Роль комиссур головного мозга в компенсаторно-восстановительных процессах зрительной системы Рыбицкий, Виктор Николаевич

Введение к работе

Актуальность исследования

Проблема структурно-функциональной организации комиссураль ных систем головного мозга является частью фундаментальной проблемы современного естествознания симметрии и асимметрии мира, т. к. мозг является наиболее сложной структурой из всех существующих, а комиссуральные системы сопричастны практически ко всем функциям центральной нервной системы, начиная от организации отдельных сенсорных систем и кончая высшей нервной деятельностью. Модально-специфическое проведение в комиссуральных системах, тип передаваемой информации в пределах одной модальности, латерализация двигательной актизности, речь и письмо, обучение и память - все эти и другие проблемы разрабатываются с позиции межполушарных взаимоотношений или - несколько шире - взаимодействия различных частей мозга по отношению к его средней линии. Наиболее интенсивно исследуется вопрос об участии мозговых ко-миссур в работе зрительной системы, в организации зрительного поведения, что отражено в многочисленных работах /Любимов, 1963, 1964, 1969, 1980, 1989; Бианки, 1967, 1976; Sperry, 1958, 1964, 1970, 1968;Myers, 1956, 1959, 1965; Gaziniga, 1963, 1965, 1969, 1970; Downer, 1962; Sprague, 1966; Lassonde et al. , 1983/ и др. Однако,несмотря на достигнутый прогресс в понимании функциональной сопричастности комиссуральных образований головного мозга к деятельности зрительного анализатора, практически отсутствуют какие-либо систематические исследования важнейшего вопроса об их участии в компенсаторно-восстановительных процессах - в случаях экспериментальной и клинической патологии зрительного анализатора. Это положение справедливо и для комиссурального обеспечения других мозговых функций. Причинами отставания разработки проблемы комиссурального обеспечения компенсаторно-восстановительных процессов зрительной системы являются, во-первых, отсутствие адекватной экспериментальной модели повреждения и строгой идентификации всех участков мозга, вовлеченных в патологический процесс, в условиях клиники. Во-вторых, отсутствие адекватных методов исследования этих повреждений и, наконец, все еше недостаточное знание о природе передаваемой через мозговые

- г -

комиссуры информации, а для некоторых комиссур - полное иди почти полное отсутствие такового.

Решению данного вопроса существенно способствовала экспериментально обоснованная концепция Любимова /1963, 1964, 1969/ о многоканальной организации афферентного проведения в сенсорных системах, согласно которой каждая сенсорная система представлена не только классическими афферентными каналами проведения модально-специфической информации, но и неклассическими - комиссураль-ными, составляющие вместе единый афферентный механизм. Для зрительной системы было показано, что каждое полушарие обеспечивается посредством не только оптического тракта /классический канал/, но и еще двумя комиссуральными каналами - калло-зальным и колликулярным. В рассматриваемой концепции содержался еще один, практически важный и продуктивный момент, способствующий преодолению указанной выше методической трудности. Это экспериментальные приемы разделения зрительных афферентных проекций, идущих в одно из полушарий, которые заключались в комбинированных нейрохирургических перерезках проекционных и ко-миссуральных путей конечного, межуточного и среднего мозга. Таким образом, если выключение классического афферентного канала, как ожидалось, вызывает нарушения в работе зрительного анализатора, связанные с традиционной деафферентацией одного из полушарий, го в задачу исследования входило выяснение возможности компенсаторных перестроек и роли сохраняющихся при этом неклассических /комиссуральных/ каналов обеспечения деафференти-рованного полушария компенсаторно-восстановительными процессами.

Цель исследования.

Выяснение роли комиссур головного мозга в компенсаторно-восстановительных процессах на примере зрительной системы.

Задачи исследования.

1. В зрительной системе, как упоминалось выше, помимо классических, существуют два комиссуральных афферентных канала проведения модально-специфической информации в кору больших полушарий - каллозальный и колликулярный. Поэтому представлялось

целесообразным разделить всю систему на соответствующие каналы. Для этого у животных производились комбинироганные нейрохирургические перерезки классических и комиссуральных каналов зрительного анализатора.

1. Для оценки функционального значения отдельных афферентных каналов наиболее адекватным методом является поведенческий, т. к. любой физиологический процесс в зрительной системе направлен в конечном счете на обеспечение соответствующего зрительного поведения. Учитывая возможные после зрительной деафферентации дефекты в организации полей зрения и отсутствие достаточно точного метода их оценки, предполагалось разработать специальный метод измерения полей зрения животных.

2. В связи с разработкой поведенческого метода и аКпробащ^й его в экспериментальных условиях считалось необходимым сначала количественно оценить организацию зрительных полей каждого глаза при сохранности всех афферентных каналов проведения.

3. Известно, что при одностороннем повреждении или перерезке оптического тракта происходит выпадение полей зрения с противоположной стороны. Однако до сих пор этот дефект не был точно Померен у экспериментальных животных, в том числе у кошек Поэтому точно оцененные выпавшие участки полей после перерезки оптического тракта могли бы явиться удобной и исходно? "клинической" моделью для последующего изучения возможности компенсаторных ;.э-рестроек в зрительной системе. Кроме того, можно аыяснить вклад в распределение зрительных полей классического канала при сохранности комиссуральных входов в деафферентированное полушарие.

4. Взяв за основу исследования зрительный дефект трактового происхождения, имеется возможность исследовать влияние интактных комиссуральных каналов на компенсаторные способности полушария, лишенного своего классического афферентного входа. В связи с этим предполагалось проследить динамику величин зрительного дефекта в течение длительного переживания односторонней перерезки оптического тракта.

5. Комбинированное выключение классического афферентного канала /одного оптического тракта/ и всех комиссуральных каналов конечного, межуточного и среднего мозга приводит к полной деафферентации одного из полушарий. Поэтому считалось необходимым

- 4 -изучить возможность участия мозговых комиссур в организации зрительных полей, а наблюдая дефекты в динамике - оценить компенсаторно-восстановительные возможности деафферентированного полушария, оценив тем самым, общий вклад комиссуральных каналов в зрительные компенсаторно-восстановительные процессы.

7. Известно, что различные комиссуры головного мозга неодинаковым образом и с различной эффективностью осуществляют межпо-лушарную передачу зрительной информации. По-видимому, это справедливо и для их участия в реабилитационных процессах зрительной системы. Поэтому в задачу настоящего исследования входило также изучение роли отдельных комиссур мозга в этих процессах, для чего необходимо проследить динамику величин полей зрения у животных с комбинированным выключением классического и одного из комиссуральных афферентных каналов.

Научная новизна.

1. Впервые в экспериментальной и клинической практике сформулирован вопрос и проведено целенаправленное исследование роли комиссуральных систем головного мозга в компенсаторно-восстановительных процессах; в настоящей работе - на примере зрительной системы.

2. Разработан оригинальный метод количественной оценки полей зрения животных /кошек/ в норме и в условиях выключения классического и кошссурального каналов проведения зрительных сигналов /Авт.св. N 888 929, 1981/.

3. При одностороннем прерывании классического афферентного канала в условиях хронического опыта впервые количественно измерена и описана имеющая место трактовая височная гемианопсия.

4. Впервые обнаружен и описан эффект уменьшения височной ге-мианопсии в процессе переживания односторонней перерезки оптического тракта. Описаны основные стадии этого эффекта, продолжительность, обьем восстановления зрительного поведения, сроки наиболее быстрого развития эффекта и некоторые другие особенности.

5. Длительное наблюдение за животными с трактовой гемианоп-сией в условиях дополнительной перерезки комиссур конечного, межуточного и среднего мозга показало полное отсутствие признаков

- 5 -восстановления первоначального зрительного дефекта, что указывает на решающее значение комиссуральных систем в компенсаторно- востановите льном обеспечении деафферентированного полушария.

6. Впервые показано, что дополнительная к оптическому тракту перерезка одного лишь мозолистого тела приводит к стойкому выпадению полуполя, соответствующего первоначальному, трактовому дефекту, что свидетельствует о ведущей роли каллозальной системы в зрительных компенсаторно-восстановительных процессах.

Передняя и интерколликулярная комиссуры эффективного участия в компенсаторных изменениях на уровне целостного зрительного поведения не^іринимают, несмотря на передачу зрительных вызванных потенциалов.

Научно-практическая значимость.

Полученный экспериментальный материал открывает перспективы для широкого диапазона комплексных исследований комиссурального обеспечения компенсаторно-восстановительных перестроек в сенсорных системах и целостном мозге, т. к. настоящая работа является только первым целенаправленным исследованием данного направления. Обнаружение эффекта значительного спонтанного уменьшении гемианопсии в процессе переживания полной перерезки одного из оптических трактов представляет несомненный интерес для клиники нервных болезней, т.к., согласно классическим представлениям, аналогичный зрительный дефект не имеет структурно-функциональной основы для существенных компенсаторных перестроек зрительной системы, и вопрос о какой-либо реабилитации подобных больных го-обще не ставился. Полученные результаты стимулируют не только поиск клинических способов стимулирования восстановления зрительной функции, но и экспериментальное изучение вклада других комиссуральных систем в реабилитационные процессы и их взаимоотношений с другими системами мозга в этом процессе, используя классическую модель нарушения зрительного поведения.

Внедрение результатов работы.

Теоретический материал и методические приемы, представленные в диссертации, были использованы в экспериментальных исследовн-

ниях на хищных в НИЛ ЕАБГ МЗ СССР и на приматах в ИЭШТ АМН СССР.

Апробация работы.

Материалы диссертации доложены : 1/ на У Всесоюзной конференции "Компенсаторное восстановление функций при поражении центральной нервной системы", Ереван, 1979; 2/ на Всесоюзном симпозиуме "Адаптивные функции головного мозга", Баку, 1980; з/ на УП Всесоюзной с международным участием конференции по нейрокибернетике, Ростов-на-Дону, 1983; 4/ на У1 Европейском конгрессе неврологов, Малага-Торремо-Линос, Испания, 1982; 5/ на X Европейском конгрессе неврологов, Марсель, Франции, 1986.

Объем и структура диссертации.