ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
ТОМ 40 1990 ВЫП. 3
УДК 612.821.6+612.822.3+615.78 © 1990 г.
АЛЕКСАНДРОВ Ю. И., ГРИНЧЕНКО Ю. В., СВЕТЛАЕВ И. А.
ВЛИЯНИЕ ОСТРОГО ВВЕДЕНИЯ ЭТАНОЛА НА РЕАЛИЗАЦИЮ ПОВЕДЕНИЯ И ЕГО НЕЙРОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
В экспериментах на кроликах, обученных инструментальному пищедобывательному поведению, выясняли, какие изменения активности нейронов лимбической области коры соответствуют нарушению этого поведения (увеличение времени реализации и числа ошибок), вызванному внутрибрюшинным введением 12%-ного раствора этанола в дозе 1 г/кг. По сравнению с контролем (введение изотонического раствора) число активных клеток, выделяемых в микроэлектродном треке, уменьшилось на 1/3; паттерн поведенческой специализации нейронов, вовлекающихся в обеспечение нарушенного поведения, изменился. Содержание нейронов наиболее новых систем, сформированных при обучении животных инструментальному поведению, уменьшилось с 27 до 11%, а нейронов, обеспечивающих реализацию систем, сформированных на предыдущих этапах индивидуального развития, увеличилось с 18 до 36%.
Влияние острого введения этанола на разные формы поведения животных и человека изучено в большом числе работ (см. обзор [10]). Имеется также много данных о действии этанола на медленную и импульсную активность нервной клетки, полученных в аналитических экспериментах на разного рода препаратах, культуре ткани (см. обзоры [16, 25]). Казалось бы, в литературе имеются необходимые компоненты для развития представления о нейронных основах действия этанола на поведение. Однако ситуация осложняется тем, что острое влияние этанола на активность нейронов не может быть названо ни «общевозбуждающим», ни «общетормозным» [21]. Разнонаправленность действия этанола обнаружена не только для нейронов разных структур, но и для нейронов внутри одной структуры [15, 18, 25]. Кроме того, действие этанола на активность нейронов зависит от целого ряда факторов: дозы, концентрации в крови и ликворе, способа введения, вида наркоза [15, 18, 20, 24]. Поэтому для сопоставления двух групп данных — о действии этанола на поведение и на активность нейронов, надо иметь достаточно информации, чтобы учесть названные факторы, быть уверенным в том, что действия этанола на активность данного нейрона в условиях аналитического эксперимента и в конкретной форме поведения совпадают, а также знать, какова роль соответствующих групп нейронов в обеспечении данной формы поведения. Возможность соблюдения всех этих условий по меньшей мере сомнительна. Реально даже лучшие попытки подобных сопоставлений [12] основываются лишь на самых общих представлениях о механизмах поведения, в понимании которых существуют значительные расхождения позиций у разных авторов.
С учетом этих, а также других препятствий, возникающих при сопоставлении данных поведенческих и нейрофизиологических экспериментов [14], становится очевидным, что оптимальным путем выяснения нейронных основ действия этанола является постановка эксперимента, в котором проводится сопоставление вызванных этанолом изменений активности нейронов с его поведенческими эффектами. Задача настоящего исследования состояла в том, чтобы выяснить, какие изменения организации нейронной активности соответствуют вызванному острым введением этанола нарушению поведения. В экспериментах на кроликах, которые были объектом наших исследований, показано, что наиболее чувствительны к действию этанола палео- и неокортикальные образования, в том числе структуры лимбической системы [18]. Считается, что реорганизация активности лимбических структур является существенным звеном в механизмах формирования потребности в алкоголе [8]. Мы исследовали активность нейронов области 29d (корковый
456
отдел лимбической системы), которая выделяется с морфологической точки зрения богатством связей с другими областями коры и особой стратегической позицией структуры, связывающей неокортикальные области и гиппокамп [23]. В лимбической коре обнаруживается максимальное по сравнению с другими областями коры количество термина-леи, содержащих дофамин [13], нарушение обмена которого играет, по-видимому, ключевую роль в патогенезе алкоголизма [5].
МЕТОДИКА
Эксперименты проведены на трех взрослых кроликах-самцах, реализующих подробно изученное ранее инструментальное пищедобыва-тельное поведение [2, 3]. Экспериментальная камера была оборудована двумя педалями и двумя автоматически подающимися кормушками. Педали располагались у задней стенки в правом и левом углах. У передней стенки в правом и левом углах находились кормушки. При нажатии на левую педаль подавалась левая кормушка, на правую — правая (подробнее см. [2]).
Животных обучали сначала захвату пищи из правой кормушки, затем нажатию на правую педаль. В той же последовательности обучали поведению у левой стенки.
После того как поведение кроликов стабилизировалось в обоих пи-щедобывательных циклах (у правой и левой стенок): вслед за захватом порции пищи из кормушки животное направлялось к педали, нажимало на нее, подходило к кормушке, захватывало пищу и т. д.,— переходили к экспериментам с введением этанола (ЭЭ). Этанол (12% в изотоническом растворе) вводили внутрибрюшинно в дозе 1 г/кг и затем через каждые 1,5—2,0 ч по 0,3—0,5 г/кг в зависимости от индивидуальных особенностей метаболизма и режима потребления пищи животными. Концентрация алкоголя в крови определялась методом газовой хроматографии [4].
В контрольных экспериментах (КЭ) вводили эквивалентные количества изотонического раствора. Между прекращением предыдущего и началом следующего ЭЭ проходило минимум 65—70 ч.
Способы регистрации, обработки импульсной активности, а также критерии выделения активаций и классификации нейронов были описаны ранее [2, 3]. Отметим основное. Активность нейронов и т. masseter, служебные отметки регистрировались на магнитную ленту магнитографа НО-46. Параллельно записывали поведение животного и импульсную активность с помощью видеомагнитофона «Электроника-509».
У каждого животного сопоставляли время реализации циклов поведения (критерий t) и количество ошибок совершения поведения («Хи-квадрат») в КЭ и ЭЭ. Различия считались достоверными при p<0,05. В тех же экспериментах регистрировали активность нейронов области 29d лимбической коры (латеральный отдел на уровне Р 10,0 в соответствии с [23]). Достоверность изменений числа нейронов, принадлежащих к разным классификационным группам, оценивали по критерию «Хи-квадрат» и по точному критерию Фишера.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Концентрация алкоголя в крови достигала максимума 0,9±0,24 г/л через 15—20 мин после введения первой дозы и снижалась до поддерживаемого затем в опыте уровня 0,42+0,11 г/л в течение 40—60 мин. Первым поведенческим признаком интоксикации, наблюдавшимся на максимуме концентрации алкоголя, было выраженное и проходящее через 20—30 мин нарушение локомоции, которое могло не сопровождаться нарушениями последовательности актов и эффективности пищедобы-вания. Время реализации цикла поведения по сравнению с КЭ в ЭЭ возрастало: с 7,87±1,98 до 11,24±3,80 с (р<0,001).
457
Как ошибки поведения рассматривались переходы от эффективной педали к неэффективной, остановки поведения — перерыв реализации цикла, проверки пустой кормушки без подхода к педали, подходы к педали без нажатия на нее. Число ошибок в ЭЭ достоверно превышало число ошибок в КЭ как после первого введения этанола, так и на поддерживающих дозах. В КЭ и в ЭЭ кролики совершали разное число ошибок в правом и левом цикле, причем в ЭЭ выраженность этого различия увеличивалась (подробнее см. [4]).
Из 106 нейронов, активность которых была зарегистрирована в КЭ, 45% относились к группе вовлекающихся в обеспечение пищедобыва-тельного поведения, т. е. имеющих неизменно возникающие активации, приуроченные к определенному его этапу или этапам, а 55% —к группе нейронов, не вовлекающихся в обеспечение этого поведения, т. е. не имеющих таких активаций.
В соответствии с ранее описанными критериями выделения нейронов с разной поведенческой специализацией [2, 3] вовлекающиеся в обеспечение поведения нейроны были разбиты на две подгруппы. Первая подгруппа— нейроны наиболее новых систем, сформированных при обучении животного инструментальному пищедобывательному поведению в экспериментальной камере. В КЭ первая подгруппа была представлена нейронами, активирующимися в актах достижения обеих кормушек, несмотря на то, что эти акты характеризовались оппонентными движениями при реализации поведения у правой и левой стенок камеры. Другие нейроны этой подгруппы активировались в акте захвата пищи, но только в определенных условиях: когда этот акт реализовался у правой или левой стенок камеры. На рис. 1 приведен пример активности такого нейрона, который активировался при наклоне, захвате и грызении пищи в левой кормушке (А). Активация не появлялась в акте захвата пищи из правой кормушки (Б), при наклонах головы вне кормушки, при захвате пищи, поданной экспериментатором с руки (В).
К первой подгруппе относились и нейроны, активирующиеся при подходах к обеим педалям (движение налево у правой стенки камеры и направо у левой) и/или нажатии на них (рис. 2, Б), а также активирующиеся в акте подхода и/или нажатия только на одну из педалей. Рис. 2, А иллюстрирует приуроченность активаций нейрона к этапам подхода и нажатия на левую педаль (1, 3). При подходе и нажатии на правую педаль активация не появлялась (2). Наконец, в КЭ у всех кроликов были обнаружены «place-нейроны». Активации этих нейронов появлялись при пребывании кролика в определенном месте экспериментальной камеры. «Р1асе»-нейроны были отнесены к первой подгруппе потому, что их активации являются отражением «результативного» пространства, т. е. пространства, разбитого на участки в связи с поведенческими актами, сформированными в конкретной среде [2].