относительный характер и специфично для разных функций (Бианки, 1980; Хомская, 2002).

У крыс разного вида, по данным Рябинской с соавт. (1984), предпочтение конечности является достаточно устойчивой формой асимметрии, тогда как пространственно-моторная асимметрия как поведенческая тактика заключается не в жестком преобладании определенного направления движения в любых условиях, а в доминировании побежек в одну сторону в конкретных ситуациях.

Чрезвычайно важным и актуальным является вопрос о взаимодействии между симметричными центрами обоих полушарий в процессе восстановления после латерализованного повреждения любой симметричной структуры мозга.

Он рассматривался еще в классических работах И.М.Сеченова (1863) и Н.Е.Введенского. И.М.Сеченов полагал, что взаимодействие осуществляется либо путем иррадиации возбуждения и торможения из одного полушария в другое, либо по принципу реципрокных отношений. В лаборатории И.П.Павлова показаны сложные и тонкие формы межполушарных отношений, роль комиссуральных связей в работе полушарий как единого целого (Советов, 1988).

Так как в ходе эволюции прогрессировала специализация полушарий, усложнялись межполушарные отношения, то при изучении адаптивнокомпенсаторных реакций в случаях одностороннего поражения головного мозга возникла необходимость, с одной стороны, анализа изменений межполушарного взаимодействия, а с другой - функционального состояния интактного полушария (Трауготт, 1986).

В экспериментальных и клинических исследованиях, посвященных динамике состояний поврежденного и интактного полушария, а также межполушарным взаимодействиям при компенсации в случае патологии, доказана высокая информативность анализа биоэлектрической активности мозга (Русинов, Гриндель, 1987; Ливанов, 1989). Объективным показателем корково-подкорковых взаимодействий и состояния срединных структур мозга является, в частности, межполушарная когерентность биоэлектрической активности мозга (Шарова с соавт., 1991; 1992). У здоровых людей выявлено наличие оптимального уровня межполушарной асимметрии когерентности, отражающей преобладание сочетанности биопотенциалов в доминантном полушарии (Болдырева с соавт., 2003). Установлена зависимость асимметрии показателей биоэлектрической активности от латерализации повреждения (Зверева с соавт., 1996; 1998).

Особый интерес представляют исследования механизмов компенсации при повреждении парных структур разного уровня.

В случае латерализованного полушарного повреждения в качестве компенсаторного механизма рассматривается появление зон повышенной активности (или гиперактивности) в симметричных корковых областях интактного полушария. Такое усиление активности позволяет, вероятно, в значительной мере восполнить нарушенную функцию. Оно выражается, например, в увеличении амплитуд вызванных ответов, усилении конвергенции импульсов при парной стимуляции, увеличении реакции усвоения ритма, увеличении числа нейронов, способных “разрабатываться” на трансколлозальную стимуляцию, появлении активного десинхронизирующего фона (Советов, Гильман, 1975; Гильман, Советов, 1980). Вместе с тем, неоднозначность связи левого и правого полушарий с активирующими и синхронизирующими срединными образованиями мозга, о чем было сказано выше, предполагает не только разные последствия в случае латерализованного повреждения, но и разные пути компенсации нарушенных функций.

В ряде исследований показано, что скорость восстановления и тяжесть состояния больного зависит как от стороны повреждения, так и от исходной, полушарной доминантности (т.е. правшества-левшества человека) (Хомская, 1987; Брагина, Доброхотова, 1988; Жирмунская, 1989; Жаворонкова, 1990;

Доброхотова, Брагина, 1993). Однако в вопросе значимости каждого из полушарий для характера восстановления и его исхода нет еще полной ясности.

По мнению одних авторов в адаптивно-компенсаторных реакциях мозга более активную роль играет левое полушарие (Доброхотова с соавт., 1985;

Добронравова, 1989; Жирмунская, 1989), по мнению других – правое (Жаворонкова, Добронравова, 1993; Степаненко с соавт., 2000). Данное противоречие может быть обусловлено неоднородностью сравниваемых выборок и разным, зачастую многоочаговым, характером поражения головного мозга Возможным разрешением этого противоречия могут служить данные Шаровой (1999) о темпах восстановления больных с тяжелой диффузной травмой мозга при разном уровне церебрального поражения и разной латерализацией полушарного патологического очага. При корковоподкорковом и особенно подкорково-стволовом поражении восстановление было более медленным при наличии очага в левом полушарии, чем в правом.

Отставание в сроках восстановления больных с правополушарным очагом по сравнению с левополушарным наблюдалось при подкорково-диэнцефальном повреждении мозга. В этих исследованиях проявляется 1) важность сохранности всех звеньев разных естественных функциональных систем мозга для его восстановления при повреждении; 2) преимущественная функциональная связь правого полушария с диэнцефальными структурами мозга, наиболее ответственными, в частности, за гомеостатическую устойчивость организма.

Эта связь может иметь общебиологическое значение. Так исследование различий в регуляции процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) у крыс с разной устойчивостью к церебральной ишемии показало, что активация перекисного окисления липидов слева является прогностически благоприятной, а справа – прогностически неблагоприятной при ишемии мозга. (Опитц, Саркисова, 1996).

изучена, то исследование работы парных структур лимбической системы и других отделов мозга только набирает обороты.

Было обнаружено наличие асимметрии в гипоталамусе (эндокринной, нейрохимической и др.). Описывался разный уровень метаболизма правого и левого гипоталамуса у крыс (Лапина с соавт., 1984); отмечалась связь между моторной асимметрией животного и латерализацией гипоталамуса (Glick et al., 1980). Наличие асимметрии в этом отделе мозга при осуществлении пищевых реакций (Ноздрачев, Чернышова, 1989); установлена асимметрия правого и левого гипоталамуса при положительных эмоциональных реакциях (Павлова, 2001). Показана более выраженная реакция обоих полушарий коры при самостимуляции правого гипоталамуса, чем левого. Причем, корреляции моторной и сенсорной асимметрии с латерализацией мотивационных и эмоциональных состояний не обнаружено.

Функциональная асимметрия миндалины (с правосторонним доминированием) была показана у кошек при регистрации вызванных потенциалов в ответ на условные стимулы. Она имела место при угашении условного рефлекса (Ванециан, 1990). Асимметрия по выраженности тетаритма в миндалине обнаружена у собак (Чилингарян, Богданов, 1998).

В настоящее время в литературе активно обсуждается также наличие и функциональная значимость асимметрии гиппокампа и орбитофронтальной коры как важнейших составляющих лимбической системы.

продемонстрирована Чилингарян и Богдановым (1998). При повышении уровня активации мозга появляется асимметрия гиппокампа, которую невозможно обнаружить при нерегулярной ЭЭГ активности сонного типа (Квирквелия, 1987).На этом основании был сделан вывод, что в определенных ситуациях гиппокампальные образования могут действовать не как единая система, а как две независимые субсистемы. В других работах также отмечается неравнозначность отдельных областей гиппокампа в процессах обучения, поддержания эмоционального напряжения и регуляции вегетативных функций (Левшина с соавт., 1977; Болдырева с соавт., 1995;

Шарова с соавт., 1993, 1995; Шарова, 1999). Так как эта проблематика непосредственно связана с нашими исследованиями, то в настоящем разделе мы лишь коротко коснулись работ по данной тематике и вернемся к их рассмотрению в других главах.

3. Структурно-функциональная организация ствола мозга Ствол мозга, особенно каудальная его часть, менее всего меняется в эволюционном ряду млекопитающих (Ноздрачев, Поляков, 2001), вследствие этого, нарушение регуляции витальных функций в филогенетическом ряду в значительной степени универсально (см.раздел I). Поэтому мы считаем, что целесообразно познакомиться с общими сведениями о строении данного образования. Следует отметить, что эти представления в значительной степени базируются на данных, полученных в исследованиях на человеке.

С морфофункциональной точки зрения к стволовым структурам относят продолговатый мозг, варолиев мост, средний мозг и мозжечок.

Продолговатый мозг является продолжением спинного мозга и имеет с последним относительное морфологическое сходство (сегментарное строение черепных нервов). Условной границей между стволом и спинным мозгом является место выхода первых шейных корешков и перекрест пирамид. Но у крысы продолговатый мозг переходит в спинной без отчетливой границы (Ноздрачев, Поляков, 2001, стр.287). Существует мнение, что спинной мозг и мозговой ствол является центральной трубовидной сердцевиной мозга и состоит из относительно недифференцированной нейронной массы, к которой с наружной поверхности присоединяются в виде придатков специфические нейронные группировки (Бродал, 1960; Саркисов, 1964; Вейн, Соловьева, 1973; Кратин, Сотниченко, 1987; Лиманский, 1987; Морфология человека.

/Под ред. Никитюка, 1990; Савельев, Негашева, 2001; Гистология /Под ред.

Афанасьева, 2004).

Исследователи, работающие на крысах, считают, что к стволу мозга относится продолговатый мозг, задний мозг и средний мозг. Мозжечок и мост возникают в процессе дифференцирования заднего мозга (Ноздрачев, Поляков, 2001).

Клиницисты подразделяют ствол на оральную (средний мозг и верхние отделы варолиева моста) и каудальную (продолговатый мозг, нижние отделы варолиева моста) части (Раева с соавт., 1966; Вейн, Соловьева, 1973; Баркалая, 1991).

К стволу головного мозга относятся те структуры ЦНС, которые играют ключевую роль в поддержании гомеостаза, регулируя деятельность систем кровообращения, дыхания, пищеварения, выделения. “Бульбарные структуры мозгового ствола важны для осуществления рефлексов на интероцептивные сигналы от рецепторов дыхания и кровообращения и в сопряжении кровообращения и дыхания, в чем заключается важнейшая роль этих отделов мозга в регуляции вегетативных функций. Вегетативные сдвиги, развивающиеся при поражении ствола мозга, можно рассматривать как наиболее типичные и в то же время грозные осложнения, часто имеющие витальный характер” (Смирнова, 1986).

Элементы ствола мозга могут быть объединены в три функциональные системы: рефлекторную, интегративную и нейрорегуляторную (Лиманский, 1987).

На клиническом материале показано, что в ранний послеоперационный период при остром повреждении ствола в патологический процесс вовлекаются все три функциональные субсистемы и клинические нарушения носят комплексный характер (Смирнова, 1986; Баркалая, 1991; Брагина с соавт., 1997). Поэтому нам кажется целесообразным дать краткую общую морфофункциональную характеристику каждой из этих субсистем.

Рефлекторная система ствола мозга В стволе заключены ядра 10 пар черепно-мозговых нервов (от III до ХII).

I и II пара черепных нервов – обонятельный и зрительный, относятся к ложным черепным нервам – не имеют узлов и ядер и вообще не имеют отношения к собственно стволу мозга (Крылова, Искаренко, 1986). С помощью остальных пар нервов осуществляется афферентная и эфферентная иннервация внутренних органов и головы. Кроме того, все специальные органы чувств (зрительная, слуховая, вестибулярная, вкусовая, соматическая и висцеральная чувствительность), за исключением обоняния, через интернейронный аппарат замыкаются на ядрах мотонейронов черепных нервов, являющихся аналогом передних и задних рогов спинного мозга, полуколонны которых образованы сенсорными и моторными группами нейронов. Это так называемая специфическая часть мозгового ствола, через которую осуществляется сегментарная иннервация. Отметим особое положение VIII пары: одна из частей его ядер – вестибулярная – является частью сердцевины мозга (Вейн, Соловьева, 1973). В стволе находится ряд специализированных нейронных структур, т.н. “генераторов”, способных обеспечивать существование и скоординированность простых стволовых рефлексов: жевание, глотание, дыхание, сердечные и барорефлексы. В этих рефлекторных актах участвуют как группа двигательных и чувствительных клеток, так и группы клеток генераторов”, относящихся к висцеральной части ствола мозга (Крылова, Искренко, 1986). Большинство поведенческих актов обязательно развиваются с участием вегетативных рефлексов ствола мозга. При этом осуществляется постоянная регуляция и приспособление систем жизнеобеспечения к текущим условиям.

К специфической части относятся и проводящие пути ствола мозга.

Можно сказать, что часть проводящих систем либо начинается, либо заканчивается в стволе. Нисходящие пути: кортикоспинальный или пирамидный тракт, кортикобульбарный тракт, экстрапирамидная (подкорковая) система. Коллатерали первых двух трактов, оканчиваясь в красном ядре, в ядрах ретикулярной формации, в вестибулярной части ядерного комплекса VIII нерва, в ядрах шва, голубого пятна, нижних и верхних буграх четверохолмия среднего мозга и т.д.

Экстрапирамидная система поддерживает тонус скелетной мускулатуры и автоматически (бессознательно) регулирует ее работу.

Моделирование последствий удаления невриномы VIII нерва заставляет нас обратить особое внимание на комплекс вестибулярных ядер, от которого начинается еще одна нисходящая система: вестибулоспинальный тракт. В этот комплекс входят следующие ядра: верхнее (Бехтерева), медиальное (Швальбе), нижнее (нисходящее), латеральное (Дейтерса) и группа x, y, z (Бродал с соавт., 1966). Нисходящий вестибулоспинальной тракт берет начало из латерального вестибулярного ядра (Дейтерса). Последнее имеет более тесные, чем другие вестибулоспинальных нейронов обнаруживаются на интернейронах и мотонейронах VII-VIII пластин серого вещества спинного мозга. Следует отметить соматотопическую организацию вестибулоспинальной проекции.

Повреждение ствола на уровне ядра Дейтерса с одной стороны приводит к нарушению позы животного. Это обусловлено нарушением взаимодействия вестибулоспинального тракта (Бродал с соавт., 1966; Bacskai et al., 2002).

Кроме нисходящих проводящих путей через ствол мозга проходят и восходящие, которые делятся на экстероцептивные (латеральный проприоцептивные и интероцептивные. В задней части продолговатого мозга лежат нежное и клиновидное ядра, которые образованы пучками Голля и Бурдаха. Ядра дают начало лемнискоталамическому пути (медиальной петле).

Через ствол мозга проходят спиномозжечковый и мозжечково-таламический тракты Существует значительное число публикаций, посвященных описанию строения и принципов организации систем двигательного и позного контроля, а также различных сенсорных систем (зрительной, слуховой, вестибулярной), связанных со стволом головного мозга (Магнус, 1962; Бродал с соавт., 1966;

Шмидт, Тевс, 1985; Лиманский, 1987; Иоффе, 1991; Шульговский, 1997;

Шарова, 1999; Abatzides, Kitsios, 1999; Matsuyama, Drew, 2000; Sarkisian, 2000;

Basso et al., 2002; Krutki et al., 2003).

Не для всех специфических стволовых систем выявлены прямые восходящие связи с корой. Так, вестибулярная система посылает свои аксоны в ретикулярную формацию (медиальную часть продолговатого мозга и моста), мозжечок, таламус и гипоталамус (Sarkisian, 2000; Bacskai et al., 2002). И уже из этих релейных станций афферентация поступает в соответствующие корковые зоны.

Отмечается, что специфические стволовые системы контролируются несколькими корковыми (и не только) областями. Так, например, было показано, что один и тот же мотонейрон глазных мышц является “общим конечным путем” для разных надъядерных влияний при разном типе движений глаз (Шахнович, 1974; Abatzides, Kitsios, 1999). То есть, зрительная система имеет центры, которые связывают ее с несколькими моторными системами.

Вестибулярная система (вестибулярный аппарат и связанные с ним центральные структуры) дает начало двум группам соматическим вестибулярным рефлексам. Первая группа вестибулоспинальных рефлексов (фазных и тонических) обеспечивает стабилизацию положения головы в пространстве. Вторая группа – вестибулоокуломоторных рефлексов предназначена для стабилизации положения глаз в пространстве (Лиманский, 1987; Abatzides, Kitsios, 1999). Имеются сведения, что вестибулоокуломоторные реакции включают клетки ретикулярной формации (РФ) и коллатерали клеток вестибулярных ядер. Следует обратить особое внимание на связь вестибулярных ядер, в частности ядра Дейтерса с ретикулярной формацией ствола (Matsuyama & Drew, 2000). РФ подвергается влиянию как гомолатеральных, так и контралатеральных вестибулярных ядер и таким образом вестибулярные ядра играют роль в облегчающей деятельности РФ (Бродал с соавт., 1966).

Нейрорегуляторная система ствола мозга Одной из важнейших функций нервной системы является ее регулирующая и интегрирующая роль. Для выполнения этих функций в телах нейронов, их аксонах и окончаниях содержатся две функциональные группы веществ: вещества-передатчики (нейротрансмиттеры) и нейрорегуляторы.

Нейротрансмиттеры выделяются из терминалей в синаптическую щель, взаимодействуют со специфическими рецепторами на постсинаптической мембране и быстро и ограниченно изменяют ее проводимость, что приводит к гипер- или деполяризации. Это обеспечивает передачу сигнала через синапсы.

Нейрорегуляторами следует считать вещества, которые не действуют на постсинаптический передаточный механизм непосредственно, а изменяют его функциональное состояние, влияя на метаболическую активность нейрона.

нейротрансмиттеров (Лиманский, 1987; Нейрохимия, 1979).

Сейчас известно несколько десятков соединений, относящихся к нейрорегуляторную функцию, так и функцию передачи информации (нейротрансмиттерную).

В настоящее время в стволе мозга удалось выявить несколько систем с идентифицированными нейрорегуляторами. Эти системы не являются гомогенными, а образованы популяциями нейронов, которые одновременно вырабатывают несколько химических соединений. Если раньше считалось, что синаптические окончания могут вырабатывать только один вид медиатора, то сейчас показано, что в одном синапсе могут сосуществовать несколько групп медиаторов (Шульговский, 1997).

Довольно подробно изучены пути распространения влияния биогенных аминов, связанных со стволом.

Так, норадренергическая система, локализована преимущественно в латеральной части продолговатого мозга (в вентролатеральном ядре ретикулярной формации) и латеральной части моста, которая в свою очередь делится на систему голубого пятна и латеральную тегментальную систему.

Система голубого пятна локализуется в области перешейка между мостом и средним мозгом (Шульговский, 1997; Amaral & Sinnamov, 1977).

Голубое пятно содержит до 43% всех норадренергических нейронов ствола мозга. Норадренергические волокна иннервируют большую часть диэнцефалона и весь кортекс (Morrison & al., 1979), связывают НА-нейроны голубого пятна с покрышкой среднего мозга и далее с таламусом, достигают миндалины, передних таламических ядер, септума, свода, базальных областей переднего мозга, группе вестибулярных ядер, в частности, ядру Дейтерса и т.д.

(Лиманский, 1987; Schuerger, Balaban, 1999).

Разрушение locus coeruleus ведет к драматическому уменьшению уровня НА и норадренергических метаболитов в неокортексе, т.к.

норадренергическую иннервацию получают все области коры: фронтальная, теменная, височная и затылочная. Но самая большая часть волокон идет к частям лимбической системы. Проекции к лимбической системе включают цингулярную извилину, гиппокамп с зубчатой фасцией и периформную кору.

Окончания терминалей волокон голубого пятна в неокортексе встречаются во всех корковых слоях (Amaral, Sinnamon, 1977; Morrison & al., 1979; Moor, Bloom, 1979).

РФ посылает восходящие и нисходящие волокна. Восходящие волокна оканчиваются в структурах гипоталамуса и лимбической системы. Имеются прямые доказательства наличия нейронов, отдающих моноаминосодержащие волокна в спинной мозг. Так, НА окончания определяются в области передних и боковых канатиков спинного мозга (Вальдман, Цирлин, 1981).

Функции норадренергической системы до сих пор не совсем ясны.

Считается, что она участвует в формировании эмоциональных состояний отрицательного знака (тоски, страха). Не участвуя в формировании модальноспецифической сенсорной информации, она вовлечена в регуляцию моторных и сенсорных функций, в деятельность висцеральных систем, а также таких общих функций как память, обучение, внимание, принимает участие в формировании стадий цикла борствования-сон (Лиманский, 1987; Schuerger, Balaban, 1999).

К катехоламинергической относится и дофаминергическая система, делящаяся на несколько частей, локализованных в ростральной части среднего (Schwarting, Huston, 1996a,b) и продолговатом мозге, а также в гипоталамусе.

Но особенно крупное скопление дофаминсодержащих нейронов сосредоточено в черной субстанции. Дофаминергическая система, в отличие от норадренергической, имеет жесткую топографическую организацию. Имеются сведения о связи дофаминергической системы с фронтальными областями коры (поверхностных ее слоях), с глубокими слоями медиальной префронтальной коры, с поясной извилиной, с некоторыми ядрами таламуса, а также с РФ ствола и верхними бугорками четверохолмия. Полагают, что система участвует в развитии эмоциональных реакций, в организации стереотипного и сложного двигательного поведения, а также в регуляции нейроэндокринных и висцеральных функциях. (Шульговский, 1997;

Шарова,1999).

Серотонинсодержащие нейроны локализованы в наиболее медиально расположенных областях продолговатого мозга, моста и среднего мозга – в центральном сером веществе, ретикулярном магноцеллюлярном ядре и ядрах шва (дорсальном и медиальном). Нейроны, содержащие серотонин, посылают свои аксоны к РФ, к сенсорным и моторным ядрам черепных нервов, к ядрам и промежуточного и переднего мозга. Предполагают, что они участвуют в терморегуляции, сенсорном восприятии, защитных реакциях, регулируют кровообращение, дыхание, выделение гормонов гипофиза, потребление пищи и воды, а также включаются в регуляцию циклов сон-бодрствование (Amaral & Sinnamon, 1977; Morrison & al., 1979; Лиманский, 1987; Шарова, 1999).

С помощью гистохимических методов было выяснено, что в продолговатом мозге встречается небольшое количество холинэргических нейронов. В РФ 43% нейронов – холинэргические. Катехоламинергическая и ацетилхолинергическая системы ствола рассматриваются в совокупности как целостная антагонистическая система, ответственная за бодрствование и парадоксальный сон (Шульговский, 1997; Шарова,1999).

Интегративная система ствола мозга Повреждение ствола головного мозга, играющего ключевую роль в поддержании гомеостаза, предъявляет серьезные требования к адаптационным системам организма.

Для обеспечения адекватного поведения организма в среде обитания необходимо нормальное функционирование мозга как единого целого. В этом модальноспецифических систем и реакций организма (простых рефлексов и рефлекторных актов разной степени сложности). Нормальные адаптивные поведенческие реакции предполагают наличие оптимального тонуса коры и подкорковых образований (Данилова, Крылова, 2002; Лурия, 2002).

Структуры, обеспечивающие генерализованную регуляцию уровня активности как мозга в целом, так и ряда его специализированных образований (модулирующие состояние всего нервного аппарата) образуют т.н.

«неспецифическую (активирующую) систему». В состав этой системы входит ретикулярная формация (РФ) ствола мозга и ряд внестволовых структур – промежуточный мозг и кора, отдельные структуры лимбической системы и гипоталамус (Кратин, Сотниченко, 1987; Лиманский, 1987; Зенков, Ронкин, 1991; Шульговский, 1997; Шарова, 1999; Данилова, Крылова, 2002; Лурия, 2002).

4. Лимбико-ретикулярный комплекс – часть регуляторной системы Ретикулярная формация впервые была описана Рамон-и-Кахалем и независимо от него В.М.Бехтеревым в 1896 году.

Бурный интерес к активирующей системе начался приблизительно с 1949 года, когда Мэгун и Моруцци обнаружили, что стимуляция стволовой электроэнцефалографическое пробуждение, т.н. arousal (Мэгун, 1961). Далее следовала череда исследований, посвященных изучению структуры и функции этой части ствола (Росси, Цанкетти, 1960; Зимкина, 1958; Наута, Кейперс, 1962; Ильюченок, 1965, 1971; Борисова, 1983 и др.). Дальнейшие исследования десинхронизации ЭЭГ, выражающейся в появлении высокочастотной, низкоамплитудной, нерегулярной по частоте электрической активности (Зенков, Ронкин, 1991).

Ретикулярная формация ствола мозга состоит из нейронов различных типов и размеров, соединяющихся друг с другом короткими отростками, и многочисленных волокон, образующих нервную сеть. РФ принято делить на сосредоточены нейроны крупных размеров (крупные и гигантские нейроны), тогда как в латеральной встречаются более мелкие нейроны. Наиболее отчетливые различия между медиальными и латеральными частями обнаруживаются в продолговатом мозге и мосте и менее выражены в среднем мозге.

формации образуют полисинаптические цепи и многочисленные коллатерали, оканчивающиеся на других ретикулярных нейронах, под влиянием одной ретикулярной нервной клетки могут находиться до 30 тысяч других ретикулярных нейронов.

Ретикулярная формация лежит на пути всех входящих в головной мозг и исходящих из него каналов систем информации. Так, РФ ствола мозга получает афферентные сигналы от нейронов спинного мозга. Кроме того, нейроны РФ получает большое количество коллатералей от сенсорной части тройничного нерва (V), от сенсорных нейронов улиткового и вестибулярного подразделения вестибулярного (VIII) нерва, а так же от сенсорной части блуждающего (Х) и языкоглоточного (XI) нерва и от медиальных ядер мозжечка. Т.е. импульсы различных сенсорных модальностей конвергируют на многих ретикулярных нейронах. Считается, что комплекс вестибулярных ядер, обособившийся из нейронов, входящих в ее состав, находится в тесном взаимодействии с ретикулярной формацией ствола мозга (Matsuyama, Drew, 2000). Наиболее крупным ядром этого комплекса являются латеральное вестибулярное ядро Дейтерса. Эфферентные нисходящие пути от ядра Дейтерса направляются к спинному мозгу (Вейн, Соловьева, 1973; Лиманский, 1987). Восходящие пути отдают коллатерали на нейроны РФ и другие вестибулярные ядра (Бродал с соавт., 1966; Bacskai et al., 2002).

полушарий, полосатое тело, промежуточный мозг, структуры лимбической системы) тоже посылают афферентные волокна к РФ. Основная масса волокон рострально расположенных нейронов оканчивается в РФ среднего мозга, а гигантоклеточного ретикулярного ядра продолговатого мозга и ретикулярных ядрах моста.

кортикоретикулярных проекций.

Ретикулярная формация имеет обширные эфферентные связи, которые могут быть разделены на три группы. Часть волокон проецируются на сенсорные и моторные ядра ствола и спинного мозга, другая группа имеет эфферентные связи с мозжечком. Третья восходит к верхним отделам центральной нервной системы: таламусу (медиальному, интраламинарному, дорсомедиальному, центральному латеральному и др.), гипоталамусу, преоптической и септальной области, базальным ганглиям. Эфферентные волокна стволовой ретикулярной формации обнаружены и во фронтальных отделах коры больших полушарий (Бродал, 1960; Лиманский, 1987;

Шульговский, 1997; Шарова,1999).

активирующей системы, относящейся “к первому функциональному блоку” многоуровневая система, обеспечивающая регуляцию и формирование функциональных состояний ЦНС. Эта неспецифическая система, по образному выражению Э.Гольдберга, напоминает ствол дерева (Гольдберг, 2003).

Нижний уровень – спинальная система ретикулярных нейронов. Выше располагается уровень продолговатого мозга – бульбарная ретикулярная формация. Более высокий уровень, куда входит мезэнцефалическая ретикулярная формация, охватывает неспецифическую систему моста и среднего мозга. На уровне зрительного бугра выделяется неспецифическая таламическая система, которая, активируясь ретикулярной формацией ствола мозга, обеспечивает регулирование общей возбудимости нервных центров на всех уровнях от спинного мозга до коры больших полушарий, а также обеспечивает пробуждение и поддержание бодрствования организма (Шульговский, 1997).

активным состоянием, которое поддерживается благодаря наличию двух основных источников в разных частях ретикулярной формации. Первыми источниками активации являются обменные процессы организма, лежащие в основе гомеостаза и инстинктивных процессов. Эта простая форма активации, которую А.Р.Лурия назвал “витальной”, обеспечивается бульбарной и мезэнцефалической РФ. Последние, в свою очередь, тесно связаны с гипоталамусом, представляющим собой собрание различных ядер, каждое из которых соотносится с разным аспектом гомеостаза.

Второй источник активации связан с поступлением в организм раздражений из внешнего мира при помощи органов чувств. Примером может быть появление arousal reaction в ответ на стимуляцию лабиринтов у кошки (Кратин, Сотничеко, 1987). У человека сокращение сенсорного притока (сенсорная депривация) может вызвать тяжелые психические нарушения.

Этот вид активации проявляется в виде ориентировочного рефлекса.

Реакция активации встречается в разных формах. Это тоническая (генерализованная) и фазическая (локальная) формы. При этом тоническая форма связана с нижними (понто-бульбарными) отделами ретикулярной формации, которые играют важную роль в обеспечении длительного тонического коркового возбуждения. Фазическая же форма связана с ростральными отделами ствола, а также с неспецифической таламической системой (Хомская, 1972; Лурия, 2002).

Таким образом, анатомическим субстратом модулирующего влияния РФ ствола являются ее обширные афферентные и эфферентные связи:

оказывая активирующее и тормозное восходящее и нисходящее влияние, РФ ствола, в свою очередь, находится под влиянием других отделов мозга. Ее активность зависит от уровня сенсорной активности и ее деятельность осуществляется по принципу обратной связи, в том числе за счет наличия коллатералей.

Помимо регуляции функционального состояния ЦНС, РФ ствола тесно связана с управлением вегето-соматическими реакциями (дыхания, кровообращения) организма (Росси, Цанкетти, 1960). И, наконец, существуют данные о том, что мезэнцефалическая РФ, имеющая тесные морфологические связи с гипоталамо-гипофизарной системой, осуществляет нейроэндокринные функции (Вейн, Соловьева, 1973).

Ретикулярная формация представляет собой лишь часть глобальной интегративной системы, во взаимодействии с частями которой и осуществляется организация поведенческих реакций, направленных на приспособление к меняющимся условиям внешней и внутренней среды (Вейн, Соловьева, 1973).

Кроме ретикулярной формации ствола мозга к интегративной системе относятся лимбические образования головного мозга. Так, в поддержании бодрствования наряду с ретикулярной формацией ствола мозга принимают участие гиппокамп и другие отделы лимбического круга (лимбическая система пробуждения), а также ряд областей коры, расположенных на базальной и медиальной поверхности больших полушарий (Хомская, 1972; Шульговский, 1997; Шарова, 1999).

Имеются экспериментальные данные, показывающие, что эти две системы могут выступать как в роли синергистов, так и в роли антагонистов.

Предполагается, что активное состояние лимбической системы может сопровождаться разными функциональными состояниями, в зависимости от ситуации.

Лимбическая система, наряду со стволом мозга, играет сложную и многообразную роль в обеспечении адаптивного поведения в целом. Так, она участвует в поддержании гомеостаза, регуляции цикла “бодрствование-сон”, обучении и памяти, регуляции вегетативных, а также эндокринных функций (Вальдман, 1972б; Вейн, Соловьева, 1973; Ониани, 1980; Шульговский, 1997), что и обосновывает одно из ее названий – “висцеральный мозг”.

К лимбической системе относят структуры головного мозга разного уровня, имеющие различное морфологическое строение, но объединенные общностью выполняемых функций (Хананашвили, 1972; Ониани, 1980). По мнению ряда авторов, необходимым критерием для отнесения структуры к «лимбике» является ее участие в организации мотивационно-эмоционального поведения и ее тесная связь с гипоталамусом. (Вальдман, 1972б; Вейн, Соловьева, 1973; Ониани, 1980; Шульговский, 1997). Эти структуры прилегают в виде каймы к стволу мозга и теснейшим образом связаны своими ростральными элементами с гипоталамусом (Ониани, 1980). Единое мнение относительно границ лимбической системы отсутствует (Макаров, 1977;

Ониани, 1980). Так, в последнее время в эту систему включают ряд образований переднего, промежуточного и среднего мозга.

Структуры, относящиеся к лимбической системе, классифицируют по разным принципам. Согласно анатомической классификации, область делится на две части – базальную и лимбическую, При анатомо-функциональном делении оро-медиобазальная область регулирует вегетативно-висцеральные функции, пищевое, половое поведение и эмоциональную сферу. Задняя же область, к которой относится задняя часть цингулярной борозды и филогенетического развития мозга (Вейн, Соловьева, 1973).

Сравнительно-эволюционный анализ показал, что у крыс, как и у других млекопитающих, кора, исходя из особенностей клеточного строения и онтогенетического развития, может быть разделена на изокортекс и аллокортекс. В эволюционном аспекте “изокортекс” является аналогом “неокортекса”. К аллолокортексу относятся гетерогенные пластинчатые структуры, которые образуют палеокортекс (древняя кора) и архикортекс (старая кора). В функциональном отношении, к палеокортексу относится обонятельная кора, а лимбическая относится к архикортексу (Zilles, Wree, 1985).

Ноздрачевым и Поляковым (2001). В первую группу, к филогенетически древним структурам лимбической системы, по их мнению, относятся (препириформная кора, периамигдалярная кора, энторинальная область), а также обонятельные луковицы и обонятельный бугорок. Перечисленные структуры относятся к палеокортексу. Вторая группа – филогенетически более молодые области коры, относят к межуточной формации. Это парааллокортекс или перипалеокортекс по Замбржицкому (1972). Группа включает область коры на медиальной поверхности полушария или лимбическую кору, к которой относится поясная, субкаллозальная и парагиппокампальная извилина.

Исследование лимбической области у разных представителей млекопитающих показало, что во всех случаях поясная извилина обнаруживает структурные признаки “переходной коры” от аллокортекса к изокортексу. И этот переход реализуется у разных отрядов млекопитающих посредством одинаковых полей. Для нас важно разобраться в терминологических тонкостях относительно именно этой части лимбической системы. Так, Zillis & Wree (1985) у крыс (в отличие от высших приматов) рассматривают переднюю область поясной извилины как часть префронтальной коры – но без четвертого гранулярного слоя. Это цингулярная кора, которая соответствует полю 23 и атласа Krieg (1946). В 1972 году Divac, используя метод ретроградной дегенерации, определил проекцию медиодорсального ядра таламуса как «орбитофронтальную кору» (Divac, 1972). Отмечено, что клеточные группы поля 24 имеют массивный висцеро-соматический афферентный вход, что свидетельствует об их ведущей роли в получении висцеро-соматической афферентации. В свою очередь, структуры продолговатого мозга имеют прямые проекции от нейронов передней области лимбической коры, чем и обусловлена важная роль этой области в регуляции висцеральных функций (Баклаваджян с соавт., 2000; Беллер, 1977).

В третью группу включены структуры конечного мозга (миндалина и перегородка), промежуточного (гипоталамус, передние ядра таламуса) и среднего (центральное серое вещество) мозга (Вейн, Соловьева, 1973;

Замбржицкий, 1972; Ониани, 1980; Шульговский, 1997). С новой корой эта группа структур связана с лобной и височной долей. А лобные доли, как предполагается (Nauta, 1972), служат основным отделом, регулирующим деятельность всей новой коры. Кроме того, эти отделы, как и вся лимбическая система, непосредственно связаны с гипоталамусом.

Одной из основных частей лимбической системы является гиппокамп.

Эта структура имеет четкое анатомическое строение и специфическую электрофизиологическую характеристику. Гиппокамп является интегратором сложных поведенческих актов, а также принимает участие в оценке вероятности наступления событий (Симонов, 1993). Это обусловлено обширными афферентными и эфферентными связями со многими структурами мозга. Так, главным источником корковых афферентов гиппокампа является поясная извилина (Баклаваджян и др., 2000). Влияние гиппокампа передается через септум в гипоталамус (мамиллярные тела) и таламус (передняя или лимбическая группа ядер) до цингулярной коры. Известно, что при стимуляции и выключении гиппокампа регистрируются вегетативные ответы в виде изменения дыхания, деятельности сердечно-сосудистой системы, желудочно-кишечного тракта (Брагина, 1974; Вейн, Соловьева, 1973).

Выраженность вегетативных эффектов в значительной степени зависит от методики и зон стимуляции. (Вейн, Соловьева, 1973).

Обсуждался вопрос об участии гиппокампа в эмоциональных реакциях.

Так О.С.Виноградова (1975) считает, что «круг Пейпеца» является кругом памяти, а не кругом эмоций и что гиппокамп не участвует в формировании эмоциональных ответов: «Нет такой реакции, которую при достаточной изобретательности экспериментатора нельзя было бы вызвать с гиппокампа и связанных с ним структур. И вместе с тем, …, нет таких реакций, которые можно было бы вызвать с него, ибо многие исследователи рассматривают его как «немую зону» (стр.82). Вероятно, характер влияния гиппокампа (тормозное или облегчающее) на соматовегетативные и эмоциональные реакции в значительной степени зависит от функционального состояния (Воронин, Соколов, 1962; Леонтович, 1968). Гиппокамп может играть роль общего модулятора проявлений эмоционально-мотивационных реакций посредством осуществления тормозного влияния на гипоталамус и ретикулярную формацию ствола, влияя на уровень активности мозга (Виноградова, 1975), которая, по нашему мнению, может определять характер течения компенсаторных процессов в случае стволового повреждения.

5. Последствия острого повреждения ствола мозга и механизмы его Исходя из сведений об организации ствола мозга (Вейн, Соловьева, 1973; Смирнова, 1986; Лиманский, 1987; Баркалая, 1991; Брагина с соавт., 1997), можно предположить, что в случае его повреждения будут иметь место сочетанные дисфункции разных функциональных систем. Многочисленные наблюдения в клинике подтверждают этот тезис. Так, в условиях повреждения мозга человека опухолевого или травматического генеза регресс функций зависит от нескольких факторов: от локализации, объема и характера повреждения (Шарова, 1999). В клинике имеет место два типа воздействия.

Первое это хроническое длительное патологическое воздействие, при котором чаще на первый план выступают неврологические нарушения специфических рефлекторных систем ствола (Сепп с соавт., 1950). Изменения интегративных стволовых функций в этом случае менее выражены. Усугубление нарушений именно со стороны этих систем является признаком прогностически неблагоприятным (Шарова, 1999).

посттравматический, ранний послеоперационный период, нарушение кровообращения. В этом случае встречается широкий спектр целостных реакций мозга, включая специфический и неспецифический компоненты.

Происходит вовлечение других образований мозга. Имеют место так называемые диэнцефально-подкорковые синдромы, которые нередко оказываются ведущими (Брагина с соавт., 1997) В клинических исследованиях описывают разные варианты течения послеоперационного периода, которые, во-первых, обусловлены разным уровнем стволового повреждения (оральный или каудальный). Так Брагина с соавторами (1997) отмечает, что для больных с осложненным течением послеоперационного периода при поражении преимущественно каудальных отделов ствола характерны снижение бодрствования, истощаемость. Наблюдались эпизоды неустойчивости показателей системной гемодинамики; возникала необходимость длительного использования искусственной вентиляции легких. Преимущественное поражение орального отдела ствола приводило к появлению целостных реакций гипердинамического типа. Во-вторых, характер течения послеоперационного периода обусловлен разной степенью вовлечения неспецифических систем мозга (Баркалая, 1991; Брагина с соавт., 1997;

Шарова, 1999). При остром и хроническом повреждении мозга идет формирование патологической системы, возможность образования и развития которой обусловлено соотношением очаговых проявлений с целостной функцией мозга. Иными словами послеоперационный или посттравматический исход зависит от “активности” мозга (Брагина, Доброхотова, 1982).

Эта группа исследователей отмечает, что ранний послеоперационный период состоит из нескольких фаз: 1) стрессовой; 2) постстрессовой; 3) фазы стабилизации, во время которой в той или иной степени восстанавливаются функции целого мозга или формируется новый динамический стереотип (Брагина с соавт., 1988). При этом подчеркивается, что первая фаза – потребность в перестройке или адаптации – зависит от условий, в которых оказался организм.

Повреждение ствола мозга приводит, прежде всего, к нарушениям работы специфических систем головного мозга. Глубина нарушений функций в этом случае зависит от локализации травмы и/или степени разрушения ствола. Кроме того, степень нарушения стволовых функций обусловлена и сдвигами в системе кровообращения. В частности, очень высок риск появления сосудистой непроходимости и других нарушений церебральной гемодинамики в очень широких пределах: от ишемии до гиперемии (Фокин, 1985; Шарова, 1999). В результате повреждения ствола мозга происходит и нарушение функций стволовых регуляционных механизмов, в частности, ретикулярной формации ствола мозга, что приводит к снижению “активности” мозга (Брагина с соавт., 1988).

Экспериментальное исследование компенсаторных процессов после повреждения ствола мозга проводилось в лаборатории Э.А.Асратяна.

Так методом сечения боковой половины ствола мозга на уровне среднего и продолговатого мозга, а также используя локальное разрушение отдельных частей последнего (Незлина, 1957; Асратян, 1959), были выявлены общие закономерности восстановительных процессов в центральной нервной системе и определены их эволюционные особенности, что позволило Асратяну (1959) определить фазы развития компенсаторного процесса.

Первая фаза - травматического угнетения, возникающая в близлежащих или отдаленных по отношению к очагу повреждения структурах известная как центральный шок и выполняет, по мнению Э.А.Асратяна, охранительную и восстановительную роль, проявляя признаки запредельного торможения.

Вторая фаза (экзальтации) имеет для восстановительного процесса ключевое значение. При ней происходит усиление и генерализация специфической деятельности, а также активизация запасных центральных и проводящих нервных элементов, имеющих отношение к данной функции.

Кроме двух вышеперечисленных фаз выявлена и третья фаза: фаза умеренной возбудимости, связанная с отшлифовкой восстановленных и компенсированных функций. Е.В.Шарова (1999) считает, что “при наличии нейрофизиологами, полного тождества между ними нет, а механизмы формирования до конца не выяснены”.

В работах школы Э.А.Асратяна в исследуемых восстановительных процессах ведущая роль отводилась коре. Но, сочетая удаление разных участков коры больших полушарий с повреждением ствола мозга, Э.А.Асратян отмечал решающую роль коры в восстановительных процессах при повреждении соматических функций и ее незначительную роль в процессах восстановления вегетативных функций, нарушенных в результате стволового повреждения (Асратян, 1959).

развивались и в последующие годы (И.А.Вартанян, 1998).

По мнению Батуева (1984), от состояния неокортекса и его коррегирующих влияний во многом зависит повышение специфической и неспецифической сопротивляемости организма, выбор механизмов его активной адаптации к повреждающим факторам. Повышение устойчивости организма, как предполагается, реализуется с помощью нисходящих кортикофугальных влияний путем вовлечения в стресс-реакцию (первая фаза в посттравматический или послеоперационный период) гипоталамогипофизарной и гипоталамо-адреналовой системы (Макаренко, 1993).

Установлена ведущая роли поля 24 передней области лимбической коры (то, что мы называем орбитофронтальной корой) в приеме и обработке висцеросоматической афферентации, на основании существования прямых проекций нейронов лимбической коры в вегетативные структуры продолговатого мозга (Баклаваджян с соавт., 2000).

В свете вышеизложенного представляют интерес эксперименты, свидетельствующие, что активация нейронов фронтальной зоны неокортекса посредством анодной поляризации способствует повышению активности ретикулярной формации среднего мозга и других образований ЦНС, увеличивается продолжительность жизни животных в условиях передозировки различного вида наркоза (Макаренко, 1993).

Так как стволовые повреждения приводят к нарушению деятельности и активирующих систем мозга и висцеро-вегетативным сдвигам, то у больных наряду с вегетативными расстройствами могут наблюдаться психические нарушения, проявляющиеся, в частности, в повышенной эмоциональности или депрессивных состояниях (Вейн, Соловьева, 1973). Клиницисты отмечают проявление общей неспецифической реакции в раннем послеоперационном периоде. Эти реакции связаны с нарушением висцерально-вегетативных регуляций при поражении различных уровней мозга (Смирнова, 1986). При любой локализации патологического очага тяжесть клинической картины и исход заболевания зависят от вегетативных нарушений, отражающих уровень и степень вовлечения стволовых структур в патологический процесс (Полякова, 1999).

функционального состояния организма, для обеспечения определенных поведенческих актов в новых условиях (т.е. для протекания компенсаторных процессов) необходимо участие структур лимбической системы, которые имеют большое значение для поддержания внутренней среды организма на многочисленности исследований роли неокортекса в компенсаторных нарушенных функций, в частности, при повреждении ствола изучено недостаточно.

6. Значение структур лимбической системы в формировании Как уже было сказано выше, к стволу мозга относятся структуры ЦНС, играющие ключевую роль в поддержании гомеостаза. При поражении ствола в патологический процесс вовлекаются часть интегративной системы мозга – ретикулярная формация, имеющая тесные морфологические связи с гипоталамо-гипофизарной системой. Осуществление организации поведенческих реакций, направленных на приспособление к меняющимся взаимоотношению разных частей интегративной системы. Термином «поведение» обозначается такая форма жизнедеятельности человека и животных, которая направлена на удовлетворение имеющихся у организма потребностей (Симонов, 2001). При поражении стволовых структур имеет место комплексный характер клинических нарушений, в частности, у больных вегетативные расстройства сочетаются с психическими нарушениями. Это могут быть изменения в эмоциональной сфере в виде депрессивных расстройств, либо в виде повышенной эмоциональности (Вейн, Соловьева, 1973).

Эмоция - особая форма психического отражения, которая в форме непосредственного переживания отражает не объективные явления, а субъективное к ним отношение (Данилова, Крылова, 1997). Эмоция представляет собой общее интегральное состояние организма, сопряженное с гормональными сдвигами в организме; она выражается в двигательных и вегетативных реакциях и имеет субъективную окраску в виде переживания человека его отношения к окружающему миру (Нуцубидзе, 1969). В литературе описано три уровня функционирования эмоций: 1) на уровне социальной системы эмоции облегчают поведение между различными особями; 2) подкрепление поведения на уровне отдельного организма; 3) поддержка гомеостаза на физиологическом уровне (Scott, 1980).

В нормальных условиях эмоция прочно связана с восприятием и возникает по его поводу. Основным элементами эмоций у человека являются эмоциональное состояние, которое может сопровождаться эмоциональными реакциями и вегетативными сдвигами (Вальдман, 1972а).

Существование психического компонента (эмоционального состояния) у животных допускается только по аналогии с примитивными эмоциями человека. Примитивные эмоции связаны с потребностями человека и животных в пище, в защите от повреждающих организм факторов и в размножении. Нарушение динамического стереотипа является критичным звеном для вовлечения аппарата эмоций (Симонов, 1966; Вальдман, 1972а).

Так как эмоции тесно связаны с потребностями и фактически осознание потребностей, как у человека, так и у животных происходит на основании субъективных эмоциональных ощущений, то можно сказать, что потребности – это фильтр, определяющий избирательное отношение к факторам окружающий среды (Пигарева, 1983).