Метод анализа нейрохимических механизмов ПНС, основанный на компенсации утраченной (нарушенной) функции, при воздействии на метаболические превращения нейропере-датчиков, явился весьма продуктивным.
Позитивные изменения в приспособительных актах, или снятие компенсаторного эффекта во время действия психотропных препаратов, позволяют косвенно, по характеристике нейрофармакологических лекарств («точки приложения»), судить об участии той или иной нейромедиаторной системы мозга в обеспечении указанных эффектов, тем самым определять вклад в нейрохимические механизмы функции обобщения и абстрагирования.
И. П. Павлов (1949) высказывал мысль о том, что знание и умение восстанавливать нарушенную функцию отражает наше приближение к истинным механизмам в деятельности мозга.
Продолжая анализ структурных, функциональных и нейрохимических механизмов функции обобщения, мы в данном разделе пытались выяснить, какая нейромедиаторная система мозга страдает в первую очередь при повреждении ассоциативного медиодорсального ядра таламуса.
В 1-й группе экспериментов изучалась дофаминергическая система таламэктомированных кошек.
В серии опытов с системным введением L-ДОФА оперированным животным в период нарушения условных рефлексов на фигуры, предъявляемые у края ширмы, достоверных
различий до и после введения препарата не найдено. В обоих случаях процент правильных реакций несколько превышал уровень случайных ответов — свыше 51%.
Сходные результаты получены в серии решений задач на геометрические фигуры, выставляемые по центру ширмы, — начало обобщения раздражителей. Время решения задач стабилизировалось на уровне 3 с.
Таким образом, стимуляция дофаминергических структур у таламэктомированных кошек не приводила к существенным изменениям в поведенческих реакциях. Этот вывод подтверждается и серией экспериментов с инъекциями психостимуляторов.
Инъекции фенамина на фоне восстановленных условных рефлексов не влияли на количество правильных ответов, так же как и не восстанавливали способность к обобщению в ряду геометрических фигур, т. е. стимулирование дофаминергической системы таламэктомированных кошек не активирует компенсаторно-восстановительные процессы (на это указывает и отсутствие эффекта «отдачи» галоперидола).
Во 2-й группе исследований анализировалась ГАМКерги-ческая система. Системные введения оперированным кошкам ГАМК не способствовали улучшению условнорефлекторной деятельности, правильные реакции колебались в пределах 54—58%. Время реакции заметно увеличивалось с 3 с до 5—7 с.
В последующих сериях с предъявлением геометрических фигур по центру ширмы не обнаружено статистической разницы в решениях оперированных животных до введения лекарства и на фоне действия ГАМК, время решения задач оставалось несколько увеличенным — 3—4 с.
Блокирование ГАМКергических структур мозга оперированных кошек парентеральным введением бикукуллина практически не могло снять компенсаторного эффекта у предварительно тренированных животных. Причем выключение медиации ГАМК не оказывало существенного влияния как на протекание условных рефлексов, так и на решение задач на обобщение простых раздражителей, превалировали правильные ответы над ошибочными — 85—87 и 70—65% соответственно; временные характеристики оставались в пределах 3 с во всех реакциях.
Следовательно, системные введения препарата ГАМКерги-ческого и дофаминергического ряда не привносила существенных изменений у таламэктомированных животных, не способствовали компенсаторным перестройкам мозга.
В 3-й группе экспериментов анализировалась холинерги-ческая система мозга таламэктомированных животных. Серии опытов этой группы в целом показали благотворное влияние лекарственных препаратов на холинреактивные структуры мозга.
Активирование холинергической рецепции оперированных животных путем системного введения блокатора ацетилхолин-эстеразы галантамина, вызывающего эндогенное накопление медиатора, или экзогенное введение ацетилхолина (в комплексе с прозерином) статистически достоверно улучшали исходные условные рефлексы и задачи на обобщение геометрических фигур, безошибочные ответы увеличивались с 30—45 до 68—78% соответственно до и после проведения терапии.
В то же время инъекции центрального холинолитика атропина после восстановления нарушенных функций снимали компенсаторный эффект холиномиметиков. Временные характеристики реакций слабо отражали происходящие перемены у оперированных животных при воздействиях на холинер-гические структуры мозга, их величины составляли 3—4 с
Очевидно, что холинергическая система после повреждения медиодорсального ядра таламуса особенно «восприимчива» к холинолитикам и холиномиметикам. Однако важно отметить, что в отличие от обучающих процедур, при которых частично или относительно полно восстанавливаются нарушенные функции мозга, при однократных системных введениях стимуляторов холинергической рецепции компенсаторный эффект оставался непродолжительным. На следующий день нужно было вновь применять лекарственные средства для восстановления способности адекватного реагирования.
Морфологический контроль мозга оперированных кошек показал полное разрушение медиодорсального ядра таламуса.
Обсуждение. В литературе имеются наблюдения, указывающие на улучшение памяти и интеллектуальных функций у людей пожилого возраста, принимающих холинергические препараты, в частности физостигмин [Drachman D. et al., 1980]. Очевидно, у них в большей степени имелся функциональный дефицит таламического уровня.
Проведенные нами исследования касаются морфофункцио-нальных иерархических уровней таламостриофронтальной системы интеграции.
Ее отдельные звенья включаются в обеспечение поведенческих актов различной степени сложности, обслуживаются разными нейромедиаторными механизмами. В норме конечный результат зависит от тонкой сбалансированности всех «этажей» нервной деятельности — структурных, функциональных, нейрохимических и других, которые наряду со всей структурно-функционально-нейрохимической специализацией несут какие-то общие черты нервной регуляции, что, очевидно, является одним из моментов, характеризующих пластичность мозга в целом и служит одним из принципов в его работе (принцип дополнительности) [Мухин Е. П., 1981 — 3982].
В чем конкретно заключается смысл принципа дополнительности? Результаты экспериментальных данных четко продемонстрировали степень компенсаторных возможностей при повреждениях различных уровней мозга. Очевидно, что одни функции восстанавливаются полностью, другие частично, а третьи вовсе не компенсируются.
Резервные возможности мозга, каковы бы ни были по своей природе, всегда имеют определенный материальный субстрат. И когда поврежденный мозг на время утрачивает функцию, то ее компенсаторное замещение происходит за счет оставшейся церебральной ткани.
Наши экспериментальные исследования показывают, какие функции выпадают, при каких воздействиях они могут компенсироваться, за счет каких структур мозга и на какой нейрохимической основе. Такую ситуацию мы называем рабочим принципом дополнительности.
Повреждение функции хвостатого ядра при определенных воздействиях со временем может нивелироваться, точно также как разрушения лобной коры и медиодорсального ядра таламуса. За счет каких же механизмов?
Возникает и другой вопрос, как полно и на какой срок ликвидируется функциональный дефицит? Все зависит от сложности нарушенной функции и от локализации патологического очага в мозге. Эксперименты обнадеживают нас в том, что знание точного уровня поражения мозга облегчит поиск путей и средств воздействий, направленных на устранение отклонений в работе мозга.
Если рассматривать экспериментальный материал в общем виде, то складывается любопытная картина. Дефекты в способности к обобщению различной степени сложности при лобных и каудатных поражениях могут быть устранены путем воздействия нейротропными фармакологическими препаратами на дофаминергическую, ГАМКергическую системы мозга. Преходящие изменения функции обобщения и отвлечения во время электролитических разрушений медиодорсального таламического ядра исчезают после воздействия на хо-линергическую систему.
Схематически взаимоотношения между указанными структурами и медиаторными системами выглядят следующим образом: экспериментальная патология хорошо корригируется при лобной и каудатной недостаточности влияниями на дофа-минергические и ГАМКергические структуры. А между лобной и таламической недостаточностью общей является холинергическая медиация, которая в первом случае ухудшает, а во втором — улучшает компенсацию. Следовательно, при повреждении префронтального неокортекса и хвостатого ядра выключаются две системы нейромедиаторов (дофаминерги-ческая и ГАМКергическая), в то время как общей нейроме-диаторной системой для префронтального неокортекса и медиодорсального ядра таламуса служит холинергическая система, при этом для лобной коры она оказывает декомпен-сирующий эффект, а для таламического ядра — компенсаторный.
Лобная кора и хвостатое ядро связаны между собой дофаминергическими и ГАМКергическими проекциями функционально, а медиодорсальное ядро таламуса и лобная кора — холинергическими путями. К сожалению, наш экспериментальный материал не позволяет высказать что-либо определенное в отношении взаимовлияний между хвостатым ядром и медиодорсальным ядром таламуса. Очевидно, это связано с тем, что медиодорсальные таламические нарушения касались в основном простых форм обобщения, которые контролируются по преимуществу ГАМКергическими и холинерги-ческими нейрохимическими механизмами и могут регулироваться также дофаминергической медиацией, а взаимодействие между хвостатым ядром и ассоциативным ядром таламуса возможно, по-видимому, на уровне протекания сложных форм обобщения.
Интересно и то обстоятельство, что на каждом эволюционном иерархическом «этаже» простые формы обобщения основываются на разных нейромедиаторных системах: на таламической— холинергической, на каудатном — дофаминергической, ГАМКергической, на кортикальном — дофаминергической, ГАМКергической и холинергической системах. В то же время сложные формы обобщения и абстрагирования осуществляются на основе задействования дофаминергической нейромедиаторной системы (верно в рамках данной экспериментальной модели).
Таким образом, подкрепляется наше мнение о том, что наряду со структурно-функциональным усложнением в ходе эволюционного развития происходит постоянное «усиление» основных нейрофизиологических реакций, служащих одновременно базисом для повышения сложности и дублирующими системами. В нашем случае простые, исходные формы реакций как бы «мультиплицированы» минимум тремя нейрохимическими системами, поэтому условные рефлексы оказываются наиболее резистентными при всякого рода неблагоприятных воздействиях на ЦНС, а тонко организованные функциональные системы страдают чаще, так как их конструкция зиждется на единой дофаминергической основе; во всяком случае сложные уровни интеграции обеспечиваются меньшим числом нейрохимических медиаторных систем, что и делает их наиболее уязвимыми.
Подводя краткий итог, можно с определенной уверенностью полагать, что материалы проведенного исследования указывают на постепенное усложнение в ходе исторического развития структурных, функциональных и нейрохимических основ ВИД — таламического, подкоркового и кортикального уровня интеграции.