Влияние пирацетама на импринтинг, память и взаимоотношения полушарий мозга

Актуальность проблемы. Исследование физиологических механизмов, лежащих в основе функциональной интеграции полушарий головного мозга человека и позвоночных животных, имеет важное теоретическое и практическое значение. Первые экспериментальные данные, сыгравшие значительную роль в понимании парного функционирования больших полушарий и их транскомиссуральных взаимодействий, были получены в лабораториях И. П. Павлова (Быков, Сперанский, 1924), И. С. Бериташвили (Беритов, Чичинадзе, 1937) и К. С. Абуладзе (1953).

В настоящее время накоплен большой экспериментальный материал, проливающий свет на многие аспекты межполушарного взаимодействия. В частности, установлено, что некоторые комиссуры, и в особенности мозолистое тело (Ж)"принимают участие в передаче сенсорной информации различной модальности из одного полушария в другое (Myers a. Sperry, 1953; Мосидзе, 1955,1957; Бианки, 1956,1959; Myers, 1956; Sperry, 1958,1961; Любимов, 1969; Мосидзе, Кеванишвили, 1970; и др.).Многолетние исследования этой проблемы позволили В. М. Мосидзе в 1967 г. сделать важное теоретическое обобщение: межполушарный обмен сенсорной информацией, осуществляемый посредством комиссуральной системы и особенно МТ, должен способствовать нормальному течению физиологических процессов, лежащих в основе памяти. Установлено также большое значение межполушарного взаимодействия в таких жизненно важных душ функционирования организма процессах, как компенсаторная способность мозга (Рижинашвили, Мосидзе, 1974,1975; Добрынин, 1983; и др.), тонкий и совершенный пространственный анализ (Быков, J926- Бианки, I960,1964,1967; Лобанова, Никулина, 1961; Мосидзе,.

1964; и др.), генерализация эмоциональных реакций (Ро-Ъудтеегао, а Yamaga, 1973) И др.

Все эти данные свидетельствуют о значительной биологической роли взаимодействия больших полушарий, без которого трудно представить нормальную интегративную деятельность головного мозга.

В изучении этой проблемы в целом и в выявлении интимных механизмов межполушарного взаимодействия, в частности, существенную роль могут сыграть фармакологические вещества, обладающие нейротропной активностью. Наибольший эффект могут дать те из них, которые, действуя на обмен информацией между полушариями, способствуют улучшению их взаимодействия.

В этом отношении особый интерес представляет пирацетам (ноотропил). Несмотря на то, что он является циклическим производным естественного метаболита нервной системы — гамма-амино-масляной кислоты (ГАМК), пирацетам по своим фармакологическим свойствам не относится ни к одной из известных на сегодня групп лекарственных препаратов.

Для изучения действия пирацетама на поведение и память животных мы исследовали его влияние на феномен запечатлевания (импринтинг), являющейся самой ранней формой обучения и памяти и служащей чувствительным тестом для этой цели.

В клинике пирацетам применяется для лечения и профилактики многих неврологических заболеваний, однако механизм его действия на больных с пониженной памятью исследован крайне недостаточно. Известно, что при церебральном атеросклерозе расстройство памяти постепенно, но неуклонно црогрессирует, и улучшение состояния таких больных является задачей первостепенной важности. Поэтому исследование лечебного эффекта пирацетама имеет прежде всего важное практическое значение. В настоящих исследованиях, проведенных в клинике, на кафедре нервных болезней Тбилисского государственного медицинского института (зав.кафедрой — засл.деят.науки, проф.A.A.Миндадзе) совместно с А. А. Миндадзе с сотр. изучено действие пирацетама на память на разных стадиях течения этой болезни.

Для установления нейрофизиологического механизма действия пирацетама наиболее существенным нам представлялось изучение его эффектов действия на транскалл о зальные ответы (ТКО) и первичные вызванные ответы (ВО) коры больших полушарий головного мозга как после внутривенного введения этого вещества, так и при его аппликации на кору мозга у отводящих и раздражающих (вызывающих ТКО) электродов.

В наших электрофизиологических опытах для исследования и сравнения действия на транскаллозальные и другие вызванные биопотенциалы мы изучали, наряду с пирацетамом, эффекты еще одного производного ГАМК — натриевой соли гамма-оксимасляной кислоты (оксибутират натрия). Несмотря на общее происхождение и родственное химическое строение оксибутирата натрия с пирацетамом, он относится к другому классу лекарственных средств, т.к. обладает наркотическим свойством. Следует отметить, что в аспекте межполушарных взаимоотношений оксибутират натрия изучен также недостаточно.

Цель и задачи. Основной целью настоящего исследования являлось изучение влияния пирацетама на нейрофизиологические процессы, лежащие в основе межполушарного транскаллозального взаимодействия, а также изучение предполагаемой роли этого механизма в процессах запоминания и обучения у человека и животных. Конкретными задачами исследования были изучение влияния пирацетама на:

— ТКО при его аппликации на кору мозга у раздражающего электрода, который вызывает ТКО, а также у отводящего электрода;

— ТКО на прямое раздражение коры и моноеинаптический ВО при раздражении таламического ядра — наружного коленчатого тела (НКТ), отводимые о одной точки поверхности коры, как при аппликации вещества у отводящего электрода, так и после его внутривенного введения;

— ТКО и полисинаптический ВО на электрокожное раздражение задней контрлатеральной лапы кожи, регистрируемые также с одной точки поверхности коры, как при аппликации вещества у отводящего электрода, так и после его внутривенного введения.

Кроме того, исследовалось влияние пирацетама на:

— скорость запечатлевания у цыплят — на латентный период до появления реакции следования за имцринт — объектом;

— способность запечатлевания у цыплят, утративших ее из-за прохождения сенситивного периода;

— память больных церебральным атеросклерозом на разных стадиях протекания этой болезни.

Для сравнения с нейрофизиологическими эффектами пирацетама мы исследовали действие оксибутирата натрия на:

— ТКО при его аппликации на кору у раздражающего и отводящего электродов;

— ТКО на прямое раздражение коры и ВО при раздражении НКТ, отводимые с одной точки поверхности коры при аппликации вещества у отводящего электрода, а также после его внутривенного введения;

— ТКО и ВО на электрокоржное раздражение задней контралатеральной лапы кожи, регистрируемые также с одной точки поверхности коры при аппликации вещества у отводящего электрода и после его внутривенного введения.

Научная новизна. Установлено положительное влияние пира-цетама на запечатлевание, выражающееся в его ускорении, когда в несколько раз уменьшается латентный период до появления реакции следования за имцринт-объектом. Показано также, что пи-раде там восстанавливает способность запечатлевания после прохождения сенситивного периода у тех цыплят, которые в течение 4−6 дней после вылупления находились в изоляции.

Результаты наших наблюдений за больными церебральным атеросклерозом показали, что пирацетам способствует улучшению памяти на различных стадиях атеросклероза. Под влиянием пираце-тама значительно улучшаются, в частности, такие виды памяти, как кратковременная и долговременная память, достоверно улучшаются также зрительная и вербально-логическая память, особенно у больных с начальными формами заболевания.

Результаты наших электрофизиологических исследований показали, что пирацетам преимущественно влияет на постсинаптичес-кие образования каллозальной системы головного мозга и очень слабо действует на электрическую импульсацию по восходящим, афферентным путям нервной системы. В отличие от него, другое цроизводное ГАМК — оксибутират натрия, действует не только на постсинаптические образования каллозальной системы, но и на цроводимость восходящих специфических афферентных путей. Оба эти вещества влияют как на поверхностные, так и на более глубокие слои коры больших полушарий головного мозга.

Практическая значимость работы. Настоящая работа может быть отнесена к числу тех исследований, которые имеют как теоретическое, так и практическое значение. Ее значение для фундаментальной науки связано с выяснением воцросов, дающих представление о возможных нейрофизиологических механизмах влияния пирацетама на межполушарные, в частности, транскаллозальные взаимоотношения.

В цроведенных электрофизиологических исследованиях на кошках, в которых было установлено преимущественное влияние пирацетама на кору головного мозга при его аппликации и после внутривенного введения, это наряду с его известными биохимическими свойствами, дают нам возможность объяснить полученные результаты на цнттлятах, а также наблюдений на людях. То, что пирацетам улучшает и восстанавливает способность такой ранней формы обучения и памяти, как запечатлевание, дает нам цраво говорить об очень важном его значении для нормального функционирования меж-полушарного транскомиссурального взаимодействия, а также для улучшения этого процесса.

Наблюдения в клинике за больными, страдающими атеросклеро-тической энцефалопатией, могут быть использованы при решении ряда практических задач. Данные, показывающие улучшение различных видов памяти после приема ими пирацетама, могут быть использованы для лечения этого недуга, а также для поисков таких лекарственных препаратов, которые, улучшая транскаллозальное взаимодействие с учетом биохимического действия этих веществ могут быть использованы для лечения и облегчения состояния больных, страдающих атеросклерозом.

Разработанные наш методики параллельного изучения корковых вызванных биопотенциалов путем их отведения с одной точки поверхности коры головного мозга при непосредственной аппликации этих веществ на кору или после внутривенного введения, а также изучение влияния различных психотропных веществ на разные формы обучения и памяти, могут быть применены как в различных нейрофармакологических экспериментах, так и для изучения в клинике их действия при лечении неврологических заболеваний.

выводы.

1. Пирацетам значительно ускоряет у цыплят процесс запечат-левания и восстанавливает эту способность у цыплят, утративших ее из-за прохождения сенситивного периода.

2. Пирацетам увеличивает объем памяти у больных церебральным атеросклерозом. В частности, наблюдается улучшение кратковременной и долговременной памяти, значительно улучшаются зрительная и вербально-логическая память.

3. Пирацетам значительно увеличивает амплитуду транскалло-зальных ответов (ТКО) как после внутривенного введения, так и при его аппликации у отводящего электрода. Однако при этом пирацетам очень слабо влияет на вызванные ответы (ВО), регистрируемые с той же точки поверхности коры. Аппликация пирацетама на кору головного мозга у раздражающего, вызывающего ТКО электрода, незначительно действует на амплитуду ТКО.

4. Значительные изменения амплитуды ТКО под влиянием пирацетама и отсутствие подобного эффекта на другие вызванные ответы указывают на преимущественно корковую природу его действия. Пирацетам слабо влияет на сому каллозального нейрона и на те синапсы коры и подкорковых структур, которые активируются на раздражение афферентных нервных путей. Следует допустить, что препарат преимущественно действует на постсинаптические образования каллозальной системы головного мозга. Такое облегчение меж-полушарного взаимодействия, возможно, улучшает синхронное и си-нергическое взаимоотношение различных областей коры обоих полушарий, что должно играть существенную роль в процессах обучения и памяти.

5. Оксибутират натрия оказывает однонаправленное действие на ТКО и другие вызванные ответы, отводимые с одной точки коры головного мозга как после внутривенного его введения, так и при аппликации у отводящего электрода. Это не наблюдается при его аппликации у раздражающего, вызывающего ТКО электрода.

6. Оксибутират натрия, как и пирацетам, незначительно влияет на сому нейрона и, в основном, действу, ет на постсинаптЙчес-кие образования. Вместе с тем в отличие от пирацетама оксибутират натрия оказывает действие не только на каллозальную систему, но и на те синапсы коры и подкорковых структур, которые активируются при раздражении афферентных восходящих путей.