Динамика межполушарной связности мозга, вызванная корковой распространяющей деполяризацией у крыс
- Авторы: Медведева Т.М.1, Сулейманова Е.М.1, Виноградова Л.В.1
-
Учреждения:
- Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН
- Выпуск: Том 18, № 4 (2023)
- Страницы: 862-865
- Раздел: Материалы конференции
- Статья получена: 16.11.2023
- Статья одобрена: 21.11.2023
- Статья опубликована: 15.12.2023
- URL: https://genescells.ru/2313-1829/article/view/623479
- DOI: https://doi.org/10.17816/gc623479
- ID: 623479
Цитировать
Полный текст
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Доступ платный или только для подписчиков
Аннотация
Всё большее количество экспериментальных и клинических данных показывают критическую роль сетевых нарушений в патогенезе неврологических заболеваний, в том числе мигрени — одного из самых распространённых хронических заболеваний мозга. Мигрень связана с эпизодическими приступами головной боли, чаще всего односторонними, которым может предшествовать аура. Мигренозная аура представляет собой неврологическое состояние, характеризующееся развитием временных односторонних сенсорных, моторных и/или речевых нарушений. Считается, что симптомы отражают временную церебральную дисфункцию коры больших полушарий, вызванную корковой распространяющейся деполяризацией (РД) — волной интенсивной клеточной деполяризации, медленно распространяющейся по коре со скоростью 3–5 мм/мин. Электрофизиологически корковая волна РД проявляется в виде высокоамплитудного медленного негативного сдвига внеклеточного потенциала и временного угнетения электрической активности коры (депрессия ЭЭГ). Сдвиг внеклеточного потенциала связан с с интенсивной нейроглиальной деполяризацией и нарушением локального ионного гомеостаза, которое длится 1–2 мин (в здоровой нервной ткани). Распространяющаяся деполяризация вызывает временное угнетение спонтанной электрической активности коры, которому предшествует кратковременное возбуждение нейронов.
Односторонний характер неврологической симптоматики ауры свидетельствует о нарушении межполушарных взаимодействий в раннюю фазу приступа. В нашем исследовании изучали влияние односторонней распространяющейся корковой деполяризации (вероятного патофизиологического механизма мигренозной ауры) на межполушарную функциональную связь у свободно подвижных крыс с использованием локальных полевых потенциалов зрительной и моторной коры. Для анализа связности использовали две меры: функция взаимной информации, рассчитанная по методике, предложенной в [1], и коэффициент фазовой синхронизации, рассчитанный по методике [2] для 4 частотных диапазонов: дельта (1–4 Гц), тета (4–10 Гц), бета (10–25 Гц) и гамма (25–50 Гц). Все расчёты проводили на неперекрывающихся двадцатисекундных интервалах. Эволюцию функциональной связности оценивали по записям локальных полевых потенциалов, полученных в гомотопических точках моторной и зрительной коры двух полушарий у свободно подвижных крыс после индукции одиночной односторонней распространяющейся корковой деполяризации в соматосенсорной коре.
Корковая распространяющаяся деполяризация сопровождалась резким (в 3–4 раза) широкополосным снижением межполушарной функциональной связности в зрительной и моторной областях коры. Функциональное разобщение полушарий начиналось после окончания волны деполяризации, постепенно углублялось и прекращалось через 5 мин после индукции корковой волны РД. Сетевые нарушения, вызванные волной РД, имели специфические регионально-частотные характеристики и были более выражены в зрительной коре, чем в моторной. Период падения функциональной связности совпадал с аномальным поведением животных и аберрантной активностью ипсилатеральной коры, развивающейся после окончания волны РД.
Исследование показало, что односторонняя распространяющаяся корковая деполяризация вызывает обратимую потерю функциональной межполушарной связности в коре бодрствующих животных. Учитывая критическую роль синхронизации корковых осцилляций в обработке сенсорной информации и сенсомоторной интеграции, обнаруженное нами нарушение внутрикорковых функциональных взаимодействий, вызванное односторонней волной РД, может участвовать в нейропатологических механизмах формирования мигренозной ауры и дисфункции сенсорной обработки во время приступа мигрени.
Полный текст
Всё большее количество экспериментальных и клинических данных показывают критическую роль сетевых нарушений в патогенезе неврологических заболеваний, в том числе мигрени — одного из самых распространённых хронических заболеваний мозга. Мигрень связана с эпизодическими приступами головной боли, чаще всего односторонними, которым может предшествовать аура. Мигренозная аура представляет собой неврологическое состояние, характеризующееся развитием временных односторонних сенсорных, моторных и/или речевых нарушений. Считается, что симптомы отражают временную церебральную дисфункцию коры больших полушарий, вызванную корковой распространяющейся деполяризацией (РД) — волной интенсивной клеточной деполяризации, медленно распространяющейся по коре со скоростью 3–5 мм/мин. Электрофизиологически корковая волна РД проявляется в виде высокоамплитудного медленного негативного сдвига внеклеточного потенциала и временного угнетения электрической активности коры (депрессия ЭЭГ). Сдвиг внеклеточного потенциала связан с с интенсивной нейроглиальной деполяризацией и нарушением локального ионного гомеостаза, которое длится 1–2 мин (в здоровой нервной ткани). Распространяющаяся деполяризация вызывает временное угнетение спонтанной электрической активности коры, которому предшествует кратковременное возбуждение нейронов.
Односторонний характер неврологической симптоматики ауры свидетельствует о нарушении межполушарных взаимодействий в раннюю фазу приступа. В нашем исследовании изучали влияние односторонней распространяющейся корковой деполяризации (вероятного патофизиологического механизма мигренозной ауры) на межполушарную функциональную связь у свободно подвижных крыс с использованием локальных полевых потенциалов зрительной и моторной коры. Для анализа связности использовали две меры: функция взаимной информации, рассчитанная по методике, предложенной в [1], и коэффициент фазовой синхронизации, рассчитанный по методике [2] для 4 частотных диапазонов: дельта (1–4 Гц), тета (4–10 Гц), бета (10–25 Гц) и гамма (25–50 Гц). Все расчёты проводили на неперекрывающихся двадцатисекундных интервалах. Эволюцию функциональной связности оценивали по записям локальных полевых потенциалов, полученных в гомотопических точках моторной и зрительной коры двух полушарий у свободно подвижных крыс после индукции одиночной односторонней распространяющейся корковой деполяризации в соматосенсорной коре.
Корковая распространяющаяся деполяризация сопровождалась резким (в 3–4 раза) широкополосным снижением межполушарной функциональной связности в зрительной и моторной областях коры. Функциональное разобщение полушарий начиналось после окончания волны деполяризации, постепенно углублялось и прекращалось через 5 мин после индукции корковой волны РД. Сетевые нарушения, вызванные волной РД, имели специфические регионально-частотные характеристики и были более выражены в зрительной коре, чем в моторной. Период падения функциональной связности совпадал с аномальным поведением животных и аберрантной активностью ипсилатеральной коры, развивающейся после окончания волны РД.
Исследование показало, что односторонняя распространяющаяся корковая деполяризация вызывает обратимую потерю функциональной межполушарной связности в коре бодрствующих животных. Учитывая критическую роль синхронизации корковых осцилляций в обработке сенсорной информации и сенсомоторной интеграции, обнаруженное нами нарушение внутрикорковых функциональных взаимодействий, вызванное односторонней волной РД, может участвовать в нейропатологических механизмах формирования мигренозной ауры и дисфункции сенсорной обработки во время приступа мигрени.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Вклад авторов. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией).
Источник финансирования. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда, грант № 22-15-00327.
Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.
Об авторах
Т. М. Медведева
Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: medvedevatatiana@ihna.ru
Россия, Москва
Е. М. Сулейманова
Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН
Email: medvedevatatiana@ihna.ru
Россия, Москва
Л. В. Виноградова
Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН
Email: medvedevatatiana@ihna.ru
Россия, Москва
Список литературы
- Kraskov A., Stögbauer H., Grassberger P. Estimating mutual information // Phys Rev E Stat Nonlin Soft Matter Phys. 2004. Vol. 69, N 6 Pt 2. P. 066138. Corrected and republished from: Phys Rev E Stat Nonlin Soft Matter Phys. 2011. Vol. 83, N 1 Pt 1. P. 019903. doi: 10.1103/PhysRevE.69.066138
- Mormann F., Lehnertz K., David P., Elger C.E. Mean phase coherence as a measure for phase synchronization and its application to the EEG of epilepsy patients // Physica D: Nonlinear Phenomena. 2000. Vol. 144, N 3-4. P. 358–369. doi: 10.1016/S0167-2789(00)00087-7
Дополнительные файлы
