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

Роль различных видов афферентных влияний в активации соматосенсорной коры новорожденных крыс Ахметшина Динара Рустемовна

Роль различных видов афферентных влияний в активации соматосенсорной коры новорожденных крыс
<
Роль различных видов афферентных влияний в активации соматосенсорной коры новорожденных крыс Роль различных видов афферентных влияний в активации соматосенсорной коры новорожденных крыс Роль различных видов афферентных влияний в активации соматосенсорной коры новорожденных крыс Роль различных видов афферентных влияний в активации соматосенсорной коры новорожденных крыс Роль различных видов афферентных влияний в активации соматосенсорной коры новорожденных крыс Роль различных видов афферентных влияний в активации соматосенсорной коры новорожденных крыс Роль различных видов афферентных влияний в активации соматосенсорной коры новорожденных крыс Роль различных видов афферентных влияний в активации соматосенсорной коры новорожденных крыс Роль различных видов афферентных влияний в активации соматосенсорной коры новорожденных крыс Роль различных видов афферентных влияний в активации соматосенсорной коры новорожденных крыс Роль различных видов афферентных влияний в активации соматосенсорной коры новорожденных крыс Роль различных видов афферентных влияний в активации соматосенсорной коры новорожденных крыс Роль различных видов афферентных влияний в активации соматосенсорной коры новорожденных крыс Роль различных видов афферентных влияний в активации соматосенсорной коры новорожденных крыс Роль различных видов афферентных влияний в активации соматосенсорной коры новорожденных крыс
>

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

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Ахметшина Динара Рустемовна. Роль различных видов афферентных влияний в активации соматосенсорной коры новорожденных крыс: диссертация ... кандидата Биологических наук: 03.03.01 / Ахметшина Динара Рустемовна;[Место защиты: ФГАОУВО «Казанский (Приволжский) федеральный университет»], 2017.- 131 с.

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Обзор литературы 14

1.1 Паттерны электрической активности коры мозга у недоношенных новорожденных человека 14

1.1.1 Появление 14

1.1.2 Модуляция 16

1.1.3 Возрастные особенности 16

1.1.4 Механизмы генерации

1.2 Новорожденные крысы как удобная модель изучения внутриутробного периода развития мозга человека 23

1.3 Доминирующая роль сенсорной периферии в генерации спонтанной активности на ранних этапах развития 25

1.4 Система «вибрисса-бочонок» (vibrissae-barrel) грызунов как удобная модель для исследования развития

соматосенсорной системы 28

1.5 Первичная соматосенсорная кора грызунов.

Структура бочонковой коры 31

1.6 Иннервация вибрисс у крысы 35

1.7 Пути передачи сенсорной информации от вибриссы к бочонку 39

1.8 Строение и развитие бочонковой коры крысы в онтогенезе 45

1.9 Критический период и синаптическая пластичность в соматосенсорной системе крысы 48

1.10 Паттерны движений вибрисс в постнатальном периоде 51

Экспериментальная часть 53

Глава 2. Материалы и методы исследования 53

2.1 Подготовка животных к эксперименту 53

2.2 Сенсорная стимуляция вибрисс

2.3 Регистрации внеклеточной активности мозга 57

2.4 Анализ 59

2.5 Видеорегистрация и последующий анализ

2.5.1 Движения вибрисс новорожденных крыс 60

2.5.2 Движения головы расположенного рядом животного, приводящие к активации бочонковой коры новорожденной крысы 62

2.5.3 Поведение новорожденных крыс в естественных условиях (в гнезде) 62

2.5.4 Статистический анализ 63

ГЛАВА 3. Результаты исследования 64

3.1 Паттерны движений вибрисс у новорожденных крыс 64

3.1.1 Синхронность движений вибрисс 65

3.1.2 Направления и амплитуда движений вибрисс 67

3.1.3 Длительность движений вибрисс

3.2 Активность в бочонковой коре новорожденных крыс во время свободных движений основной вибриссы и при движениях, сопровождающихся тактильным контактом с внешним объектом 69

3.3 Активность в бочонковой коре новорожденных крыс во время вызванных движений вибрисс 78

3.4 Влияние условий, максимально приближенных к естественным, на кортикальную активность новорожденных крыс 86

3.5 Активность в бочонковой коре в условиях полного отсутствия сенсорного входа 97

ГЛАВА 4. Обсуждение результатов 99

4.1 Значение спонтанных движений вибрисс и пассивной стимуляции вибрисс в сенсорной активации бочонковой коры у новорожденных крыс 99

4.2 Примитивные паттерны движения вибрисс у новорожденных крыс 100

4.3 Сравнение свободных движений вибрисс и движений с контактом 101

4.4 Физиологическая роль двух видов афферентных влияний в активации соматосенсорной бочонковой коры новорожденных крыс 103

4.5 Сравнение связей между сенсорными системами 104

4.6 Трансляция полученных данных на новорожденного человека 106

Заключение 108

Выводы 110

Список сокращений и условных обозначений 112

Словарь терминов 115

Список литературы

Новорожденные крысы как удобная модель изучения внутриутробного периода развития мозга человека

В недавних исследованиях предпринимались попытки продвинуться дальше описания феноменологии ранних паттернов нейрональной активности и получить представление об их механизмах и физиологической роли в развитии мозга. В рамках данных исследований в качестве модели для изучения развития ЭЭГ использовались в основном новорожденные грызуны (крысы и мыши). Стоит отметить, что значительным преимуществом использования экспериментальных моделей является возможность использования инвазивных методов, включая интракортикальную (внеклеточную и внутриклеточную) регистрацию, методы визуализации (динамическия бифотонная микроскопия, потенциал-чувствительные зонды), а также фармакологические и генетические подходы для определения механизмов генерации ранней активности и их роли в развитии мозга (Khazipov and Luhmann, 2006). Потомство у крыс и мышей рождается гораздо менее зрелым, чем у человека (Clancy et al., 2001). Несмотря на сложность прямых сравнений между человеком и грызунами, уровень развития мозга крысы в момент рождения (P0) можно, с некоторыми допущениями, сравнивать с уровнем развития коры человеческого плода в середине гестационного периода (Clancy et al., 2001). Между тем, данные многофакторного анализа, учитывающего нейрогенетический возраст (Clancy et al., 2001), не согласуются с данными прямого сравнения паттернов нейрональной активности у людей и крыс относительно их эквивалентности в момент рождения (Colonnese and Khazipov, 2010). Причиной этого, отчасти, является то, что различные области мозга развиваются не одновременно - даже у приматов наблюдаются выраженные различия в развитии корковых структур относительно подкорковых (Clancy et al., 2000). Предполагается, что уровень развития гиппокампа в момент рождения ребенка соответствует 5-7 дню постнатального развития у крысы (Р5-7) (Avishai-Eliner et al., 2002). Однако в первичных сенсорных областях коры момент появления и ход развития таких процессов, как интенсивность синаптогенеза и изменение активности нейронов, отличаются от хронологии других показателей развития. Так, уровень функционального развития зрительной коры у доношенного новорожденного человека в момент рождения приблизительно соответствует возрасту Р12-14 у крыс или мышей (интересно, что также это совпадает с открытием глаз у этих животных) (Ахметшина и др., 2015).

Согласно исследованиям, проведенным на животных с помощью инвазивных методов регистрации, активность нейронов в первичных областях сенсорной системы во время пренатального периода развития кардинально отличается от активности взрослого организма. В частности, если у взрослого организма генерация активности происходит благодаря развитым кортико-кортикальным связям под модулирующим воздействием нейромедиаторных систем (Destexhe et al., 2003; Haider and McCormick, 2009), то в развивающихся сенсорных сетях активность запускается в основном благодаря спонтанной активности на периферии в сочетании со специфическими свойствами таламокортикальных сетей, присущими лишь раннему периоду развития (Ахметшина и др., 2015). 1.3 Доминирующая роль сенсорной периферии в генерации спонтанной активности на ранних этапах развития

Для того чтобы ответить на вопрос о том, что лежит в основе механизма генерации спонтанной кортикальной активности у новорожденных – интракортикальные связи, как у взрослых, или спонтанная активность в сенсорном органе, проводились исследования на соматосенсорной и зрительной коре мозга крыс и хорьков. Данные исследования показали, что бльшая часть кортикальных паттернов в течение раннего периода развития запускается активностью, генерируемой спонтанно на периферии сенсорной системы, а не в самой коре. Благодаря анализу электрографических свойств кортикальной активности, вызванной сенсорной стимуляцией, у новорожденных крыс и недоношенных новорожденных детей были получены доказательства того, что генерация спонтанной активности у недоношенного новорожденного ребенка или плода может также происходить за счет активации сенсорной периферии (Ахметшина и др., 2015).

Доминирование периферии как основного триггера кортикальной активности было впервые обнаружено в первичной соматосенсорной коре крыс, у которых спонтанные подергивания мышц ассоциируются с локальными кратковременными вспышками ритмической (5-25 Гц) активности в коре веретенообразными вспышками активности (ВВА) (Рисунок 4А) (Khazipov et al., 2004), о чем говорилось выше. Использование техники регистрации кортикальной активности в широком частотном диапазоне позволило выявить наличие очень больших (достигающих 1 мВ) негативных медленных потенциалов, ассоциированных с быстрыми осцилляциями (Minlebaev et al., 2009; Marcano-Reik and Blumberg, 2008), напоминающими электрографический рисунок дельта-щеток у недоношенных новорожденных детей. Это было подтверждено и в последующем исследовании на недоношенных новорожденных в возрасте 28-30 недель гестации, у которых дельта-щетки в коре запускались соматотопически (Рисунок 4Б) (Milh et al., 2007). Кроме того, подобный феномен был описан ранее в исследовании Хрбек с соавторами в 1973 г. (Hrbek et al., 1973). Таким образом, стимуляция одних и тех же участков тела у обоих биологических видов вызывает дельта-щетки (у недоношенных человеческих младенцев) или ВВА (у новорожденных крыс) в представительстве соматической чувствительности в коре. Это позволяет сделать предположение о том, что дельта-щетки, как и веретенообразные вспышки, являются сенсорным ответом на физиологические миоклонические подергивания. Можно сделать вывод, что в соматосенсорной системе человека и крысы строго топографичные спонтанные ранние сетевые осцилляции могут запускаться с высокой степенью вероятности сенсорным входом. У крыс ВВА сохраняются и при сенсорной деафферентации (например, после перерезки спинного мозга), хотя частота их встречаемости при этом сильно снижается (Khazipov et al., 2004). Это говорит о том, что веретенообразные вспышки являются эндогенным паттерном таламокортикальной сети, однако при нормальных условиях ВВА контролируются внешними стимулами, приходящими по афферентным путям и запускающими данные осцилляции в соматотопически соответствующих областях коры (Ахметшина и др., 2015).

Видеорегистрация и последующий анализ

Для удобства механической стимуляции вибриссы подстригались до 0,8-1,5 мм в длину. Кончик вибриссы вводился на 0,5 мм в слепой конец иглы, прикрепленной к кончику стимулятора на основе пьезоэлектрического преобразователя. Для того, чтобы запустить механическую стимуляцию вибриссы, были установлены следующие параметры: амплитуда отклонения пьезо-стимулятора была равна 30-40 В длительностью в 2 или 10 мс интервалом в 10-20 с (Рисунок 13).

Эксперименты со стимуляцией средней ветви двигательного лицевого нерва (bs, ramus buccolabialis superior) были выполнены под анестезией уретаном (1,5 г/кг, интраперитонеально). Эта ветвь лицевого нерва была выделена в средней ее части разрезом в 1-2 мм длины и стимулировалась биполярными электродами с частотой 0,1-0,2 Гц. Амплитуда и длительность стимуляции были выбраны индивидуально для каждого животного и не превышали 50 В и 2 мс, соответственно (Рисунок 26).

Внеклеточная регистрация активности нейронов бочонковой коры проводилась на новорожденных крысах в возрасте Р1-7. Эксперименты выполнялись на неанестезированных и анестезированных животных. В качестве анестетика использовался уретан с конечной концентрацией (1,5 г/кг, интраперитонеально). Вначале над областью бочонковой коры (стереотаксические координаты относительно брегмы: от -0,3 до -1,2 мм антерио-постериально и 3-4 мм латерально) с помощью стоматологической дрели высверливалось небольшое отверстие. Затем твердая мозговая оболочка (dura mater) осторожно надсекалась острием иглы инсулинового шприца. Регистрация локального полевого потенциала (ЛПП) и множественных потенциалов действия (МПД) проводилась от основной кортикальной колонки бочонковой коры. Основная вибрисса (ОВ) определялась по минимальной задержке между стимуляцией и вызванным ответом в регистрируемом бочонке. Вибрисса стимулировалась пьезо-стимулятором и при этом отклонялась в направлении назад. В экспериментах использовались многоканальные линейные электроды на кремниевой подложке (Neuronexus Technologies, США) с 16-ю каналами, размещенными вдоль основы с шагом в 50 мкм (Рисунок 14). Рисунок 14 - Многоканальные линейные электроды (Neuronexus Technologies, США) с 16-ю каналами, использованные для инвазивной внеклеточной регистрации активности в соматосенсорной бочонковой коре новорожденных крыс Электроды вертикально вводились в основную кортикальную колонку на глубину 680-1100 мкм от поверхности коры (в зависимости от возраста животного), на уровень IV слоя. Сигналы внеклеточной активности были усилены и отфильтрованы (x10,000; 0,1 Гц - 10 кГц) с помощью 256-канального усилителя DigitalLynx (Neuralynx, США), после чего проводилось отцифрование с частотой 32 кГц и сохранение на жесткий диск персонального компьютера для последующего анализа.

Исходные данные были предварительно обработаны с помощью пакета программ Matlab (MathWorks, США). Были проанализированы записи регистрации с целью выявления значения МПД, после чего необработанные данные были прорежены до частоты дискретизации 1 кГц. Для детекции значения МПД исходные сигналы были отфильтрованы в диапазоне частот 300-4000 Гц, и отрицательно полярные события с амплитудой, превышающей 3,5 стандартных отклонений, считались как МПД. Анализ ЛПП и отдельных ПД проводился с помощью авторских программ, разработанных на основе пакетов программ Matlab и Chronux toolbox (Mitra and Pesaran, 1999). Данные от 1-2 каналов электрода для регистрации кортикальной активности IV слоя использовались для анализа ЛПП и МПД. Анализ плотности источников тока (CSD) проводили для исключения объёмного проведения и локализации синаптических токов. CSD рассчитывали как вторую производную по каждому каналу электрода в соответствии с дифференциальной схемой (Freeman and Nicholson, 1975). Количество отдельных потенциалов действия (ПД) во время сенсорно-вызванного потенциала (СВП / SEP) было подсчитано в пределах окна времени ± 25 мс от пика СВП. Количество МПД во время веретенообразной вспышки активности оценивалось в пределах окна времени от 25 до 700 мс после пика СВП, а мощность осцилляций от 25 до 400 мс после пика СВП. Спектральный анализ был выполнен с помощью пакета программ Chronux toolbox (оценка спектральной мощности методом постепенного сужения) и Wavelet toolbox (преобразование сигнала ЛПП, отфильтрованного в диапазоне частот в 8-100 Гц).

Для того, чтобы различать движения вибрисс и кожи морды новорожденной крысы, на подрезанные кончики основной вибриссы (ОВ) и соседних вибрисс была нанесена художественная гуашь, а также одна или две дополнительные метки (точки) на кожу морды в области вибрисс. Высокоскоростная видеокамера (Promon 501, AOS Technologies, Швейцария) с объективом TEC-M55 (Computar, США) размещалась вдоль оси ОВ для регистрации движений при частоте 100 кадров/с с разрешением 480x320 для двух последовательных 15-минутных видеозаписей (Рисунок 15).

Активность в бочонковой коре новорожденных крыс во время свободных движений основной вибриссы и при движениях, сопровождающихся тактильным контактом с внешним объектом

Как было упомянуто выше, длительность движений вибрисс была различной и охарактеризована двумя категориями событий: (1) кратковременные в одном направлении (предпочтительное направление -протракция или ретракция) движения вибрисс, иллюстрированные на Рисунках 16Б, 18 и отмеченные зеленой и красной звездочками, и (2) более длительные эпизоды комплексных движений, отмеченные синей звездочкой (Рисунки 16Б, 18).

Таким образом, паттерны движений вибрисс у новорожденных крыс имеют некоторые общие черты с паттернами движений вибрисс взрослых животных, включающих преобладание коллективных движений в направлении «вперед - назад» (протракция - ретракция) (Hill et al., 2008; Welker, 1964; Bermejo et al., 2002). Однако, движения вибрисс новорожденных крыс еще не организованы в виде активного вискинга (Landers and Philip, 2006; Grant et al., 2012; Welker, 1964) и включают примитивные кратковременные подергивания (твитчи) и более сложные движения (Tiriac et al., 2012), которые также наблюдаются в скелетной мускулатуре во время периода новорожденности (Khazipov et al., 2004; Tiriac et al., 2015; Gramsbergen et al., 1970). В дальнейшем мы исследовали как движения вибрисс соотносятся с активностью в соматосенсорной бочонковой коре.

В следующей серии экспериментов на новорожденных крысах была исследована корреляция между спонтанными движениями вибрисс и активностью в бочонковой коре. Движения вибрисс регистрировались и анализировались как описано в предыдущей главе. Регистрация внеклеточной электрической активности в бочонковой коре проводилась с помощью многоканального электрода с 16-ю каналами регистрации, который вводился в кору вертикально к ее поверхности с тем, чтобы была получена запись активности во всех слоях одной кортикальной колонки бочонковой коры. Данный тип интракортикальной регистрации позволяет получить информацию о двух ключевых параметрах кортикальной активности, включая (1) локальный полевой потенциал (ЛПП), и (2) активность множественных потенциалов действия (МПД), при этом анализ плотности источников тока (CSD) вдобавок дает возможность охарактеризовать основные синаптические пути, которые вовлечены в генерацию кортикальной активности. Важным аспектом одновременной регистрации движения вибрисс и активности в бочонковой коре являлось то, что для каждой регистрируемой кортикальной колонки была иденцифицирована проецирующая на нее основная вибрисса. ОВ определялась путем сравнительного анализа сенсорных ответов, вызываемых в кортикальной колонке при стимуляции отдельных вибрисс по двум основным критериям: максимальной амплитуде сенсорно-вызванного потенциала (СВП), наименьшей временной задержке до возникновения МПД в IV слое бочонковой коры, за которыми следовали ранние гамма-осцилляции (РГО) и веретенообразные вспышки активности (ВВА) в ответ на кратковременный механический стимул (Minlebaev et al., 2011; Mitrukhina et al., 2015).

Корреляционный анализ между активностью в кортикальных колонках и движениями ОВ проводился в двух экспериментальных условиях: (1) свободные движения вибриссы и (2) движения вибриссы, сопровождающиеся тактильным контактом с внешним объектом, который размещался на траектории движения ОВ (Рисунок 20А). Типичные примеры этих движений вибрисс и записи сопровождающих эти движения электрических сигналов в IV слое соответствующей колонки бочонковой коры приведены на Рисунке 20А (слева показан пример свободного движения вибриссы, а справа - пример движения вибриссы, сопровождающегося контактом с внешним объектом). На данных примерах представлены кратковременные движения в направлении «назад», которые, как было подробно описано в предыдущей главе, носили коллективный характер с практически полным совпадением траекторий движений с цветовой кодировкой времени двух соседних вибрисс (С1, которая в данном случае является ОВ, и С2).

Как свободные, так и сопровождающиеся контактом движения вибрисс часто сопровождались вспышками МПД и ЛПП, которые были весьма схожи со спонтанными и сенсорно-вызванными вспышками кортикальной активности (с характерным дельта-компонентом, на пике которого наблюдались высокочастотные, альфа-бета и гамма, осцилляции). С их негативными пиками была связана максимальная активность нейронов IV слоя бочонковой коры, о чем свидетельствуют примеры вейвлет-анализа, приведенные на Рисунке 20Б. Активация нейронов IV слоя коры во время движений вибрисс была явно выражена, но варьировала, что показано на растровых графиках частоты МПД, построенных на основании большого количества движений вибрисс (Рисунок 21).

Для количественной оценки корреляции между движениями вибрисс и вспышками активности в бочонковой коре было рассчитано, какое количество движений и кортикальных вспышек активности возникает одновременно. При этом для детекции движений вибрисс были использованы два детекционных порога. При консервативной детекции свободные движения ОВ детектировались как амплитудные векторы отклонений вибриссы, превышающие порог в 3,5 стандартных отклонения. При этом частота движений составляла 2,4 ± 0,2 движения в минуту, тогда как частота кортикальных вспышек МПД была равна 12,8 ± 2,8 вспышек в минуту (n = 10 крыс; Р2-7). Сравнительный анализ показал, что 56,5 ± 6,6 % всех движений сопровождались кортикальной активностью, и, с другой стороны, 27,8 ± 4,4 % кортикальных вспышек соотносились с детектируемыми движениями вибрисс. Снижение порога детекции движений вибрисс до 1 стандартного отклонения приводило к увеличению частоты движений вибрисс до 6,9 ± 0,4 движений в минуту, при этом 50,3 ± 6,3 % движений сочетались с кортикальной активностью, а 62,5 ± 4,9 % кортикальных вспышек МПД совпадали с движениями вибрисс.

Физиологическая роль двух видов афферентных влияний в активации соматосенсорной бочонковой коры новорожденных крыс

В данной работе была исследована природа сенсорного входа, обеспечивающего активность в бочонковой коре новорожденных крыс в условиях, наиболее приближенных к естественным. Ранее предполагалось, что афферентная активация соматосенсорной коры в период новорожденности может обеспечиваться двумя потенциальными механизмами, в том числе пассивной стимуляцией вибрисс новорожденных крыс со стороны других животных того же помета и взрослой крысы (матери) (Erzurumlu and Gaspar, 2012; Hanganu-Opatz, 2010), а также механизмом обратной сенсорной связи, запускающегося в результате примитивных движений вибрисс самого животного (Tiriac et al., 2012). Однако, значение этих двух механизмов и их сравнительный вклад в афферентную активацию соматосенсорной коры до сих пор оставались неизвестными. Основным выводом настоящего исследования является то, что спонтанные движения вибрисс и пассивная тактильная стимуляция другими животными одинаково эффективны и вносят сравнимый вклад в афферентную активацию соматосенсорной бочонковой коры новорожденных крыс в условиях, максимально приближенных к естественным. Было также обнаружено, что в то время как свободные движения вибрисс эффективно запускают вспышки активности в коре, механизм обратной тактильной связи во время движений вибрисс с касанием о внешний объект значительно повышает эффективность движений для генерации вспышек кортикальной активности. Сенсорные сигналы, вызываемые движениями головы неэкспериментального животного в условиях, имитирующих положение новорожденных крыс в гнезде, также эффективно активируют бочонковую кору экспериментального животного. Сравнение различных экспериментальных условий, наиболее приближенных к естественным (Рисунок 39), показало, что тактильные сигналы, генерируемые движениями вибрисс с касанием о внешние объекты, а также стимуляцией со стороны других новорожденных крыс того же помета, обеспечивают: (1) в два раза больший уровень кортикальной активности по сравнению с активностью у животных, находящихся в изоляции, и (2) в три раза больший уровень активности по сравнению с активностью, которая поддерживается таламокортикальным осциллятором после сенсорной депривации (вызываемой перерезкой инфраорбитального нерва). В совокупности, результаты настоящего исследования указывают на то, что спонтанные движения вибрисс новорожденной крысы и пассивная стимуляция, вызванная движениями других животных того же помета, кооперируют, причем с сопоставимой эффективностью, в афферентной активации соматосенсорной бочонковой коры новорожденных крыс. Данные результаты также говорят о том, что естественная среда вносит значительный вклад в поддержание кортикальной активности на физиологическом уровне не только за счет прямой стимуляции остальными животными того же помета (а также, по всей видимости, и матерью), но также и за счет обеспечения тактильного контакта во время спонтанных движений вибрисс. Эти результаты являются впервые полученным доказательством, указывающим на критическую роль окружающей среды в обеспечении физиологического уровня кортикальной активности во время критического периода формирования соматосенсорных карт.

В настоящем исследовании был впервые проведен комплексный анализ и дана количественная характеристика всех типов примитивных спонтанных движений вибрисс в период новорожденности. В соответствии с результатами предыдущих исследований, у новорожденных крыс не было обнаружено эпизодов активного вискинга – высокочастотных коллективных колебательных движений вибрисс в направлении «вперед-назад», которые характеризуют исследовательское поведение животных при изучении объектов внешней среды и которые начинают появляться примерно в возрасте Р12 (Landers and Philip, 2006; Grant et al., 2012; Welker, 1964). Однако, у новорожденных крыс наблюдалось большое разнообразие других паттернов движений вибрисс и вискерпада, включающие однонаправленные кратковременные движения вибрисс, а также и более сложные (комплексные) движения, которые, по всей видимости, соответствуют кратковременным периодам бодрствования и являются прототипом активного вискинга. Движения вибрисс новорожденных крыс показали преобладание коллективных движений с максимальным коэффициентом корреляции между соседними вибриссами, находящимися в одном ряду, и с предпочтительными направлениями протракции (движение вперед) и ретракции (движение назад), которые также характеризуют движения вибрисс у взрослых животных (Hill et al., 2008; Welker, 1964; Bermejo et al., 2002).

Ранее было показано, что спонтанные подергивания (твитчи) вибрисс могут приводить к повышению уровня активности в вентральном постерио-медиальном ядре таламуса и в соматосенсорной бочонковой коре. Это указывало на то, что сенсорная обратная связь, активируемая во время подергиваний вибрисс, может служить эффективным сенсорным сигналом для активации соматосенсорной системы (Tiriac et al., 2012), аналогично тому, как это было описано в случае миоклонических твитчей тела, вызывающие ВВА в областях представительства частей тела в первичной соматосенсорной коре (Khazipov et al., 2004). Полученные результаты согласуются с данными этих исследований, но также показывают, что кортикальная активация, вызванная движениями вибрисс, значительно сильнее при наличии тактильного контакта вибриссы с внешним объектом, о чем свидетельствует более мощная активация нейронов (внеклеточно зарегистрированных ПД) и повышение мощности ВВА и гамма-осцилляций. Особенно явная разница в эффективности движений вибрисс с касанием и без касания о внешний объект в афферентной активации соматосенсорной коры наблюдалась во время вызванных движений вибрисс при стимуляции средней ветви двигательного лицевого нерва. В данной группе экспериментов вызванные свободные движения вибрисс вызывали только СВП, тогда как те же движения, но с тактильным контактом с внешним объектом, запускали комплексы из СВП и вспышки активности с более мощной активацией нейронов коры. Такое различие в результатах, полученных при спонтанных и вызванных движениях вибрисс, может быть следствием тормозящих эффектов уретана и повышенного порога вспышек таламокортикальной активности в экспериментах с вызванными движениями.