Электрофизиологический и поведенческий анализ влияния препарата натриевой соли никотиноил гамма-аминомасляной кислоты на процесс обучения и амнезию УРПИ после депривации ПФС

УДК 6I5.2I4.3I.032.38I .

А.Г. Вознесенский, Л.Н. Неробкова, Т.А.Воронина, Г.В.Ковалев

НИИ фармакологии АМН СССР, Москва

Волгоградский медицинский институт, кафедра фармакологии

 

Согласно современным представлениям, основным эффектом веществ с ноотропным типом действия является способность устранять амнезию, вызванную различными повреждающими факторами как в эксперименте /1 - 4/, так и в клинике /5/.

Многие исследователи отмечают, что роль амнестического фактора может выполнять депривация парадоксальной фазы сна (ПФС), осуществляемая непосредственно после сеанса обучения крыс /6, 7/.

Вопрос о физиологической роли ПФС для процессов обучения и па­мяти остается дискуссионным. В работе /3/ поддерживается мнение, что наличие парадоксального (быстрого) сна или условий, совместимых с наличием парадоксального сна в течение первых часов после обуче­ния, является необходимым элементом фиксации памяти,

В связи с этим нами была поставлена задача изучить влияние пи­камилона, вещества с ноотропным типом действия, на структуру сна при обучении крыс по методике условного рефлекса пассивного избега­ния УРПИ и его способность снимать дефицит воспроизведения после 24-часовой депривации ПФС.

Методы исследования

Эксперименты проводили на белых беспородных крысах-самцах массой тела 180 - 200 г с хронически вживленными электродами. Исследо­вали биоэлектрическую активность сенсомоторной коры и дорсального гиппокампа, а также миограмму шейных мышц. Оценивали длительность засыпания (период времени от начала регистрации ЭЭГ до момента по­явления первой фазы медленноволнового сна), продолжительность эпизодов бодрствования и двух фаз сна: быстроволнового и медленноволнового, а также число циклов сна.

Во время бодрствования и ПФС проводили спектральный анализ ЭЭГ. Биоэлектрическую активность регистрировали на электроэнцефалографе «Нейрогаф-18» с последующей обработкой данных на нейрокомпьютере BAS -161.

Обучение животных проводили по методике УРПИ в модификации Буреш и соавт. /8/. О сохранности УРПИ судили через 24 ч после обучения, регистрируя в течение 2 мин латентный период захода каждого животного в темный отсек, депривацию ПФС проводили по методу Жуве /9/ в течение 24 ч. Непосредственно после обучения крыс помещали в бассейн на площадки (6x6 см), выступающие над водой на 2 см. при наступлении мышечного расслабления, которым сопровождается ПФС, животные не удерживались на площадках, падали в воду и просыпались

Пикамилон в дозе 10 мг/кг или физиологический раствор вводили внутрибрюшинно за 40 мин до обучения.

В эксперименте использовали 4 группы животных, получавших сеанс обучения: 1 - контрольная без депривадии (крысам вводили внутрибрюшинно физиологический раствор); 2 - контрольная с депривацией (вво­дили физиологический раствор и проводили 24-часовую депривацию ПФС); 3 - опытная без депривации (вводили пикамилон, но не проводили депривации ПФС); 4 - опытная с депривацией (вводили пикамилон и про­водили 24-часовую депривацию ПФС). Опытные группы включали по 12 крыс, контрольные - по 6.

Результаты обрабатывали статистически с использованием параметрического критерия Стъюдента и непараметрического критерия Уилкоксона-Манна-Уитни.

Результаты исследования

При сопоставлении показателей двух контрольных групп - с депривацией и без депривации ПФС - можно отметить, что у интактных животных латентное время захода в темный отсек при воспроизведении 1 УРПИ значительно возрастает по сравнению с его величиной до сеанса обучения (рисунок). У крыс, подвергшихся депривации ПФС, латентное время захода в темный отсек при тестировании сохранности УРПИ не отличается от показателей необученных животных. Это свидетельствует об отчетливом дефиците воспроизведения навыка пассивного избегания.

Установлено, что у депривированных животных, получавших перед обучением пикамилон, при воспроизведении навыка достоверно возрастает латентное время захода в темную камеру по сравнению с соответствующими показателями контрольных депривированных животных и приближается к показателям контрольных недепривированных животных.

При сравнении опытной и контрольной групп животных без депривации ПФС видно, что введение пикамилона до обучения вызывает увеличение латентного времени захода животных в темный отсек при вос­произведении УРПИ.

Таким образом, пикамилон в дозе 10 мг/кг улучшает обучение животных, не подвергшихся депривации, и снимает дефицит воспроизведе­ния, вызванный депривацией ПФС.

 

 

Для выявления электрографических коррелятов антиамнестического действия пикамилона после депривации ПФС в каждой экспериментальной группе проводили ЭЭГ- контроль циклов сна и бодрствования.

У интактных животных наблюдалась регулярная смена циклов медленноволнового и быстроволнового сна и периодов бодрствования.

Биоэлектрическая активность сенсомоторной коры и дорсального гиппокампа, регистрируемая в период ПФС, отличается более регуляр­ным, чем в период состояния бодрствования, тета-ритмом. Характерным признаком паттерна ЭНГ в период ПФС, в отличие от ЭЗГ бодрствования, является наличие двух компонентов тета-ритма: низкочастотного - 4 -6 кол/с амплитудой 50 мкВ (так называемого "тонического") и высоко­частотного - 8 – 11 кол/с амплитудой 80-90 мкВ ("фазического"). В состоянии бодрствования фазический компонент отсутствует.

Спектрограммы мощности частот электрокортико- и гиппокампограмм, регистрируемых в периоды бодрствования и ПФС, отчетливо демонстрируют указанные различия.

У подопытных животных после сеанса обучения УРПИ не отмечалось соотношения отдельных фаз сна, лишь проявлялась тенденция к увеличению процентного содержания быстроволнового и уменьшению процентного содержания медленноволнового сна по сравнению с интактными животными. Время наступления медленноволновой и парадоксальной фаз сна после сеанса обучения отчетливо сокращалось (таблица). Характер частотных спектров в период ПФС у обученных животных не изменялся по сравнению с контрольной группой.

Установлено, что на фоне введения пикамилона в дозе 10 мг/кг структура сна не изменяется. Латентные периоды как быстроволнового так и медленноволнового сна не отличаются от контрольных показателей.

Спектральный анализ мощности частот электрограмм выявил неко­торые изменения в спектре электрокортико- и гиппокампограмм у крыс после введения пикамилона. В период бодрствования под влиянием пикамилона в сенсомоторной коре уменьшается мощность частот дельта - волн (0-2 кол/с), незначительно изменяются остальные части спект­ра, а в электрограммах гиппокампа в это время отмечается увеличение мощности спектра тета-ритма в диапазоне 4-6 Гц.

Более заметные изменения спектра мощности частот электрокорти­ко- и гиппокампограмм под влиянием пикамилона наблюдаются в период ПФС. После однократного введения пикамилона в спектре мощности час­тот электрической активности сенсомоторной коры и дорсального гиппокампа значительно уменьшаются медленные частоты в диапазоне от 2 до 4 Гц. В сенсомоторной коре доминирующим становится тета-ритм 6,5 Щ 8 Гц.

В гигатокампограммах наряду со снижением медленноволновой актив­ности и усилением тета-активности в диапазоне 6 - 8 и 10 - 12 Гц отмечается усиление бета--активности 14 - 16 Гц.

Выполненные исследования показали, что депривация ПФС по методу "малых площадок" вызывает ряд электрофизиологических изменений. Наряду с почти полным устранением ПФС (до 1,5%), достоверным уменьшением процентного содержания медленноволновой фазы сна и увеличением процентного содержания периода бодрствования (см. таблицу) от­мечается угнетение гиппокампального тета-ритма, в особенности его фазического компонента.

Условия опытов с депривацией ПФС разработаны таким образом, что продолжительность фазы быстрого сна не может увеличиться под воздействием веществ, так как быстрый сон прерывается в начальной фазе из-за того, что животное падает в воду сразу после расслабления мышц. Введение пикамилона в дозе 10 мг/кг в условиях депривации ПФС не восстанавливает нарушенную структуру сна (см. таблицу), но приводит к заметной нормализации электрической активности изучаемых структур мозга: в электрограммах дорсального гиппокампа отмечается нормальное чередование обоих компонентов тета-ритма (тонического и фазического) при этом тета-ритм регистрируется и в электрокортикограммах.

 

Результаты и их обсуждение

 

Полученные результаты свидетельствуют о том, что пикамилон оказывает нормализующее действие на поведение и электрофизиологические параметры в условиях депривации ПФС. Показано, что дефицит воспроизведения УРПИ, вызванный депривацией ПФС, коррелировал не только с удлинением периода бодрствования, сокращением продолжительности ПФС и медленноволнового сна, но и с исчезновением характерного для ПФС фазического компонента тета-ритма в гиппокампе. Угнетение тета-ритма вероятно имеет прямую связь с нарушением навыка УРПИ, так как наличие его обоих компонентов отражает оптимальный уровень активации структур мозга, необходимый для обучения и воспроизведения. По мнению П.В.Симонова /10/, тета-ритм характерен для любых состояний, связанных не только с поисковым поведением, но и с процессами извлечения информации из памяти. Наблюдаемое под влиянием пикамилона распространение тета-ритма на кору отражает пространственную синхронизацию структур мозга в этом диапазоне частот, которая по теории М.Н.Ливанова /11/ необходима для образования и упрочения условной связи.

Выводы

1. 24-часовая депривация ПФС по методу Жуве, проводимая не­посредственно после обучения УРПИ, нарушает сохранение реакции, вы­зывает резкое сокращение продолжительности фаз быстроволнового сна и угнетение тета-ритма.

2. Пикамилон, вводимый внутрибрюшинно в дозе 10 мг/кг за 40 мин до обучения УРПИ, снимает дефицит воспроизведения, вызванный депривацией ПФС.

3. Пикамилон в дозе 10 мг/кг в условиях депривации ПФС не вос­станавливает нарушенную структуру сна, но способствует сохранению полноценного двухкомпонентного тета-ритма, усилению его фазического компонента, что, вероятно, является электрофизиологическим корреля­том антиамнестического действия этого препарата.

Список литературы

1. Островская Р. У. //Под ред. О.А. Балунова. -Л.: Лен. н.-и. психоневрол. ин-т, 1982. - С. 101.

2. Guirgea C., Leflerre D., Lе scге nie C. //Psychopharmacologia. - 1971. - Vol. 20. – Р . 160 - 172.

3. Greenberg R., Pearlman C.//Perspect. Biol. Med. - 1974. - Vol. 17. - P. 513 - 528.

4. Va1ame S. P., Na1k S. R., Steth U. K.// Indian J. Med. Res. - 1979. - Vol. 69. –

P. 334 - 345.

5. Stegine K. J.//Arzneim.Forsch. - 1972. - B. 22. –S .975- 980.

6. B1ос h V., Hennevin E., Leсо nte P.//Ed. M. Brazier.-N.Y., Raven Press. - 1979. –

P. 329.

7. Fishbein W., Gutwein B.M.//Behav. Biol. – 1977. - Vol. 19. - P. 426 - 435.

8. Bures J., Buresova 0.//J.Compar. Physiol. -1963. - Vol. 56. - P. 268 - 272.

9. Jо uvet D. et al.//Soc. Biol. - 1964. - Vol. 158. – P. 756 - 780.

10. Симонов П. В. Мотивированный мозг. - М.: Наука, 1987. - 287 с.

11. Ливанов М. Н., Думенко В. Н.// Успехи физиол. наук. - 1987. - №18. - С. 6 - 16.