ORGANIZATION OF THE PALLIDAL PROJECTIONS OF THE ROSTROMEDIAL TEGMENTAL NUCLEUS IN THE DOG BRAIN

Full Text

Ростромедиальное тегментальное ядро (РМТЯ), выделенное сравнительно недавно из самой каудальной области вентрального тегментального поля у грызунов [7, 8, 10, 11] и обезьяны [12], прилегает с дорсолатеральной стороны к межножковому ядру и, простираясь от заднего края этого поля до переднего края ножкомостового ядра, дорсально вклинивается в перекрест волокон верхних ножек мозжечка. В рассматриваемом ядре хорошо различимы медиальная плотноклеточная часть и латеральная редкоклеточная часть, нейроны которой смешиваются с нейронами близлежащих ядер, затрудняя идентификацию его границ. Для точного определения принадлежности нейронов к РМТЯ используют иммуногистохимические маркеры, позволяющие идентифицировать в них ГАМК-иммунореактивность и выявляемую после применения аверсивных стимулов или психостимулянтов Fos-иммунореактивность, а также наличие их связей с комплексами ядер: вентральное поле покрышки - чёрное вещество и уздечки [10-13]. Доказано, что это ядро, входящее в морфофункциональную систему базальных ганглиев [3], наряду с другими ядрами этой системы, вовлечено в механизмы организации адаптивного поведения и патогенез ряда общих неврологических и психиатрических заболеваний [7, 12, 13, 15, 17]. Установленная анатомическая, нейрохимическая и функциональная гетерогенность структур базальных ганглиев, в том числе и паллидума [2, 6], характерна как для разных частей, так и отделов РМТЯ [7, 10-13]. В проведённом ранее исследовании [1] у собаки было выявлено различие в организации проекций отдельных сегментов РМТЯ на функционально различные ядра стриатума, что позволило детализировать возможные пути проведения специфической информации и её интеграции в исследуемой проекционной системе. Несомненна актуальность изучения взаимосвязей рассматриваемого ядра и с паллидумом, играющим критическую роль в модуляции активности базальных ганглиев [15], и проекции на которое совсем не изучены у этого животного, а их пространственная организация не рассматривалась и у других животных. Цель настоящего исследования - изучить особенности организации связей между отдельными частями РМТЯ и функционально различными структурами паллидума мозга собаки. Материал и методы. Работа выполнена на взрослых беспородных собаках (n=13) 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 внутривенным наркозом пропофола (Б. Браун Мельзунген, Германия) (2,5 мг/кг) после предварительного внутримышечного введения рометара (4 мг/кг). В качестве маркеров использовали 0,12-0,08 мкл 40% водного раствора пероксидазы хрена (ПХ) (тип VI, Sigma, США) или 0,1 мкл 2,5% ПХ, конъюгированной с агглютинином проростков пшеницы (WGA, Sigma, США). ПХ является ретроградным, а ПХ с агглютинином - одновременно ретроградным и антероградным маркёром, введение которого позволяет выявлять не только ретроградно меченные тела нейронов, но и антероградно меченные аксоны. Собаки были разделены на 3 группы. Им в стерильных условиях по стереотаксическим координатам атласа [4] маркёр вводили шприцем Гамильтона в различные структуры паллидума. Спустя 48 ч после введения маркёра под глубоким наркозом производили перфузию головного мозга. Эту процедуру, а также последующую обработку мозга осуществляли по прописи M. M. Mesulam [14], используя тетраметилбензидин для гистохимического выявления ПХ в нейрональных телах и аксонах. Определение фронтальных уровней гистологических срезов мозга, идентификацию исследуемых структур паллидума и РМТЯ проводили в соответствии с используемым атласом мозга собаки. 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 инъецированных маркеров в структурах паллидума. Результаты исследования. Первую группу составили собаки, которым маркер был инъецирован в бледный шар. У животных, у которых зона инъецированного маркера была локализована только в дорсальном сегменте бледного шара, меченых тел нейронов и аксонов не было выявлено в ростральном и каудальном отделах РМТЯ. Когда зона введения маркера охватывала дорсальный и вентральный сегменты бледного шара, антероградно маркированных аксонов у этих животных ни в одном отделе РМТЯ не отмечено. Однако ретроградно меченные клетки (рис. 1, а) были обнаружены в медиальных и латеральных сегментах рострального отдела РМТЯ и медиальном сегменте каудального отдела РМТЯ. Можно полагать, что аксоны нейронов указанных областей исследуемого ядра направлены на вентральные сегменты бледного шара, поскольку при введении маркера только в его дорсальный сегмент меченые нейроны в РМТЯ не были обнаружены. Сходное распределение ретроградно меченных нейронов выявлено у всех собак, которым вводили маркер в энтопедункулярное ядро (вторая группа). У них, как и у животных из первой группы, у которых зона инъецированного маркера была локализована в дорсальном и вентральном сегментах бледного шара, антероградно меченных аксонов в РМТЯ не было обнаружено. При этом, меченые нейроны (см. рис. 1, б) были выявлены в медиальном и латеральном сегментах обоих отделов РМТЯ, хотя количество таких нейронов было бóльшим в ростральном его отделе, нежели в каудальном. В отличие от животных предыдущих групп, у собак из третьей группы, которым вводили маркеры в вентральный паллидум, ретроградно меченные нейроны (см. рис. 1, в) были сконцентрированы только в медиальном сегменте рострального отдела РМТЯ. У собаки, которой инъецировали в вентральный паллидум антероградный маркер (ПХ, конъюгированную с агглютинином проростков пшеницы), меченые аксоны (см. рис. 1, г) были обнаружены в медиальном и латеральном сегментах рострального и каудального отделов РМТЯ. Суммируя полученные данные, можно заключить, что аксоны нейронов медиального и латерального сегментов рострального и каудального отделов РМТЯ направлены в вентральный сегмент бледного шара и энтопедункулярное ядро. В вентральный паллидум поступают волокна от нейронов только медиального сегмента рострального отдела РМТЯ. Из всех структур паллидума мозга собаки только от нейронов вентрального паллидума направлены проекционные волокна в медиальный и латеральный сегменты РМТЯ на всем его протяжении. Исходя из сказанного, очевидно, что из всех структур паллидума связи только между вентральным паллидумом и РМТЯ были реципрокны. Обобщенные данные об исследованных связях между разными сегментами РМТЯ и функционально различными структурами паллидума представлены на рис. 2. Обсуждение полученных данных. Сравнительно недавно было доказано, что, наряду с анатомическими различиями между медиальной и латеральной частью рассматриваемого ядра, существуют и функциональные различия [10]. Эти части иннервируют, соответственно, дофаминергические нейроны вентрального поля покрышки и компактной части чёрного вещества, и при этом медиальная часть влияет, преимущественно, на лимбические, а латеральная - на моторные функции. Этими авторами подчеркивалось различие в организации проекций рострального и каудального отделов РМТЯ, а также участие первого в большей степени в лимбических, а второго - в моторных функциях. Также в паллидуме мозга собаки, на основании преобладания связей с моторными или лимбическими образованиями, выделены соответственно моторные (дорсальный сегмент бледного шара), лимбические (вентральный сегмент бледного шара, вентральный паллидум) области, а также область, иннервированная волокнами функционально различных ядер (энтопедункулярное ядро) [2]. Как видно на рис. 2, проекционные волокна, образованные нейронами лимбических медиальных сегментов рострального и каудального отделов РМТЯ, направлены на лимбические области паллидума - вентральный отдел бледного шара и вентральный паллидум. Как уже упоминалось, связи между вентральным паллидумом и медиальным сегментом рострального отдела РМТЯ реципрокны. Таким образом, в организации изучаемых проекций были выявлены элементы топики, что указывает на возможность сегрегированного проведения лимбической информации между лимбическими сегментами РМТЯ и лимбическими областями паллидума (вентральным отделом бледного шара и вентральным паллидумом). Кроме проекционных волокон от нейронов лимбических сегментов РМТЯ, в лимбическую вентральную область бледного шара поступают волокна и от моторного латерального сегмента рострального отдела РМТЯ. Что касается вентрального паллидума, то до него не доходят волокна, образованные нейронами моторных сегментов РМТЯ. Однако аксоны нейронов этой лимбической структуры паллидума оканчиваются как в лимбических медиальных, так и в моторных латеральных сегментах обоих отделов РМТЯ. Энтопедункулярное ядро, получающее проекционные волокна от многих функционально различных структур, иннервировано волокнами лимбических и моторных сегментов обоих отделов РМТЯ. Очевидно, что для рассматриваемых проекционных систем характерно конвергентное проведение информации, свидетельствующее о возможности интеграции лимбической и моторной информации на уровне бледного шара и энтопедункулярного ядра. Наконец, установлено, что информация из лимбического вентрального паллидума может поступать не только в лимбические, но и моторные сегменты РМТЯ на всём его протяжении. По существу уже показано, что интеграция разнородной информации происходит в большинстве структур системы базальных ганглиев [2, 5, 6]. Сравнительно недавно установлено, что и входящее в эту систему РМТЯ, признанное компонентом эмоциональной моторной системы [7], является интегративным центром, модулирующим эмоциональную и моторную системы [3, 13]. В недавних работах [9, 16], посвященных функционированию мозга, предлагается уделять большее внимание пространственной организации проекций, которая в существующих общепринятых моделях функционирования базальных ганглиев в основном игнорируется. Характерно, что и в исследованиях, посвященных изучению связей между рассматриваемыми в настоящей работе структурами [5, 11, 12], выполненных в основном на крысах методами ретроградного и антероградного мечения нейронов, наиболее часто обращали внимание только на наличие или отсутствие связей, не детализируя как проекции пространственно организованы. Проекции вентрального паллидума на РМТЯ были признаны всеми указанными авторами. О наличии же проекций на РМТЯ других ядер паллидума - бледного шара и энтопедункулярного ядра упомянуто только в одном исследовании, при этом показано, что они менее выражены, чем проекции вентрального паллидума [11]. В отношении восходящих проекций на паллидум РМТЯ было установлено, что проекционные волокна, исходящие от нейронов РМТЯ, направлены только в вентральный паллидум [5, 11]. Как уже отмечено выше, все указанные авторы в основном не исследовали различия в организации паллидарных проекций как медиального и латерального сегментов РМТЯ, так и его рострального и каудального отделов. Проведённое у собаки детальное изучение взаимных проекций функционально различных структур паллидума и отдельных сегментов РМТЯ позволило не только подтвердить наличие связей, описанных у крысы, между названными выше структурами, но и представить их точную пространственную организацию, которая до сих пор не рассматривалась. Таким образом, на основе анализа архитектоники исследуемых проекционных систем, были уточнены возможные пути проведения специфической моторной и лимбической информации и её интеграции в структурах морфофункциональной системы базальных ганглиев. Проанализированная структурная основа обработки информации в этой системе может быть полезна при совершенствовании создаваемых для понимания функционирования базальных ганглиев в норме и при их патологии теоретических моделей, в которых ранее не учитывали связи РМТЯ с системой базальных ганглиев. Наряду с этим, результаты исследования могут способствовать определению функциональной специфичности отдельных сегментов ядер рассматриваемой системы, что позволит осуществлять более точные вмешательства для получения специфичных эффектов при лечении двигательных, когнитивных, эмоциональных, вегетативных или иных расстройств, характерных для неврологических и психиатрических заболеваний, в патогенез которых вовлечены исследуемые ядра. К тому же, поскольку роль РМТЯ в заболеваниях, связанных с привыканием к вредным медикаментам, доказана [3, 13], полученные данные могут быть полезны для понимания патофизиологии и стратегии последующего лечения патологической зависимости. Наконец, полученные впервые результаты о связях РМТЯ и паллидума у собаки восполняют в эволюционном ряду животных существующий пробел в знаниях об их организации.

About the authors

A. I. Gorbachevskaya

RAS I. P.Pavlov Institute of Physiology

Email: aig@infran.ru

References

Supplementary files