Analysis of the relationship between the activity of the reticular formation of the medulla oblongata, respiratory and cardiovascular systems in rats under painful stimulation

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Using the method for calculating the average of conditional probabilities of recurrence intervals, a comparative analysis was performed to estimate the direction of coupling between different physiological rhythms in the form of fluctuations in blood pressure, respiration, and the activity of neurons in the reticular formation of the medulla oblongata in two groups of anesthetized rats under pain stimulation or no stimulus. It was found that there are different kinds of the directions of coupling between the analyzed rhythms. Most of the data obtained for rats from the control group and rats with experimentally induced colitis suggest the statistically significant unidirectionality of coupling. Painful stimulation did not affect the direction of coupling, but the amount of data on unidirectionaity of coupling slightly reduced. At the same time, the rhythms associated with the cardiovascular system (blood pressure variability) were controlled by the rhythms of the respiratory system, and the respiratory rhythm controlled the variability of the activity of neurons in the reticular formation of the medulla oblongata.

About the authors

O. E Dick

I.P. Pavlov Institute of Physiology, Russian Academy of Sciences

Email: dickviola@gmail.com
St. Petersburg, Russia

References

  1. M. C. Romano, M. Thiel, J. Kurths, et al., Europhys. Lett., 71, 466 (2005). doi: 10.1209/epl/i2005-10095-1
  2. J. Kurths, M. C. Romano, M. Thiel, et al., Nonlinear Dynam., 44, 135 (2006). doi: 10.1007/s11071-006-1957-x
  3. M. C. Romano, M. Thiel, J. Kurths, and C. Grebogi, Phys Rev E, 76, 036211-1 (2007). doi: 10.1103/Phys-RevE.76.036211
  4. D. Rangaprakash and N. Pradhan, Biomed. Signal. Proces. Control., 11, 114 (2014). doi: 10.1016/j.bspc.2014.02.012
  5. O. E. Dick and A. L. Glazov, Neurocomputing, 455, 163 (2021). doi: 10.1016/j.neucom.2021.05.038
  6. O. E. Dick and A. L. Glazov, Tech. Phys., 67 (2), 48 (2022). doi: 10.1134/S1063784222010030
  7. A. R. Kiselev, S. A. Mironov, A. S. Karavaev, et al., Physiol. Meas., 37 (4), 580 (2016). doi: 10.1088/09673334/37/4/580
  8. V. S. Khorev, J. M. Ishbulatov, E. E. Lapsheva, et al., Information and Control Systems, 1, 42 (2018). doi: 10.15217/issn1684-8853.2018.1.42
  9. T. E. Dick, Y. H. Hsieh, R. R. Dhingra, et al., Prog. Brain Res., 209, 191 (2014). doi: 10.1016/B978-0-444-63274-6.00010-2
  10. Y. Shiogai, A. Stefanovska, and P. V. E. McClintock, Phys. Reports, 488, 51 (2010). doi: 10.1016/j.phys-rep.2009.12.003
  11. D. Hoyer, U. Leder, H. Hoyer, et al., Med. Eng. Phys., 24, 33 (2002). doi: 10.1016/S1350-4533(01)00120-5
  12. A. S. Karavaev, M. D. Prokhorov, V. I. Ponomarenko, et al., Chaos, 19, 033112-1 (2009). doi: 10.1063/1.3187794
  13. O. A. Lyubashina, A. A. Mikhalkin, and I. B. Sivachenko, Integrat. Physiol., 2 (1), 78 (2021). doi: 10.33910/2687- 1270-2021-2-1-71-78
  14. O. A. Lyubashina, I. B. Sivachenko, and A. A. Mikhalkin, Brain Res. Bull., 182, 2 (2022). doi: 10.1016/j.brainresbull.2022.02.002
  15. L. Faes, G. Nollo, and K. Chon, Ann. Biomed. Eng., 36, 381 (2008). doi: 10.1007/s10439-008-9441-z
  16. M. G. Rosenblum and A. S. Pikovsky, Phys. Rev. E, 64, 045202-1 (2001). doi: 10.1103/PhysRevE.64.045202
  17. N. Marwan, Y. Zou, N. Wessel, et al., Phil. Trans. Roy. Soc. A, 371, 20110624-1 (2013). doi: 10.1098/rsta. 2011.0624
  18. N. Marwan, M. C. Romano, M. Thiel, and J. Kurths, Phys. Reports, 438, 237 (2007). doi: 10.1016/j.phys-rep.2006.11.001
  19. F. Takens, In Dynamical Systems and Turbulence, Lecture Notes in Mathematics, Ed. by D. Rand and L. S. Young, (Springer-Verlag. Berlin, 1981), V. 898, pp. 366-381.
  20. M. B. Kennel, R. Brown, and H. D. Abarbanel, Phys. Rev. A, 45, 3403 (1992).
  21. A. M. Fraser and H. L. Swinney, Phys. Rev., 33, 1134 (1986).
  22. M. Thiel, M. C. Romano, J. Kurths, et al., Phil. Trans. Roy. Soc. A, 366, 545 (2008).
  23. P. R. Bevington and D. K. Robinson, In Data reduction and error analysis for the physical sciences, Third ed. (McGraw_Hill Higher Education, 2003), p. 338.
  24. V. I. Ponomarenko, M. D. Prokhorov, A. B. Bespyatov, et al., Chaos, Solitons and Fractals, 23, 1429 (2005).
  25. M. G. Rosenblum, L. Cimponeriu, A. Bezerianos, et al., Phys. Rev. E, 65, 041909-1 (2002). doi: 10.1103/PhysRevE.65.041909
  26. R. Mrowka, L. Cimponeriu, A. Patzak, and M. G. Rosenblum, Amer. J. Physiol. Regulatory, Integrative Comp. Physiol., 285 (6), 1395 (2003). doi: 10.1152/ajpregu.00373.2003
  27. A. J. Ocon, M. S. Medow, I. Taneja, and J. M. Stewart, Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol., 300, 527 (2011). doi: 10.1152/ajpheart.00257.2010
  28. A. Stefanovska, H. Haken, P. V. E. McClintock, et al., Phys. Rev. Lett., 85 (22), 4831 (2000). doi: 10.1103/PhysRevLett.85.4831

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».