ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ім. В.Н.КАРАЗІНА

Веселовська Олена Валеріївна

УДК 577.95:612.821.7:616.45-001/.3

ВІКОВІ ОСОБЛИВОСТІ НЕЙРОФІЗІОЛОГІЧНИХ

МЕХАНІЗМІВ ЦИКЛУ НЕСПАННЯ - СОН У НОРМІ І В

УМОВАХ ГОСТРОГО ТА ХРОНІЧНОГО ЕМОЦІЙНИХ СТРЕСІВ

03.00.13 - фізіологія людини і тварин

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Харків – 2003

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано в Інституті невролоії, психіатрії та наркології АМН України, м.Харків.

Науковий керівник: доктор біологічних наук, старший науковий співробітник БЕРЧЕНКО ОЛЬГА ГРИГОРІВНА,

Інститут неврології, психіатрії та наркології

АМН України, м.Харків,

головний науковий співробітник лабораторії

нейрофізіології та імунології.

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, старший науковий співробітник

ВАСИЛЕНКО ДМИТРО АРТУРОВИЧ,

Інститут фізіології ім. О.О.Богомольця

НАН України, м.Київ,

провідний науковий співробітник відділу

фізіології рухів;

доктор медичних наук, професор

САМОХВАЛОВ ВАЛЕРІЙ ГАВРИЛОВИЧ,

Харківський державний медичний університет

МОЗ України, м.Харків,

завідувач кафедри нормальної фізіології.

Провідна установа: Донецький національний університет Міністерства освіти і науки України (кафедра фізіології людини і тварин), м.Донецьк

Захист відбудеться “ 25 “ червня 2003 року о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.051.17 Харківського національного університету ім. В.Н. Каразіна Міністерства освіти і науки України за адресою: 61077, м. Харків, пл. Свободи, 4, ауд. ІІІ-15.

З дисертацією можна ознайомитись у Центральній науковій бібліотеці Харківського національного університету ім. В.Н. Каразіна (61077, м. Харків, пл. Свободи, 4).

Автореферат розісланий “ 22 “ травня 2003 року

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Д 64.051.17,

кандидат біологічних наук Падалко В.І.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Адаптація до умов середовища, що змінюються, є однією з базисних реакцій всього живого, яка здійснюється на всіх етапах онтогенезу. Адаптивні зміни на молекулярному, клітинному і структурно-функціональному рівні, котрі виявлені в процесі вікового розвитку і старіння організму, викликають активацію одних функціональних систем організму й ослаблення або вгасання функцій інших систем (Фролькис В.В., 1986, 1996, 1999; Меерсон Ф.З. 1987, 1993; Кассиль В.Г., 1993; Безруков В.В., Рушкевич Ю.Е., 1994, 2000; Божков А.І., 2002; Dierks T. et al., 1995; Azin A.L., Smirnov A.V., 2000).

Фактори, які зумовлюють адаптивні зміни функціональних систем у процесі онтогенезу, неоднозначні і, на думку Аршавського І.А. (1975, 1993), як правило, можуть розглядатися як стресогенні. Положення про віковий стрес-синдром розвинуті в працях Фролькіса В.В. (1991, 1996, 1999).

Особлива роль у механізмах адаптації належить базисному ритму організму - циклу неспання–сон, адаптивність якого виявляється у вигляді пластичних перебудов його періодів і фаз, циклічності сну. Це призводить до формування нової архітектоніки циклу неспання–сон відносно нових, модифікованих умов середовища (Латаш Л.П., 1975; Карманова И.Г.,1977; Ковальзон В.М., 1991, 1999, 2001; Ониани Т.М.,1985; Аристакесян Е.А., 1997; Rotenberg V. et al., 1993; Вейн А.М., Хехт К., 1989; Воробьева Т.М., Берченко О.Г., 1983, 1992).

Вікові зміни циклу неспання–сон, які виявлені на різних етапах постнатального онтогенезу аж до старості, відображають етапи адаптивних змін функціонального стану мозку (Шеповальников А.Н., 1971; Vladimirova G., 1991; Ferry M., 1994). В умовах стресу, викликаного факторами різної природи, порушення циклу неспання–сон багато в чому визначають патогенетичні механізми низки психоневрологічних розладів (Ротенберг В.С., 1982, 2001; Айрапетянц М.Г., 1982, 1997; Берченко О.Г., 1982, 1990; Вейн А.М. с соавт., 1995, 2001).

Показано, що стійкість до емоційного стресу істотно залежить від віку (Кассиль В.Г., 1993; Фролькис В.В., 1996; Юматов Э.А., 1995; Brown D.M., 1993; Rudy Jerry W., 1994). Ця властивість також обумовлена структурною організацією циклу неспання–сон і особливо представленістю парадоксального сну, який в умовах стресу виконує захисну функцію (Ротенберг В.С., 1982, 2001; Rechtschaffen Allan et al., 1995; Айрапетянц М.Г., Коломейцева К.В., 2001; Саркисова К.Ю., 2001).

У фундаментальних дослідженнях (Ониани Т.М., 1982, 1985; Айрапетянц М.Г., Вейн А.М., 1982; Латаш Л.П.,1975) показана морфофункціональна спільність механізмів регуляції циклу неспання–сон з церебральними механізмами формування емоційного стресу. Доведена провідна роль лімбічної емоціогенної системи мозку в генезі цих процесів (Воробьева Т.М., 1975, 1986, 1999; Судаков К.В., 1976, 1983, 1997; Ведяев Ф.П., Воробьева Т.М.,1983; Самохвалов В.Г., 1980, 1994, 1998; Майоров О.Ю., 1980, 1990; Ониани Т.М., 1985; Макарчук Н.Е., Ганжа Б.Л., 1986; Берченко О.Г.,1982, 1992; Коплик Е.В., Белич А.И. с соавт.,1996; Popov S.S. et al., 2000).

Таким чином, більшої уваги у вивченні проблеми адаптації заслуговує з’ясування ролі співвідношення віку та організації циклу неспання-сон. Насамперед це стосується вивчення онтогенетичних механізмів стійкості і чутливості часового континіума неспання–сон до емоційних стрес-впливів. Однак ці аспекти адаптації вивчені недостатньо.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження проведені в лабораторії нейрофізіології та імунології Інституту неврології, психіатрії та наркології АМН України у рамках цільових НДР: "Розробити нові методи тканинної терапії для лікування нервових і психічних захворювань на основі вивчення нейробіологічних механізмів її впливів на ЦНС та адаптивні процеси організму" (шифр ЦФ 485, № державної реєстрації 0194U0347); "Експериментальне дослідження механізмів формування адиктивної поведінки, факторів ризику та обґрунтування підходів до їхньої корекції" (шифр 10.37.98., № державної реєстрації 0198U007888).

Мета і задачі дослідження. Метою дослідження було виявлення вікових особливостей нейрофізіологічної організації циклу неспання–сон у експериментальних тварин (щурів) у нормі і в умовах гострого та хронічного емоційних стресів.

У відповідності з метою дослідження вирішувалися наступні задачі:

1.

2.

3.

4.

Об'єкт дослідження: нейрофізіологічна організація циклу неспання–сон у онтогенезі.

Предмет дослідження: визначення кількісних і якісних показників циклу неспання–сон до та після впливу гострого і хронічного емоційних стресів, а також зміни гемодинамічних показників у тих же умовах у щурів у різні періоди онтогенезу.

Наукова новизна отриманих результатів. Уперше досліджені нейрофізіологічні, зокрема електрографічні кореляти організації циклу неспання–сон у щурів 1-, 3-, 12- та 24-місячного віків і особливості їх адаптивних змін в умовах гострого і хронічного емоційних стресів.

Уперше показано, що у відповідь на гострий стрес-вплив у щурів 1-місячного віку формується структурна організація циклу неспання–сон стійка, до дії хронічного стресу. У щурів 3-місячного віку в структурі циклу неспання–сон гострий стрес потенціює процеси сну, хронічний стрес міняє структуру циклу неспання–сон, наближаючи її до рівня, властивого інтактним тваринам, з превалюванням процесів сну над неспанням. У щурів 12-місячного віку з різною представленістю фаз сну та періодів неспання у структурі циклу перерозподіл циклу неспання–сон в умовах гострого стресу призводить до формування однотипної реакції на хронічний стрес. У щурів 24-місячного віку в сформованій віковій структурі циклу неспання–сон найбільш уразлива до дії гострого та хронічного емоційних стресів фаза парадоксального сну.

Показано, що під впливом гострого і хронічного емоційних стресів відбувається формування осередка підвищеної судомної активності в структурах лімбічної системи мозку, у якій роль пейсмекерного механізму у щурів 1- та 3-місячного віків виконують гіпокамп і нова кора, 12-місячного віку - гіпокамп і гіпоталамус, 24-місячного віку - гіпокамп.

Хронічний стрес призводить до формування артеріальної гіпертензії у щурів усіх вікових груп і порушення автономної регуляції діяльності серця у щурів 1-місячного віку, та розладу електрогенезу у міокарді у щурів старших вікових груп.

Теоретичне і практичне значення отриманих результатів. Результати досліджень сприяють розумінню глибинних нейрофізіологічних механізмів організації циклу неспання-сон у критичні періоди онтогенезу та їх стійкості і чутливості до емоційних стрес - впливів.

Отримані дані можуть бути враховані при розробці критеріїв оцінки функціонального стану мозку в психофізіологічних дослідженнях у осіб різних вікових груп, підданих дії стресогенних факторів.

Дані про особливості вікової організації циклу неспання–сон і зміни гемодинамічних показників у відповідь на стрес можуть бути використані при розробці прогностичних критеріїв стійкості та схильності до дії факторів стресу, а також можуть служити експериментальним обґрунтуванням патогенетичної терапії порушень сну в психоневрології з урахуванням вікових особливостей їх проявів.

Результати роботи можуть бути використані у хронобіологічних дослідженнях, у рішенні питань, зв'язаних з порушенням біоритмів неспання–сон.

Особистий внесок здобувача. Автор самостійно провів патентно-інформаційний пошук і аналіз наукової літератури за даною проблемою. Експериментальні дослідження (стереотаксичні операції, моделювання стану емоційного стресу, поліграфічна реєстрація ЕЕГ проявів циклу неспання–сон, реєстрація систолічного артеріального тиску та електрокардіограми, верифікація локалізації електродів у структурах мозку), аналіз отриманих даних та їхня статистична обробка проведені автором самостійно.

Вибір теми дисертаційної роботи, постановка мети і задач, вибір об'єкта досліджень, а також методів, адекватних вирішенню задач дослідження, проведені спільно з науковим керівником. Інтерпретація отриманих даних і формування висновків досліджень проведені також за участі наукового керівника.

Апробація результатів. Основні положення дисертаційної роботи повідомлено на І Міжнародному симпозіумі "Біологічні механізми старіння" (Харків, 1994), наукової конференції молодих вчених біологічного факультету і НДІ біології (Харків, 1996), XV з'їзді Українського фізіологічного товариства (Донецьк, 1998), I Конференції Українського товариства нейронаук (Київ, 1998), Всеукраїнської наукової конференції "Проблеми вікової фізіології" (Луцьк, 1998), 2nd European Congress on biogerontology from molecules to humans (Russia, S.Petersburg, 2000), конференції молодих вчених Харківського державного медичного університету "Медицина третього тисячоліття" (Харків,2001), міської науково-практичної конференції "Актуальні проблеми сучасної науки в дослідженнях молодих вчених міста Харкова" (Харків, 2001).

Публікації. По темі дисертації опубліковано 14 наукових праць (6 статей і 8 тез).

Обсяг та структура дисертації. Матеріали викладено на 205 сторінках друкарського тексту. Дисертація складається зі вступу, огляду літератури, методичної частини, двох розділів результатів досліджень, аналізу та узагальнення результатів досліджень, висновків і списоку літературних посилань (305 найменувань). Матеріали дисертації проілюстровано 21 рисунком і 9 таблицями.

МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Дослідження виконані в умовах хронічного експерименту на 49 нелінійних щурах–самцях чотирьох вікових груп: 17 щурах 1-місячного, 13 щурах 3-місячного, 12 щурах 12-місячного і 7 щурах 24-місячного віків.

Тваринам після наркотизації (внутрішньочеревне введення етаміналу натрію, 55 мг на 1 кг маси) імплантували ніхромові електроди в скляній ізоляції (діаметр неізольованого кінчика 100 мкм) у дорзальний гіпокамп, латеральний гіпоталамус та мезенцефалічну ретикулярну формацію. Коркові ніхромові електроди (у вигляді спіралі з 3 – 4 витків) уводили епідурально над сенсомоторною зоною кори головного мозку. Стереотаксичні координати досліджуваних структур мозку визначали згідно з атласом Фіфкової Е. і Маршала Д. (1962) в модифікації Воробйової Т.М. (1978). Референтний електрод фіксували в кістках носової пазухи. Сталеві міографічні електроди імплантували в область верхнього косого м'яза шиї, кардіографічні - під шкіру передніх кінцівок.

Біполярне відведення електричної активності мозку, реєстрацію частоти серцевих скорочень (ЧСС) і електроміограми здійснювали з використанням 8-канального електроенцефалографа EEG – 8S (“Медикор”, Угорщина) із введенням ЕЕГ- сигналів у персональний комп’ютер. Поліграфічну реєстрацію процесів, що характеризували цикл неспання–сон, проводили в денний час протягом трьох годин (з 10 до 13). Згідно з електрографічними, електроміографічними, електрокардіографічними і поведінковими характеристиками виділяли стан неспання, повільний поверхневий, повільний глибокий і парадоксальний сон (Карманова Г.И., 1974). Визначали вміст у відсотках періодів неспання і фаз сну, неповних, “скорочених” циклів від загальної кількості циклів, розраховували латентні періоди виникнення повільного поверхневого сну (відносно початку реєстрації циклу) та повільного глибокого і парадоксального сну (відносно початку фази поверхневого сну) (Вейн А.М., Хехт К., 1989). Спектральний аналіз ЕЕГ активності досліджуваних структур мозку проводили в фазах циклу неспання–сон згідно з загальноприйнятою методикою; виділяли ритми 1,0-4,0; 4,0-7,0; 7,0-13,0 та 13,0-35,0 Гц, що відповідають -, -, -, - коливанням (Труш В.А., Корниевский А.В.,1978). Всього побудовано 147 циклограм і 700 спектрограм ЕЕГ періоду неспання і фаз сну.

Систолічний артеріальний тиск (САТ) вимірювали на хвостовій артерії електроплетизмографічним методом з осцилографічною індикацією пульсової хвилі (Пинелис В.Г. с соавт., 1982).

Електрокардіограму (ЕКГ) реєстрували з використанням електрокардіографа ЕК 2Т-02 у трьох стандартних відведеннях, із застосуванням з’ємних сталевих електродів. Обчислювали амплітудні та частотні параметри зубців ЕКГ, систолічний (CП) та інтегральний (ІП) показники серцево-судинної діяльності. Проводили гістографічний аналіз кардиоінтервалів R-R, на підставі якого знаходили моду (Мо), амплітуду моди (АМо) та варіаційний розмах (Х), а також визначали напругу серцевого ритму (НСР), індекс вегетативної рівноваги (ІВР) і вегетативний показник рівноваги (ВПР) (Баевский Р.М. с соавт., 1984, 2000).

Стан гострого емоційного стресу формували шляхом створення “конфліктної зоосоціальної ситуації”, для чого групу тварин (5-6 щурів) на 1 годину поміщали у камеру, до підлоги якої у заданому режимі подавався електричний струм порогових значень (Ведяев Ф.П., Воробьева Т.М., 1983). Стан хронічного стресу формували в цих же умовах за допомогою повторення аналогічних сеансів протягом 5 днів.

Після завершення нейрофізіологічного експерименту здійснювали верифікацію положення електродів і приготування серійних зрізів мозку, використовуючи електрокоагуляційне маркування.

Статистичну обробку показників сну, ЕКГ і САТ проводили за допомогою програми “Stat Soft Statistica v6,0”. Оцінку вірогідності різниці двох підгруп спостережень щурів одного віку здійснювали за допомогою непараметричного Т-критерію Вілкоксона, а різниці двох вікових груп – за допомогою критерію Ст’юдента.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

Вплив гострого і хронічного емоційних стресів на організацію циклу неспання–сон у щурів 1-місячного віку. Залежно від вмісту у відсотках періодів неспання і фаз сну в структурній організації циклу неспання–сон щури трьох молодших вікових груп, за винятком тварин 24-місячного віку, у контролі мали дві підгрупи.

У щурів 1-місячного віку І підгрупи (65 %) в структурній організації циклу неспання–сон переважали фази сну (60,31,6 %) над періодами неспання (39,72,0 %), а в структурній організації сну превалював повільний сон, особливо стадії глибокого повільного сну (37,52,3 %; рТ0,05). Парадоксальний сон був добре виражений (7,11,4 %) (рис.1А). Відзначалися як правильно організовані цикли сну (52,05,9 %), так і неповні, “скорочені” (48,06,3 %).

Гострий емоційний стрес у цих щурів викликав активацію механізмів, що регулюють неспання, та пригнічення механізмів мозку, відповідальних за виникнення фаз сну, особливо механізмів запуску глибокого повільного сну. Це призводило до перебудови структурної організації циклу неспання–сон з вірогідним збільшенням (рТ0,05) тривалості процесів неспання (рис.1А).

Після дії хронічного стресу вірогідних змін структурної організації циклу неспання–сон в порівнянні з показниками після дії гострого стресу та з вихідними даними не виявлялося (рис.1А).

У ІІ підгрупі щурів (35 %) у структурі циклу неспання–сон переважали періоди неспання (55,71,2 %) над фазами сну (44,33,5 %; рТ0,05), але в порівнянні з показниками щурів І підгрупи відзначалася менша частка глибокого повільного сну (25,92,0 %).Тривалість парадоксального сну була меншою майже у два рази і складала лише 3,30,4 % (рис.1Б). Циклічна організація сну була подібною до такої щурів І підгрупи.

Внаслідок дії гострого емоційного стресу у цих щурів активувалися механізми сну, зокрема механізми, які генерують парадоксальний сон. Значно збільшувалася частка парадоксального сну (в 2,5 рази, рТ0,05) (рис.1Б).

Хронічна стрес-дія, як у щурів І підгрупи, не викликала істотних змін в структурі циклу неспання–сон, що сформувалася внаслідок гострої стрес-дії. Представленість періодів неспання і фаз сну у циклі неспання–сон у тварин І та ІІ підгруп приблизно відповідали показникам після гострого стресу (рис.1Б).

Таким чином, у щурів обох підгруп 1-місячного віку гостра стрес-дія викликала перебудову архітектоніки циклу неспання–сон з формуванням однотипної структурної організації циклу неспання–сон і зрушенням у бік підвищення стійкості до дії хронічного стресу.

У всіх тварин 1-місячного віку під дією гострого та хронічного емоційних стресів на ЕЕГ неспання і стадій сну відзначалося збагачення активності нової кори, гіпокампу і гіпоталамусу судомними і пароксизмальними елементами, що є наслідком первинного збудження лімбічних структур мозку з наступним підключенням нової кори (Ведяев Ф.П., Воробьева Т.М.,1983; Майоров О.Ю.,1980; Судаков К.В.,1994, 1996, 2000). При цьому фокус судомної активності у щурів як І, так і ІІ підгруп знаходився у гіпокампі і новій корі. Внаслідок емоційного стресу спостерігалося збільшення (рТ0,05) потужності - хвиль в спектрограмах активності гіпокампу та нової кори (І підгрупа) і - ритму в спектрограмах активності нової кори та ретикулярної формації середнього мозку (ІІ підгрупа) під час неспання, а також підвищення (рТ0,05) потужності - коливань в спектрограмах активності гіпокампу та гіпоталамусу в парадоксальному сні у щурів обох підгруп. Це ми розцінюємо як відображення формування сталого негативного емоційного стану тварин, що узгоджується з даними Іл’юченка І.Р. та співавт. (2001).

Вплив гострого і хронічного емоційних стресів на організацію циклу неспання–сон у щурів 3-місячного віку. В цій віковій групі першу підгрупу також складали щури (54 %), у яких у циклі неспання–сон середні показники тривалості фаз сну (59,74,5 %) були вірогідно вище представленості неспання (40,32,5%; рТ0,05). Повільний і парадоксальний сон були добре вираженими, їх тривалість відповідала 51,63,9 і 8,11,6 % (рис. 2А).

Структурна організація циклу неспання–сон у цій підгрупі після дії гострого емоційного стресу істотно не змінювалася: загальна тривалість стадій сну, як і у контролі, була переважаючою - 65,74,6 %, а період неспання складав 34,33,5 % (рис.2А). У структурі власно сну відзначалося вірогідне зменшення (рТ0,05) латентних періодів глибокого повільного та парадоксального сну, а також збільшення (pТ0,05) тривалості повільного глибокого сну. Представленість повільного поверхневого і парадоксального сну практично не відрізнялася від вихідних значень. Отже, гострий емоційний стрес призвів до активації сомногенних механізмів мозку, насамперед тих, які генерують процеси дельта- сну. Це є одним із механізмів захисту мозку (Латаш Л.П.,1975). Вірогідно підвищилась (рТ0,05) середня кількість циклів (з 14,91,5 до 24,31,0), що також можна розцінювати як механізм перешкоди розвитку стресу (Вейн А.М., Хехт К.,1989).

Після дії хронічного емоційного стресу у цих тварин показники періоду неспання і стадій повільного сну наближалися до вихідних значень (рис.2А).

У щурів 3-місячного віку ІІ підгрупи (46 %) у циклі неспання–сон тривалість періоду неспання була вірогідно вище (63,4,6 %; рТ0,05) показників загальної тривалості фаз сну (36,64,2 %). Домінування періоду неспання відзначалося за рахунок пригнічення стадій повільного глибокого (20,62,1 %) і парадоксального сну (2,00,8 %) (рис.2Б). Із середньої кількості циклів (10,81,3), присутніх на циклограмах, переважали неповні, “скорочені” цикли (77,77,3%). Значне пригнічення сну, в порівнянні з щурами 1-місячного віку (ІІ підгрупа), мабуть, зумовлена специфічними для даного вікового періоду особливостями нейрогуморального забезпечення цих процесів.

Після дії гострого стресу в організації циклу неспання–сон у цих тварин відзначалася менша тривалість (рТ0,05) періоду неспання, а представленість фаз сну – підвищувалася (рТ0,05). При цьому спостерігали вірогідне зростання (рТ0,05) середніх показників тривалості глибокого сну і фази парадоксального сну; остання збільшилася майже в 2 рази у порівнянні з вихідними показниками (4,71,2 %) (рис.2Б). Середня кількість циклів вірогідно збільшилася (рТ0,05) до 20,5 2,1.

Значне превалювання процесів сну над процесами неспання визначалося у цих щурів внаслідок дії хронічного стресу. В порівнянні з вихідними даними період неспання вірогідно скорочувався (pТ0,05), а фази повільного глибокого і парадоксального сну ставали тривалішими (pТ0,05), при цьому скорочувалися (рТ0,05) латентні періоди їх виникнення. Стадія повільного поверхневого сну вірогідно не змінювалася (рис.2Б).

Таким чином, щури 3-місячного віку І підгрупи, у яких у вихідному стані в структурній організації циклу неспання–сон процеси сну перевершували процеси неспання, виявилися резистентними до дії стресу, в той час як у щурів ІІ підгрупи стрес викликав перебудову циклу неспання–сон з активацією процесів сну.

Після дії гострого стресу на ЕЕГ тварин І та ІІ підгруп 3-місячного віку компоненти судомної активності і наявність пароксизмів, які виявлялися у вихідному стані, збільшувалися. Ініціюючими структурами розвитку судомної активності були гіпокамп та нова кора. При цьому в періоді неспання в спектрограмах активності гіпоталамуса (І підгрупа) та гіпокампа (ІІ підгрупа) посилювалася (pТ0,05) потужність -ритму. У щурів ІІ підгрупи на ЕЕГ активності нової кори та гіпокампа виникали пароксизми не тільки на початкових відрізках, а і наприкінці парадоксального сну. Хронічний емоційний стрес у щурів І підгрупи викликав посилення процесів синхронізації з проявами дифузної пароксизмальної активності і підсиленням (pТ0,05) потужності - хвиль в новій корі і - активності у гіпокампі та гіпоталамусі в період неспання. В той же час у тварин ІІ підгрупи на тлі збільшення елементів судомної активності в той же період посилювалася (pТ0,05) потужність - і - ритму у новій корі і пригнічувалися (pТ0,05) ритми - діапазону у гіпокампі і гіпоталамусі.

Вплив гострого і хронічного емоційного стресу на організацію циклу неспання–сон у щурів 12-місячного віку. І підгрупу склали щури (50 %), у яких у циклі неспання-сон загальна тривалість сну (71,03,9 %) була вірогідно вище тривалості неспання (29,00,9 %; рТ0,05). Повільний і парадоксальний сон були добре представленими – 61,02,2 і 10,01,7 % відповідно (рис.3А). Особливістю організації циклу неспання–сон щурів цієї вікової підгрупи, в порівнянні з тваринами 1-місячного та 3-місячного віків, були більша тривалість глибокого та парадоксального сну, скорочення періодів пробудження та покращення синхронізації циклів сну.

Під впливом гострого емоційного стресу у тварин І підгрупи в структурі циклу неспання–сон спостерігалося збільшення (рТ0,05) періоду неспання і зниження (рТ0,05) стадії повільного поверхневого сну. Представленість фаз глибокого та парадоксального сну не змінилася, що дозволяє думати про певну резистентність механізмів запуску і підтримки цих фаз сну до дії гострого емоційного впливу у щурів даного віку (рис.3А). Звертає увагу, те що реакція на гострий стрес у цих тварин забезпечувалася активацією механізмів, відповідальних за процеси неспання, в той час як у щурів 3-місячного віку відповідної підгрупи ці умови викликали активацію механізмів забезпечення повільного сну.

Під впливом хронічного емоційного стресу у тварин І підгрупи в порівнянні з вихідними даними відзначалося пролонгування (рТ0,05) періоду неспання і скорочення (рТ0,05) стадії повільного поверхневого сну. Частка парадоксального сну істотно не змінювалася (рис.3А). Іншими словами, в умовах хронічного стресу перебудова структури циклу неспання–сон забезпечується тими ж механізмами, що і організація цих процесів під впливом гострого стресу.

У щурів ІІ підгрупи (50%) 12-місячного віку процеси неспання і сну в структурі циклу були представлені практично рівноцінно (52,82,4 і 47,24,6 % відповідно) (рис.3Б). У самій структурі сну механізми генерації повільного сну, особливо дельта-сну, в порівнянні з тваринами І підгрупи цього віку, подавлені (28,82,4 %; р0,05). Фаза парадоксального сну була пригніченою (3,70,8 %; р0,05), її представленість виявилася майже втричі нижчою, ніж у тварин І підгрупи. У поліграмах неспання–сон цих тварин кількість неповних, "скорочених" циклів переважала (61,111,1 %) над правильно організованими.

Гострий емоційний стрес призвів до зниження (рТ0,05) частки неспання і значного підвищення тривалості (рТ0,05) стадій повільного глибокого сну і фази парадоксального сну (рис.3Б). Збільшення фази парадоксального сну (вдвічі) в структурі циклу неспання–сон у щурів ІІ підгруп 12-місячного та 3-місячного віків, очевидно, є віддзеркаленням адаптивних змін, що направлені на компенсацію порушень, викликаних гострою стрес-дією (Аршавский И.А., Ротенберг В.С., 1976; Саркісова К.Ю., 2001).

В умовах хронічного емоційного стресу відносна тривалість періоду неспання мала значення нижче вихідних. В структурі сну також відбулися зміни: повільний поверхневий сон був менш тривалим, а представленість глибокого та парадоксального сну збільшувалася, але ці зміни буди невірогідними (рис.3Б).

Аналіз ЕЕГ у перебігу неспання і фаз сну 12-місячних тварин І й ІІ підгруп після дії гострого емоційного стресу виявив збагачення біопотенціалів мозку судомними елементами. При цьому у тварин І підгрупи судомна активність була найбільш виражена у складі ЕЕГ активності гіпокампа, а у щурів ІІ підгрупи на ЕЕГ активності гіпокампа та гіпоталамуса. Крім того, пароксизмальна активність у щурів І й ІІ підгрупи розповсюджувалась на нову кору та гіпоталамус, а іноді – ретикулярну формацію середнього мозку; вона посилювалася в межах повільного і парадоксального сну. Дані спектрального аналізу свідчили про вірогідне (рТ0,05) підвищення у тварин І підгрупи потужності - активності в новій корі та гіпоталамусі на ЕЕГ повільного сну. Це погоджується з даними Еліава М.І. і Арістокесяна Є.А. (1998). Посилення пароксизмальної та судомної активності з подовженими розрядами післядії на ЕЕГ активності гіпоталамуса в повільному і парадоксальному сні виявлялося у щурів І та ІІ підгруп після дії хронічного стресу.

Вплив гострого і хронічного емоційних стресів на організацію циклу неспання–сон у щурів 24-місячного віку. Особливістю організації процесів неспання–сон у щурів 24-місячного віку було домінування процесів неспання (59,14,8%) над процесами сну (40,96,4 %). Власно в структурі сну визначалося пригнічення дельта- сну (25,74,6 %) та гострий дефіцит парадоксального сну (2,10,5 %) в порівнянні з щурами І підгруп молодших вікових груп (рис.4). Порушення ритмічності процесів сну виявлялися в перевазі (72,23,0 %) незавершених, “скорочених” циклів, у яких розвиток повільного поверхневого і глибокого сну переривалися руховими актами тварин.

Після впливу гострого та хронічного емоційних стресів у тварин 24-місячного віку, також як і у вихідному стані, спостерігалося досить високе значення тривалості періоду неспання і знижена загальна тривалість фаз сну. В цілому по групі значних змін як повільного, так і парадоксального сну не виявлялося (рис.4). Проте необхідно відзначити істотні індивідуальні особливості реагування щурів даної вікової групи на дію стресів. Так, у 30 % щурів після гострого стресу парадоксальна фаза сну була представлена мінімальними значеннями, а після хронічного стресу у 43 % тварин вона була цілком відсутня. У той же час у останніх представленість парадоксального сну підвищувалась. Кількість неповних, “скорочених” циклів після хронічного стресу у тварин 24-місячного віку вірогідно збільшилась (92,43,3%; рТ0,05).

Після стрес-дії на ЕЕГ неспання і повільного поверхневого сну у новій корі та структурах лімбічної системи мозку відбувалося посилення судомної і пароксизмальної активності з фокусом у гіпокампі. Після хронічного стресу в парадоксальному сні в спектрограмах активності нової кори посилювалася (рТ0,05) потужність ритму - діапазону, що, очевидно, свідчить про емоційну напруженість у цих тварин (Polukov A., Grebelnik V., 2000).

Вплив гострого і хронічного емоціональних стресів на зміни серцево-судинної системи у щурів у різні періоди онтогенезу. Для тварин 1-місячного віку характерною була висока ЧСС, тобто тахікардія (табл.1). Це поєднувалося з укороченням інтервалів R-R і значеннями індексів, що характеризують перевагу центральної симпатичної ланки регуляції серцевої діяльності тварин. Показники САТ у цієї групи щурів знаходилися в межах нижньої межі фізіологічної норми – 86,81,5 і 88,01,1 мм рт.ст. відповідно у І та ІІ підгруп.

Гострий емоційний стрес у щурів І та ІІ підгруп викликав підвищення (рТ0,05) САТ до 112,35,4 та 109,05,4 мм рт.ст. відповідно. Хронічний стрес формував виражену артеріальну гіпертензію - 1407,3 та 128,05,4 мм рт.ст. відповідно. Під дією гострого стресу у тварин ІІ підгрупи спостерігалися більш виражені зміни в регуляції серцевого ритму, про що свідчить підвищення (рТ0,05) АМо (табл.1), як прояв напруги механізмів адаптації (Баевский Р.М. с соавт.,1984).

У тварин 3-місячного віку активація парасимпатичної ланки регуляції серцево-судинної системи призводила до зниження ЧСС та збільшення тривалості інтервалів серцевого циклу та Мо у порівнянні з показниками щурів 1-місячного віку (табл.1). Останнє свідчить про активацію гуморальної ланки регуляції серцево-судинної системи у цей віковий період (Аршавский И.А., 1975; ЗефировТ.Л., Святова Н.В., 1997). Виявлялися різноспрямовані зміни Мо і Х, що свідчать про напругу механізмів адаптації у тварин 3-місячного віку (Баевский Р.М., Иванов Г.Г., 2000), причому саме у щурів І підгрупи. Поряд з цим у частини тварин даної вікової групи реєструвалися порушення сінусового ритму (сінусові аритмії і міграції водія ритму). Показники САТ знаходились в межах фізіологічної норми і відповідали 93,01,8 та 94,21,8 мм рт.ст. відповідно у тварин І та ІІ підгруп.

Гострий і хронічний емоційні стреси викликали порушення сінусового ритму і появу епізодів екстрасистолій. Показники САТ після гострого стресу вірогідно підвищувались (рТ0,05), але залишались у верхніх межах фізіологічної норми – 118,05,8 і 119,23,6 мм рт.ст.. Після хронічного стресу відбувалося формування артеріальної гіпертензії – 1377,9 та 131,74,2 мм рт.ст. відповідно у щурів І та ІІ підгруп. Однак в регуляції серцевої діяльності переважали парасимпатичні вегетативні впливи (табл.1).

У 12-місячних щурів виявлено зниження таких показників ЕКГ, як ЧСС, НСР, ІВР (табл.1) у порівнянні з аналогічними значеннями у щурів 3-місячного віку. Це є вегетативним проявом зниження емоційної напруги в даний віковий період. Показники САТ мали вищі значення, ніж у тварин тримісячного віку і дорівнювали 101,00,9 та 102,52,6 мм рт.ст. відповідно у тварин І та ІІ підгруп.

На тлі індивідуальних змін електрогенезу серця після дії гострого емоційного стресу у щурів цієї вікової групи спостерігалося вірогідне зниження (рТ0,05) тривалості зубця Р (табл.1). САТ підвищувався (рТ0,05) як після гострого, так і хронічного стресів, в середньому до 112,03,4 та 129,26,8 мм рт.ст. і 137,05,9 та 141,78,1 мм рт.ст. відповідно у щурів І та ІІ підгруп. Крім цього, у щурів ІІ підгрупи внаслідок дії хронічного емоційного стресу збільшувався (рТ0,05) показник Мо (табл.1), який підтверджує парасимпатичну спрямованість змін серцевої діяльності тварин даної підгрупи (Соколов Е.И., с соавт., 1980; Баевский Р.М., Иванов Г.Г., 2000).

Аналіз ЕКГ- показників тварин 24-місячного віку виявив порушення процесів реполяризації кардиоміоцитів і трофічного забезпечення, проведення та збудливості серцевого м'яза. На ЕКГ реєструвалися шлуночкові екстрасистолії. Виявлялося зменшення , збільшення показників АМо, НСР, ІВР, перевищення межі фізіологічної норми значень САТ. Це складали 127,52,8 мм рт.ст. (табл.1), можна розцінювати, як активацію симпатичних механізмів регуляції ритму серця у порівнянні з тваринами 12-місячного віку, напругу механізмів адаптації у щурів 24-місячного віку.

У цих тварин під дією гострого і хронічного емоційних стресів збільшувалися порушення внутрішньошлуночкового проведення і кількість випадків ішемічних поразок серцевого м'яза. Досить високі показники САТ ще більше підвищувалися, в середньому до 145,86,4 та 150,03,7 мм рт.ст. відповідно, що свідчило про стійку артеріальну гіпертензію. У регуляції серцевої діяльності, як і у тварин 12-місячного віку, спостерігалася тенденція до домінування активності парасимпатичної нервової системи (табл.1).

ВИСНОВКИ

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

Перелік робіт, опублікованих за темою дисертації

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

АНОТАЦІЯ

Веселовська О.В. ”Вікові особливості нейрофізіологічних механізмів циклу неспання–сон у нормі та в умовах гострого і хронічного емоційних стресів”. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового