Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,813

ВИЗУАЛИЗАЦИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ В СЕДАЛИЩНОМ НЕРВЕ ЛЯГУШКИ

Корнилова Н.В. 1
1 ГБОУ ВПО «Кубанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации
С целью визуализации распространения возбуждения в седалищном нерве лягушки в высокочастотном электрическом поле были выполнены эксперименты на 90 лягушках Rana temporaria. У обездвиженных лягушек выделяли седалищный нерв и помещали его на сканер камеры газоразрядной визуализации установки КЭЛСИ, создающей высокочастотное электрическое поле (1024 Гц). Сканером с высокочувствительной телекамеры снимали 60-секундный видеофильм (частота покадровой съемки 1000 кадров в секунду). В высокочастотном электрическом поле вне раздражения в седалищном нерве лягушки наблюдали краевое свечение – эффект Кирлиан. При стимуляции нерва одиночными импульсами в нерве появлялись 4 очага внутреннего свечения. При прекращении стимуляции они исчезали. Этот факт указывает на то, что очаги свечения внутри нерва отражают процесс возбуждения нервных волокон. Скорость проведения очагов свечения соответствовало скорости распространения возбуждения в нерве в м/c: (очаг 1) Aα = 46,2±0,4; (очаг 2) Aß = 23,4±0,5; (очаг 3) AÝ= 15,2±0,4; (очаг 4) B = 10,0±0,6. Очаги свечения и их проекции различались по площади. Площадь очагов свечения на сканограмме в мм2: 1 очаг - 8,0±0,4; 2 очаг - 4,3±0,4; 3 очаг - 3,2±0,2; 4 очаг - 2,4±0,4. Наибольшую площадь из очагов свечения, движущихся к мышце, имеет очаг, соответствующий по скорости волокнам Aα, затем AÝ и Aß. Наименьшую площадь - очаг свечения волокон группы B. Таким образом показана визуализации распространения возбуждения в седалищном нерве лягушки.
визуализация
очаги свечения
высокочастотное поле
нерв
1. Бойченко А.П., Шустов М.А. Основы газоразрядной фотографии. Томск. - 2004. – С. 316.
2. Грицаев Е.И., Абушкевич В.Г. Визуализация пейсмекера желудка крысы в высокочастотном электрическом поле в исходном состоянии и при стимуляции блуждающего нерва // Кубанский научный медицинский вестник.- 2013.- №1 (136).- С. 68-71.
3. Иванова С.В., Кирпиченок Л.Н. Использование флуоресцентных методов в медицине // Медицинские новости. – 2008. - №12. – С. 56 – 61.
4. Кучмий А.А., Ефимов Г.А., Недоспасов С.А. Методы молекулярной визуализации in vivo // Биохимия. – 2012. – Т. 77. – Вып. 12. – С. 1603 – 1620.
5. Перов В.Ю., Арделян А.Н., Сомов И.М., Перова М.Ю. К методике применения эффекта Кирлиан для изучения свойств матки крыс. // Современные проблемы науки и образования. М. - 2006. - №4. – С.157-158.
6. Перова М.Ю., Абушкевич В.Г., Федунова Л.В., Перов В.Ю. Визуализация процесса возбуждения в пейсмекере венозного синуса сердца лягушки // Кубанский научный медицинский вестник.- 2008.- №6 (105).- С. 49-51.
7. Сафин Д.Р., Пильщиков И.С., Ураксеев М.А., Мигранов Р.М. Современные системы управления протезами // Электроника: наука, технология, бизнес. – 2009. - №4. – С. 60 - 68.
8. Степаненко О.В., Верхуша В.В., Кузнецова И.М., Туроверов К.К. Флуоресцентные белки: физико-химические свойства и использование в клеточной биологии. // Цитология. – 2007. – Т. 49. - №5. – С. 395 – 420.
9. Schwartz A.B., Gu X., Weber D.J., Moran D.W. Brain-controlld interfaces: movement restoration with neural prosthetics. – Neuron. – 2006. – V. 52 – № 1. – P. 205 – 220.
10. Warwick K., Gasson M., Hutt B., Goodhew I., Kyberd P., Andrews B., Teddy P., Shard A. The application of implant technology for Cybernetic Sestems. – Arch Neurrol. – 2003. – V. 60. – № 10. – P. 1369 – 1373.

Актуальным является разработка метода оценки параметров распространения возбуждения в нервных стволах и, в частности, в седалищном нерве лягушки.

В настоящее время существует ряд методов регистрации распространения возбуждения в нервах. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Так, наряду с традиционной нейрографией, широко используются методы компьютерного картирования с применением многоэлектродных матриц - щёток, погружаемых в нервный ствол [9. 10]. Недостатком таких методов является небольшая разрешающая способность, связанная с несоответствием размера нервных волокон и электроддов [7].

Этот недостаток устраняется методами флуоресцентной визуализации. При флуоресцентной визуализации внешний свет определенной длины возбуждает флуоресцентные молекулы-мишени, способные в ответ испускать фотоны с большей длиной волны, регистрируемые детектором. Возможна детекция флуоресценции как от эндогенных молекул, так и от искусственно внедренных белков и флуорофоров [4, 8].

В частности, для изучения распространения возбуждения используется метод флуоресцентной визуализации - метод оптического потенциала. Наряду с преимуществами, метод оптического потенциала имеет ряд недостатков. Он позволяет осуществлять регистрацию только с поверхности органа. Флуоресцентные зонды оказывают влияние на ткани, метод дорогостоящий [3].

Другой разновидностью люминесцентной визуализации является свечение в высокочастотном электрическом поле [1]. Ранее при помощи высокочастотного электрического поля выполнены работы по визуализации распространения возбуждения в венозном синусе, в беременной матке [5], в желудке [2]. Визуализация распространения возбуждения в седалищном нерве в высокочастотном электрическом поле не изучалась.

Цель исследования - создать и апробировать метод визуализации распространения возбуждения в седалищном нерве лягушки в высокочастотном электрическом поле.

Материалы и методы исследования

Эксперименты были выполнены на 90 лягушках Rana temporaria. У обездвиженных лягушек выделяли на бедре седалищный нерв. Нерв помещали на сканер камеры газоразрядной визуализации установки КЭЛСИ (фирма «ЭЛСИС» г. Санкт-Петербург), создающей высокочастотное электрическое поле (1024 Гц). Сканером с высокочувствительной телекамерой снимали 60-секундный видеофильм (частота покадровой съемки 1000 кадров в секунду), во время которого регистрировались краевое свечение (эффект Кирлиан) и очаги свечения в седалищном нерве. Оценивали количество светящихся очагов в нерве, их локализацию, направление их распространения, скорость их движения. При помощи компьютерной программы по интенсивности свечения проводили томографические срезы. Определяли площади проекций очагов свечения на каждом из срезов, расстояние между ними. Статистический анализ результатов исследования был проведен с использованием программ: «STATISTIKA 6,0 for Windows».

Результаты исследования и их обсуждение

В высокочастотном электрическом поле вне раздражения седалищного нерва лягушки в нерве наблюдали краевое свечение - эффект Кирлиан.

При раздражении седалищного нерва одиночными импульсами с частотой 1 Гц наблюдали мышечные сокращения лапки лягушки. Порог раздражения составлял 0,6±0,1 В.

При стимуляции нерва одиночными импульсами в нерве появлялись очаги внутреннего свечения. При прекращении стимуляции они исчезали.

При раздражении центрального конца нерва возбуждение распространялось в сторону мышцы.

Компьютерная программа по одинаковости интенсивности свечения выделяла 6 проекций очагов свечения.

Очаги свечения и их проекции различались по площади (таблица 1).

Как видно из таблицы 1. наибольшую площадь из очагов свечения, движущихся к спинному мозгу, имеет очаг, соответствующий по скорости волокнам , затем и . Наименьшую площадь - очаг свечения волокон группы B.

Если исходить из того, что площадь очага свечения отражает количество вовлекаемых в процесс возбуждения волокон, то больше всего возбуждается волокон и меньше волокон группы B седалищного нерва лягушки.

Таблица 1

Сопоставление площадей светящихся очагов, движущихся в сторону спинного мозга и их проекций в седалищном нерве лягушки при его стимуляции электрическими импульсами (М±m)

Показатели

Группы волокон по скорости проведения очагов свечения

 

А

B

 

 

 

Номера очагов

 

1

2

3

4

Скорость проведения очагов свечения в м/c

46,2±0,4

23,4±0,5

P1<0,001

15,2±0,4

P2<0,001

P3<0,001

 

10,0±0,6

P4<0,001

P5<0,001

P6<0,001

Площадь очагов свечения на сканограмме в мм2

8,0±0,4

4,3±0,4

P1<0,001

3,2±0,2

P2<0,001

P3<0,001

 

2,4±0,4

P4<0,001

P5<0,001

P6<0,001

Площадь проекций очагов свечения на сканограмме в мм2

1

14,1±0,5

9,2±0,4

P1<0,001

16,3±0,5

P2<0,001

P3<0,001

7,0±0,2

P4<0,001

P5<0,001

P6<0,001

2

20,3±0,2

15,1±0,1 P1<0,001

20,7±0,3 P2<0,001

P3<0,001

 

14,1±0,5

P4<0,001

P5>0,05

P6<0,001

3

24,0±0,7

12,4±0,6 P1<0,001

38,2±0,7 P2<0,001

P3<0,001

 

37,0±0,3

P4<0,001

P5<0,001

P6>0,05

4

50,5±0,2

64,0±0,4 P1<0,001

67,2±0,8 P2<0,001

P3<0,001

 

60,2±0,6

P4<0,001

P5<0,001

P6<0,001

5

63,2±0,4

85,3±0,8 P1<0,001

98,4±0,2 P2<0,001

P3<0,001

 

90,9±0,5

P4<0,001

P5<0,001

P6<0,001

6

84,8±0,5

100,2±0,6 P1<0,001

178,8±0,3 P2<0,001

P3<0,001

 

113,2±0,7

P4<0,001

P5<0,001

P6<0,001

Примечание: P - достоверность между столбцами: Р1 - между 1 и 2, Р2 - между 3 и 1, Р3 - между 3 и 2, Р4 - между 1 и 4, Р5 - между 2 и 4, Р6 - между 3 и 4.

Очаги свечения находятся не на одном уровне. Возможно они отражают распространение возбуждения в группах нервных волокон, идущих в толще нерва на разной глубине.

В то же время проекции очагов свечения указывают на одинаковость слоев залегания нервных пучков с разной скоростью проведения (таблица 2).

Таким образом в работе показано, что:

1.В высокочастотном электрическом поле в седалищном нерве лягушки возникает краевое свечение (эффект Кирлиан).

2.При раздражении седалищного нерва электрическими пороговыми импульсами с частотой 1 Гц наряду с краевым свечением в нерве появляются очаги внутреннего свечения.

3.При раздражении центрального конца очаги свечения 1, 2, 3,4 движутся в сторону мышцы.

4.По скорости движения очагов свечения выделяют волокна группы А (, AÝ, ) и волокна группы B.

5.Наибольшую площадь имеет очаг свечения 1, у которых наибольшая скорость распространения.

6.Наименьшую площадь имеет очаг свечения 4, у которых наименьшая скорость распространения.

7.Разные очаги свечения располагаются на разной глубине в седалищном нерве, а проекции разных очагов свечения располагаются в одной плоскости.

8.Площади проекций очагов свечения увеличиваются при приближении к поверхности нерва. Однако динамика проекций очагов свечения в разных слоях неодинакова.

9.Проекции очагов свечения на поверхности седалищного нерва не отражают очаги свечения в глубине нерва.

Таблица 2

Сопоставление расстояний между каждым светящимся очагом, движущемся в сторону мышцы и его проекциями в седалищном нерве лягушки при его стимуляции электрическими импульсами (М±m)

Расстояние на сканограмме в мм

Группы волокон по скорости проведения очагов свечения

 

А

B

 

 

 

Номера очагов свечения

 

1

2

3

4

Между очагом и проекцией №1

22,1±0,4

23,0±0,9

P1>0,05

24,2±0,8

P2>0,05

P3>0,05

 

23,3±0,6

P4>0,05

P5>0,05

P6>0,05

Между проекцией №1 и

проекцией №2

20,3±0,7

20,1±0,1

P1>0,05

20,4±0,5

P2>0,05

P3>0,05

20,2±0,5

P4>0,05

P5>0,05

P6>0,05

Между проекцией №2 и

проекцией №3

20,0±0,2

20,2±0,6

P1>0,05

20,0±0,4

P2>0,05

P3>0,05

 

20,4±0,3

P4>0,05

P5>0,05

P6>0,05

Между проекцией №3 и

проекцией №4

18,1±0,4

18,0±0,5

P1>0,05

18,2±0,7

P2>0,05

P3>0,05

18,0±0,8

P4>0,05

P5>0,05

P6>0,05

Между проекцией №4 и

проекцией №5

16,3±0,2

16,5±0,3

P1>0,05

16,1±0,6

P2>0,05

P3>0,05

 

16,7±0,5

P4>0,05

P5>0,05

P6>0,05

Между проекцией №5 и

проекцией №6

16,2±0,3

16,1±0,4

P1>0,05

16,3±0,5

P2>0,05

P3>0,05

 

16,0±0,2

P4>0,05

P5>0,05

P6>0,05

Рецензенты:

Каде А.Х., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой общей и клинической патофизиологии Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кубанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Краснодар;

Сапсай Н.В., д.м.н., профессор, профессор кафедры биологии с курсом медицинской генетики Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кубанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Краснодар.


Библиографическая ссылка

Корнилова Н.В. ВИЗУАЛИЗАЦИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ В СЕДАЛИЩНОМ НЕРВЕ ЛЯГУШКИ // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 6.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=23445 (дата обращения: 06.08.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074