Том 74, № 2 (2024)

В статье приведен обзор экспериментальных работ, исследующих характер нейровисцеральных взаимодействий через анализ вариабельности сердечного ритма на разных этапах развития индивида и у представителей разных видов. Анализ вариабельности сердечного ритма – это один из наиболее распространенных и доступных к использованию в эксперименте способов наблюдения и оценки аспектов нейровисцеральных (а именно нейрокардиальных) взаимодействий. Нестационарные, нелинейные компоненты в динамике RR-интервалов (временных промежутков между соседними ударами сердца) отражают процессы согласования активности сердца с изменениями в организации нейронной активности, обеспечивающими текущее соотношение индивида со средой. Математически эти аспекты динамики сердечного ритма выражаются в оценках сложности, нерегулярности, энтропии, непредсказуемости временной последовательности межударных интервалов. Описываемая таким образом динамика нейрокардиальных взаимодействий не одинаковая у разных видов и усложняется в филогенезе. Аналогично в индивидуальном развитии динамика сердечного ритма усложняется и отражает в том числе степень созревания некоторых нервных структур на разных этапах онтогенеза. Особенности динамики нейровисцеральных взаимодействий в индивидуальном и филогенетическом развитии рассмотрены нами в рамках системно-эволюционного подхода и интерпретированы в связи с изменениями структуры индивидуального опыта – характеристик набора функциональных систем, актуализируемых в поведении, а именно ростом дифференцированности соотношений индивида со средой.

В настоящей работе проведен анализ дифференциального вовлечения интернейронов и пирамидных нейронов различных областей гиппокампа в извлечение ассоциативной аверсивной памяти об обстановке. Для этого была использована модель ассоциативного обучения мышей, в которой формирование памяти о нейтральной обстановке и последующая ассоциация кратковременного предъявления этой обстановки с безусловным стимулом – электрокожным раздражением (ЭКР) – были значительно разнесены во времени. Активацию нейронов различных областей гиппокампа при извлечении сформированной таким образом ассоциативной обстановочной памяти исследовали с помощью иммуногистохимической детекции белкового продукта немедленного раннего гена c-fos. Извлечение ассоциативной памяти об обстановке сопровождалось увеличением количества с-Fos-положительных клеток в области СА1, но не в области СА3 и зубчатой фасции гиппокампа. Далее для специфического выявления возбуждающих нейронов использовали белковый маркер – продукт гомеобокс-содержащего гена Emx1, а для специфического выявления тормозных нейронов – маркер глутамат декарбоксилазу, GAD, продукт генов GAD1 и GAD2. По результатам двойного окрашивания на клеточные маркеры и белок c-Fos было показано, что при извлечении ассоциативной аверсивной памяти об обстановке в области СА1 гиппокампа активировались как положительные по маркеру Emx1 возбуждающие нейроны, так и, в несколько меньшей степени, тормозные интернейроны, положительные по маркеру GAD. При этом, независимо от типа поведенческого воздействия (извлечение ассоциативной памяти об обстановке, неассоциативной памяти об обстановке или обследование обстановки, сочетавшейся с ЭКР, но не запомненной животными), пропорция активированных возбуждающих и тормозных нейронов оставалась постоянной, изменялось только количество активированных клеток каждого типа. Полученные результаты свидетельствуют о специфическом участии нейронов области СА1 гиппокампа в ассоциативной обстановочной памяти, а также демонстрируют, что в кодировании такой памяти участвуют как возбуждающие, так и тормозные нейроны.

Гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система (ГГНС) играет важную роль в механизмах адаптации к хроническому стрессу. Модель хронического социального стресса (ХСС), основанная на опыте поражений в ежедневных агонистических взаимодействиях, вызывает у мышей развитие депрессивно-подобного состояния, которое чаще всего сопровождается повышением уровня кортикостерона в крови. В данной работе мы оценили, какие изменения, которые могут влиять на регуляцию синтеза кортикостерона и его уровень в крови, происходят в центральном (гипоталамус) и периферическом (надпочечники) звеньях ГГНС под влиянием хронического социального стресса. Опыт хронического социального стресса вызывает увеличение относительной массы надпочечников, увеличение уровня экспрессии гена Crh в гипоталамусе и экспрессии генов ферментов синтеза кортикостерона Star, Cyp11a1, Cyp11b1 в надпочечниках. Одновременно с этим в гипоталамусе снижается экспрессия Fkbp5 и Nr3c1 и повышается экспрессия Crhbp, а в надпочечниках снижается экспрессия гена Mc2r и Hsd11b1, что суммарно направлено на уменьшение количества выделяемого надпочечниками кортикостерона и приводит к ограничению глюкокортикоидного ответа. Таким образом, хронический стресс приводит к дисбалансу активирующих и стабилизирующих механизмов регуляции ГГНС и возможному неадекватному ответу на дополнительные стрессорные стимулы.

В работе исследуется кортикальная организация реального и мысленного выполнения движения руки, направленного в цель. В записях ЭЭГ выделили 6 независимых источников электрической активности. Источники соответствовали премоторным областям, дополнительной моторной области, первичным моторным областям и задней теменной коре. Паттерны их активации в альфаи бета-диапазоне исследовались при помощи непрерывного вейвлет-преобразования. Основные различия между реальным и мысленным выполнением движения обнаружены в активации первичных моторных и премоторных областей. Асимметрия активации первичных моторных областей наблюдается только при воображаемом движении. Десинхронизация премоторных областей как в альфа-, так и в бета-диапазоне, соответствующая их активации, сопровождает воображаемое движение на всем протяжении. При реальном движении в этих областях наблюдается гиперсинхронизация, которая соответствует торможению, а десинхронизация наблюдается в латентный период, за 1.5 сек до начала движения. Таким образом, воображаемое движение несет на себе черты планирования реального движения.

Настоящее исследование посвящено изучению характеристик активности зон мозга, вовлекаемых в обеспечение процессов управления действиями и испытывающих модулирующее влияние со стороны механизма детекции ошибок в условиях различной потенциальной монетарной выгоды манипулятивных правдивых и ложных действий. Показано, что реализация потенциально менее выгодных ложных действий характеризуется относительно бо́льшим уровнем функциональной активности структуры, получающей информацию от структур мозга, связанных с обеспечением детекции ошибок, – левой нижней лобной извилины. Данный эффект выявлен для экспериментальных условий с менее подкрепляемыми ложными действиями как по сравнению с относительно более вознаграждаемой ложью, так и с манипулятивными правдивыми действиями вне зависимости от характера их поощрения. Более того, повышение выгодности ложных действий сопровождается исчезновением статистически значимой разницы в активности вентролатеральной префронтальной коры, которая наблюдалась в сравнении одинаково низковыгодных правдивых и ложных действий. Полученный результат указывает на возможный механизм влияния ожидаемой монетарной выгоды на принятие манипулятивного решения солгать, в соответствии с которым префронтальные структуры, обеспечивающие управление поведением, демонстрируют относительно меньшую восприимчивость к вовлечению детектора ошибок в обеспечение ложных действий.