Том 75, № 5 (2025)

В настоящей работе рассматривается обратная условная связь (УС) как универсальный принцип деятельности мозга. В первом разделе описывается исторический взгляд на проблему: открытие феномена обратной УС, правила и закономерности ее проявления (роль соотношения силы сочетаемых раздражителей, продолжительность условного стимула, отставление условного от безусловного стимула, число сочетаний и другие факторы). Во втором разделе рассматриваются некоторые гипотезы, объясняющие формирование, функционирование и роль двухсторонних условных связей в процессе организации целостного поведения. И в последнем разделе описывается современное состояние проблемы обратных УС: исследование рефлексов 2-го порядка, сенсорного предобусловливания, анализ эквивалентности стимулов, роль контекста. Рассматривается значение дофамина в обратных УС и роль этих связей в реконсолидации памяти. Обращается внимание на современные нейрохимические, электрофизиологические, оптогенетические и другие методы исследования обратных УС.

В последнее десятилетие в области исследований структурно-функциональной организации головного мозга человека с использованием функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) основное внимание сместилось от изучения функциональной сегрегации, т. е. функциональной специализации отдельных структур мозга, к изучению функциональной интеграции, т. е. системной деятельности мозга. На данный момент благодаря относительной простоте получения и статистического анализа данных наиболее распространенным видом такого рода фМРТ-исследований является анализ функциональной связности между областями мозга в состоянии спокойного бодрствования. В то же время все больше внимания уделяется изучению динамических изменений функциональных связей при выполнении различных тестовых заданий, т. е. изучению функционального коннектома не только в покое, но и во время активной деятельности. В данном обзоре мы опишем природу функциональной связности, измеряемой с помощью метода фМРТ, перечислим существующие статистические методы для анализа контекстно-зависимой функциональной связности и дадим практические рекомендации по выбору метода анализа и планированию дизайна тестового задания. В заключение мы обсудим значимость и перспективы изучения модуляции функциональных связей при выполнении тестовых заданий для фундаментальных исследований системной организации головного мозга человека в норме и при патологии.

В психофизических экспериментах исследовали механизмы интерполяции и группировки в вертикальной и диагональной (45°) ориентации стимулов. Сопоставляли оценки ориентации интерполированных (мысленно проведенных через точки) и реальных линий. Изображения предъявляли также в присутствии дистракторов – штрихов с одинаковым наклоном, образующих при наложении на прямые линии иллюзию Цольнера. Изменяли расстояния между точками и длину линий в референтных стимулах. Показано, что пороги оценки наклона в вертикальной ориентации для интерполированных и реальных линий не отличаются для всех использованных стимулов, в то время как в диагональной ориентации пороги оказались выше. В этом случае наблюдалась и значительная разница в смещении оценки ориентации (иллюзия) для реальных и интерполированных линий. Данные могут свидетельствовать о различиях в механизмах оценки наклона линий и интерполяции в вертикальной и диагональной ориентациях, а также о разном количестве нейронов с рецептивными полями с такими ориентациями.

Данное исследование посвящено изучению нейронных коррелятов формирования шаблонов внимания при категориальном поиске. Процесс категоризации играет ключевую роль в оптимизации обработки и хранения информации в рабочей памяти. Категории подразделяются на субординатные, базовые и суперординатные уровни, которые определяют степень специфичности и четкости представления. Шаблоны внимания содержат атрибуты, определяющие цель, такие как цвет, форма или размер, и активируются при подготовке к извлечению. Целью исследования было изучение различий в нейрофизиологических механизмах формирования шаблонов внимания под воздействием вербально заданных категорий базового и суперординатного уровней. Уровень категории (базовый или суперординатный) варьировался, регистрировались возможные изменения амплитуд N2pc (N2-задне-контралатеральный компонент) и CDA (контралатеральная задержка активности), а также поведенческие показатели. Поведенческие результаты согласуются с результатами других исследований зрительного поиска и категоризации. Компонент CDA, связанный с нагрузкой на зрительную рабочую память, не показал статистически значимых различий, тогда как компонент N2pc продемонстрировал классические результаты для парадигмы зрительного поиска – он менялся в зависимости от латерализации и количества стимулов, однако не был выявлен эффект уровня категории. Данное исследование показало, что на поведенческом уровне в задаче категориального зрительного поиска существуют различия, но они отсутствуют для амплитуд компонентов CDA и N2pc – эффект может проявляться в изменении осцилляций; блочный дизайн, вероятно, не подходит для оценки изменений амплитуды CDA, вербальное предъявление категорий не приводит к различиям в амплитуде.

Эпидемиологические исследования выявили функциональную двунаправленную взаимосвязь между хроническим недосыпанием и развитием ожирения. Однако остается неясным, могут ли эти факторы усиливать повреждающее действие друг друга на нейрофизиологические функции. Целью данного исследования явилось изучение сочетанного влияния высокожировой диеты (ВЖД) и хронического недосыпания на характеристики сна и деструктивные изменения в голубом пятне у самцов крыс Wistar. Установлено, что употребление ВЖД в течение 10 недель не приводило к изменению в организации цикла “бодрствование–сон” по сравнению с контрольными животными, получавшими стандартный корм (СК). Однако при ограничении сна (ОС) в полифазном режиме 3 ч бодрствования и 1 ч возможности сна с помощью качающейся платформы в течение 5 дней у крыс на ВЖД во время одночасовых периодов отдыха компенсаторное повышение медленноволновой активности в ответ на потерянный сон было менее выраженным, чем у крыс на СК. В восстановительный период выявлено уменьшение представленности глубокого медленноволнового сна (МВС) в обеих группах, однако через 14 дней этот показатель достигал исходного уровня у крыс на СК, тогда как у крыс на ВЖД этого не происходило. Установлено, что ОС сопровождалось гибелью нейронов в голубом пятне, а сочетание ВЖД и ОС усиливало нейродегенерацию. Таким образом, нами впервые продемонстрировано, что хроническое ОС при ВЖД приводит к выраженным нарушениям в гомеостатических механизмах регуляции МВС и последующему ухудшению качества сна, что могло быть последствием прогрессирующей дисфункции норадренергической системы голубого пятна.

Проводили гистологическое и электронно-микроскопическое исследование гетеротопических нейротрансплантатов зубчатой фасции, развивающихся в соматосенсорной области неокортекса взрослых крыс. Показано, что в трансплантатах развивалась зрелая нервная ткань с воспроизведением органотипических характеристик дифференцированных нейронов и глиальных клеток. Особое внимание уделяли изучению клеточной организации границы между трансплантированной и неокортикальной тканями (интерфазы) и возможности прорастания через нее отростков нейронов. Ведущая роль в структурно-функциональном интеграционном процессе принадлежала фенотипически разным субпопуляциям астроцитов. В интерфазе были идентифицированы зрелые протоплазматические и фиброзные астроциты, астроцитарные предшественники, а также эпендимные клетки. Цитологический состав границы оказывал влияние на степень интеграции трансплантатов с соседним мозгом, начиная от полного объединения смежных тканей при астроцитарном типе границы до ограниченного обмена аксональными и дендритными отростками при эпендимальном типе. При этом транзитные пучки аксонов и дендритов всегда сопровождали отростки фиброзных астроцитов. Единственным барьером для прорастающих нервных отростков были участки интерфазы, в которые проникали крупные кровеносные сосуды из мягкой мозговой оболочки.

На мышах двух линий, различающихся по относительному весу мозга (большой мозг и малый мозг, далее БМ и ММ), продемонстрированы сложные эффекты семидневного внутрибрюшинного введения мемантина (антагониста NMDA-рецепторов, доза 50 мг/кг). Мемантин усилил исследовательское поведение у мышей линии БМ (но не ММ) и их реакцию на новизну. У мышей ММ контрольной группы после введения физиологического раствора выполнение теста было более успешным, чем у такой же группы мышей БМ. Мемантин дифференциально влиял на успешность выполнения когнитивного теста на “неисчезаемость” у мышей БМ и ММ – поддерживал выполнение теста у мышей ММ на стабильно устойчивом уровне, тогда как у мышей БМ наблюдалось резкое снижение успешности выполнения наиболее “трудных” предъявлений теста. В субгранулярной зоне зубчатой извилины гиппокампа после введения мемантина у мышей БМ (но не ММ) было значимо больше новых нейральных клеточных элементов по сравнению с контролем. В использованной выборке интактных мышей БМ и ММ в исследованном поколении статистически значимых межлинейных различий в выполнении когнитивного теста обнаружено не было. Поскольку введение мемантина их выявило, это может быть свидетельством генотип-зависимых различий в поведении мышей БМ и ММ.