THE ORGANIZATION OF THE PROJECTIONS OF THE ROSTROMEDIAL TEGMENTAL NUCLEUS TO THE STRIATUM IN CANINE BRAIN

Full Text

При изучении вентрального тегментального поля нейроморфологи обратили внимание на группу нейронов в его каудальной части, прилегающую дорсолатерально к межножковому ядру и простирающуюся от заднего края вентрального тегментального поля до переднего края ножкомостового ядра [6–9, 11, 12]. Такое скопление клеток было описано у крысы, мыши и обезьяны и обозначалось разными терминами, но в настоящее время наиболее употребляемыми являются ростромедиальное тегментальное ядро (РМТЯ) [7, 8] или хвост вентрального тегментального поля [9]. В РМТЯ хорошо различимы 2 части — более медиальная плотноклеточная и латеральная — редкоклеточная. Нейроны последней части на ростральном уровне смешиваются с нейронами вентрального тегментального поля, а на каудальном — её клетки вклиниваются в верхние мозжечковые ножки. В связи с этим возникают трудности в идентификации границ рассматриваемого ядра на срезах, окрашенных по Нисслю. Более точными критериями принадлежности нейронов к РМТЯ принято считать их ГАМК-ергический фенотип, наличие в них Fos-иммунореактивности, наблюдаемой после применения психостимуляторов, а также — эфферентных проекций на дофаминергический комплекс ядер — вентральное поле покрышки и чёрное вещество [7–9, 11, 12]. чиями, была выявлена нейрохимическая и функциональная неоднородность не только медиальной и латеральной частей РМТЯ, но и рострального и каудального его отделов [7, 8, 10, 12]. Ряд исследователей [2, 12] предположили, что РМТЯ, имеющее связи со многими структурами, входящими в морфофункциональную систему базальных ганглиев, вовлечено в их функционирование как в норме, так и при их патологии. Установлено, что это ядро, как и базальные ганглии, играет значительную роль в адаптивном поведении и патогенезе ряда неврологических заболеваний [6–9, 11, 12]. В связи с этим не вызывает сомнения актуальность изучения взаимосвязей рассматриваемого ядра cо структурами базальных ганглиев и особенно с основным их компонентом — стриатумом, проекции на который не изучены. Цель настоящего исследования — учитывая неоднородность по многим характеристикам РМТЯ и стриатума [1, 7–9, 11], изучить особенности организации проекций отдельных частей РМТЯ на разные сегменты структур стриатума мозга собаки. Материал и методы. Работа выполнена на взрослых беспородных собаках (n=26) в соответствии c «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных» (приложение к приказу № 755 от 12.08.1977 г. МЗ СССР). Операцию, как и перфузию, осуществляли под Наряду с отмеченными анатомическими разли-внутривенным наркозом пропофола (Б. Браун Мельзунген АГ, Германия) (2,5 мг/кг) после предварительного внутримышечного введения рометара (4 мг/кг). В качестве ретроградных маркеров использовали 0,08 мкл 40% водного раствора пероксидазы хрена (ПХ), тип VI (Sigma, США) или люминесцентные красители — 0,5 мкл 5% цитоплазматического прочного голубого (Fast Blue — Sigma, США), или 1 мкл 3% ядерного диамидинового желтого (Diamidino Yellow — Sigma, США). В стерильных условиях по стереотаксическим координатам атласа [4] маркер вводили шприцем Гамильтона в отдельные сегменты структур стриатума. Спустя 48 ч после введения ПХ или на 22-е сутки после инъекции люминофоров под глубоким наркозом производили перфузию головного мозга, которую, как и последующую обработку мозга и его срезов, осуществляли по прописи [13] для выявления в телах нейронов гранул ПХ или по прописи [10] для выявления люминесцирующих гранул. У каждого животного маркированные клетки в отдельных частях РМТЯ подсчитывали на каждом срезе мозга всей фронтальной серии и регистрировали те срезы, на которых было их максимальное число. Для анализа были отобраны животные с четкой локализацией ретроградных маркеров в отдельных сегментах структур стриатума. Результаты исследования. Распределение ретроградно маркированных нейронов в РМТЯ при инъекциях ретроградного маркера в отдельные сегменты структур стриатума мозга собаки представлено в таблице. Животным I группы маркеры инъецировали в разные сегменты хвостатого ядра. Маркированные клетки были обнаружены в медиальной и латеральной частях каудального отдела РМТЯ при введении в дорсолатеральный сегмент переднего отдела хвостатого ядра прочного голубого (собака № 1) или ПХ (собака № 2). Лишь в медиальной части этого же отдела РМТЯ были обнаружены клетки, меченные ПХ, когда фермент вводили в более каудальный отдел этого сегмента хвостатого ядра (собака № 3). Ни в одной части РМТЯ не было выявлено меченых клеток у животных, которым люминофор (собака № 4) или ПХ (собаки № 5–6) инъецировали в дорсомедиальный сегмент хвостатого ядра. Когда зона инъецируемой ПХ была локализована в вентральном сегменте хвостатого ядра (собаки № 7, 8), меченые нейроны встречались в медиальной части рострального отдела РМТЯ. Аналогичное мечение наблюдали при введении люминофоров в вентролатеральный сегмент более переднего отдела хвостатого ядра. При инъекции ретроградных маркеров в вентролатеральный сегмент заднего отдела хвостатого ядра (собаки № 11–12) мечение нейронов (рис. 1, а) было обнаружено в медиальной и латеральной частях каудального отдела РМТЯ. Характер распределения меченых нейронов различался у собак, которым вводили ПХ в вентральный (собаки № 13–15) или дорсальный (cобаки № 16–18) сегменты скорлупы (II группа). Только при инъекции маркера в её вентральный сегмент клетки, меченные ПХ, были сконцентрированы в медиальной части рострального отдела РМТЯ. Введение маркера в дорсальный сегмент скорлупы не вызывало мечения нейронов ни в одном отделе РМТЯ. Животные с введением маркеров в медиальный и латеральный сегменты прилежащего ядра составляли III группу. Оказалось, что при инъекции в медиальный сегмент этого ядра люминофоров (собаки № 19–21) или ПХ (собаки № 22–23) ретроградно меченные нейроны определялись только в медиальной части рострального отдела РМТЯ (см. рис. 1, б, в), а у животных, которым маркер был введен в латеральный сегмент прилежащего ядра (собаки № 24–26), маркированные клетки были обнаружены в медиальной и латеральной частях рострального отдела РМТЯ, а также в медиальной части его каудального отдела. При инъекции маркеров в одинаковые сегменты структур хвостатого ядра в РМТЯ наблюдали незначительное увеличение количества нейронов, аккумулировавших люминофор, по сравнению с числом клеток, меченных ПХ. Однако при введении разных маркеров в другие ядра стриатума количество меченых нейронов в РМТЯ почти не различалось. Таким образом, можно видеть, что в дорсолатеральный сегмент хвостатого ядра направлены волокна только от проекционных нейронов, расположенных в медиальной и латеральной частях каудального отдела РМТЯ. На дорсомедиальный сегмент хвостатого ядра проекции РМТЯ не были обнаружены. В вентральный и вентролатеральный сегменты переднего отдела хвостатого ядра приходят волокна проекционных нейронов, принадлежащих медиальной части рострального отдела РМТЯ, а в вентролатеральный сегмент его заднего отдела поступают волокна от нейронов медиальной и латеральной частей каудального отдела РМТЯ. Что касается связей РМТЯ со скорлупой, то только в её вентральный сегмент направлены волокна проекционных нейронов медиальной части рострального отдела РМТЯ, а его проекции на дорсальный сегмент скорлупы не обнаружены. Нужно подчеркнуть, что из всех ядер стриатума более выражены проекции РМТЯ на прилежащее ядро. Если медиального сегмента этого ядра достигают проекционные волокна нейронов только медиальной части рострального отдела РМТЯ, то его латеральный сегмент иннервирован волокнами клеток медиальной и латеральной частей рострального отдела РМТЯ, а также медиальной части каудального отдела РМТЯ. Обсуждение полученных данных. Анализируя обобщенные результаты исследования (рис. 2), можно заметить, что на стриатум проецируются нейроны медиальной и латеральной частей РМТЯ на всем его протяжении. Ранее было признано, что медиальная и латеральная части рассматриваемого ядра, иннервируя соответственно дофаминергические нейроны вентрального поля покрышки и компактной части чёрного вещества, в свою очередь влияют на лимбические и моторные функции [7, 8]. Наряду с этим, в структурах стриатума мозга собаки, на основании преобладания их связей с моторными или лимбическими образованиями, выделены моторные (дорсолатеральный сегмент хвостатого ядра, дорсальный сегмент скорлупы), лимбические (вентральный сегмент хвостатого системы. Остальные обозначения те же, что в таблице ядра, вентральный сегмент скорлупы, медиальный сегмент прилежащего ядра) сегменты, а также сегменты, иннервированные волокнами функционально различных ядер (вентролатеральный сегмент хвостатого ядра, латеральный сегмент прилежащего ядра) [1]. В настоящем исследовании было выявлено, что проекционные волокна нейронов лимбической медиальной части рострального отдела РМТЯ достигают только лимбических вентральных сегментов хвостатого ядра и скорлупы, а также медиального сегмента прилежащего ядра, что позволяет говорить о наличии функциональной сегрегации в организации исследуемых проекций. Однако анализ полученных результатов свидетельствует о том, что в большинстве сегментов структур стриатума выявлена конвергенция проекционных волокон, исходящих от нейронов функционально различных частей исследуемого РМТЯ. Так, оказалось, что на моторный дорсолатеральный сегмент хвостатого ядра, а также на иннервированные волокнами нейронов функционально различных структур вентролатеральный сегмент хвостатого ядра и латеральный сегмент прилежащего ядра направлены не только проекционные волокна нейронов моторной латеральной части РМТЯ, но и нейронов его лимбической медиальной части. Очевидно, что в указанных сегментах структур стриатума, в которых выражена конвергенция проекционных волокон, исходящих от нейронов лимбической медиальной и моторной латеральной частей РМТЯ, может осуществляться интеграция разнородной информации. Характерно, что и в сам стриатум поступает информация, уже интегрированная на уровне РМТЯ. В настоящее время признано, что это ядро интегрирует мультимодальную информацию, как и большинство структур системы базальных ганглиев [2, 8]. Как полагают, обладающее связями со многими функционально различными ядрами мозга это ядро среднего мозга, входящее в эмоциональную моторную систему, может оказывать влияние на широкий спектр поведенческих ответов в зависимости от эмоционального состояния животного [6]. Недавно высказано мнение, что РМТЯ больше вовлечено в модуляцию структур, получающих от него восходящие проекции, нежели нижележащих структур, на которые направлены его нисходящие проекции [11]. Исходя из сказанного, можно предположить, что в реализацию адаптивного поведения вносят вклад и установленные в данной работе восходящие стриатные проекции РМТЯ, которые составляют возвратные петли, и как признано [5], посредством которых осуществляется необходимое для поведенческих актов взаимодействие функционально различной информации. Следует отметить, что полученные результаты о проекциях РМТЯ на структуры стриатума являются уникальными не только для собаки, но подобные исследования не проводились и на других животных. Таким образом, выявленные особенности организации проекционных систем, связывающих названные выше структуры, позволили детализировать возможные пути проведения специфической информации и её интеграции в морфофункциональной системе базальных ганглиев, к которой РМТЯ, несомненно, относится. При создании теоретических моделей, предлагаемых для понимания механизмов функционирования базальных ганглиев, а также возникновения патологических симптомов, наблюдаемых при неврологических и психиатрических заболеваниях, в патогенез которых вовлечены все исследуемые ядра [3, 5, 14], до сих пор не учитывали связь РМТЯ с системой базальных ганглиев. Можно полагать, что данные настоящего исследования будут способствовать совершенствованию существующих моделей. Наконец, они могут быть полезны при анализе механизмов появления заболеваний, связанных с употреблением алкоголя, наркотиков, никотина, поскольку роль РМТЯ в привыкании к медикаментам и вредным веществам убедительно подтверждена [2, 11].

About the authors

A. I. Gorbachevskaya

RAS I. P. Pavlov Institute of Physiology

Email: aig@infran.ru

References

Supplementary files