Активность нейронов коры головного мозга у голодных животных

Ю. А. ФАДЕЕВ (Москва)

Успехи, современной нейрофизиологии, связанные с использованием новых тонких методов электрофизиологического исследования мозга, позволили подойти к изучению центральных механизмов мотивационных состояний животного и человека. Эти состояния организма являются необходимым компонентом афферентного синтеза при формировании целенаправленной поведенческой реакции животного (П. К. Анохин) (13). Известно, например, что такая поведенческая реакция как пищедобывательная, полноценно развертывается только в том случае, если животное длительное время было лишено пищи, т. е. голодало. Следовательно, голодное состояние организма является важным побуждающим моментом в формировании целенаправленного пищевого поведения. Выяснение механизмов, по которым на основе этого внутреннего состояния животного складывается тот нервный аппарат, в дальнейшем приводящий животного к конечной цели (получение пищи), имеет несомненно практическое значение.

В настоящее время установлено, что пищевое возбуждение у голодных животных на основе первичного возбуждения пищевых центров гипоталамуса и его восходящих активирующих, влияний избирательно распространяется на кору головного мозга, в частности адресуется к ее передним отделам (К. В. Судаков) (6). Однако остается невыясненным вопрос о том, как восходящие активирующие влияния гипоталамуса у голодных животных изменяют деятельность корковых нейронов. Ответив на этот вопрос, можно ближе подойти к пониманию конкретных механизмов афферентного синтеза в пищедобывательной деятельности.

Исходя из всего вышеизложенного, в настоящем исследовании мы изучали активность нейронов коры головного мозга у голодных животных.

Опыты проводились под уретановым наркозом. Голодное состояние животного, находящегося под уретановым наркозом, характеризовалось повышенной биоэлектрической активностью передних отделов коры головного мозга, что выражалось внешне высокочастотными низкоамплитудными колебаниями биопотенциалов. Такая избирательная ЭЭГ активация передних отделов коры головного мозга исчезала при искусственном насыщении животного, т. е. после введения молока в желудок и инъекции глюкозы в кровь (5). Применив микроэлектродную технику регистрации активности одиночных нейронов коры мозга, мы решили установить, как отражается состояние голода и насыщения в деятельности нейронов коры головного мозга.

Активность нейронов регистрировалась в передних отделах коры мозга внеклеточно с помощью стеклянных микроэлектродов. Экспериментальные данные были получены на 31 кошке.

В первой серии опытов у голодных и накормленных животных сравнивалась активность нейронов передних отделов коры головного мозга. При погружении микроэлектрода в передние отделы коры мозга голодной кошки (2-суточное голодание) мы обнаружили значительное количество нейронов, имеющих фоновую импульсную активность. Рисунок фоновой активности нейронов очень разнообразен, а частота возникновения импульсаций в нейронах лежала в пределах от 8 до 25 в секунду. В некоторых случаях частота разрядов нейронов была очень низкой (3—4 импульса в секунду) или очень высокой (40—50 импульсов в секунду). Нейроны с исходной фоновой активностью обычно встречались по всей глубине коры головного мозга. Их активность продолжалась 5—10 минут, иногда до 20 минут. У накормленных до опыта животных под уретановым наркозом в передних отделах коры мозга нейроны с исходной фоновой активностью встречались в значительно меньшем количестве, чем у голодного животного. Их активность длилась очень короткое время (0,5—1 минута). Все это указывало на то, что у голодных животных исходная фоновая активность нейронов передних отделов коры мозга выражена более отчетливо, чем у накормленных.

Для сравнения степени активации нейронов передних отделов коры головного мозга у голодных -животных мы подсчитывали (количество нейронов с фоновой активностью, встречающихся по мере прохождения микроэлектрода -через всю толщину коры. В результате нами было установлено, что у голодных животных в передних отделах коры -мозга встречалось в среднем 7—8 нейронов с исходной фоновой активностью на одно прохождение микроэлектрода через все слои коры. У накормленных же животных в передних отделах коры мозга встречалось значительно меньше таких нейронов, в среднем 3 нейрона на одно прохождение микроэлектрода через все слои коры.

Найденное нами различие в уровне активности нейронов передних отделов коры головного мозга у голодных и накормленных животных позволило нам предположить, что у первых выраженная фоновая активность нейронов была связана с исходным голодным состоянием. С целью проверки этого предположения мы исследовали реакции нейронов передних отделов коры мозга при определенном воздействии на животное, приводящем к снижению уровня его «голодного» возбуждения. В качестве такого воздействия мы применили введение в кровь голодному животному раствора глюкозы. Обычно применялся 40% раствор, который вводился в количестве 2 см3 как внутриартериально (a. carotis), так и внутривенно (v. femoralis).

Всего в 2-8 опытах на голодных животных мы исследовали 121 нейрон. Было выделено 5 типов реакций нейронов на введение в кровь глюкозы (табл. 1).

Таблица 1