Экспериментальное изучение нейрофизиологических механизмов процессов компенсации в случае острого повреждения стволовых структур головного мозга

Изменения в эмоциональной сфере

У крыс этой группы оценивали также соотношение «спокойных» и «эмоциональных» животных до и после операции (рис.6.3).

Рис.6.2. Диаграмма, отражающая эмоциональность животных до операции (внутренняя окружность) и после (наружная окружность) сочетанного повреждения ствола и гиппокампа слева (А) или ствола и гиппокампа справа (Б). 1 - спокойные животные; 2 - эмоциональные животные.

Представленная диаграмма демонстрирует, что сочетанное повреждение ствола и поля СА1 гиппокампа слева вызывает увеличение количества «эмоциональных» животных с 22% до 78% (т.е. на 56%), что является статистически значимым по критерию хи-квадрат ( %²⁼4; р > 3.84).

Следует отметить отсутствие агрессивных реакций у крыс этой группы. Наблюдаемые эмоциональные реакции даже небольшой интенсивности сохранялись длительное время, иногда (крысы №98 и №102) до окончания наблюдений. При этом интенсивность эмоциональных реакций не коррелировала с тяжестью исхода. Эффекты сочетанного повреждения ствола мозга и правого гиппокампа

Послеоперационная динамика состояния

У одной из 6 крыс (№99) послеоперационное течение расценивалось как легкое: после стволового этапа операции у нее выявлялся слабый наклон головы, который редуцировался к третьим суткам. По данным морфоконтроля, при наличии повреждения поля СА1 правого гиппокампа, в стволе область разрушения располагалась латеральнее ВЯД, и можно предположить, что позные нарушения возникли в результате электротонических влияний.

У 5 из 6 крыс (т.е. почти в 83%) позные нарушения были более тяжелыми. У 3 крыс (№91, №103, №104)отмечались винтообразные движения, исчезавшие на 2-9 сутки после стволового этапа операции. Лишь в одном случае (крыса №105) "винт" сохранялся до 12 суток. При этом у крыс с грубыми нарушениями процесс восстановления отличался от такового у животных с левосторонним повреждением гиппокампа в сочетании со стволовым. Отличие заключалось в большем количестве переходных состоянием и более длительном сохранении их во времени. Так, при левостороннем повреждении гиппокампа сразу после исчезновения винтообразных движений наблюдались наклон туловища и наклон головы свыше 60 градусов, которые сохранялись иногда до трех месяцев. При правостороннем повреждении гиппокампа длительное время сохранялась неспособность крыс удерживаться на ногах: животные лежали на оперированном боку до 20-75 дней.

Морфоконтроль мозга животных этой выявил наличие деструкции в поле СА1 у 5 животных. При этом у трех крыс (№91, № 104, №105) имело место полное разрушение ВЯД. У двух животных (№97, №103) ВЯД было задето в верхней части, а основные разрушения относились к ножке мозжечка. У крысы №99 разрушения ВЯД, как уже было сказано выше, не обнаружено. В целом характер разрушений сопоставим с таковым в предыдущей группе животных. Тяжесть неврологических отклонений пропорциональна величине повреждения Изменения в эмоциональной сфере

Сопоставление эмоциональности животных до и после сочетанного повреждения ствола и правого гиппокампа продемонстрировало самое большое (на 60%) и статистически достоверное по критерию хи -квадрат (X² = 5; р > 3.84) увеличение "эмоциональных" животных после операции среди всех рассматриваемых в разделе групп наблюдений (рис. 6.3).

Рис.6.3. Диаграмма, отражающая изменение количества эмоциональных животных после сочетанного повреждения поля СА1 гиппокампа с правой стороны и ствола мозга. Внутренняя окружность - соотношение спокойных и эмоциональных животных до операции; наружная - то же самое после операции. 1 - спокойные; 2 - эмоциональные

Сравнение двух групп показало, что у крыс с правосторонним повреждением гиппокампа эмоциональные реакции были более интенсивные, чем в группе с левосторонним повреждением. Но интенсивность реакций не была постоянной, а носила ярко выраженный волнообразный характер. Не удалось обнаружить связь между появлением или усугублением эмоциональных реакций и изменениями неврологического статуса, как это имело место при изолированном повреждении ствола или при сочетании двустороннего повреждения гиппокампа со стволом мозга. Следует также отметить, что при увеличении общего количества эмоциональных животных наблюдалось отсутствие агрессивных реакций при одностороннем повреждении гиппокампа (независимо от стороны повреждения) в сочетании со стволом.

Таким образом, в результате проведенных исследований нам удалось уточнить значимость гиппокампа в церебральных приспособительных реакциях при остром повреждении ствола мозга крыс. Показано, что сочетанная стволово-гиппокампальная коагуляция усугубляет, по большей части, стволовую симптоматику и пролонгирует время ее обратного развития, т.е. вызывает подкрепление очага стойкой патологической активности стволовой локализации. Повреждение гиппокампа в сочетании со стволовым приводит к нарушению иммунитета у крыс.

При латерализованном повреждении гиппокампа в сочетании со стволом следует отметить отсутствия смертельных исходов и нарушений в деятельности иммунной системы. Сочетанное повреждение ствола с полем СА1 правого или левого гиппокампа вызывает достоверное увеличение эмоциональности большинства крыс, в отличие от крыс с билатеральным повреждением гиппокампа.

Установлено также, что правый и левый гиппокамп вносят свои качественные особенности в компенсаторный процесс при осложненном течении послеоперационного периода. Так, при правостороннем повреждении послеоперационное восстановление шло медленнее и сопровождалось длительным сохранением грубых нарушений (неспособность удерживаться на лапах). При левостороннем повреждении грубые нарушения (винтообразные движения) исчезали на 2-9-е сутки после операции. Однако нарушения позы в виде наклона головы в оперированную сторону сохранялись длительное время.

6.1 Исследование роли орбитофронтальной коры в адаптивных реакциях цнс при остром стволовом повреждении мозга крыс

Данные нейрофизиологических исследований у больных с очаговым поражением ствола (Шарова с соавт. 1993, 1995), а также собственные исследования биоэлектрической активности мозга крыс после повреждения ствола на уровне ядра Дейтерса (глава 4) свидетельствуют о возможном включении в послеоперационные адаптивно-компенсаторные процессы, наряду с гиппокампом, лобных отделов больших полушарий мозга.

Целью настоящего раздела работы был анализ динамики функционального состояния и послеоперационных исходов у 33 животных с локальным стволовым повреждением мозга в сочетании с двусторонним, либо односторонним (справа или слева) нарушением целостности орбитофронтальной коры (ОФК).

Как отмечалось ранее (см. гл.2), выбранная нами область коагуляции ОФК является проекционной зоной медиодорсального ядра таламуса. Эта область рассматривается рядом авторов как лимбическая кора и является аналогом средних отделов поля 24 (Василевская, 1971; Замбржицкий, 1972; Divac, 1972; Беллер, 1977; Пигарева, 1984; Хамильтон, 1984).

Глава 7. Эффекты сочетанного стволового и билатерального орбитофронтального повреждения

Группу с сочетанным электролитическим повреждением ствола и билатеральным повреждением ОФК составили 16 животных.

У 12 из них разрушение ствола на 1-2 суток опережало двустороннюю электролитическую коагуляцию ОФК; у остальных особей парное повреждение ОФК на 7 дней опережало повреждение ствола мозга. Все выжившие животные были забиты в период от 14 до 78 суток после первого этапа операции для последующего морфоконтроля. Послеоперационная динамика состояния

По аналогии с предыдущими исследованиями, животные с сочетанным стволово-орбитофронтальным повреждением были разделены на три группы по характеру послеоперационного течения и исходам: I - с неосложненным течением, II - с осложненным течением и III - крысы с летальным исходом (табл. 7.1).

Таблица 7.1 Сравнение распределения по исходам животных с разным типом повреждений (ствол в сочетании с билатеральным повреждением ОФК, а также изолированное повреждение ствола мозга)

Полученные нами данные свидетельствуют о разных последствиях изолированного, а также сочетанного стволово-орбитофронтального и стволово-гиппокампального повреждений.

Как видно из предыдущего материала (раздел II), при стволово-гиппокампальном повреждении наблюдается нарастание тяжести состояния животных по сравнению с изолированной деструкцией на уровне ствола. При этом у крыс усугубляется стволовая неврологическая симптоматика и увеличивается время ее обратного развития. Сочетанное же стволово-орбитофронтальное разрушение с вовлечением латерального вестибулярного ядра Дейтерса приводит к более тяжелым результатам - независимо от последовательности воздействия (таблица 7.1; рис.7.1). Из 16 экспериментальных крыс этой серии погибли 10 животных, что составляет 62,5 процента и значимо (по критерию хи-квадрат) превышает летальность как в группе с изолированным стволовым (%²= 7.89; р= 0.005), так и с сочетанным стволово-гиппокампальным поражением.

Рис.7.1 Диаграмма распределения животных с изолированным стволовым (А) и сочетанным стволово-орбитофронтальным (Б) повреждением мозга по исходам. 1- осложненное течение послеоперационного периода; 2 - летальный исход; 3 - неосложненное течение послеоперационного периода.

В первую очередь мы рассмотрим животных с летальным исходом. У 7 из 10 крыс этой группы повреждение ствола предшествовало повреждению ОФК на 1-2 суток. Эти крысы погибали на первые - восемнадцатые сутки после стволового этапа операции.

Неврологические нарушения у двух животных (№31, №54) после повреждения ствола были умеренными (изменение тонуса передних и задних конечностей), а еще у пяти крыс (№№ 36, 40, 41,56, 62) - грубыми. Эти крысы потеряли способность передвигаться на плоскости, у них появились винтообразные движения.

По сравнению с изолированным повреждением ствола мозга разрушение ОФК привносило в клиническую картину ряд особенностей: усугубление неврологического дефекта на фоне проградиентного нарастания тяжести состояния в виде значительной потери веса (от 18 до 50%), иногда стремительной, что, возможно, свидетельствует о вторичном вовлечении в патологический процесс гипоталамических областей. Кроме того, имели место трофические нарушения в форме сукровичных подтеков вокруг глаз и некротических пятен около рта, загрязнение шерсти. В некоторых наблюдениях отмечено нарушение питьевого поведения (повышенная жажда либо, напротив, отказ от воды) - также, по-видимому, вторично-гипоталамического характера. В отдельных случаях выявлены отчетливые изменения глубины и ритма дыхания.

У трех животных (№№70, 71, 73) группы с летальным исходом повреждение орбитофронтальной коры на 7 дней опережало коагуляцию ствола. Эти крысы погибли на 1, 13 и 18 сутки после стволового этапа операции. Послеоперационная динамика их состояния была сходной с динамикой состояния у погибших животных из предыдущей серии.

Рис.7.2 Пример сочетанного стволово-орбитофронтального разрушения. Фронтальные срезы мозга крысы на уровне передних отделов коры (А) и ствола мозга (Б). Стрелками указаны области разрушения. Окраска по методу Ниссля.

Гистологическое исследование мозга крыс с опережающим стволовым повреждением (проведенное у 6 из 7 животных) выявило наличие обширного левостороннего электролитического разрушения на уровне ствола: в четырех случаях в ядре Дейтерса, в одном - в кохлеарном ядре. У 5 крыс при этом имело место двустороннее разрушение ОФК (рис.7.2). В одном случае оно было лишь правосторонним (крыса №62).

У крыс с опережающим повреждением орбитофронтальной коры, по данным гистологического исследования мозга, левостороннее электролитическое разрушение ядра Дейтерса сочеталось с двусторонней, либо обширной левосторонней (№71) коагуляцией орбитофронтальной коры.

Патоморфологическое исследование погибших животных показало, что причиной летального исхода во всех случаях явилось острое расстройство кровообращения по геморрагическому типу. Оно проявлялось в резчайшем полнокровии сосудов мозга и оболочек, субарахноидальных кровоизлияниях, отеке мозга, в одном наблюдении (№41) - в массивных внутримозговых геморрагиях с прорывом в желудочки мозга; еще в одном случае вышеописанные изменения сопровождались гемотампонадой всей желудочковой системы (рис. 7.3)

Рис. 7.3. Гистологический препарат фронтального среза больших полушарий мозга крысы при стволово-орбитофронтальном повреждении с летальным исходом

Срез сделан на уровне боковых желудочков. Имеет место гемотампонада желудочков (указано стрелками).

Увеличение х100, окраска гематоксилином и эозином.

Особенно следует подчеркнуть, что описанные расстройства кровообращения носили острый диффузный характер и распространялись на все отделы мозга: большие полушария, стволовые отделы, мозжечок.

В группе с летальным исходом при опережающем повреждении орбитофронтальной коры по отношению к стволу выявленные нарушения кровообращения характеризовались лишь несколько меньшей интенсивностью.

Группу выживших животных составляли 6 крыс. У пяти из них коагуляция ствола предшествовала повреждению ОФК. При отсутствии изменений в неврологическом статусе после первого и второго этапов операции (крысы №№55, 57, 58) морфоконтроль мозга этих крыс выявил стволовую коагуляцию кохлеарного ядра или ножек мозжечка без повреждения ядра Дейтерса, сочетавшееся с билатеральным (2 наблюдения) либо левосторонним (1 животное) повреждением орбитофронтальной коры.

У двух выживших крыс (№№35, 63) после операции на стволе мозга отмечались негрубые, но достоверно более стойкие, чем у животных с изолированным повреждением ствола неврологические симптомы в виде наклона головы влево и изменение тонуса задних конечностей - без изменения структуры неврологического дефекта после орбитофронтального этапа операции (табл. 7.2)

Таблица 7.2. Временные показатели состояния животных при сочетанном стволово-орбитофронтальном и изолированном стволовом повреждении.

* Различие средних (по критерию Стьюдента) статистически достоверно р < 0.002; ** р < 0.17

В одном из этих наблюдениях стволовой коагулирующий электрод повредил ножку мозжечка (№35), в другом (№63)- кохлеарное ядро слева. Разрушение ОФК у крысы №63 было левосторонним.

В том случае, когда повреждение орбитофронтальной коры на 7 дней опережало коагуляцию ядра Дейтерса, выжила одна крыса. Она была отнесена в группу с осложненным послеоперационным течением (см. табл. 7.1), т.к. у нее сохранились рецидивы винтообразных движений в течение 35 суток, а неспособность управлять задними конечностями сохранялась до четырех месяцев после операции.

Гистологическое исследование мозга выявило в этом случае негрубую коагуляцию ядра Дейтерса и незначительное двустороннее повреждение орбитофронтальной коры.

Стволово-орбитофронтальные разрушения, как уже было сказано ранее, помимо усугубления стволовой неврологической симптоматики, вызывали значительное нарастание тяжести общего состояния, выраженные трофические нарушения и потерю веса (рис. 7.3). Рисунок 7.3 иллюстрирует изменение веса во всех группах экспериментальных животных: как со стволово-орбитофронтальными, так и со стволово-гиппокампальными разрушениями - при разных исходах. На графике видно, что вес у животных со стволово-гиппокампальном повреждением больше, чем у крыс со стволово-орбитофронтальными разрушениями. Различия веса недостоверны (на уровне значимости 5%), что обусловлено малым количеством животных в сопоставляемых группах. Тем не менее, следует отметить факт систематического превышения веса у животных со стволово-гиппокампальными повреждениями по сравнению со стволово-орбитофронтальными.

Рис.7.4. Изменения веса в группах крыс с неосложненным (А) и осложненным (Б) послеоперационным течением, а также летальным исходом (В) при сочетанном стволово-гиппокампальном (сплошная линия) и стволово-орбитофронтальном (пунктирная линия) повреждении мозга.

По оси абсцисс - сроки после стволового этапа операции: 1 - 1-3 сутки; 2 - 4-8 сутки; 3 - 9-15 сутки; 4 - 16-20 сутки; 5 - 21-30 сутки; 6 - 31-50 сутки; 7 - 51-80 сутки.

По оси ординат - усредненные по группам наблюдений отклонения веса (в граммах) относительно дооперационного уровня.

При этом на некоторых стадиях вероятность ошибки относительно различий средних по критерию Стьюдента ниже 0.2 или 0.08, что позволяет предполагать существование локализационно-специфических послеоперационных изменений веса: при стволово-орбитофронтальном повреждении имеет место большее его падение. Следует отметить, что у других исследователей потеря веса имела место при двусторонней экстирпации заднего отдела поясной извилины. Так И.А. Замбржицкий (1972), ссылаясь на работы В.М. Касьянова (1947, 1949), отмечает потерю веса у собак при экстирпации именно заднего отдела поясной извилины. Экстирпация же переднего отдела приводит, наряду с другими вегетативными расстройствами, к длительным колебаниям диуреза и нарушениям в нейрорегуляции колебания сахара в крови (Замбржицкий, 1972). Так как явления диуреза наблюдались и у наших экспериментальных животных, то возможно, одной из причин колебания веса в нашем случае было нарушение деятельности желудочно-кишечного тракта. Второй причиной, как уже было сказано выше, может быть вовлечение в процесс гипоталамических структур.

Анализируя полученные данные в контексте проблемы специфической значимости разных отделов лимбической системы в висцеральной регуляции, можно говорить о причастности орбитофронтальной коры, например, к формированию системных сосудистых реакций (Замбржицкий, 1972; Беллер, 1977; Шмидт, Тевс, 1985). Роль ОФК, как оказалось, приобретает особо важное значение при повреждении ствола, в котором расположены основные центры иерархически организованной системы сосудистой регуляции (Шмидт, Тевс, 1985) - особенно на ранних (до двух недель) послеоперационных этапах, когда включение этого палеокортикального "функционального дублера" становится жизненно необходимым. У экспериментальных животных нарушения кровообращения могут быть обусловлены, в частности, тем обстоятельством, что в лобных долях находятся проекции норадренергической медиаторной системы (Harley, 1987), причастной к регуляции сосудистого тонуса (Amaral, Simmanov, 1977). Результаты исследования свидетельствуют о целесообразности дифференцированного изучения участия правой и левой орбитофронтальной коры в регуляции висцеральных функций. Кроме того, можно сказать, что некоторые соматические послеоперационные проявления в этой группе животных (нарушение пищевого поведения и трофики, потеря веса) свидетельствуют также о развитии вторичной послеоперационной дисфункции гипоталамуса.

Изменения в эмоциональной сфере

В литературе имеются многочисленные данные о непосредственном участии передних отделов новой коры в организации мотиваций и эмоций (Замбржицкий, 1972; Хананашвили, 1972, 1983; Симонов, 1993; Adolphs, 2002; Cardinal et al., 2002; Davidson, 2002). Так, Наута (1963) рассматривал лобную область как неокортикальное продолжение лимбической системы. Участие в формировании эмоциональных реакций передних отделов мозга отмечал и ряд других авторов. Как было сказано ранее, по данным Замбржицкого двусторонняя цингулоэктомия у животных сопровождалась реакцией со стороны внутренних органов. Наблюдалось усиление моторики желудочно-кишечного тракта, расширение зрачков, гиперсекреция слюны и др. Имела место гиперактивация блуждающего нерва, парасимпатических веточек глазодвигательного и лицевого нервов. Автор пришел к выводу, что эти проявления связаны с нарушением синергии парасимпатической и симпатической регуляции.

Наряду с этими последствиями при разрушении или стимуляции лимбических отделов коры у разных видов животных наиболее часто нарушается сердечная деятельность, координированная работа сердечнососудистой и дыхательной систем, отмечено также повышение давления (Василевская, 1971; Замбржицкий, 1972; Беллер, 1977).

Согласно гипотезе П.В. Симонова (1981) в медиобазальных отделах лобной коры происходит интеграция сигналов из внутренней среды организма с двигательной активностью.

П.В. Симонов (1981) рассматривая лобную кору как одну из структур, участвующих в организации поведения, отмечает, что при повреждении лобных долей эмоциональная сфера человека нарушается сильнее, чем при поражении любых других областей мозга. Так как возникновение эмоционального напряжения сопровождается переходом к иным, чем в спокойном состоянии, формам поведения, принципам оценки внешних сигналов и реагирования на них, то реакции на внешние раздражители зависят от внутреннего состояния, которое определяется, в частности, балансом активности симпатической и парасимпатической системы.

Для выявления возможных изменений в эмоциональной сфере, происходящих у животных с сочетанным повреждением ствола мозга и симметричных орбитофрональных образований, оценивали соотношение "спокойных" и "эмоциональных" крыс до и после операции (рис.7.5). Эти данные сопоставлялись с аналогичными данными у крыс с изолированным стволовым повреждением.

Рис.7.5. Диаграмма, показывающая изменение количества эмоциональных животных в группе с двусторонним повреждением орбитофронтальной коры в сочетании со стволовым повреждением до операции (внутренний круг) и после операции (наружный круг). 1 - спокойные животные; 2 - эмоциональные.

Оказалось, что сочетанное стволовое и двухстороннее орбитофронтальное повреждение вызывает увеличение числа эмоциональных животных. Однако, по критерию хи-квадрат (%²=2.25; p < 3.84) эти изменения, хотя и превосходящие значимость однонаправленных сдвигов в группе с изолированным стволовым повреждением, могут рассматриваться лишь в качестве тенденции.

В данной группе не было выявлено специфических изменений в эмоциональной сфере по сравнению с изолированным стволовым повреждением. Эмоциональные реакции носили пассивно-оборонительный характер.

Сравнивая изменения в эмоциональной сфере у крыс с разными исходами, следует обратить внимание на отсутствие эмоциональных реакций до операции у большинства крыс с неосложненным и осложненным течением послеоперационного периода. После операции у всех этих крыс появились эмоциональные реакции. А у всех животных с летальным исходом до операции наблюдались эмоциональные реакции. После операции эмоциональные реакции в большинстве случаев сохранились на дооперационном уровне, но у двух крыс (№70, №71) в послеоперационный период эмоциональные реакции исчезли и отсутствовали до момента гибели животных. Появление агрессивных реакций, как при изолированном повреждении ствола, перед гибелью животных нами отмечено не было.

Следует обратить внимание на то, что в группах с летальным исходом, как при изолированном повреждении ствола, так и с сочетанным стволово-орбитофронтальным разрушением число крыс с исходно повышенной эмоциональностью преобладало и в последнем случае достигло максимума.

Глава 8. Особенности латерализованного повреждения орбитофронтальной коры на фоне острого стволового патологического очага

Учитывая парную организацию ОФК, мы посчитали целесообразным проанализировать особенности протекания послеоперационных адаптивных реакций мозга у крыс со стволово-орбитофронтальным повреждением, сочетанным с разной латерализацией повреждения ОФК.

Если функциональная асимметрия подкорковых структур у человека и животных получает прямое подтверждение сравнительно недавно (Брейже, 1967; Левшина с соавт., 1977; Glick et al., 1977; Лапина с соавт., 1984; Квирквелия, 1987; Ванециан, 1990, 1993; Chida, Toyosawa, 1992; Чилингарян, Богданов, 1998; Молодцова, 1999; Павлова, 1998; Sullivan, Gratton, 1999, 2002; Concha, Wilson, 2001; Verstynen et al., 2001; Чилингарян, 2002; Ванециан, Павлова, 2003; Maguire, Frith, 2003; Артюхина, Саркисова, 2004; Pedraza et al., 2004), то исследования асимметрии больших полушарий головного мозга имеют давнюю историю.

Впервые более 140 лет назад нейрохирург Ж.П. Брока продемонстрировал доминантность левого полушария по речевой функции человека. Сейчас общепризнано, что латеральная специализация больших полушарий является одной из основных психофизиологических характеристик. Если первоначально господствовало представление о тотальном доминировании левого полушария в формировании высших психических функций, то сейчас склонны говорить о частичном доминировании каждого из полушарий (Бианки, 1985, 1989) или специфичности правого и левого полушарий по отношению к разным функциям. Хомская рассматривает эту специфичность как относительную доминантность левого полушария у человека (Хомская, 1987). В основе нейрофизиологического обеспечения ФМА лежат, по-видимому, выявленные у человека полушарные различия биоэлектрических процессов (Жаворонкова, 1999), а также особенности функционального взаимодействия правого и левого полушарий со структурами ствола (Шарова, 1999) и лимбико-диэнцефального комплекса (Болдырева с соавт., 2000).

Интенсивные исследования последних десятилетий показали наличие функциональной асимметрии больших полушарий и у животных. Вопрос о том, является ли эта асимметрия видовой или индивидуальной окончательно не решен (Адрианов, 1986). В последнее время вокализация у птиц, предпочтение конечности и пространственно-зрительная функция у крыс рассматриваются как одно из проявлений видовой асимметрии (Walker, 1980; Danenberg, 1981; Бианки, 1985; Вартанян, Клементьев, 1991). Остается неясным вопрос об относительной или абсолютной доминантности правого и левого полушария животных, а также асимметрии в пределах разных функциональных систем.

Изучение моторной асимметрии у разных видов животных фактически и позволягт говорить о доминантности того или иного полушария. Такая асимметрия выявлена, в частности, у крыс при выработке одностороннего манипуляторного навыка. Считается, что асимметрия в значительной степени организуется в процессе обучения - впрочем, на фоне исходного предпочтения используемой конечности (Сташкевич, 2000, Иоффе с соавт., 2002). Роль обучения (в частности, сенсорного) подчеркивается также в работе Удаловой и Михеева (1982), исследовавших формирование у крыс предпочтения направления движения.

В некоторых работах последних лет функциональная асимметрия полушарий связывается с особенностями биохимии правого и левого полушарий. Так, по данным Авалиани с соавт. (2000), односторонняя травма мозга крыс-матерей вызывает сдвиг равновесия между право- и левосторонними пептидными факторами в структурах нейроэндокринной системы потомства, что, возможно, и приводит к функциональной моторной асимметрии.

Вартанян и Клементьев (1991) показали наличие генетически детерминированных видов химической асимметрии полушарий мозга животных. Авторы постулируют существование различных химических маркеров правой и левой половины головного мозга, к числу которых они относят, например, эндогенные олигопептиды. По их мнению, активность олигопептидов отчетливо проявляется в условиях органической патологии ЦНС и играет существенную (возможно даже ведущую) роль в компенсаторном процессе.

Анализируя имеющиеся в литературе данные, мы пришли к выводу, что особенности протекания компенсаторных процессов при разной латерализации повреждения мозга человека и животных исследованы недостаточно, при всей важности этой проблематики в теоретическом и практическом плане.

Как показано в предыдущей главе, при сочетанном повреждении ствола с симметричными областями орбитофронтальной коры значимо возрастало количество животных с летальным исходом. Однако вклад левой и правой части этого симметричного образования в процессе компенсации после стволового этапа операции, оставался не выясненным.

Реальными предпосылками к такой постановке вопроса являлись и факты, отмеченные в главе 7: наиболее драматический исход повреждения мозга имел место в тех случаях, когда значительное разрушение ствола на уровне ВЯД сочеталось с двухсторонним, негрубым правосторонним либо обширным левосторонним повреждением ОФК.

Была проведена серия специальных исследований, в которых у 21 крысы за 7 дней до электрокоагуляции ствола на уровне ВЯД производилось одностороннее электролитическое повреждение ОФК справа (11 животных) или слева (10 животных). У одной крысы (№69) повреждение ОФК было механическим, обусловленным вживлением электрода для регистрации ЭА.

Схема экспериментов с оценкой особенностей состояния животных до и после операции была стандартной (см. главы 5-7).

Послеоперационная динамика состояния

В таблице 8.1. и на соответствующих круговых диаграммах представлено распределение крыс с латерализованным поражением ОФК с сочетанным повреждением ствола мозга по исходам экспериментальной патологии - при разной степени выраженности у них неврологических отклонений и сроках их редукции.

Таблица 8.1. Распределение крыс по исходам с разной степенью выраженности неврологических отклонений и срокам их редукции

Примечание: w - крысы линии Wistar

Выявлено, что при левостороннем повреждении ОФК из 10 животных лишь у одного (№2112) не наблюдалось неврологических послеоперационных нарушений. У 6 крыс имело место осложненное течение послеоперационного периода с наличием неврологических отклонений в виде появления винтообразных движений, наклонов туловища и головы в оперированную сторону. Окончательная редукция этих неврологических отклонений не произошла вплоть до усыпления крыс эфиром на 122-е сутки после операции. У трех особей повреждение мозга закончилось летальным исходом: одна крыса (№115) погибла в первые сутки после стволового этапа операции, две другие на 40-е и 130-е сутки.

Следует отметить, что гибель крыс с левосторонним повреждением ОФК в поздние сроки после повреждения ствола мозга не сопровождалась потерей веса. Не наблюдались трофические нарушения (в форме сукровичных подтеков вокруг глаз, некротических пятен около рта и загрязнением шерсти), как это имело место у животных, погибших после двухстороннего разрушения ОФК в сочетании со стволовым повреждением. По данным патологоанатомического исследования, гибель этих крыс не была связана с нарушением системного кровообращения и не была непосредственно обусловлена оперативным вмешательством. Поэтому при анализе данных указанные особи (крысы №113, №124) были отнесены в группу с осложненным течением послеоперационного периода.

При правостороннем повреждении ОФК у 5 из 11 животных имело место осложненное течение послеоперационного периода с неврологическими нарушениями разной степени тяжести. Одна крыса была отнесена к группе «неосложненных». Пять животных погибли, причем двое - в первые сутки после операции.

В патологоанатомической картине гибели этих животных (наступившей в период от первых до 7-8-х суток после стволового этапа операции) выявлены некоторые особенности. У крыс № 114 и №109 ОФК была повреждена справа. Смерть животных наступила вследствие гемотампонады желудочков. Крыса №115 с левосторонним повреждением ОФК погибла в первые сутки после экспериментального повреждения мозга. Было обнаружено, что гибель этого животного наступила, скорее всего, вследствие нарушения оттока крови от правого полушария из-за закупорки вен справа.

У выживших крыс с правосторонним повреждением ОФК при осложненном послеоперационном течении обращало на себя внимание отсутствие винтообразных движений у выживших животных. Наличие «винта» было прогностически неблагоприятным признаком при правостороннем повреждении ОФК (табл.8.1.).

Из таблицы 8.1., в частности, следует, что в группе с левосторонним повреждением ОФК все пять животных с винтообразными движениями выжили. В то же время в группе с правосторонним повреждением ОФК из трех крыс с винтообразными движениями погибли две (№62, №69). Статистический анализ показал, что доля животных с наличием выраженного «винта» в первые дни после операции доля крыс, выживших после операции на левом полушарии, статистически достоверно отличается от доли крыс, выживших после операции на правом полушарии (по точному критерию Фишера р = 0.048).

Рис. 8.1 Диаграмма распределения животных по исходам с повреждением ствола в сочетании с право- (А) и левосторонним (Б) повреждением орбитофронтальной коры в процентах. 1- осложненное течение; 2 - летальный исход; 3 - легкое течение послеоперационного периода.

На диаграмме 8.1. представлено распределение животных по исходам при разрушении ствола в сочетании с правосторонним (А) и левосторонним (Б) орбитофронтальным повреждением. Видно, что число особей с летальным исходом преобладает в группе с правосторонним повреждением ОФК. В то же время число животных с осложненным течением послеоперационного периода больше в группе с левосторонним повреждением орбитофронтальной коры.

Проверка существенности различия числа умерших животных при операции на левой и правой орбитофронтальной коре (без учета степени выраженности послеоперационных неврологических нарушений) показало лишь тенденцию к преобладанию доли погибших крыс при повреждении правого полушария по сравнению с левым (по точному критерию Фишера р = 0.09). В данном случае отсутствие достоверной разницы может быть обусловлено малым количеством наблюдений.

Рассматриваемые формальные показатели отражают далеко не полную картину послеоперационных событий. Так как патологоанатомическими исследованиями было установлено, в частности, что и при левосторонней деструкции ОФК гибель животных в ранние сроки после операции бывает обусловленной изменениями, происходящими в правом (т.е. интактном) полушарии (крыса №115). Таким образом, данные патологоанатомического исследования являются дополнительным подтверждением значимости правой ОФК в выживании животных после стволового повреждения.

Вместе с тем, сравнение сроков редукции неврологической симптоматики у оперированных животных не выявило достоверных различий между группами с право - и левополушарным повреждением ОФК.

Из данных литературы известно, что при патологии головного мозга человека (тяжелая черепно-мозговая травма, сосудистые поражения) длительность и успешность восстановления зависят как от стороны поражения мозга, так и от индивидуального профиля их функциональной межполушарной асимметрии (Жирмунская, 1989; Доброхотова, Брагина, 1993). Это обусловлено, в частности, тем, что на разных стадиях восстановления церебральных функций имеет место попеременное преимущественное включение в компенсаторный процесс правого или левого полушария (Болдырева с соавт., 1993). Причем, доминирование активности одного из полушарий бывает обусловлено, в том числе и функциональным состоянием лимбико-диэнцефальных и стволовых регуляторных структур мозга (Брагина, Доброхотова, 1988; Шарова с соавт., 1993, 1995; Болдырева с

соавт., 2000).

Известно, что для человека справедливо наличие т.н. видовой асимметрии: для большинство людей характерна праворукость. Вопрос наличие видовой асимметрии у крыс остается дискуссионным. Все экспериментальные животные, с которыми мы работали, делились на три приблизительно равные группы: правшей, левшей и амбидекстров, Кроме того, встречались животные, "рукость" которых определить не удавалось. В исследованных нами примерах экспериментальной патологии сохранность правой ОФК оказалась более существенной для выживания при стволовых левосторонних повреждениях по всей группе оперированных животных. Правомерен вопрос о том, зависит ли протекание восстановительных процессов у крыс от наличия и типа функциональной межполушарной асимметрии и от ее характера.

Напомним, что показателями моторной функциональной асимметрии служили «рукость», а также направления движения в открытом поле. Причем предпочтение по одному тесту не всегда совпадало с таковым по другому. По данным литературы, эти функции могут иметь разные системы обеспечения. В основе пространственного предпочтения лежат индивидуальные различия в концентрации дофамина в правой и левой части нигростриарной системы, значимость соотношения активности между ними, а также особенности корково-нигростриарного взаимодействия (Glick, Cox, 1976; Glick et al, 1977; Danenberg, 1981; Бианки с соавт. 1982; Бианки, Филиппова, 1984).

В нашей работе мы попытались сравнить характер протекания восстановительных процессов с типом функциональной межполушарной асимметрии. В таблице 8.2. приводится распределение крыс с разными исходами сочетанного стволового и летерализованного орбитофронтального повреждения по моторной функциональной асимметрии и предпочтению направления движения в открытом поле.

Таблица 8.2 Распределение крыс с разными исходами по моторной функциональной асимметрии и предпочтению направления движения

Оказалось, что для животных, которые в открытом поле предпочитали движение налево, то есть с правосторонним доминированием по этому показателю, критичным было сохранение целостности правой ОФК. Для животных с левосторонним доминированием важна была целостность левой ОФК. Таким образом, исходя из наших данных, для выживания крыс со стволово-орбитофронтальным повреждение преимущественное значение имела сохранность полушария, контралатерального (возможно доминирующего) по функции "направление движения в открытом поле". Но в связи с недостаточностью выборки данное утверждение нуждается в дальнейшей проверке.

По показателю "рукости" не было выявлено четких различий между право- и левополушарными животными. Интересным представляется тот факт, что из 6 погибших в обеих группах животных две крысы (№114, №115) были амбидекстрами, а у трех не удалось определить сторону предпочтения. И только одна крыса (№69) была левополушарной (табл. 8.2). Эти данные можно рассматривать с точки зрения стрессоустойчивости организма, так как индивидуальные психологические качества личности определяют устойчивость или склонность к психосоматическим заболеваниям (Юринов, 2001). А у крыс межполушарная асимметрия выражена в большей степени у животных с сильным типом нервной системы. Крысы со слабым типом нервной системы, менее стрессоустойчивые, не имеют видоспецифической межполушарной асимметрии (Мурик, 1990).

Изменения в эмоциональной сфере

Учитывая значимость передних отделов новой коры в процессах мотивациий и эмоций (Наута, 1963; Симонов, 1981), а также данные литературы о неравнозначности правого и левого полушарий в отношении формирования положительных и отрицательных эмоций (Лурия, Симерницкая, 1977; Симонов, 1981, 1999; Blonder et al., 1991; Adolphs et al., 1996; Михайлова с соавт., 1998; Преображенская, 2000; Павлова, 2001; Harmon-Jones, 2003), представляли интерес и изменения в эмоциональной сфере после повреждения ствола в сочетании с повреждениями ОФК правого или левого полушария.

Сопоставление эмоциональности крыс до и после операции проводили по описанной уже методике (см. главы 5-7). Полученные данные свидетельствуют об определенных различиях в степени выраженности эмоциональных реакций в зависимости от латерализации повреждения ОФК (рис. 8.2. - круговые диаграммы). При повреждении ствола в сочетании с повреждением правой ОФК количество эмоциональных животных увеличилось на 16% (с 67% до 83%). Эти изменения были недостоверны по критерию хи-квадрат. Однако, в случае с левосторонним повреждением ОФК эмоциональность среди всех оперированных животных возросла на 63%, что было статистически значимым ( %²=5; р> 3.84)

Рис.8.2 Диаграмма, показывающая изменение количества эмоциональнореактивных животных до операции и после сочетанного повреждения ствола с левосторонним (А) и правосторонним (Б) повреждением орбитофронтальной коры. 1 - спокойные животные; 2 - эмоционально реактивные животные

При сочетанном повреждении ствола с ОФК справа и слева преобладали реакции пассивно-оборонительного типа, за исключением крысы №127 с левосторонним повреждением ОФК. Эта крыса была отнесена в группу с осложненным течением послеоперационного периода, хотя у нее наблюдался после незначительный (до 30°) наклон головы. Однако этот дефект наблюдался до 119-ти суток, вплоть до усыпления животного. У крысы №127 мы наблюдали агрессивно-оборонительные реакции в течение тридцати суток операции на стволе, которые затем также сменились пассивно- оборонительными реакциями

Таким образом, в настоящем разделе работы показано, что стволово-орбитофронтальное повреждение приводит к значительному нарастанию тяжести состояния животных и высокой вероятности летального исхода в первые две недели после операции.

По данные патоморфологического обследования, гибель животных при стволово-орбитофронтальном повреждении была обусловлена нарушением мозгового кровообращения по геморрагическому типу и, вероятно, вторичной дисфункцией гипоталамуса. Гибель животных наступала чаще при двухсторонней либо правосторонней деструкции ОФК. Причем, в большинстве случаев у погибших крыс выявлялось правополушарное доминирование по направлению движения в открытом поле: из пяти погибших животных три крысы предпочитали движение влево. Еще у двух не было выявлено какого-либо предпочтения направления движения. Но в связи с недостаточностью выборки мы не можем говорить о достоверности полученных результатов.

Объяснить полученные данные о связи повреждения ОФК и исходом возможно, по-видимому, опираясь на информацию об активной роли передних отделов полушарий в висцеральной регуляции. По данным ряда авторов, двусторонняя цингулоэктомия у животных вызывает нарушения деятельности внутренних органов. Происходит, в частности, гиперактивация блуждающего нерва и парасимпатических веточек глазодвигательного и лицевого нерва. При этом усиливается моторика желудочно-кишечного тракта, наблюдается расширение зрачков, гиперсекреция слюны и так далее. Эти проявления связываются с нарушением синергии парасимпатической и симпатической систем (Smith, 1945; Ward, 1948; Showers, 1959; Lofwing, 1961; Alanis et al., 1966; Замбржицкий, 1972; Вейн, Соловьева, 1973; Беллер, 1977; Карцева, 1985; Burns et al., 1985; Баклаваджян с соавт., 1987, 2000; Багаев, Пантелеев, 1995).

Ряд авторов (Замбржицкий,1972; Nauta, 1972; Беллер, 1977) рассматривает лобную область как неокортикальное продолжение лимбической системы, при разрушении и стимуляции которой у разных видов животных наиболее часто наблюдаются угнетение некоторых вегетативных функций. Отмечено нарушение сердечной деятельности, координированной работы сердечно-сосудистой и дыхательной систем, а также повышение давления (Kaada et al., 1949; Василевская, 1971; Замбржицкий, 1972; Беллер, 1977).

Сравнение экспериментальных данных с данными, полученными в условиях клиники, подтверждает универсальность функций переднего отдела поясной извилины (поле 24). Так, у больных с опухолью, расположенной в большой щели мозга, имелись симптомы нарушения вегетативной нервной регуляции и поведения. Имела место повышенная агрессивность и плаксивость (Замбржицкий, 1972; Ongur, Price, 2000).

По мнению Симонова (1981), в медиобазальных отделах лобной коры происходит интеграция сигналов из внутренней среды организма с двигательной активностью. Поэтому повреждение передних отделов приводит к нарушению зоосоциального поведения крыс. Кроме того, повреждение лобных долей у человека приводит к наибольшим (по сравнению с другими областями мозга) нарушениям в эмоциональной сфере. Наши исследования показали, что повреждение лобных отделов полушарий у крыс также сопровождается выраженными эмоциональными нарушениями, которые значимо больше проявлялись при левостороннем повреждении ОФК.

Заключение

В настоящей работе нам удалось в эксперименте получить долго живущую "модель" острого поражения ствола посредством его электролитической коагуляции на уровне латерального вестибулярного ядра Дейтерса. Сопоставление клинико-поведенческих последствий такого повреждения в наших экспериментах с данными литературы (Сепп соавт., 1950; Чернышев, 1983; Благовещенская, 1990) свидетельствует об определенном сходстве полученных двигательных и вестибулярных расстройств у крыс с проявлениями стволовой патологии у человека, что обусловлено определенной универсальностью организации этих функций у млекопитающих на уровне ствола. Наблюдение за состоянием животных после электролитической стволовой коагуляции и распределение их по трем группам в зависимости от особенностей динамики состояния и исходов также указывает на определенные аналогии с вариантами послеоперационного течения у нейрохирургических больных после удаления стволовой опухоли (Баркалая, 1991; Шарова, 1991, 1993; Брагина с соавт. 1997).

Все эти обстоятельства свидетельствуют о правомочности использования предложенной модели для изучения адаптивно-компенсаторных перестроек ЦНС при острой стволовой патологии.

Важным представляется тот факт, что послеоперационное течение и исход стволового повреждения у животных не зависели только от объема стволового разрушения, а определялось многими факторами, к числу которых относятся реакции ткани и сосудов мозга на электротравму, целостные церебральные реакции на повреждение и др. Выявлена, в частности, значимость исходной эмоциональности животных, а также предпочитаемого направления движения в открытом поле (раздел I).

Данные динамического анализа ЭА у животных с локальным стволовым повреждением также демонстрируют значительное сходство с изменениями ЭЭГ у больных с опухолевым стволовым повреждением в раннем послеоперационном периоде. И у животных, и в клинических наблюдениях послеоперационная нейродинамика носит фазный характер с последовательным повышением сочетанности определенных зон мозга; частота доминирующей синхронизации биопотенциалов тета-диапазона (6-7 или 4-5 Гц) различается при благоприятном и неблагоприятном вариантах послеоперационного течения (Гриндель с соавт., 1983; Шарова с соавт., 1991, 1993). Совпадение временных и частотных параметров биоэлектрических процессов, наблюдаемых в условиях локального стволового повреждения у животных и человека, служит еще одним подтверждением физиологической общности (универсальности) церебральных механизмов гомеостатической (висцеральной) компенсации мозга млекопитающих. Тем важнее представляются результаты экспериментального исследования полушарно-гиппокампальных и стволово-гиппокампальных отношений у животных, проведение которого невозможно у человека.

Полученные экспериментальные данные позволяют ответить на ряд вопросов, возникающих при трактовке послеоперационных ЭЭГ-изменений у человека.

1. Тождество поведения тета-составляющих ЭА мозга крыс и ЭЭГ человека при остром стволовом повреждении служит объективным доказательством генетического единства этого вида активности и подтверждает важную роль гиппокампа в его происхождение (Arnolds et al., 1979; Bland, 1986; Haas, 1987]. 2.При отсутствии единого представления о механизмах генерации тета-ритма можно высказать нескольких предположений о нейрофизиологических механизмах формирования разночастотной тета-активности, которая прогностически значима для острых патологических состояний человека: частота тета-ритма может отражать как разное функциональное состояние одной и той же функциональной системы, так и разную организацию этой системы при разных типах стволового патологического очага (стойкий или углубляющийся). Наши экспериментальные электрофизиологические исследования показали, что частотные параметры синхронизации тета-активности (4-5 или 6-7 Гц) определяются, прежде всего, состоянием стволово-гиппокампального входа. Частота снижалась по мере угнетения функциональной активности ствола (Бражник, Виноградова, 1983). Кроме того, возможно перераспределение активности в пределах стволовой медиаторной системы (Меликов, 1987, Vertes et al., 1993). Полученные данные подтверждают скорее предположение о разном состоянии одной и той же функциональной системы.

Когерентный анализ ЭА позволил как бы «визуализировать» особенности динамики стволово-гиппокампального и гиппокампально-кортикального взаимодействия при различных состояниях ретикуло-септального входа. Показано, например, что в условиях относительной морфологической сохранности ствола именно этот вход является «запускающим звеном» синхронизации на частоте 6-7 герц. Если же состояние активирующей стволовой системы резко изменено (угнетено) вследствие значительного объема стволового повреждения на уровне ВЯД (осложненное течение), лидирующую роль в запуске этой реакции могут на некоторое время брать передние отделы коры и гиппокамп. При летальном исходе показана возможность формирования автономной синхронизированной гиппокампально-корковой системы на частоте 4-5 Гц, которая, вероятно, сопряжена с относительной стабилизацией состояния низкоуровневого висцерального обеспечения.

Данные наших электрофизиологических исследований подтверждают участие ОФК в формировании системной приспособительной реакции при остром стволовом повреждении. Ранняя послеоперационная стволово-гиппокампальная синхронизация биопотенциалов на частоте 6-7 Гц с последующим вовлечением передних отделов коры характерна для выживших крыс. У погибших животных падение межполушарных связей ОФК предшествовало летальному исходу. Следует отметить, однако, что у человека роль передних отделов полушарий в послеоперационных адаптивных перестройках более существенна (Шарова с соавт., 1993), что связано, по-видимому, с прогрессивным морфо-функциональным развитием лобных отделов мозга в филогенезе.

При сравнении последствий сочетанного поражения мозга в наблюдениях с разной его топографией обращает на себя внимание существенные различия в исходах между группами со стволово-гиппокампальными и стволово-орбитофронтальными повреждениями.

Стволово-гиппокампальная коагуляция усугубляет по большей части стволовую неврологическую симптоматику и пролонгирует время ее обратного развития, т. е. вызывает подкрепление очага стойкой патологической активности. Этот факт соответствует данным литературы (Русинова, 1989) о подкреплении доминантных очагов, сформированных в других отделах ЦНС, путем раздражения гиппокампа. Стволово-орбитофронтальное повреждение приводит к значительному нарастанию степени тяжести состояния животных и высоковероятному летальному исходу в первые две недели после операции.