PREMOTOR INTERNEURONS OF THE SPINAL CORD: TOPOGRAPHY AND STRUCTURAL-FUNCTIONAL CHARACTERISTIC

Full Text

Известным является морфофункциональное подразделе-Общая характеристика всех групп премоторных интернейние нейронов спинного мозга на ассоциативные, комиссу-ронов (ПИ) спинного мозга (СМ), изученных на сегодняшний ральные, некомиссуральные, а также нейроны «внутренней день, заключается в том, что они получают комплексный системы» - intrinsic system [45, 48, 62, 59, 76]. При этом мультисенсорной вход от афферентных волокон различчасть ассоциативных нейронов (интернейронов) выделяют ного типа и происхождения [37, 48]. Они образуют вокруг в популяцию премоторных интернейронов [30, 43, 47, 54], мотонейронов ацетилхолинэстеразопозитивные (АХЭкоторые осуществляют непосредственные влияния на дви-позитивные) и холинацетилтрансферазопозитивные (ХАТгательные нейроны (мотонейроны) спинного мозга. Именно позитивные бутоноподобные структуры, содержащие везиони являются ключевыми в нейронных сетях, формирующих кулярный переносчик ацетилхолина, ВПА) [28, 33, 35, 74]. двигательные модули [14, 30, 32]. Последние обеспечивают Различия между ПИ обусловлены генетическими особенлокомоторную активность и синергию мышечного сокраще-ностями, определяемыми по экспрессии факторов трансния [53]. крипции [25, 31, 34, 36, 55]. Сопоставление функциональных с морфологическими и изначальными нейрохимическими характеристиками может оказаться перспективным для идентификации топографии и морфофункциональных свойств ПИ спинного мозга в их постнатальном развитии. Выделение ПИ в особую группу представляет особый интерес при изучении модульного строения спинного мозга. Топография премоторных интернейронов спинного мозга Данные последних исследований позволили установить, что ПИ локализуются в основании дорсального рога (пластинки IV, V, VI), а также в пластинках VII, VIII, IX и X спинного мозга, в которых расположены, как правило, мелкие интернейроны, непосредственно участвующие в модуляции двигательной активности ипсилатеральных мотонейронов [35, 54, 74]. Различные функциональные группы мотонейронов связаны с топографически отличающимися ПИ. Мотонейроны медиально расположенных ядер, включая мотонейроны, контролирующие межреберные мышцы, получают до 68 % прямых синаптических входов от контралатеральных ПИ. 83 % интернейронов, оказывающих ингибирующее влияние на латеральные мотонейроны, расположены ипсилатерально [43]. Так, нейроны пластинки V обнаруживают связи, опосредованные дендритами, c нейронами пластинок II, III, IV, VII. Есть также данные, свидетельствующие о принадлежности части нейронов пластинки V к комиссуральным и ипсилатеральным ПИ [35, 54, 62, 74]. Медиальные части пластинок IV, V, VI, VII содержат мультиполярные ПИ, связанные не только с мотонейронами [38, 54, 62, 74], но и с автономными нейронами в составе ядер спинного мозга [75]. Именно в этой области дорсального рога локализуются ПИ, которые обеспечивают моносинаптические ипсилатеральные (52 %) и контралатеральные (3 %) связи с мотонейронами и симпатическими автономными нейронами промежуточно-латерального ядра СМ. Функционально они являются мультимодальными нейронами, на которых оканчиваются ноцицептивные волокна интернейронов верхушки дорсального рога, аксоны псевдоуниполярных нейронов чувствительных узлов спинномозговых нервов, связанных с проприоцепторами, а также корково-спинномозговые волокна [53]. К ПИ относят часть нейронов в пластинках V-VII и VIII [47]. Клетки звёздчатой формы, располагающиеся в вентромедиальной части пластинки VII и в пластинке VIII, сходны с мотонейронами, но отличаются от них большей округлостью тела и периферическим расположением ядра [54, 62, 74]. Признавая различную форму ПИ, многие исследователи указывают, что в пластинках VII, VIII, а также IX вблизи от мотонейронов расположены ПИ, имеющие округлую, веретеновидную и треугольную форму с 2-3 дендритами, ветвящимися в поперечной плоскости СМ, именуемые клетками Реншоу (КР), которые являются ингибиторными (тормозными) нейронами [28]. У грызунов они описываются как мелкие звездчатые нейроны [3, 15, 18]. Различия между премоторными интернейронами спинного мозга Различия между ПИ обусловлены экспрессией различных комбинаций факторов транскрипции в период эмбрионального развития. Большинство ПИ происходят из эмбриональных классов вентральных интернейронов V0-V3 [25, 31, 55]. Одна группа клеток V0 класса, располагающаяся латерально от центрального канала СМ, получает вход от нейронов чувствительных узлов спинномозговых нервов. Аксоны этих чувствительных нейронов конвергируют к контралатеральным мотонейронам, активирующимся во время фиктивной локомоции. Другая группа клеток V0 класса располагается дорсально от центрального канала и образует серотонинергические и ГАМК-ергические контакты на ипсилатеральных и контралатеральных нейронах [55]. Интернейроны класса V1 первоначально локализуются в нервной трубке как гомогенная популяция ГАМКергических интернейронов, а в последующем дифференцируются в клетки Реншоу и V1a-ингибиторные интернейроны [25]. Субпопуляция V2а нейронов дает начало глутаматергическим ПИ, субпопуляция V2b-эмбриональных нейронов - глицинергическим и ГАМК-ергическим ПИ вентрального рога [55]. ПИ, относящиеся к V1 и V2 классам эмбриональных клеток, формируют ипсилатеральные проекционные связи, и только небольшая часть - контралатеральные, но с идентичными функциональными пулами мотонейронов [43, 62, 79]. Класс V3 эмбриональных нейронов дифференцируется в глутаматергические комиссуральные и премоторные нейроны СМ, которые после рождения локализуются в вентральном роге и глубокой области дорсального рога СМ [31]. Группы дорсальных прогениторных клеток представлены шестью различными классами dI 1-6, непосредственно формирующими серое вещество дорсального рога СМ. Нейроны dI 3 представляют собой возбуждающие интернейроны глубокой области дорсального рога и центрального промежуточного вещества СМ. Они формируют моносинаптические связи с вышележащими мотонейронами [74]. Тормозные интернейроны класса dI 6 не являются частью интернейронов классов V, но участвуют в реализации двигательной функции, являясь комиссуральными нейронами [34]. Часть dI 6 интернейронов связаны моносинаптически с мотонейронами и являются возбуждающими [36]. Структурно-функциональная характеристика премоторных интернейронов спинного мозга в зависимости от типа их нейротрансмиттерных систем 1. «Классические» нейромедиаторы Глутамат. Глутамат - основной нейромедиатор нейронов дорсальных рогов СМ. Он выделяется всеми классами волокон афферентных нейронов, а также аксонами многих нейронов, локализованных в дорсальном роге СМ [46, 59, 64]. На нейрональной мембране одновременно могут быть представлены разные типы глутаматных рецепторов, взаимодействующих между собой, что приводит к возможности вариабельного ответа клетки на афферентные влияния [65]. Основным местом локализации глутаматергических нейронов являются пластинки I, II, III, V, на нейронах которых конвергируют волокна чувствительных нейронов, передающих как неноцицептивные, так и ноцицептивные сенсорные сигналы [46]. Они могут идентифицироваться и по наличию в нервной ткани везикулярных переносчиков глутамата (ВПГ): ВПГ2 обнаружен в интернейронах пластинки I и II, а ВПГ1 и ВПГ3 - в аксонах чувствительных нейронов в чувствительных узлах спинномозговых нервов. При этом глутаматергическими нейронами являются вертикальные и радиальные клетки и часть островковых клеток малых размеров [59]. ГАМК, глицин. Клетки, содержащие γ-аминомасляную кислоту (ГАМК) широко представлены в сером веществе СМ и присутствуют во всех пластинках дорсального рога, в пластинке VII и в пластинке X [29]. Практически все нейроны в пластинке II и большинство - в пластинках I и III [64, 76] с одинаковым количественным распределением на всех уровнях СМ являются ГАМК-ергическими [56]. Глицин всегда присутствует только в ГАМК-ергических интернейронах дорсального рога поясничных сегментов СМ крысы [65], тогда как ГАМК-ергические нейроны иной локализации не всегда содержат глицин [76]. Показано также, что в сером веществе дорсального рога присутствуют субпопуляции интернейронов, содержащих только один вид тормозного медиатора: или только ГАМК, или только глицин [78]. К структурным типам тормозных ГАМК-ергических нейронов относят вытянутые в сагиттальной плоскости тела нейронов островковых [76] и стебельчатых клеток [29] малого размера, не превышающие 13 мкм, и нейроны среднего размера, напоминающие стебельчатый тип клеток пластинки II. ГАМК-ергические интернейроны в пластинках IV-VII не превышают 19 мкм в диаметре и распределяются равномерно. В пластинке X размеры клеток не превышают 16 мкм [29]. Некоторые авторы обнаруживают в популяциях ГАМКергических нейронов все структурные типы нейронов, описанные в сером веществе СМ [59]. О гетерогенности субпопуляции тормозных ГАМКергических нейронов свидетельствуют данные о наличии в СМ кошки и крысы интернейронов крупных размеров, обеспечивающих непрерывное спонтанное высвобождение нейропептида Y в отличие от мелких нейронов, являющихся, как правило, ГАМК-иммунонегативными [63]. Приведенные данные литературы свидетельствуют, что ГАМК-ергические и глутаматергические нейроны в СМ имеют весьма широкое распространение, и априорное признание их премоторными интернейронами вряд ли правомочно. В полной мере это относится к нейронам I и II пластинок: они связаны с аксонами чувствительных нейронов, с интернейронами основания дорсального рога. Являясь составной частью нейронных сетей, они участвуют в пресинаптическом торможении ноцицептивной и неноцицептивной импульсации, поступающей с псевдоуниполярных сенсорных нейронов [69], но не образуют прямых контактов с мотонейронами. Относительная ценность ГАМК и глутамата, как абсолютного маркера ПИ, становится очевидной, если учесть значение глутаматдекарбоксилазы (ГАД), которая является ферментом, участвующим в синтезе ГАМК, катализирует превращение глутаминовой кислоты в γ-аминомасляную кислоту и углекислый газ. Ее субстрат глутаминовая кислота является медиатором процесса возбуждения, а продукт - ГАМК - важнейшим медиатором процесса торможения в нейронах мозга. Это может означать, что один и тот же нейрон способен осуществлять как ингибирующее, так и возбуждающее воздействие на другие нейроны. Солокализация ХАТ и ГАД67 показана в нейронах пластинки Х, которые расположены вентрально или вентролатерально по отношению к центральному каналу на всех уровнях СМ [45]. Ацетилхолин: ферменты ацетилхолинэстераза (АХЭ), холинацетилтрасфераза (ХАТ), везикулярный переносчик ацетилхолина (ВПА). АХЭ-позитивные интернейроны центрального промежуточного вещества СМ представлены разделительными клетками основания дорсального рога [28]. Другие популяции АХЭ-позитивных интернейронов локализованы в пластинках I-II, пластинках III-IV [33], пластинках, образующих медиальную область дорсального рога, пластинке VII [28], в сером веществе, окружающем центральный канал - пластинке X [17]. Считают, что топография АХЭ-позитивных нейронов в СМ идентична с визуализируемыми ХАТ и ВПА иммунореактивными (ИР) структурами. Однако в промежуточномедиальном ядре только около половины ХАТ ИР интернейронов являются АХЭ-позитивными, а в пластинках I-IV выявляются преимущественно ХАТ ИР волокна [8, 28, 33]. В нейропиле вентрального рога обнаруживают АХЭ, ХАТ, ВПА, ГАМК/глицин, глутамат, а в дорсальном роге СМ аксональные терминали, содержащие ВПА, иммунореактивны к ГАМК, но большинство ГАМК ИР аксональных бутонов не проявляют реактивности к ХАТ [28, 33, 48]. Данные литературы свидетельствуют, что не все структурные компоненты нейрона одинаковы по химической организации. Тела клеток и их отростки отличаются по активности АХЭ и ХАТ и не содержат ВПА. Бутоноподобные структуры в окружности мотонейронов отличаются по содержанию АХЭ, ХАТ, ВПА, ВПГ, ГАМК. Таким образом, холинергические ПИ локализованы в медиальной части пластинок IV-VI, в пластинках VII, VIII, IX и X. Помимо гистохимических, иммуногистохимических исследований это было определено по моносинаптическим связям интернейронов пластинок V, VI, VII и VIII с мотонейронами путем транссинаптической маркировки вируса псевдобешенства и ретроградной маркировки холерного токсина, инъецированных в мышцы задней конечности крысы и мыши [54, 62, 74]. 2. Оксид азота - газ, низкомолекулярный липидорастворимый и водорастворимый нейромедиатор NO-синтаза, НАДФ-диафораза. В гистохимических исследованиях экспрессию NO, как правило, определяют по активности НАДФ-диафоразы (НАДФ-д), кофермента NO-синтазы (NOS), или иммуногистохимическим методом определения экспрессии NOS. Ряд авторов указывают, что гистохимический метод определения НАДФ-д является маркером конститутивных нейрональной (nNOS или NOS1) и эндотелиальной (eNOS или NOS3) NOS, которые вырабатывают сравнительно низкие концентрации NO [21]. Другие считают, что НАДФ-д связана с индуцибельной изоформой NOS (iNOS или NOS2), которая синтезирует высокие концентрации NO и образуется при повреждении, т.е. может служить показателем как патологии нервной клетки [9], так и адаптационного процесса [44]. Диафораза-позитивные нейроны у крысы представлены разнородными группами клеток и обнаруживаются независимо от уровня СМ в пластинках I-IV и медиальной области дорсального рога, центральном промежуточном веществе, в окружности центрального канала (пластинка X), в области автономных ядер [16]. В дорсальном роге сгруппированы округлые мелкие клетки; средние овальные, звездчатые и треугольные - в пластинке Х; веретенообразные - в области автономных ядер. НАДФН-диафоразасодержащими нейронами являются симпатические нейроны СМ различных млекопитающих [40, 41, 57] и человека [39]. В пластинке X СМ у собаки выделяют две субпопуляции клеток с активностью НАДФН-диафоразы: субэпендимальную, представленную продольно ориентированными биполярными нейронами малых размеров, и перицентральную, образованную крупными, интенсивно окрашенными нейронами полигональной формы [58]. У крысы диафоразапозитивные нейроны пластинки Х выявляются в окружности центрального канала. При этом в дорсальной серой спайке, особенно в грудных и ростральных поясничных сегментах, клетки с активностью НАДФН-д образуют скопления, а в вентральной спайке единичные интернейроны располагаются преимущественно субэпендимально [17]. Окрашенные отростки НАДФ-д-позитивных интернейронов дорсальной спайки распространяются в сером веществе пластинки VII и дорсальном роге в пластинках IV, V, а в области вентральной спайки не выходят за пределы пластинки X [16]. Собственные наблюдения авторов обзора показывают, что в редких нейронах пластинки Х СМ крысы, располагающихся как в окружности центрального канала, так и субэпендимально, выявляется NO-синтаза. Гранулы NOS выявляются как в отростках нейронов, так и в клетках эпендимы. Локализация НАДФ-диафоразы и NO-синтазы в нейронах пластинки Х не всегда совпадает, редкой является и солокализация NOS и ХАТ в телах и отростках интернейронов пластинки Х [7, 17]. В стволе головного мозга нейроны, содержащие как NOS, так и НАДФ-диафоразу, распределяются неравномерно, но присутствуют во всех функционально различных ядрах [21]. На уровне спинного мозга отсутствуют в сером веществе вентрального рога СМ [7, 20]. Существенно, что топографические области выявления NOS и диафоразы в сером веществе дорсального рога, центрального промежуточного вещества, в окружности центрального канала СМ грызунов совпадают, но число диафораза-содержащих клеток в этих областях популяции преобладает, что свидетельствует об отсутствии полной идентичности клеток, содержащих НАДФ-диафоразу и NO-синтазу. Кроме того, форма нейронов, выявляемых гистохимическим методом определения диафоразы, не совпадает с формой нейронов, выявляемых иммуногистохимическим методом определения NOS [7, 20, 21]. Показана также иммунонегативность отростков нейронов, содержащих NOS, заключающаяся в ограниченности их выявления [21]. Доказательством этому служат разнонаправленные изменения нейронов, содержащих диафоразу и NO-синтазу в условиях микрогравитации [20]. У мышей, перенесших космический полет, NOS выявляется в интернейронах всех пластинок СМ, но экспрессия интернейронами НАДФдиафоразы отсутствует, что, возможно, обусловлено влиянием микрогравитации на митохондриальный окислительный метаболизм. Не менее существенным является и то, что ламинарные области выявления NOS и кальций-связывающего белка кальбиндина (КАБ) массой 28 килодальтон в сером веществе СМ также совпадают. Нейромодуляторную функцию кальций-связывающих белков ассоциируют с их распределением в нейронах СМ, содержащих NOS и связывают с нейропротекторными свойствами данных белков. Нейропротективное действие как NOS, так и КАБ, заключается в уменьшении внутриклеточной концентрации кальция [24], а одним из путей активации нейрональной NOS в CМ является выброс терминалями аксонов чувствительных псевдоуниполярных нейронов вещества P в результате стимуляции ноцицепторов [40]. 3. Кальций-связывающие белки Кальбиндин 28 килодальтон. Кальбиндин является внутриклеточным кальций-связывающим белком, присутствует в различных типах клеток как в центральной [9, 50], так и в периферической части нервной системы [11, 27]. Нейроны, содержащие кальбиндин, локализованы в определенных областях серого вещества СМ: у крысы - в пластинках I, II, III, IV, окружности центрального канала, вентральном роге медиально от латеральной группы мотонейронов [27]. Нейроны с КАБ рассеяны на всем протяжении серого вещества у мыши [18, 20, 51], крысы [16, 58], кошки [26, 61], кролика [52], человека [70], располагаются во всех пластинках дорсального рога, симпатических нейронах СМ, промежуточной зоне, пластинке X, вентральном роге. Распределение КАБ связывают с размерными характеристиками нейронов СМ. У кошки КАБ выявляют в малых нейронах пластинок I, II, III и X, малых и средних нейронах пластинок III-VI, средних и крупных нейронах пластинок VI-VIII [26, 61], у грызунов - в крупных интернейронах дорсального рога (пластинки IV-V), промежуточной зоны (пластинка VII) и вентрального рога (пластинка VIII) [15, 18, 20]. В области медиального края (ОМК) дорсального рога КАБ-содержащие интернейроны имеют длинные отростки, распространяющиеся в дорсомедиальном направлении, и по морфометрическим характеристикам отличаются от интернейронов других частей этих пластинок. Об участии интернейронов ОМК дорсального рога СМ в локомоторной активности свидетельствует отсутствие экспрессии кальбиндина в данной субпопуляции интернейронов, как и в интернейронах пластинки VIII, и в клетках Реншоу в грудных сегментах СМ после пребывания мышей в условиях космического полета в течение 30 сут [19, 67]. В то же время, нейроны ОМК дорсального рога, экспрессирующие нейрональные кальций-связывающие белки (NECAB 1/2), участвуют в формировании дорсальной комиссуральной области СМ, нейроны которой соединяют правый и левый дорсальные рога [79]. Эта область включает гистологически доказанное продолжение пластинки IV между дорсальной спайкой и белым веществом дорсального канатика (рисунок, а; область выделена серым цветом). Участие пластинки IV в формировании пластинки Х [17] документируется при окраске тионином (см. рисунок, б) и результатами иммуно-и гистохимических исследований (см. рисунок, в, г). Экспрессию кальбиндина проявляют и премоторные интернейроны спинномозгового поля X, локализованные также в дорсальной спайке, но располагающиеся у крысы вентральнее предыдущей группы клеток, которые являются холинергическими соматическими и вегетативными премоторными нейронами [74] в отличие от разделительных клеток пластинки VII, выделенных топографически [28]. В вентральном роге СМ ИР к КАБ проявляют клетки Реншоу (КР) - тормозные вставочные нейроны [15, 18, 26]. По результатам физиологических исследований [22, 51] КР представляют особую группу интернейронов, расположенных в вентромедиальной области вентрального рога СМ. Они содержат Са2+-связывающий белок кальбиндин [15, 18, 26], являющийся их «потенциальным» маркером [25]. Кальбиндин выполняет роль буфера для связывания избытка Са2+ [72], образующегося при усилении тормозного влияния клеток на мотонейроны [42]. У мышей в LIV и LV-сегментах СМ КР составляют всего 2-3 % от всех вентральных интернейронов, а соотношение их с мотонейронами составляет 1:5 [25]. Это соотношение зависит от сегментарного уровня СМ: в верхних грудных сегментах СМ мыши соотношение КР/мотонейроны составляет 1:16, а в поясничных - 1:7-9 [18]. Особый интерес представляет мало изученная группа Iа-ингибиторных нейронов, которые, являясь премоторными, дифференцируются из вентрального класса V1 интернейронов, общего и для КР. Однако в постнатальном развитии крысы КР экспрессируют ГАМК и глицин [60], а Ia-ингибиторные интернейроны только один вид трансмиттера, которым является глицин [77]. У мышей неонатального периода при ретроградном мечении вирус-конъюгированным флюоресцентным маркером Iа-ингибиторные ПИ выявлены в пластинке VII в области дорсальной части вентрального рога поясничных сегментов СМ. Эти клетки мультиполярной формы имеют крупные размеры (20-30 мкм в диаметре и площадью на срезе до 500-700 мкм2) и содержат парвальбумин [50]. У взрослых крыс топографически аналогичная субпопуляция крупных интернейронов, но содержащих кальбиндин [15], локализуется в дорсальных отделах вентрального рога в пластинке VII в поясничных сегментах и в пластинке VIII в грудных сегментах СМ. Приведенные данные подтверждают мнение других авторов, относящих подобные нейроны к крупным мультиполярным интернейронам, выполняющим премоторную функцию [68]. КАБ-содержащие интернейроны в большинстве относят к возбуждающим [26, 79], содержащие NOS и другой кальций-связывающий белок парвальбумин - к тормозным нейронам, содержащим ГАМК/глицин [63, 66, 79]. Премоторный модуль спинного мозга Еще в ХХ в. было сформулировано представление [6] о том, что группировки нейронов следует рассматривать как «элементарные нейронные ансамбли», свойственные всем уровням центральной нервной системы, которые обеспечивают пластичность мозга и являются зависимыми от функциональных характеристик нейронов [1]. Группы нейронов «вероятностных» нейронных ансамблей разнообразны по структурно-функциональной характеристике, что обеспечивает мозаичность нейрональной активности в силу динамичности и избыточности нейрональных связей [6]. В последние годы «локальная нервная сеть» любой структуры ЦНС обозначается, особенно в морфологической литературе, как модуль [4, 73], но до настоящего времени нет общепринятой точки зрения на структурную организацию модулей серого вещества СМ. Модули серого вещества СМ сравнивают с модулями коры полушарий большого мозга, опираясь на объединение в пучки дендритов мотонейронов и вставочных клеток ипси-и контралатеральной стороны СМ [2]. С. Н. Оленев [13] в каждой пластинке серого вещества СМ выделял продольно ориентированные столбики модулей, имеющие вид «монетных дисков», в нейропиле которых ветвятся дендриты различных клеток и приходящие волокна. П. Г. Пивченко [14] выделял модульный «концентрированный» тип нейронной организации для мотонейронов, симпатических и парасимпатических нейронов в составе ядер СМ, а также нейронов дорсального грудного ядра СМ, которые имеют постоянное топографически обозначенное расположение в сером веществе и являются морфологически и функционально однотипными нейронами, обеспечивающими выполнение чётко локализованных функций. М. М. Одинак и соавт. [12] указывают на специфичность модуля СМ и связывают особенности его строения с моносинаптическими контактами чувствительных нейронов только в пластинах I-III серого вещества, не выделяя участия в модуле нейронов других пластин СМ, тем самым определяя «модуль первичного рефлекторного анализа». Существует гипотеза [5] о функциональном «макромодуле» СМ, которая предполагает интеграцию двух функциональных «микромодулей» в одном, объединяющем информацию от кожи и проприоцепторов (пластины I-IV) с информацией от внутренних органов (пластина V, VI). Для структур ЦНС, организованных по ядерному принципу, в частности для СМ, показана «мини-колончатая» упорядоченность нейронных объединений, которая может служить структурной основой функционально пластичных модулей [10]. Такие модули объединяют нейроны со сходными морфологическими и функционально-метаболическими характеристиками. Наличие локальных клеточных групп в виде кластеров является характерным для СМ [73]. На основании линейных параметров клеток и плотности их распределения в модули объединяют функциональные группы мотонейронов СМ [23]. В данный момент нет общепринятого мнения о модульной организации серого вещества СМ. Однако накоплены доказательства того, что двигательные центры СМ участвуют в некоторых аспектах регуляции движений, тождественных функциям, обычно приписываемым «высшим» областям мозга [30]. Некоторые авторы активно используют термин «модуль» применительно к моторным центрам СМ, что означает функциональное устройство, которое генерирует специфический двигательный ответ на специфический паттерн активации мышцы [30, 71]. В течение долгого времени предполагалось, что нейронная сеть СМ, называемая генератором локомоторного цикла, организована по типу сгибательного рефлекса. Продолжающиеся исследования показали, что она имеет модульную организацию, где каждый модуль контролирует небольшое число синергетических мышц, получающих мультирецептивный вход от участка кожи (так называемый «соматосенсорный импринтинг») [71]. Активация тормозных интернейронов СМ ниже уровня VIII-IХ грудных сегментов смогла полностью подавить все ипсилатеральные движения задних конечностей, но не привела к изменению сенсорной импульсации от них по направлению к коре большого мозга [32]. Предполагается, что ингибиторные интернейроны СМ пространственно организованы в местные функциональные «модульные схемы», аналогичные тем, которые определяются для мотонейронов или интернейронов, активированных агонистом NMDAрецепторов [30]. Нередко подчеркивается и общая черта всех групп ПИ: поскольку большинство влияний на мотонейроны СМ приходит от внутренних ПИ СМ, то они и являются основными в нейронных сетях, обеспечивающих локомоторную активность [53]. Иммуногистохимические исследования свидетельствуют о сродстве премоторных и моторных нейронов. Не случайно крупные интернейроны, как и часть мотонейронов, экспрессируют кальбиндин [18]. Об этом же свидетельствует наличие в премоторных и моторных нейронах ХАТ и белка нейрофиламентов 200 килодальтон (НФ) [19]. У крысы НФ определяются в крупных интернейронах пластинок IV-VII, VIII иХ. До 25 % нейронов пластинок V и VII краниальных грудных сегментов СМ мыши проявляют иммунореактивность к НФ и ХАТ [15, 20]. Таким образом, обширный фактический материал позволяет осуществить интеграцию морфофункциональных данных и продемонстрировать различные популяции премоторных интернейронов, формирующих местные пространственные (топографические) межнейрональные объединения с общей функцией, что может послужить основой для выделения такой структурно-функциональной единицы СМ, как его премоторный модуль. Заключение В настоящее время физиологические, морфологические, гистохимические и иммуногистохимические исследования позволяют отнести к премоторным нейронам СМ субпопуляцию мелких и крупных интернейронов. По структурнофункциональной характеристике и топографии к премоторным интернейронам следует отнести КАБ-содержащие и НАДФ-диафораза-содержащие интернейроны медиальной области дорсального рога, возбуждающие и ингибиторные интернейроны пластинок IV-VII, ингибиторные интернейроны пластинки VIII, интернейроны поля X, экспрессирующие ХАТ, НФ, КАБ и NOS. К популяции ПИ принадлежат: ХАТ-и КАБ-иммунореактивные разделительные интернейроны пластинок VII и X, экспрессирующие ГАМК и глицин; ингибиторные мелкие КР вентрального рога, содержащие КАБ и экспрессирующие только глицин; крупные ингибиторные Ia интернейроны дорсальной части вентрального рога, содержащие парвальбумин и, возможно, кальбиндин. Такое разнообразие ПИ объясняет многообразие биологически активных веществ в синаптических бутонах, окружающих мотонейроны и обусловливающих известную мозаику влияния ПИ на мотонейроны. Количественное представительство ПИ в пластинках серого вещества СМ описано недостаточно, что очевидно, связано с трудностями подсчета премоторных нейронов, выявленных разными методами и неопределенностью солокализации маркеров в одной клетке. Как показывают экспериментальные исследования, количество меченых нейронов и их размеры могут широко варьировать как в сторону уменьшения, так и увеличения. Таким образом, ПИ могут менять свой «химический профиль», приспосабливаясь к конкретным условиям функционирования. Это, очевидно, и определяет структурно-функциональную изменчивость их различных субпопуляций.

About the authors

V. V. Porseva

Yaroslavl State Medical University

Email: vvporseva@mail.ru
Department of Pathophysiology 5 Revolutsionnaya St, Yaroslavl 150000

V. V. Shilkin

P. M. Maslyukov

Yaroslavl State Medical University

Department of Normal Physiology 5 Revolutsionnaya St, Yaroslavl 150000

A. D. Nozdrachev

St. Petersburg State University

Email: a.d.nozdrachev@mail.ru
Department of General Physiology 7-9 Universitetskaya Emb, St. Petersburg 199034

References

Supplementary files