Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Нейрофизиологические характеристики покоя и активности черепах Севостьянова Марина Викторовна

Нейрофизиологические характеристики покоя и активности черепах
<
Нейрофизиологические характеристики покоя и активности черепах Нейрофизиологические характеристики покоя и активности черепах Нейрофизиологические характеристики покоя и активности черепах Нейрофизиологические характеристики покоя и активности черепах Нейрофизиологические характеристики покоя и активности черепах Нейрофизиологические характеристики покоя и активности черепах Нейрофизиологические характеристики покоя и активности черепах Нейрофизиологические характеристики покоя и активности черепах Нейрофизиологические характеристики покоя и активности черепах
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Севостьянова Марина Викторовна. Нейрофизиологические характеристики покоя и активности черепах : Дис. ... канд. биол. наук : 03.00.13 : Ростов н/Д, 2004 109 c. РГБ ОД, 61:04-3/1547

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1 Обзор литературы 10

1.1. Поведение и принципы организации нервной системы черепах 10

1.2. Современное представление о сне и сноподобных состояниях 15

1.2.1.Сон как биологический ритм 15

1.2.2. Стадии сна и покоя позвоночных 18

1.2.3. Критерии и определения сна 22

1.2.4. Сон и сноподобные состояния 25

1.3. Эволюция сна позвоночных животных 28

1.4. Двигательное поведение в цикле покой-активность и возможные подходы к управлению поведением 32

Глава 2 Материалы и методы исследования 35

2.1 .Методы исследования 35

2.2. Оборудование и операционная техника 38

2.3. Методы анализа экспериментального материала 41

Глава 3 Результаты исследования и их обсуждение 42

3.1. Цикл покой-активность черепах 42

3.1.1. Соотношение поведенческих состояний и их распределение в течение суток 42

3.1.2. Исследование биоэлектрической активности переднего мозга черепах в цикле покой-активность 48

3.1.3. Влияние некоторых внешних и внутренних факторов на поведение черепах 62

3.1.4. Возрастные особенности организации цикла покой-активность черепах 70

3.2. Двигательная активность как критерий оценки состояний черепахи черепах 73

3.2.1. Элементы движения черепах 73

3.2.2. Двигательная активность в цикле покой - активность 74

3.2.3. Управление двигательной активностью черепах 76

Глава 4 Заключение 79

Выводы 84

Список литературы 86

Введение к работе

Актуальность исследования.

В последние десятилетия всё большую актуальность приобретают поведенческие и нейрофизиологические исследования цикла «покой -активность» у холоднокровных животных. Работы в этом направлении дают возможность понять становление механизмов формирования и поддержания как состояния активности, в первую очередь его моторных и сенсорных компонентов, так и состояния покоя в ряду позвоночных животных. Изучение покоя пойкилотермных организмов имеет большое теоретическое значение, так как позволяет проследить этапы происхождения и развития сна и сноподобных состояний холоднокровных в процессе эволюции. Основной вопрос состоит в том, можно ли назвать покой земноводных и рептилий состоянием аналогичным сну высших животных, или же сон появляется лишь у теплокровных - птиц и млекопитающих. Как считается, признаками истинного сна является его деление на стадии и фазы (Фельдман, 1983; Ковальзон, 1996), этим он отличается от сноподобных состояний, в которых, согласно существующим мнениям, такое деление отсутствует.

Важным аспектом этой проблемы является вопрос о связи развития цикла покой-активность и теплокровности (Слоним, 1986), так как многие исследователи связывают возникновение сна в эволюции позвоночных и разделение его на стадии именно с появлением способности организмов регулировать температуру своего тела.

Для выяснения этого вопроса необходимы исследования биоэлектрической активности мозга на разных стадиях цикла покой-активность. Причём, важными является не только характеристики биоэлектрической активности мозга в отдельных состояниях, но и динамика составляющих при переходе из одного состояния в другое.

С эволюционной точки зрения, для исследования сна, наибольший интерес вызывают черепахи. По развитию головного мозга они наиболее близко стоят к рептилиеподобным предкам млекопитающих.

Но, в то же время, работ по изучению биоэлектрической активности мозга черепах, в общем, достаточно мало (Чораян, 1963; Белехова., 1977, 1987; Аристакесян, Карманова, 1995, 1998; Аристакесян, 1989; Чурносов, 1971; 1972; Титков, 1977; Белич, 1980; Лазарев, 1980, и т.д.), а с точки зрения изучения их цикла покой - активность, позволяющих судить о его механизмах, ещё меньше (Карманова, 1977; Лямин и др., 2001; Flanigan, 1974).

Возросший интерес к организации и механизмам поведения черепах обусловлен так же возможностью управления двигательным поведением. Эффективными методами управления являются электрическая стимуляция двигательных структур головного мозга. В перспективе, подобные исследования имеют целью создание управляемых биоробототехнических систем с целью мониторинга окружающей среды (Буриков и др., 2002; Каляев и др., 2003)

Цели и задачи исследования. Целью исследования было изучение нейрофизиологических характеристик цикла «активность - покой» черепах. В задачи исследования входило.

1. Выделение поведенческих состояний на основе исследования
биоэлектрической активности переднего мозга и поведенческих критериев
(спонтанная и вызванная двигательная активность).

  1. Исследование соотношения поведенческих состояний в течение суток, и соотношения поведенческих состояний у черепах разного возраста.

  2. Оценка поведенческих состояний черепах по показателям двигательной активности вызванной стимуляцией двигательных структур головного мозга (стриатума).

Научная новизна результатов исследования.

Показано, что у черепах имеется две формы активности (состояние высокой активности и состояние низкой активности) и покоя (поверхностный покой и глубокий покой), различающиеся по поведенческим и физиологическим параметрам (биоэлектрическая активность переднего мозга, электромиограмма, стереотипная поза, пороги двигательных реакций).

Выявлено изменение частотного состава биоэлектрической активности переднего мозга черепах в зависимости от поведенческого состояния. В состоянии высокой активности доминируют высокочастотные колебания (18-30 Гц). При переходе в состояние низкой активности их доля уменьшается за счёт возрастания доли колебаний в диапазонах 8-18 Гц.

В состоянии поверхностного покоя наблюдаются серии пилообразных волн, низкочастотные колебания с частотой до 4 Гц - одиночны. В состоянии глубокого покоя серии пилообразных волн отсутствуют, а доля низкочастотных волн (появляющихся сериями) увеличивается. Поведенчески поверхностный покой характеризуется периодическим подергиванием сомкнутых век с быстрыми движениями глазных яблок. По совокупности признаков (пилообразные волны, быстрые движения глаз, движения конечностей), стадия поверхностного покоя напоминает сон с быстрыми движениями глаз млекопитающих и особенно птиц.

На соотношение поведенческих состояний в течение суток влияет возраст животного. У черепах 10 лет состояние покоя занимает большую часть цикла, чем у черепах 1,5 лет.

Выявлена зависимость порогов двигательных реакций от поведенческого состояния черепахи. Наименьшие пороги в состоянии низкой активности, наибольшие - в состоянии глубокого покоя.

Впервые на черепахах показано, что электрическая стимуляция стриатума вызывает следующие формы двигательного поведения, старт, движения вправо и влево, манежные движения.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. У черепах можно выделить два состояния покоя и два состояния активности: состояние высокой активности, состояние низкой активности, поверхностный покой, глубокий покой, отличающиеся друг от друга по поведенческим и физиологическим критериям.

2. Поверхностный покой и глубокий покой черепах могут считаться
предшественниками двухфазового сна высших позвоночных, с его делением
на фазу с быстрыми движениями глаз и фазу без быстрых движений глаз.

3. Пороги двигательных реакций зависят от состояния, в котором черепаха
находится. Наименьшие пороги характерны для состояния низкой
активности. Самые высокие пороги наблюдаются в состоянии глубокого
покоя. В общем, при переходе от состояния активности к состоянию покоя
пороги повышаются на 45-50 %.

4. Электрическая стимуляция стриатума в состоянии поверхностного покоя или низкой активности вызывает инициацию движения с одновременным поворотом направо и налево, и манежные движения. Стимуляция в состоянии высокой активности, когда животное передвигается, вызывает перемену направления движения.

Теоретическое и практическое значение работы.

Проведённые исследования показали наличие у черепах четырёх чётко выраженных поведенческих состояний, каждое из которых имеет характерный комплекс поведенческих и нейрофизиологических признаков. Это выявило некоторые новые аспекты проявления циркадианной и ультрадианной организации цикла «активность-покой» у черепах, их зависимость от температуры, функционального состояния и возраста организма.

Полученные данные позволяют подробнее выяснить основные этапы становления цикла бодрствование сон в ряду позвоночных животных. Подробное исследование биоэлектрической активности стриатальных

отделов головного мозга черепахи даёт возможность проследить становление центральных механизмов формирования и поддержания этого цикла у животных разных филогенетических линий.

В практическом плане работа представляет интерес для отработки методов управления движением с целью создания биотехнических систем для мониторинга окружающей среды.

Апробация работы. Работа выполнена в рамках темы «Разработка и исследование принципов создания биоробототехнических систем с использованием технологий многопроцессорных и нейропроцессорных структур». Исследования проводились по поручению секции прикладных проблем при Российской Академии Наук.

Материалы диссертации докладывались на конференции молодых учёных Северного Кавказа по физиологии и валеологии (Ростов-на-Дону, 2001); на школах конференциях «Сон-окно в мир бодрствования» (Москва, 2001, 2003); на 13 Юбилейной Международной конференции по нейрокибернетике (Ростов-на-Дону, 2002); на первой научной молодежной школе "Интеллектуальные роботы" (ИР-2002) научно-образовательного проекта "Интеллектуальные механотронные и робототехнические системы" (2002, Крым, Украина); на Всероссийском фестивале молодёжи «Мобильные роботы 2002» (Москва, 2002); на 2 Всероссийской школе конференции «Сон-окно в мир бодрствования» (Москва, 2003); на научно-практической конференции «Проблемы общей биологии» (г. Ростов-на-Дону, 2003 г.).

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 16 работ, из них три статьи. Структура и объём диссертации.

Диссертация изложена на ПО страницах печатного текста, иллюстрирована 3 таблицами 30 рисунками и 3 фотографиями. Работа состоит из введения, обзора литературы, материала и методов исследования, обсуждения результатов исследования, выводов, списка использованной литературы, содержащего 149 отечественных и 90 зарубежных источника.

Поведение и принципы организации нервной системы черепах

Рептилии - потомки древних амфибий, которые очень удачно разрешили проблему размножения на суше и стали первыми полностью наземными позвоночными. Они занимают ключевое положение в эволюции позвоночных. Их древние предки дали начало двум крупнейшим линиям современных высших позвоночных - птицам и млекопитающим. Особое место среди рептилий занимают черепахи. Стоящие во многом особняком от остальных рептилий, они единственные могут рассматриваться относительно прямыми потомками котилозавров и следовательно являются наиболее близко стоящими к рептилиеподобным предкам млекопитающих. Эти медлительные животные имеют древнее происхождение, восходящее к пермскому периоду. Помимо гаттерий, они представляют собой самую стабильную группу рептилий. Форму близкую к современной черепахи приобрели более 100 миллионов лет назад, умудрившись сохранить её до наших дней практически неизменной.

В последние десятилетия внимание к черепахам повысилось в связи с возросшим интересом к сомнологии, истокам, происхождению и эволюции сна. Именно этим, а также отсутствием достаточного количества исследований по эволюции сна у пойкилотермных животных, обусловлен выбор сухопутных черепах в качестве объекта исследования. Так же немаловажным является их способность хорошо переносить операционные воздействия.

Черепахи - обособленный отряд (Testudines) внутри класса рептилий, насчитывающий около 220 видов. В процессе эволюции они освоили огромные территории (благодаря своей независимости от воды в период размножения) и разные среды обитания. Степные (Testudo horsfieldi) черепахи, являющиеся объектом нашего исследования, зимоспящие животные. Черепахи растут медленно и становятся половозрелыми лишь на десятом году жизни. Поскольку это холоднокровные животные, все проявления их жизнедеятельности, в том числе и циркадианная организация поведения, продолжительность и чередование поведенческих состояний в большой степени зависят от температуры окружающей среды.

Поведение черепах построено на врождённых реакциях, которые индивидуализируются в течение жизни. Для них характерна иерархическая организация компактных групп. У гигантских галапагосских черепах это выражается в чётком порядке следования друг за другом во время миграций. Считается, что групповая организация рептилий, является одной из самых сложных форм общественного поведения холоднокровных. А. Брем пишет в своей "Жизни животных". -«Ясно, что животные, у которых мозг и нервы так мало развиты, не могут быть особенно одарены духовно. И, тем не менее, черепахи в умственном отношении стоят значительно выше, чем можно было ждать... Они могут действовать сознательно. Они чувствуют удовольствие и неудовольствие; узнают, что им вредно и что полезно; различают подходящую и неподходящую пищу, миролюбивых, безобидных и опасных животных» (Брем, 1984).

Для черепах характерна неплохая способность к обучению. Известно, что они способны решать экстраполяционные задачи, связанные с оценкой положения и движения конкретного раздражителя, а также с оценкой его внешних параметров (объем, форма). Вполне возможно обучение черепах тонкому различению разных сигналов и осуществлению необходимых реакций на тот или иной сигнал. Существует мнение, что значительно усложнившееся поведение рептилий связано с более совершенной координацией функционирования различных органов чувств (Ладыгина-Коте, 1958) и усложнившейся ЦНС. Нервная система черепах развита значительно лучше, чем у амфибий. Спинной мозг имеет цилиндрическую форму с плечевым и поясничным утолщениями соответствующими конечностям. Сзади спинной мозг продолжается, постепенно сужаясь, в начало хвостового отдела позвоночника. Головной мозг у черепах более широк и массивен, чем у амфибий (рис.1). Для него характерно изгибание вниз в области продолговатого мозга.

Наибольший интерес для нас представляет передний мозг. Это связано, как с его ролью в организации поведения, так и в связи с впервые в эволюции появившимся неокортексом. В ходе эволюции передний мозг перестал быть преимущественно обонятельным и выполняет ведущую роль в организации поведения (Филимонов, 1963). Вместе с тем его размеры стали превосходить размеры других отделов головного мозга. Это связано с появлением зачатков коры, где осуществляется вторичный анализ информации, поступающей от органов обоняния. На электроннограммах нейропиля коры переднего мозга черепахи можно видеть те же основные компоненты и ту же общую структуру, которая известна из литературы в отношении коры больших полушарий млекопитающих. Своеобразие обменных процессов в коре головного мозга черепахи, заключается в диффузном распределении гликогена по всем нервным и глиальным клеткам. Так же у рептилий наблюдается преобладание латерального отдела переднего мозга над медиальным (Белехова, 1977) (рис.2). Это произошло вследствие смены доминирующих отделов переднего мозга по сравнению с низшими позвоночными. В организации поведения черепах так же играет роль средний мозг, в котором, как считается, складываются видоспецифические и наследуемые формы универсальных и скоординированных реакций, которые являются основой жизнедеятельности. Он является высшим моторным центром, в котором также сосредоточены основные зрительные и слуховые функции. Здесь осуществляются ассоциативный анализ информации и основная синтетическая активность мозга.

Двигательное поведение в цикле покой-активность и возможные подходы к управлению поведением

Термин «поведение животных» как специальное научное понятие объединяющие физиологические и поведенческие аспекты этого вопроса, появился на рубеже 19-20 веков. До этого времени, учёные говорили в основном об инстинктах и инстинктивном поведении, понимая под ними определённые психические свойства животного. Первопроходцем в этой области можно считать Ч. Уитмана, который в 1899 (цит. по Дьюсбери, 1981) впервые вынес термин «поведение животных» в заголовок своей лекции. Он понимал под поведением фундаментальный аспект в изучении животного, охватывающий всю его наблюдаемую активность в целом, или какую - либо его часть.

Способность живых организмов к перемещению в пространстве является одним из их важнейших свойств, без которого невозможна нормальная жизнедеятельность. К наиболее важным двигательным структурам ЦНС черепах относится значительная часть отделов спинного мозга, ретикулярной формации ствола и моста, передний мозг, мозжечок. При стимуляции этих отделов происходят отчетливые изменения в характере двигательных актов и двигательного поведения. Эти изменения носят различный характер в зависимости от функционального состояния организма.

Работы, проведённые на млекопитающих, показывают, что каждая из фаз цикла бодрствование-сон имеет определённый уровень двигательной активности и мышечного тонуса. Согласно результатам ряда авторов (Aserinsky, Kleitman, 1953; Dement, Kleitman, 1957; Вейн, 1974) наиболее распространёнными типами движений являются: дыхательные движения, вздрагивания конечностей во время парадоксального сна, движения, связанные со сменой позы и глазодвигательная активность. Причём наибольшее количество движений приходится на стадию парадоксального сна. Наши исследования показали, что почти все эти движения присутствуют у черепах. Наиболее выражены дыхательные движения, в силу особенностей типа дыхания у черепах, и наличие во время одной из форм покоя вздрагивания конечностей и глазодвигательных реакций.

Некоторые авторы высказали предположение, что двигательная активность, связанная со сменой позы, играет важную роль в организации и регуляции цикла сна и препятствует углублению последнего (Вейн, 1974). Другие исследователи считают, что двигательная активность, за исключением дыхательных движений и смены позы, является просто сопутствующим сну явлением и не имеет важного физиологического значения.

В настоящее время имеются сведения об определённых нервных механизмах определяющих организацию: а) текущего функционального состояния и б) конкретного двигательного поведения.

В соответствии с теорией многоуровневой иерархической системы управления функциональным состоянием, и, в частности, движением высших позвоночных, она состоит из нескольких уровней. Первый уровень - уровень палеокинетических регуляций, это спинальный уровень центральной нервной системы. Второй - это уровень синергии так называемый таламо-паллидарный уровень. Третий - это уровень пространственного поля пирамидно-стриарный уровень. Четвертый -уровень действий (предметных действий, смысловых цепей и т.п.) или теменно-премоторный уровень.

Важную роль в формировании текущего функционального состояния и двигательного поведения играют биоритмы (циркадные ритмы), особенно если учесть переменный во времени и пространстве масштаб этого управления. В настоящее время во всём мире ведётся множество работ по изучению механизмов управления поведением. В процессе выполнения работ планируется организация исследований по управлению биологическими организмами абиотическими методами. Будут апробированы: управление моторными функциями через физическое, тепловое, нейронное, химическое стимулирование, через внедрение управляющих материалов и/или устройств.

Таким образом, анализ литературы показывает, что исследования сна и сноподобных состояний у животных разного уровня развития, имеют большое значение для выяснения этапов эволюции сна у позвоночных организмов. Наибольшее развитие получают сравнительно физиологические исследования, изучение онтогенетического развития нескольких видов позвоночных в сравнительном аспекте и изучение сноподобных состояний у низших позвоночных.

Можно увидеть, что результатом этих исследований стало наличие как минимум, двух взглядов на цикл «активность-покой» холоднокровных животных. Согласно первому, в поведении черепах присутствует состояние покоя, которое коренным образом отличается от сна высших позвоночных (Уолкер, Бергер, 1973; Ковальзон, 1993). Все изменения биоэлектрической активности мозга холоднокровных и, в частности, черепах объясняются изменениями температуры окружающей среды. Согласно второму представлению, изменение частотного состава ЭЭГ черепах отражает их функциональное состояние (Аристакесян, 1989; Карманова, 1984; Белехова, 1977; и т.д.).

Для разрешения этого вопроса необходимы комплексные исследования, изучающие характеристики поведенческих состояний в комплексе с характеристиками биоэлектрической активности мозга. В этом ключе, наше исследование является актуальным.

Соотношение поведенческих состояний и их распределение в течение суток

Наблюдение за поведением черепах позволило нам выделить несколько основных видов бодрствования и покоя. При выделении этих состояний мы использовали такие критерии как: а) двигательная активность (общее время двигательной активности, распределение двигательной активности в течение суток); б) стереотипная поза (положение конечностей и головы в пространстве, мигание век); в) реакция на раздражители (свет, звук, запах); Нами было выделено два состояния активности (состояние высокой активности и состояние низкой активности) и два состояния покоя (поверхностный покой и глубокий покой) (таблица 1). Наблюдения показали, что помимо этих вышеназванных, довольно чётко выраженных как поведенчески, так и электрофизиологически, состояний, в поведении черепах присутствуют периоды, которые по частотному составу и амплитуде биоэлектрической активности мозга, трудно дифференцировать и однозначно отнести к какой либо стадии цикла «активность-покой». Обычно, это переходные состояния, возникающие при переходе от покоя к активности и между двумя фазами покоя. Они, как правило, занимают в среднем около 20±5 % времени суток. При исследовании распределения поведенческих состояний в разное время суток, мы учитывали это, и вырезали эти периоды из общего времени анализируемой записи двигательной активности черепахи.

1.Состояние высокой активности: конечности поддерживают тело на весу, глаза открыты. Черепаха находится в движении, или в состоянии готовности к нему. Здоровое животное в этот период проявляет большой интерес ко всему, что его окружает. Оно тщательно исследует новые территории, преодолевает препятствия и знакомится с сородичами. На новые звук и свет реагирует очень быстро (латентный период - 1+0,5 сек после предъявления раздражителя). Движения разнообразны. Мышечный тонус (измеряли по амплитуде электромиограммы) характерный для активного движения (при вычислениях принят за 100%). Скорость перехода в состояние низкой активности высока-2±0,5 секунды. Переход в состояние покоя занимает больше времени - 8±3 сек.

2.Состояние низкой активности: конечности не поддерживают тело, оно находится на земле, глаза открыты. На раздражители (свет, звук) животное реагирует в течение 2±1 сек. после предъявления раздражителя. Двигательная активность заключается в коротких движениях конечностей (короткие всплески активности на миограмме), мигательных движениях (регистрировали с помощью окуллограммы), поворотах головы и дыхательных движениях (всплески активности на миограмме шейных мышц). Мышечный тонус, по сравнению с состоянием высокой активности, понижен на 25+2 %. Для перехода в какое либо другое состояние требуется 6±3 сек.

3. Поверхностный покой: конечности согнуты или немного вытянуты, голова опущена, глаза закрыты. В таком состоянии черепахи реагируют на раздражители: открывают глаза при приближении незнакомых людей, или, чувствуя запах пищи, т.е. переходят в состояние низкой активности. Но в отличие от состояния низкой активности, раздражитель должен быть сильнее: на тихий звук или неяркий свет животное не реагирует. Двигательная активность конечностей заключается в периодически проявляющихся (1-2 периода в 5±2 мин.) периодов резких, с мелкой амплитудой, вздрагиваниях. Как правило, присутствуют периоды движения глаз при закрытых веках, западание век. Мышечный тонус, по сравнению с состоянием высокой активности, понижен на 65±7 %. На миограмме - периодически появляющиеся всплески мышечной активности, соответствующие периодам подергивания конечностей. Для перехода в состояние полного покоя или низкой активности необходимо 8±2 сек.

4. Глубокий покой: конечности и голова находятся вне панциря, глаза закрыты. В ряде случаев, если черепаха не адаптирована, или находится в неблагоприятной обстановке (температура воздуха ниже 15С, сумеречное освещение), они располагаются внутри панциря. На раздражители практически не реагируют, двигательная активность отсутствует. Мышечный тонус 10+3 % по сравнению с состоянием высокой активности. На миограмме - часто накладывание ритма дыхания и сердечного ритма (рис. 5). Для перехода в другое состояние требуется максимум времени - 17+4 сек.

Суточный мониторинг двигательной активности показал, что черепахи в возрасте 3-5 лет днём, около 40±6% времени проводят в состоянии низкой активности. 25+3 % времени занимает состояние высокой активности, 25+3 % поверхностный покой и 10+2 % глубокий покой. То есть, большую часть дневного времени суток, черепаха проводит в состоянии активности. Ночью же, как правило, суммарное время покоя увеличивается до 80 % (ПП-60+8 % и ГП-20±3%). Состояние активности занимает всего 15 % тёмного времени суток (ВА-5±1% и НА - около 15±3 %) (табл. 2).

Возрастные особенности организации цикла покой-активность черепах

Считается, что эффективное управление поведением возможно только с достаточно высокого уровня регуляции. На уровне запуска команд к началу или прекращению действий и на уровнях когда необходимо "редактирование" определенных движений. Управление, связанное с движениями отдельных конечностей (перестановка ног) неэффективно из-за большой загрузки систем связи. Например, у насекомого палочника движением каждой ноги управляет отдельный нервный узел, и координация движений весьма сложна. Исходя из этих представлений, и из за того, что мы пока не ставили целью управление мелкой моторикой, которая у черепах удобнее регулируется со спинального уровня, нас заинтересовал именно центральный механизм управления поведением.

Выбор стриатума в качестве предположительно двигательной структуры объясняется следующими причинами. Механическое нарушение структуры, или полное удаление стриатума нарушает адаптивное и ориентировочное поведение, так же нарушается процесс выработки новых условных рефлексов (Бериташвили, 1974; Карамян, 1976; Сихарулидзе, 1972). Но, несмотря на активизацию в последние десятилетия исследований структуры и функций подкоркового латерального комплекса рептилий, в науке пока не выработалось единого согласованного представления о его эволюции и гомологии в процессе эволюции позвоночных животных (Бериташвили, 1974; Карамян, 1976). В наибольшей степени был исследован его вентральный отдел: палеостриатум и неостриатум. Его гомология уже почти не вызывает сомнений, благодаря эмбриогенетическим исследованиям. Они позволили обнаружить сходство вентрального отдела стриатального комплекса рептилий со стриатумом млекопитающих, особенно на определённых стадиях эмбрионального развития последних. Считается, что ольфактостриатум (в старой классификации - палеостриатум) предположительно соответствует древней медиальной части головки хвостатого ядра млекопитающих. Дорсальный вентрикулярный край и паллиальное утолщение, в настоящее время, относят к гиперстриатуму и рассматривают в качестве гомологов неокортекса млекопитающих ( Карамян, 1976.

В ходе эксперимента нами были выявлены некоторые подходы к управлению двигательным поведением черепах. Для этого проводилась операция по вживлению стимулирующих электродов в предположительно двигательные отделы переднего мозга - стриатум. Электроды вживлялись биполярно.

Было обнаружено, что стимуляция области стриатума в левом полушарии, в момент, когда животное неподвижно (состояние никой активности), вызывала повороты направо на одном месте или круговое движение направо. Стимуляция области стриатума в правом полушарии соответственно вызывала повороты налево на одном месте или круговое движение с поворотом налево. Возможно, различия в двигательном ответе, вызваны тем, что стимулируются два отдела стриатума, вентральный и дорсальный. Но пока не будет установлена структура и определены границы каждого отдела, это может быть только предположением. Стимуляция обоего стриатума в левом и правом полушарии одновременно вызвала инициацию движения вперёд. Выключение стимуляции - постепенная, через 5-7 сек., остановка движения. По нашему мнению, достаточно длительный период затухания двигательного эффекта вызванного электрическим раздражением, возможно, связан со слабым развитием процессов торможения в стриатуме. При движении черепахи (состояние высокой активности) стимуляция вызывала плавную перемену направления движения. Изменения скорости движения стимуляция стриатума не вызывала.

В зависимости от поведенческого состояния менялся характер вызванного ответа. Стимуляция в состоянии ПП, приводила к тому, что черепаха обозначала направление движения поворотом головы, сама, при этом, оставаясь на месте. Наиболее выраженный двигательный эффект (активное движение с поворотом) вызывала стимуляция в состоянии ВА или НА.

Похожие диссертации на Нейрофизиологические характеристики покоя и активности черепах