Патент на изобретение №2258961

(54) СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПАТОЛОГИИ ПРОВОДЯЩИХ ПУТЕЙ ГИППОКАМПА

(57) Реферат:

Изобретение относится к нейрофизиологии и экспериментальной медицине. В свод гиппокампа и место предполагаемой локализации вентрального и дорсального пучков субикулюма и прилежащее ядро по координатам мозга вводят электроды. Электрически стимулируют проводящие волокна свода и перемещают электроды до регистрации фокальных вызванных потенциалов в прилежащем ядре и эфферентных пучках субикулюма. При этом пропускают через электрод постоянный ток. Повреждают пучки до исчезновения вызванных потенциалов в прилежащем ядре. Способ позволяет повысить точность моделирования патологии проводящих путей гиппокампа, исключить ошибки при локализации и последующем выключении субикулярных эфферентных путей гиппокампа, обеспечивает надежное их выключение и его электрофизиологический контроль. 2 ил.

(56) (продолжение):

CLASS=”b560m”биолог, и медиц., 1989, 108, №2, с.657-659. ЛОПУХИН Ю.М. Экспериментальная хирургия, М., “Медицина”, 1971, 243-246.

Изобретение относится к нейрофизиологии и экспериментальной медицине.

Известен способ моделирования патологии проводящих путей гиппокампа путем хирургической перерезки скальпелем свода – проводящей системы волокон гиппокампа (Mahut, 1972; Aggleton e.a, 1992; Wishaw, Jarrard 1995). Указанная модель воспроизводит эффект выключения функций гиппокампа, сопоставимого с полной деструкцией этого мозгового образования (Aggleton e.a., 1992; Wishaw, Jarrard 1995). Однако операция перерезки свода не позволяет оценить функциональную роль отдельных проводящих путей гиппокампа, входящих в состав свода, в частности эфферентных глутаматергических проекций, в состав которых входят топографически дифференцированные вентральный и дорсальный субикулярные пути, оканчивающиеся в различных отделах прилежащего ядра (n.accumbens septi) – структуры мозга, участвующей в патогенезе заболеваний нервной системы, связанных с расстройствами внимания, памяти и аффективных состояний. Общая перерезка свода также исключает возможность последовательного селективного выключения отдельных, входящих в состав свода афферентных и эфферентных путей гиппокампа, и не позволяет моделировать процесс патогенеза, сопровождающийся прогрессивным поражением проводящих путей гиппокампа. Кроме того, операция одномоментного перерыва всех проводящих путей гиппокампа, входящих в состав свода, является травматичной, тяжело переносится подопытными животными и может приводить к их гибели.

Известен также способ моделирования патологии проводящих путей гиппокампа путем хирургической перерезки микроскальпелями, введенными в боковые желудочки мозга, его эфферентных проекционных путей по усредненным стереотаксическим координатам, выявленных у крыс инъекцией пероксидазы хрена в различные области гиппокампа (Rawlins e.a., 1989 – прототип: Albertin, 1992). Данный способ позволяет проводить селективное выключение эфферентных путей гиппокампа и снизить травматичность операции.

Вместе с тем, указанный способ имеет следующие недостатки:

1. Топография эфферентных проводящих путей гиппокампа, проходящих в мозговой ткани, примыкающей к медиальной стенке бокового желудочка, отличается значительной индивидуальной вариабельностью, что приводит к ошибкам при повреждении этих путей по стандартным атласам мозга, или усредненным стереотаксическим координатам, выявленным в предварительно проведенных гистологических опытах у крыс инъекцией пероксидазы хрена в различные области гиппокампа. При использовании указанного способа верификацию точности выключения эфферентных путей субикулюма проводят на заключительном этапе исследований, то есть ошибки перерезок выявляют лишь после завершения экспериментов при гистологическом, post mortem, исследовании мозга.

2. Из-за отбраковки животных с неудачными перерезками проекционных путей этот способ требует включения в опыт большого числа подопытных животных, что значительно увеличивает время запланированных исследований и многократно удорожает расходы на проведение экспериментов.

3. Перерезку проводящих путей гиппокампа осуществляют с помощью спаренных микроскальпелей – инъекционных игл, имеющих зауженный кончик с острыми боковыми краями, согнутый под прямым углом относительно корпуса иглы. По сравнению с заточенными электродами указанные микроскальпели имеют больший диаметр, вследствие чего их перемещения в мозговой ткани при осуществлении перерезок приводят к ее травматизации.

4. По данным ряда исследователей после механической подрезки микроножами проводящих путей гиппокампа может наблюдаться частичная или полная регенерация поврежденных проекционных путей, что затрудняет интерпретацию эффектов полученной модели патологии гиппокампа на разных сроках после операции.

Цель изобретения – повышение точности способа и снижение травматичности проводимой операции.

Сущность способа моделирования патологии проводящих путей гиппокампа, включающего избирательное стереотаксическое выключение эфферентных проекций субикулюма и его верификацию, заключается в том, что в свод гиппокампа и место предполагаемой локализации вентрального и дорсального пучков субикулюма и прилежащее ядро по координатам атласа мозга вводят электроды, электрически стимулируют проводящие волокна свода и перемещают электроды до регистрации фокальных вызванных потенциалов в прилежащем ядре и эфферентных пучках субикулюма и, пропуская через электрод постоянный ток, повреждают пучки до исчезновения вызванных потенциалов в прилежащем ядре.

На фиг.1 показана схема осуществления заявляемого способа, где

1. Электрод для стимуляции проводящих волокон свода.

2. Электрод для регистрации вызванных потенциалов в прилежащем ядре.

3. Электрод для регистрации вызванных потенциалов в вентральном и дорсальном субикулярном пучке (используется для его последующего электролитического выключения).

4. Генератор электрических импульсов.

5. Источник постоянного тока.

6. Усилитель биопотенциалов.

7. Монитор.

На фиг.2 показана схема моделирования патологии по способу прототипа (Rawlins e.a., 1989), где

8. Микроскальпели для перерезки проекционных путей, изготовленные из инъекционных игл.

9. Шток для крепления держателя с микроскальпелями к стереотаксическому аппарату.

10. Боковые желудочки мозга.

11. Локализация вентрального субикулярного пути, статистически определенная по результатам гистохимических исследований (усредненные координаты по Paxinos, Watson (1997): АР=-1.3 мм; D=6.0 мм).

12. Локализация дорсального субикулярного пути, статистически определенная по результатам гистохимических исследований (усредненные координаты по Paxinos, Watson (1997): АР=-0.8 мм; D=5.7 мм).

Способ моделирование патологии эфферентных путей гиппокампа осуществляется следующим образом (фиг.1).

Наркотизированное животное закрепляют в стереотаксическом аппарате, дорсальную поверхность черепа скальпируют, в области передней части латеральной извилины выпиливают прямоугольный костный лоскут и рассекают твердую мозговую оболочку, обеспечивая прямой доступ к коре головного мозга для погружения электродов. Для стимуляции используют биполярные электроды диаметром 60 мкм, изготовленные из нержавеющей стали и изолированные лаком за исключением кончика длиной 800 мкм. Стимулирующие электроды погружают в мозг в области проводящей системы свода (fimbria-fornix) с кординатами: АР=-1.3 мм; ML=0.9-1.9 мм; Н=3.7 мм, что топически соответствует локализации вентрального субикулярного пути, проекции которого селективно оканчиваются в медиальной области (medial shell part) прилежащего ядра. Электроды, предназначенные для регистрации фокальных потенциалов в вентральном и дорсальном субикулярном пучке и, соответственно, в медиальном и латеральном отделах прилежащего ядра изготавливали из вольфрама или нержавеющей стали диаметром 100 мкм. Кончик электрода, свободный от лаковой изоляции, имел длину, равную 500 мкм. Картирование фокальных потенциалов осуществляют в поисковом режиме с помощью одной или более трековых проходов по координатам атласа Paxinos & Watson [1997]: АР=1.0 -1.6 mm; ML=0.65-0.85 mm; Н=6.4-8.0 mm. Стимуляцию fimbria – fornix проводят одиночными прямоугольными импульсами постоянного тока (I=0.4-0.6 мкА) длительностью 0.2 мкс, ипсилатерально регистрирующему электроду, введенному в прилежащее ядро. Фокальные вызванные потенциалы отводят в n.accumbens монополярно, усиливают с помощью дифференциального усилителя и подвергают усреднению по 10 ответам, отводимым от каждой тестируемой точки прилежащего ядра. Интервал между отдельными стимулами составляет 7 с. Расстояние между отдельными точками отведения составляет 0.5 мм. Показателем нахождения электрода в вентральном субикулярном пучке при стимуляции проводящих путей свода является отведение позитивно-негативного фокального потенциала с пиковыми латентностями соответственно 9 и 20 мс, а показателем нахождения электрода в медиальной области n.accumbens является отведение 2-х фазного позитивного фокального потенциала с пиковой латентностью 8 и 20 мс, что соответствует моносинаптическому и полисинаптическому (путем антидромной активации гиппокампа) ответам нейронов прилежащего ядра при электрической стимуляции проекций вентрального субикулюма, следующих в составе проводящей системы fimbria-fornix. При отсутствии в трековой проходке потенциалов с вышеуказанным паттерном ответа координаты электрода изменяют и поиск продолжают в новом треке. Выключение этого пути осуществляют с помощью электролитического разрушения путем подачи через данный электрод электрического постоянного тока монополярно (I=100 мкА, Т=20 сек). Показателем выключения субикулярного пучка является исчезновение ранее регистрируемого двухфазного фокального потенциала в медиальном отделе прилежащего ядра. После завершения прижигания вентрального субикулярного пути оба электрода извлекают и устанавливают в области, соответствующие стереотаксическим координатам дорсального субикулярного пучка и латерального отдела прилежащего ядра, а процедуру картирования вызванных потенциалов, электролитического прижигания дорсального субикулярного пучка и верификацию эффективности электролитического повреждения повторяют в указанном выше порядке.

ПРЕИМУЩЕСТВА ЗАЯВЛЯЕМОГО СПОСОБА

1. Способ исключает ошибки при локализации и последующем выключении субикулярных эфферентных путей гиппокампа. Это преимущество обеспечивается за счет точной идентификации вышеуказанных проекций путем регистрации фокальных вызванных потенциалов при электрической стимуляции проводящих волокон свода гиппокампа.

2. Способ обеспечивает надежное выключение эфферентных путей субикулюма, исключающего регенерацию поврежденных проекционных путей после операции. Это преимущество обеспечивается за счет электролитического коагулирования эфферентных пучков субикулюма постоянным током, пропускаемым через введенный тестирующий электрод.

3. Способ обеспечивает электрофизиологический контроль точности электролитического выключения субикулярных эфферентных путей гиппокампа непосредственно при проведении хирургической операции. Это преимущество обеспечивается путем регистрации фокальных вызванных потенциалов в прилежащем ядре на стимуляцию проводящих волокон свода гиппокампа.

4. Устройство минимизирует травматизацию при вертикальных перемещениях в мозговой ткани электродов. Это преимущество обеспечивается за счет использования для повреждения заточенных стальных игл.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Aggleton J.P., Keith А.В., Rawlins J.N.P., Hunt P.R., Sahgal A. Removal of the hippocampus and transection of the fornix produce comparable deficits on delayed non-matcing to position by rats. Behav. Brain Res., 1992, v.52, pp.61-71.

2. Albertin S.V. Dopamine locomotor activity in rats is influenced by hippocampal input to nucleus accumbens. Acta Neurobiol. Exp., v.52, № 3, p.133.

3. Mahut H. A selective spatial deficit in monkeys after transection of the fornix. Neuropsychologia, 1972, v.10, pp.65-74.

4. Paxinos G., Watson C. The rat brain in stereotaxic coordinates. New York, Academic, 1997.

5. Rawlins J.N.P., Feldon J., Tonkiss J., Coffey P.J. The role of subicular outputs in the development of the partial reinforcement extinction effect. Exp. Brain Res., 1989, v.77, pp.153-160 (прототип).

6. Whishaw J.Q., Jarrard L.E. Similarities vs differences in place learning and circadian activity after fimbria-fornix section or ibotenate removal of hippocampal cells. Hippocampus 1995, v.5, pp.595-604.

Формула изобретения

Способ моделирования патологии проводящих путей гиппокампа путем избирательного стереотаксического выключения эфферентных проекций субикулюма и его верификации, отличающийся тем, что в свод гиппокампа и место предполагаемой локализации вентрального и дорсального пучков субикулюма и прилежащее ядро по координатам мозга вводят электроды, электрически стимулируют проводящие волокна свода и перемещают электроды до регистрации фокальных вызванных потенциалов в прилежащем ядре и эфферентных пучках субикулюма и, пропуская через электрод постоянный ток, повреждают пучки до исчезновения вызванных потенциалов в прилежащем ядре.

РИСУНКИ