Вплив емоційного стресу на церебральну нейродинаміку та варіабельність серцевого ритму щурів (стр. 2 из 6)
Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації висвітлювалися на міжнародній конференції “Комп’ютерна медицина’2004” (Харків, 2004), 8-th Multidisciplinary International Conference of Biological Psychiatry "Stress and Behavior" (St-Peterburg, 2004), 9-th Multidisciplinary International Conference of Biological Psychiatry "Stress and Behavior" (St-Peterburg, 2005), міжнародній конференції “Комп’ютерна медицина’2005” (Харків, 2005), 1-му З’їзді Фізіологів СНД (Сочі, 2005), другій всеукраїнській науково-технічній конференції студентів, аспірантів і молодих вчених “Актуальні питання теоретичної та прикладної фізики та біофізики. Фізика. Біофізика-2006” (Севастополь, 2006), 1-й міжнародній конференції молодих вчених “Біологія: від молекули до біосфери” (Харків, 2006), IV Всероссийской с международным участием школы-конференции по физиологии мышц и мышечной деятельности “Инновационные направления в физиологии двигательной системы и мышечной деятельности” (Москва, 2007), міжнародній конференції “Комп’ютерна медицина’2007” (Харків, 2007).
Публікації. За результатами дисертації опубліковано 11 робіт (3 статті та 8 тез).
Структура та обсяг дисертації. Матеріали викладено на141 сторінці друкованого тексту. Дисертаційна робота складається зі вступу, розділів: літературний огляд, матеріали і методи досліджень, результати досліджень, обговорення результатів, узагальнення результатів, підсумкових висновків та переліку використаної літератури із 251 найменування. Матеріали дисертації проілюстровано 16 рисунками і 8 таблицями.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Літературний огляд. У першому розділі роботи дається обсяг літератури за темою дисертації. В огляді надано сучасне уявлення про фізіологічні механізми емоційного стресу, дослідження поведінки в умовах стресу на підставі нейроетологічних показників в тесті “відкрите поле” та фізіологічні механізми регуляції серцевого ритму. Особливу увагу приділено характеристиці церебральної нейродинаміки на підставі методів нелінійної динаміки і детермінованого хаосу.
Матеріали та методи дослідження. Дослідження проведені в хронічному експерименті на 104 щурах-самцях лінії Вістар шестимісячного віку.
Для формування стійкого емоційно-стресового стану використовувалася модель іммобілізаційного стресу. Тварин прив'язували за лапи до дерев'яної підстави 26x15 см в положенні на животі, що дозволяло реєструвати ЕЕГ. Тварини знаходилися в умовах моделі протягом 5 днів по 5 годин щодня. Дослідження проводилися на перший і п'ятий день для вивчення механізмів формування гострого і хронічного емоційного стресу. У ці дні досліджувані показники реєструвалися перед початком і через 2,5 години від початку іммобілізації.
За 5 - 6 днів до реєстрації ЕЕГ тваринам стереотаксичним методом імплантували ніхромові електроди діаметром 0,1 мм у лаковій ізоляції. Операція проводилася під загальною анестезією (внутрішньочеревно 5% тіопенталу натрію в дозі 0,2 мл на 100 г ваги) з використанням стереотаксичного апарату СЕЖ-2. Стереотаксичні координати визначалися за атласом [Fivkova E. et al., 1967]. ЕЕГ реєструвалася монополярно з референтним усередненим електродом [Goldman D., 1950]. Кожна подія записувалася протягом 120 с. Використовувалися симетричні коркові і лімбіко-ретикулярні відведення: 1) коркові ділянки – фронтальні, сенсомоторні, парієтальні й окципітальні; 2) лімбіко-ретикулярні структури – мигдалеподібний комплекс, дорсальний гіпокамп (поле СА1), ретикулярна формація середнього мозку (ретикулярне ядро покришки). Реєстрація ЕЕГ і ЕКГ проводилася 16-канальним електроенцефалографом угорської фірми “Medicor”. Відведення ЕЕГ і ЕКГ у комп'ютер здійснювалося за допомогою 16-канального аналого-цифрового перетворювача (АЦП) фірми “Advantech” з частотою дискретизації 200 Гц на канал.
Для нелінійного аналізу ЕЕГ вибирали безартефактні стаціонарні ділянки ЕЕГ тривалістю 35-40 с. Керування енцефалографом і нелінійний багаторозмірний аналіз ЕЕГ здійснювали за допомогою системи комп'ютерної ЕЕГ NeuroResearcher®'2005 [Mayorov.O.Yu. еt al., 2003, Майоров О.Ю., 2005]. Ентропія Колмогорова-Сіная (еКС, біт/с) обчислювалася на підставі спектра показників Ляпунова і визначалася як усереднена по фазовому простору сума позитивних показників Ляпунова Sm. Для обчислення затримки (delay), яка істотно впливає на визначення ентропії Колмогорова-Сіная, був використаний метод оцінки розмірів осей відновленого у фазовому просторі атрактора [Майоров О.Ю. и др., 2006].
Реєстрацію й аналіз ЕКГ здійснювали за допомогою системи для комп'ютерного аналізу варіабельності серцевого ритму Cardio-Tension-Test'2005 [Mayorov O.Yu., Baevsky R.M., 1999; Майоров.О.Ю., 2005]. Вибиралися ділянки ЕКГ тривалістю одна хвилина. Для аналізу ВСР використовували загальноприйняті показники: частота серцевих скорочень (ЧСС, уд./хв), мода (Мо, с), амплітуда моди (АМо, %), сигма (у, с), індекс “напруги” (ІН), індекс “тип реакції напруги” (ТРН), варіаційний розмах (ДХ, с), нормований варіаційний розмах (ДХ/M, %), коефіцієнт варіації кардіоінтервалів (V, %), частота дихання (ЧД, дих./хв), показник адекватності процесів регуляції (ПАПР), стандартне відхилення різниць між сусідніми кардіоінтервалами (SDSD, с), ексцес (Ex), трикутний індекс ВСР, загальна потужність спектра (TSP, мс2), спектральна потужність низькочастотного компонента ВСР (LF, мс2), спектральна потужність низькочастотного компонента ВСР в нормованих одиницях (LFnorm, %), спектральна потужність високочастотного компонента ВСР (HF, мс2), спектральна потужність високочастотного компонента ВСР в нормованих одиницях (HFnorm, %), відношення потужності спектра низько- та високочастотного компонента ВСР (LF/HF) [Баевский Р.М., 1984, 2004; Майоров О.Ю., 1988]. Індекс “напруги” визначали як ІН = AMo/у, а індекс, що відображує “тип реакції напруги”, як ТРН=AMo/у*Мо [Майоров О.Ю., 1988].
Для визначення особливостей поведінки інтактних тварин і їх реакції на перебування в умовах хронічного емоційного стресу оцінювали нейроетологічні параметри в тесті “відкрите поле” [Walsh R.N. et al., 1976]. Усі тварини тестувалися у “відкритому полі” на протязі 6 хвилин двічі: перед початком моделювання емоційного стресу та в останній день досліджень перед іммобілізацією (після чотирьох днів стресування).
Для оцінки вірогідності змін усіх досліджуваних показників в умовах стресу застосовувався непараметричний критерій “U” Вілкоксона-Мана-Уітні за допомогою пакета прикладних програм “Statgraphics 5.0, Plus”.
РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ
Нейроетологічні показники в тесті “відкрите поле” в нормі та в стані хронічного емоційного стресу. Тестування щурів у “відкритому полі” після перебування в умовах тривалої іммобілізації виявило зміни поведінки, які можна інтерпретувати як наслідок формування хронічного емоційно-стресового стану (рис. 1).
А 
ВРис. 1. Показники тесту “відкрите поле” статевозрілих щурів-самців до і після 4-х днів іммобілізації. A: 1 – період першого переміщення, 2 – час перебування в центрі площадки на початку тесту, 3 – час виходів до центру площадки, 4 – час грумінгу, 5 – вертикальна активність. B – амбуляція. * - p < 0,001.
Іммобілізаційний стрес вірогідно збільшував період першого переміщення з 2,35±0,26 с до 9,34±2,09 с (р < 0,001) після поміщення тварин у центр поля. Збільшився час перебування на центральній площадці на початку тесту з 10,59±1,23 с до 41,2±12,11.с (p = 0,001) і час грумінга – з 30,5±2,9 с до 63,41±8,64 с (p = 0,00003). Зменшилась амбуляція (горизонтальна активність) з 101,61±7,69 до 49,48±9,73 (p = 0,00015) пересічених квадратів та час вертикальної активності – з 16,22±1,39 с до 7,16±1,47 с (p.<.0,0002). Показники варіабельності серцевого ритму щурів у вихідному стані та в умовах емоційного стресу. Результати цього розділу роботи представлені в таблицях 1-4.
У вихідному стані в нормі гомеостаз основних систем організму забезпечується при мінімальній напрузі регуляторних механізмів. Таким чином, значення більшості показників варіабельності серцевого ритму (ВСР) не повинні перевищувати визначених порогів, встановлених для конкретної віково-статевої групи щурів.
Таблиця 1. Математико-статистичні показники варіабельності серцевого ритму щурів в умовах емоційного стресу
| Показник ВСР | До іммобілізації | Після 2,5 годин іммобілізації на1-й день стресу | Після 4-х днів іммобілізації | Після 2,5 годиніммобілізації на 5-й день стресу |
| ЧСС, уд./хв | 381,45±8,75 | 440,23±5,78** | 382,60±10,42 | 434,82±8,10**,xx |
| Мо, с | 0,16±0,0036 | 0,14±0,002** | 0,16±0,0044 | 0,14±0,0027**,xx |
| AМo, % | 51,21±2,69 | 63,08±2,97** | 54,22±2,91 | 61,09±3,06 |
| s, с | 0,007±0,0005 | 0,0044±0,0003** | 0,0072±0,0006 | 0,0054±0,00048 |
| ΔХ, с | 0,04±0,0026 | 0,028±0,0023* | 0,038±0,0027 | 0,034±0,0024 |
| V, % | 4,44±0,31 | 3,13±0,21** | 4,38±0,35 | 3,86±0,32 |
| ΔX/M, % | 24,16±1,61 | 20,21±1,37 | 23,89±1,54* | 22,41±1,77 |
| ЧД, дих./хв | 72,36±3,88 | 80,87±3,94 | 63,58±4,43 | 73,88±5,26 |
| ПАПР | 327,56±22,26 | 464,99±25,83** | 347,51±23,52 | 441,53±26,00**,xx |
| SDSD, с | 0,006±0,0004 | 0,0046±0,0002** | 0,0056±0,0003 | 0,0049±0,00028 |
Примітки:
1. *,x p<0,05; **,xx p<0,01 – вірогідність розходжень;
2. * відносно вихідного стану;
3. x відносно стану хронічного стресу (після 4-х днів іммобілізації).
В умовах гострого стресу, а також у стані іммобілізації на п’ятий день стресу крива розподілу різко зміщується по осі абсцис в лівий бік, зменшується ширина гістограми (варіаційний розмах), крива стає значно вище і більш загострена вгорі – амплітуда моди (АMо), індекс “напруги” (ІН) й ексцес збільшуються. Подібні зміни вказують на посилення симпатичного тонусу в результаті збільшення емоційного стресу [Баевский.Р.М., 1984]. Кінцевий ефект регуляції проявляється у вигляді тахікардії. Підвищується активація симпатоадреналової системи, що впливає на серце одночасно через нервовий і гуморальний канали (збільшуються АMо і частота серцевих скорочень (ЧСС)). Амплітуда моди відображує стабілізуючий ефект централізації управління ритмом серця, обумовлений, в основному, ступенем активації симпатичного відділу вегетативної нервової системи [Баевский Р.М. и др., 1997].