Bogusław Żernicki Czuwający mózg izolowany

Bogusław Żernicki
Czuwający
mózg izolowany
Ossolineum
http://rcin.org.pl
Najnowsze
Osiągnięcia
Nauki
Redaktorzy serii
Włodzimierz Michajłow
Edward Hałoń
Sekretarz Redakcji
Jadwiga Kobuszewska
http://rcin.org.pl
Wszechnica Polskiej Akademii Nauk
Bogusław Żernicki
Czuwający
mózg izolowany
Wrocław • Warszawa • Kraków • Gdańsk • Łódź
Zakiad Narodowy imienia Ossolińskich
Wydawnictwo Polskiej Akademii Nauk
1986
http://rcin.org.pl
Adres Redakcji
Nowy Świat 72
Pałac Staszica
00-330 Warszawa
Opracowanie typograficzne
Lucjan Piąty
Redaktor Wydawnictwa
Barbara Bober
Redaktor techniczny
Jan A. Drajczyk
AWk
©
Copyright
Prnud
hy Zakład
Narodowy
Ossolińskich — Wydawnictwo Wrocław l<M6
im.
iii Pol nul
ISBN 83-04-02! 51-X
Zakład N a r o d o w y im. Ossolińskich Nakład:
Wydawnictwo. Wrocław
1986
10000 egz.
Objętość: ark. wyd. 6,90: ark. druk. 8.
Papier offset kl. III. 7 0 g , 61 x 8 6 .
O d d a n o d o składania
1985.06.14
P o d p i s a n o d o druku 1986. 01. 09.
Druk u k o ń c z o n o w kwietniu
1986.
Wrocławska Drukarnia N a u k o w a . Zam. 3308/85. R - 2 4 Cena zł 110.
http://rcin.org.pl
Spis treści
Przedmowa
1. Istoia preparatu czuwającego mózgu izolowanego — preparatu pretrygeminalnego
2. Cyk snu i czuwania
3. Reatcja wzbudzenia
4. Odrichy celownicze
5. Wytvarzanie odruchów warunkowych
6. Ceneau isole: prekursor preparatu pretrygeminalnego
7. Część tylna preparatu
8. Preparat otrzymany we wczesnym okresie życia
9. Czuvający mózg izolowany jako instrument badawczy
10. Śródmózgowie izolowane — przykład innych preparatów otrzymywanych
prze: zastosowanie cięcia pretrygeminalnego
11. Uwagi metodyczne
12. Odpowiednik preparatu pretrygeminalnego w klinice ludzkiej
13. Przeszczep mózgu
Podsumowanie
Słownik
.
http://rcin.org.pl
5
8
16
30
39
49
57
67
72
77
85
93
111
115
123
125
http://rcin.org.pl
Przedmowa
B>ł rok 1958. W Warszawie, na zebraniu Zakładu Neurofizjologii Instytutu Nenckiego, profesor Giuseppe Moruzzi mówi o nowych,
jeszcze nie opublikowanych wynikach otrzymanych w jego instytucie
w Pizie (rys. 1). U kota przecięcie pnia mózgu tuż do przodu
od korzeni nerwów trójdzielnych (tzw. cięcie pretrygeminalne od
Rys. 1. Giuseppe Moruzzi w sali wykładowej Zakładu Neurofizjologii Instytutu
Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego w Warszawie. Rok 1958. Zdjęcie
wykonał R. Tarnecki.
http://rcin.org.pl
6
łacińskiej nazwy trigeminus — trójdzielny) dało zaskakujący wynik.
Mózg, izolowany w ten sposób od większości receptorów, wydaje
się pozostawać stale w stanie czuwania: elektryczna czynność mózgu
jest typowa dla stanu czuwania i, co więcej, gałki oczne operowanego zwierzęcia (nazwanego preparatem pretrygeminalnyrn) wodzą
za poruszającymi się przed nim przedmiotami. Na zebraniu toczy
się żywa dyskusja. O ile pamiętam, profesor Jerzy Konorski
sformułował ideę, iż w izolowanym mózgu należy spróbować wytworzyć odruchy warunkowe, a ich uzyskanie byłoby potwierdzeniem
stanu czuwania preparatu.
Rok 1960. Przebywam na rocznym podoktorskim stażu w Pizie.
Celem pobytu jest właśnie sprawdzenie powyższej idei. Pracują ze
mną dwaj równie młodzi badacze — P. L. Marchiafava i J . Affanni.
Pamiętam, kiedy po raz pierwszy udało się nam wytworzyć w izolowanym mózgu preparatu pretrygeminalnego niewątpliwy odruch
warunkowy. Zapraszamy Moruzziego do doświadczalnego pokoju.
Mamy poczucie doniosłości chwili. Profesor jest równie przejęty —
wbrew prawom rządzącym działalnością odruchową prepairatów bodziec świetlny nie wywołuje zwężenia źrenic kota, lecz ich duże
rozszerzenie. Odruch warunkowy jest rzeczywiście wspaniały. Pamiętam serdeczny uścisk, którym obdarzył mnie Moruzzi.
Mija od tamtych chwil ćwierć wieku. Chociaż problematyka
właściwości preparatu pretrygeminalnego w całym tym okresie nie
była zbyt popularna, jednak stanowiła przedmiot systematycznych
badań. W wielu z nich brałem udział. W porządku chronologicznym pracowały ze mną nad tym zagadnieniem przez dłuższy okres
następujące osoby: Bogdan Dreher, Leszek Krzywosiński, Guy Santibanez, Robert Doty, Magdalena Ślósarska, Andrzej Michalski,
Tomasz Radil, Krystyna Skolasińska i Claude Gottesmann. W wielu
badaniach brali udział laborantka Janina Rokicka i inż. Józef
Folga. Nagromadzona wiedza o preparacie pretrygeminalnyrn uzasadnia poświęcenie mu obszernego opracowania. Dotychczasowe
prace przeglądowe w tym zakresie [1, s. 25-36; 2-5] są stosunkowo krótkie i nie uwzględniają nowszych wyników.
Wyjaśnienia wymaga plan książki. Rozdział 1 ma charakter
wstępny i dostarcza podstawowych wiadomości o preparacie pretrygeminalnyrn. W rozdziałach 2-8 opisane są właściwości preparatu
pretrygeminalnego i zbliżonego preparatu cerveau isole (rozdz. 6)
http://rcin.org.pl
7
oraz przedyskutowane znaczenie poznawcze tych właściwości. Rozdziały 2-6 dotyczą mózgu izolowanego, rozdział 7 — tylnej części
preparatu, a rozdział 8 opisuje preparat uzyskany u młodego
zwierzęcia.
Rozdziały 9-13 mają charakter uzupełniający. W rozdziałach
9 i 10 analizowana jest obecna i przyszła rola preparatu pretrygeminalnego w badaniach mózgu. W rozdziale 11 znajdują się
wskazówki metodyczne dotyczące uzyskania preparatu, utrzymania
go przy życiu i wykorzystania w różnego typu badaniach. Ostatnie
rozdziały mówią o związkach, jakie istnieją między preparatem
pretrygeminalnym a medycyną współczesną (rozdz. 12) i medycyną
przyszłości (rozdz. 13).
Książka przeznaczona jest dla czytelników posiadających podstawowe wiadomości z fizjologii mózgu z racji zawodu, studiów
lub zainteresowań, przede wszystkim dla biologów, lekarzy i psychologów. Rozdział 11, poświęcony sprawom metodycznym, przeznaczony jest dla badaczy zamierzających posługiwać się tym preparatem
w swej pracy eksperymentalnej.
Kilka osób pomogło mi w przygotowaniu książki. Docent Bogdan
Sadowski, prof. Kazimierz Zieliński, red. Jadwiga Kobuszewska
oraz mgr Ewa Jabłońska przeczytali krytycznie manuskrypt. Pracownicy Biblioteki Instytutu Nenckiego pomogli mi w skompletowaniu piśmiennictwa, pan Wacław Gawor wykonał zdjęcia, a panie
Jagoda Michalska i Janina Rokicka pomogły w ostatecznym przygotowaniu manuskryptu. Składam im wszystkim serdeczne podziękowanie.
Piśmiennictwo
G., The sleep-waking cycle, Ergebn. Physiol., 64 (1972) 1-165.
B., Isolated cerebrum of midpontine pretrigeminal preparation: a review\
Acta Biol. Exp., 24 (1964) 2 4 7 - 2 8 4 .
3. - Pretrigeminal cat, Brain Res., 9 (1968) 1 - 1 4 .
4. — Isolated cerebrum of the pretrigeminal
cat, Arch. Ital. Biol., 112 (1974)
350-371.
5. — Czuwający mózg izolowany preparatu pretrygeminalnego,
Acta Physiol. Pol.,
3 (1974) supl. 8, 1 - 2 0 .
1.
MORUZZI
2.
ŻERNICKL
http://rcin.org.pl
1
Istota preparatu
czuwającego mózgu
izolowanego — preparatu
pretrygeminalnego
Preparat pretrygeminalny został otrzymany po raz pierwszy
w późnych latach pięćdziesiątych w Instytucie Fizjologii w Pizie.
Zwierzęciem eksperymentalnym był kot. Pięcioosobowy zespół autorów pracy tworzyli: dyrektor Instytutu Giuseppe Moruzzi, dwóch
jego znanych uczniów G. F. Rossi i A. Zanchetti, stypendysta
chilijski M. Palestini i młoda studentka medycyny C. Batini. Odkrycie zostało opublikowane w 1958 r. w „Science" |4], a w rok
później w Archi ves Italiennes de Biologie" |5]. Był to okres,
kiedy w Instytucie w Pizie badano intensywnie mechanizmy snu,
a cięcie pretrygeminalne wykonano w celu zbadania wpływu oddzielenia dolnej części pnia mózgu oraz nerwów trójdzielnych na cykl
snu i czuwania w mózgu. Jednakże znaczenie eksperymentu wykroczyło daleko poza ramy problematyki snu.
Do obecnej chwili kot pozostał niemal jedynym zwierzęciem,
którym posługujemy się do uzyskania preparatu pretrygeminalnego.
Dopiero w ostatnich latach obiektem badań stał się również
szczur (por. 117]). Właściwości preparatów u obu gatunków są
zbliżone. Jednakże preparat szczura jest mniej użyteczny, gdyż u tego
zwierzęcia nie istnieje odruch wpatrywania — najważniejszy akt behawioralny. który izolowany mózg może kontrolować. Dodajmy,
że zbliżony preparat cerveau isole był otrzymany również na psie
i małpie (por. rozdz. 6).
Preparat pretrygeminalny otrzymujemy przez całkowite przecięcie
pnia mózgu na poziomie przedniej części mostu, przed korzeniami
nerwów trójdzielnych. Na rysunkach 1.1 i 1.2 widzimy schematycznie
przedstawione cięcie pretrygeminalne u kota i szczura.
http://rcin.org.pl
Rys. 1.1. Typowa płaszczyzna cięcia pretrygeminalnego na przekroju pośrodkowym
mózgu kota. Na mózg naniesiono koordynaty stereotaktyczne Horsley —Clarka
oraz wejście korzenia nerwu trójdzielnego (V).
AO
Rys. 1.2. Typowa płaszczyzna cięcia pretrygeminalnego na przekroju pośrodkowym
mózgu szczura. Żeby położenie mózgu było zbliżone do położenia stereotaktycznego
mózgu kota (por. rys. 1.1). posłużono się koordynatami atlasu Kóniga i Klippela |11].
http://rcin.org.pl
10
Istota preparatu polega na tym, że cięcie rozdziela organizm
zwierzęcia na dwie części. Część przednią nazywamy mózgiem izolowanym. Nie jest to jednak nazwa ścisła, gdyż wraz z mózgiem
jest izolowana przednia część pnia mózgu, mózg pozostaje nadal
połączony z czterema pierwszymi parami nerwów mózgowych,
i wreszcie znajduje się nadal w czaszce zwierzęcia i jest zaopatrywany przez niego w krew.
Do izolowanego mózgu dochodzą nadal informacje węchowe
i wzrokowe przez dwie pierwsze pary nerwów mÓ2gowych. Jednakże
w doświadczeniu ostrym zwierzę ma zazwyczaj wykonaną tracheotomię, w wyniku czego stymulacja węchowa zachodzi tylko wtedy,
gdy eksperymentator wdmuchuje do nozdrzy zwierzęcia wonny gaz.
Dodajmy, że na skutek nieruchomości preparatu jego środowisko
węchowe i wzrokowe jest zubożone. Ten czynnik musi być brany
pod uwagę szczególnie w warunkach doświadczenia chronicznego.
Należy poza tym zwrócić uwagę, że bodźce węchowe i wzrokowe
na ogół nie mają dla organizmu pierwotnego znaczenia biologicznego (por. [15]). Wywołują one zazwyczaj tylko odruchy orientacyjne,
które łatwo habituują, lub odruchy warunkowe, które bez wzmacniania łatwo wygasają.
Informacje czuciowe z zewnętrznych mięśni ocznych najprawdopodobniej nie dochodzą d o izolowanego mózgu. Batini i wsp.
(1-3) wykazali, że włókna proprioceptywne z tych mięśni biegną
z okoruchowymi włóknami nerwowymi tylko wewnątrz oczodołu,
a następnie wnikają do ocznej gałęzi nerwu trójdzielnego, a więc
dochodzą do pnia mózgu do tyłu od cięcia.
Natomiast na mózg izolowany mogą oddziaływać bodźce humoralne. Należą do nich m. in. hormony, CO^, glukoza oraz ciśnienie
osmotyczne krwi. Należy zwrócić uwagę, że jedynie bodźce humoralne mogą mieć w tym preparacie charakter bólowy w szerokim
rozumieniu tego słowa. Na przykład na skutek drażnienia receptorów
podwzgórza preparat może prawdopodobnie odczuwać silny głód
i pragnienie.
Również bardzo ograniczona jest ilość efektorów, którymi zawiaduje izolowany mózg. Przez trzecią parę nerwów mózgowych
kontroluje on pionowe ruchy gałek ocznych, szerokość źrenic i akomodację oczu. Brak poziomych ruchów gałek ocznych potwierdza
starą hipotezę [8, 10], że ośrodek kontrolujący je leży blisko
http://rcin.org.pl
11
jąder nerwów odwodzących (szóstej pary nerwów mózgowych),
a więc z tyłu od cięcia.
Cięcie przerywa ciągłość pęczka podłużno-przyśrodkowego, który
koordynuje ruchy gałek ocznych. Evinger i wsp. [9] wykazali, że
jego przecięcie u małpy powoduje upośledzenie zarówno poziomych,
jak i pionowych ruchów gałek ocznych, chociaż upośledzenie ruchów pionowych jest mniejsze. Niestety, do tej pory nie znamy
efektów przecięcia u kota jedynie tego pęczka, ale należy sądzić,
że upośledzałoby ono ruchy pionowe tylko w nieznacznym stopniu
(por. rozdz. 4).
W preparacie ostrym w stanie spokoju (przy braku bodźców
wzrokowych) gałki oczne są na ogół nieruchome. W doświadczeniu
chronicznym występują spontaniczne pionowe ruchy gałek ocznych.
Pojawiają się one 8-24 godz. po cięciu i po paru dniach występują
w sposób ciągły z częstotliwością 4-20/min. Mechanizm ich pojawienia się jest niejasny.
Na zmianę szerokości źrenic izolowany mózg wpływa na drodze
parasympatycznej (przez nerw okoruchowy i zwój rzęskowy). W stanie
spokoju u kota pretrygeminalnego źrenice są węższe niż u kota
normalnego (rys. 1.3) prawdopodobnie na skutek zniesienia wpływu
Rys. 1.3. Kot pretrygeminalny. Gałki oczne mają normalne położenie. Źrenice są
około dwukrotnie węższe niż u kota normalnego.
http://rcin.org.pl
12
hamującego z opuszki na jądro Edinger - Westphala (por. 114]).
Odruch na światło jest normalny.
Na szerokość źrenicy może również wpływać tylna część preparatu na drodze sympatycznej (przez wyjście sympatyczne na poziomie piersiowym). Jednakże wpływ ten prawdopodobnie nie jest
duży. Unerwiony przez układ sympatyczny mięsień rozszerzający
źrenicę jest znacznie słabszy niż unerwiony parasympatycznie zwieracz
źrenicy. Wiemy (por. |12], s. 146), że u normalnego zwierzęcia
elektryczne drażnienie mózgu wywołuje niewiele mniejsze rozszerzenie
źrenicy pozbawionej unerwienia sympatycznego niż źrenicy normalnej.
Poza tym układ sympatyczny może być prawdopodobnie wykorzystany przez tylną część preparatu, gdyż ośrodek sympatyczny znajduje
się powyżej cięcia (por. [12], s. 254).
Wreszcie jest prawdopodobne, że mózg izolowany kontroluje
wydzielanie hormonów przysadki mózgowej. Zagadnienie to jednak
nie było do tej pory badane.
Już pierwsze obserwacje sugerowały, że mimo masywnej izolacji
od bodźców czuciowych i od układu wzbudzającego dolnego pnia
mózgu, mózg preparatu pretrygeminalnego czuwa. Kot pretrygeminalny wodził oczyma za przedmiotem poruszającym się pionowo
w jego polu widzenia, a jego czynność EEG była często zdesynchronizowana. Późniejsze badania w pełni potwierdziły stan czuwania
mózgu izolowanego w tym preparacie (por. rozdz. 2). Co więcej
sugerują one, że izolowany mózg działa w zasadzie normalnie.
W istocie rzeczy podstawowe odkrycie, które przyniósł preparat
pretrygeminalny, polega nie na wypadnięciu w nim określonych
funkcji mózgu, ale na ich zachowaniu. Dodajmy, że dodatkowa
deaferentacja wzrokowa i węchowa znosi stan czuwania u kota
pretrygeminalnego tylko na kilka dni |6],
Powyższe wyniki wskazują, że preparat pretrygeminalny zasługuje
na nazwę „zwierzę pretrygeminalne". Nazwa taka przypomina, że
preparat ten należy traktować w czasie doświadczenia tak jak
normalne zwierzę, np. chronić go przed działaniem zbyt dużej
liczby bodźców. Jednakże do tej pory nie przyjęła się ona w języku
polskim.
Czynność mózgu izolowanego preparatu pretrygeminalnego jest
odmienna w okresie ostrym i w okresie chronicznym. Okres ostry
trwa jedną dobę. Ponieważ operacja jest zazwyczaj przeprowadzana
http://rcin.org.pl
13
w godzinach rannych, obejmuje on zazwyczaj dzień operacji i następującą noc. W okresie ostrym mózg izolowany preparatu pozostaje
stale w stanie czuwania, pominąwszy krótkotrwały okres pooperacyjny
i okresy funkcjonalnych zaburzeń występujące u niektórych preparatów
(por. rozdz. 2 i 11). Natomiast w okresie chronicznym istnieje
cykl snu i czuwania, który w miarę upływu dni i tygodni ulega
doskonaleniu.
Część tylna preparatu ma normalny kontakt ze światem zewnętrznym, ale na skutek izolacji od mózgu nie może tego kontaktu wykorzystać. Kot pretrygeminalny nie obraca się z boku
na bok i jest karmiony przez sondę (por. rozdz. 7). Stan ten
nie poprawia się w okresie chronicznym. Jednakże część tylna
preparatu zadowalająco kontroluje oddech i krążenie krwi, pełniąc
w ten sposób sprawnie rolę karmiciela izolowanego mózgu. Sprawność
części tylnej jest znacznie lepsza, jeśli cięcie jest wykonane we
wczesnym okresie życia (por. rozdz. 8).
Czuwanie mózgu izolowanego przy jednoczesnym braku odczuwania bólu (przy zachowaniu właściwego zaopatrzenia mózgu w tlen
i substancje odżywcze) spowodowało, że zwierzę pretrygeminalne
stało się preparatem z wyboru dla niektórych badań neurofizjologicznych (por. rozdz. 9 i 10). Szczególnie dogodna jest możliwość
umieszczenia preparatu pretrygeminalnego w aparacie stereotaktycznym bez użycia narkozy.
Wykorzystanie preparatu ułatwia fakt, że jego uzyskanie jest
stosunkowo łatwe (por. rozdz. 11). Narzędzie przecinające jest
wprowadzane przez móżdżek i dzięki temu mózg nie ulega bezpośredniemu uszkodzeniu. W tym celu płaszczyzna cięcia jest zazwyczaj odchylona o 30° od pionowej płaszczyzny stereotaktycznej
(rys. 1.1 i 1.2). Operację znacznie uproszczono, gdy zamiast pierwotnie używanej elektrokoagulacji cięcie zaczęto wykonywać przy pomocy
cienkiej łopatki (por. rys. 11.3). Czas operacji stał się krótszy i, co
więcej, zniszczenie tkanki sąsiadującej z cięciem jest mniejsze.
Spowodowało to, że czuwający mózg jest uzyskiwany nie tylko
przez stosowane oryginalnie przecięcie środkowej części mostu |5],
ale również jego przedniej części. Zasługuje na uwagę fakt, że
właściwości preparatów środkowomostowych i przedniomostowych
są podobne |16], Jednakże sprawność części tylnej preparatu przedniomostowego jest nieco lepsza (rzadsze są zaburzenia w oddychaniu).
http://rcin.org.pl
14
Chroniczny preparat pretrygeminalny wymaga starannej opieki.
Przy jej zapewnieniu pretrygeminalne koty mogą być utrzymane
przy życiu przez znaczny okres. Dotychczasowe preparaty chroniczne
były usypiane najpóźniej po paru miesiącach życia, lecz prawdopodobnie mogłyby one żyć znacznie dłużej.
Cięcie pretrygeminalne jest z reguły wykonywane obustronnie.
Nieliczne badania [7, 13], w których robiono cięcie jednostronne,
były ograniczone do analizy czynności EEG i wykazały, że jest
ona bardziej zdesynchronizowana po stronie cięcia.
Na zakończenie spójrzmy na preparat pretrygeminalny z szerszej
perspektywy. Ogólnie rzecz biorąc możemy wyróżnić trzy metody
izolacji mózgu. Metoda, której efektom poświęcona jest obecna
książka, polega na oddzieleniu mózgu od dolnej części pnia mózgu.
Bardziej dramatyczna metoda (opisana w rozdz. 13) polega na tym,
że mózg zostaje wyjęty z czaszki; nastręcza ona jednak duże
trudności techniczne. Wreszcie trzecia metoda polega na obwodowej
częściowej izolacji sensorycznej. Najczęściej stosowana jest izolacja
wzrokowa, którą na ogół uzyskuje się przez trzymanie zwierzęcia
w ciemności lub założeniu mu na głowę kapturka. Metoda ta nie
będzie tutaj omawiana.
Wszystkie trzy metody izolacji prowadzą do pozbawienia mózgu
normalnego dopływu informacji sensorycznej, innymi słowy — powodują jego deprywację sensoryczną. Poza tym dwie pierwsze chirurgiczne metody prowadzą do znacznych zmian degeneracyjnych w mózgu
na skutek przecięcia szlaków nerwowych.
Obwodową izolację sensoryczną mózgu stosujemy z reguły we
wczesnym okresie życia zwierzęcia, gdyż tylko wtedy prowadzi ona
do łatwo uchwytnych zmian w mózgu. Metody chirurgicznej izolacji
mózgu do niedawna stosowano tylko u zwierząt dorosłych. W rozdziale 8 są opisane pierwsze próby uzyskania preparatu pretrygeminalnego u młodego zwierzęcia.
Piśmiennictwo
1. A L V A R A D O - M A L L A R T
M.
R.,
BATINI
C.,
BUISSERET-DELMAS
C.,
CORVISIER
J.,
Trigeminal representations of the masticatory and e.\traocular proprioceptors as
re\ealed hy horseradish pero.\idase retrograde transport, Exp. Brain Res., 23
(1975) 167-179.
http://rcin.org.pl
15
2.
C., B U I S S F R E T P . , Sensory peripheral pathway from extrinsic eye muscles,
Arch. Ital. Biol. 112 (1974) 1 8 - 3 2 .
3 . BATINI C . , BUISSERET P . , BUISSERET-DELMAS C . ,
Trigeminal pathway of the
extrinsic eye muscle afferents in eat. Brain Res., 85 (1975) 74-78.
4. BATINI C . , M O R U Z Z I G . , PALESTINI M . , ROSSI G . F . , ZANCHETTI A . ,
Persistent
patterns of wakefulness in the pretrigeminal midpontine preparation, Science, 128
(1958) 30-32.
5. — Effects of complete pontine transection on the sleepwakefulness rhythm: the
midpontine pretrigeminal preparation, Arch. Ital. Biol., 97 (1959) 1 — 12.
6. B A T I N I C., P A L E S T I N I M . , R O S S I G. F., Z A N C H E T T I A., EEG activation patterns
in the midpontine pretrigeminal cal following sensory deafferentation, Arch. Ital.
Biol., 97 (1959) 26-32.
7 . C O R D E A U J . P . , M A N C I A M . , E\idence for the e.\istence of an
electroencephalographic synchronization mechanism originating in the brain stem, Electroenceph.
Clin. Neurophysiol., 11 (1959) 551-564.
8 . C R O S B Y E . C . , Relations of brain centers to normal and abnormal eye
mowments
in the horizontal piane, J. Comp. NeuroL 99 (1953) 437-479.
9. E V I N G E R L. C . , F U C H S A. F . , B A K E R R., Bilateral lesions of medial longitudinal
fasciculus in monkeys: effects on the horizontal and \ertical components of
voluntary and vestibular induced eye movements, Exp. Brain Res., 28: (1977)
BATINI
1-20.
10.
G., Palsies of the conjugate ocular movements, Brit. J. Ophthalmol.,
5 (1921) 241-250.
1 1 . K Ó N I G J . F . R . , K L I P P E L R . A., The rat brain, a stereotaxic
atlas of the
forebrain and lower parts of the brainstem, Williams and Wilkins, Baltimore
1963, 126 s.
1 2 . L O W E N S T E I N O . , L O E W E N F E L D I . E., The pupil, [ W : ] H . Davson (red.), The
eye, Vol. 3 , Academic Press, New York 1 9 6 2 , s. 2 3 1 - 2 6 7 .
13. Rossi G. F., M I N O B E K., C A N D I A O., An experimental study of the hypnogenic
mechanisms of the brain stem. Arch. Ital. Biol.. 101 (1963) 470-492.
1 4 . Z B R O Ż Y N A A., B O N V A L L E T M . , Influence toniąue inhibitrice du bulbe sur
l'acti\ite
du noyau d Edinger- Westphal, Arch. Ital. Biol., 1 0 1 ( 1 9 6 3 ) 2 0 8 - 2 2 2 .
15. Ż E R N I C K I B„ Higher refle.\es, Pavlovian J. Biol. Sci., 16 (1981) 131-139.
16. Ż E R N I C K I B., D R E H E R B., K R Z Y W O S I Ń S K I L„ S Y C H O W A B., Some properties
of the acute midpontine pretrigeminal cat, Acta Biol. Ęxp., 27 (1967) 123-139.
17. Ż E R N I C K I B . , G A N D O L P O G . ,
GLIN L.,
GOTTESMANN C . ,
Cerveau isole and
pretrigeminal rats, Acta Neurobiol. Exp., 4 4 ( 1 9 8 4 ) 1 3 7 - 1 5 5 .
HOLMES
http://rcin.org.pl
2
Cykl snu i czuwania
W tym i w trzech następnych rozdziałach zostaną omówione
cztery ważne zjawiska fizjologiczne, którymi zawiaduje mózg izolowany preparatu pretrygeminalnego i które zostały w nim dość
dokładnie zbadane. Są to: cykl snu i czuwania, reakcja wzbudzenia,
odruchy celownicze oraz warunkowanie. W trakcie omawiania tych
zjawisk będziemy porównywać zwierzę pretrygeminalne ze zwierzęciem
normalnym, chociaż porównanie takie nie zawsze jest łatwe, gdyż
kontrolowane przez izolowany mózg reakcje oczne są stosunkowo
mało zbadane u normalnego kota i w zasadzie brak ich u szczura.
Jednakże uzyskane dotychczas wyniki świadczą przekonująco, że
w preparacie pretrygeminalnyrn wszystkie te zjawiska są w swojej
istocie normalne.
W ocenie stanu snu i czuwania normalnego /Auerzęcia dużą
rolę odgrywa czynność EEG. Jeszcze ważniejszą rolę odgrywa ona
w preparacie pretrygeminalnyrn, gdzie zachowanie zwierzęcia kontrolowane przez mózg jest bardzo ubogie. Tak więc punktem wyjścia
analizy cyklu snu i czuwania w preparacie pretrygeminalnyrn stała
się klasyfikacja jego czynności EEG.
Ślósarska i Żernicki |16, 17] wyróżnili w korze mózgowej kota
pretrygeminalnego cztery typy czynności EEG (rys. 2.1), które
w głównych zarysach odpowiadają wzorcom EEG obserwowanym
u normalnego kota w stanach wzbudzenia, senności, lekkiego snu
zsynchronizowanego i głębokiego snu zsynchronizowanego |5, 13,
15, 18]. Charakterystyka tych typów przedstawia się w sposób
następujący:
Typ I. Czynność niskoamplitudowa przerywana rzadziej niż 1 /min
przez epizody czynności wysokoamplitudowej trwającej krócej
niż l/s.
Typ II. Czynność wysokoamplitudowa zmieszana w różnych proporcjach z czynnością niskoamplitudową. Wzorce tej czynności
wykazują znaczną różnorodność, zwłaszcza u różnych preparatów.
Typ III. Czynność wysokoamplitudowa zmieszana z niewielką
http://rcin.org.pl
17
C2UC,
ruch.
T
yp I
md «
wzrok
m i i^HWI » n i » n i n ^ D i i i hi
#
Typ «
•
»lN
Typ »l
5s
l ^ 4 rsJ'V- tifl J ^
Aj"
V
A
'
Vi Jl
V >
Rys. 2.1. Typy czynności EEG w preparacie pretrygeminalnym. Czynność EEG
była rejestrowana z okolicy czuciowo-ruchowej i wzrokowej. Chroniczny preparat
pretrygeminalny u kota [17].
ilością (mniej- niż 30%) czynności niskoamplitudowej. W zapisach
dominują wrzeciona oraz często są obecne fale delta.
Typ IV. Czynność wysokoamplitudowa z dużą ilością fal delta.
Wiele wyników wskazuje, że u kota pretrygeminalnego powyższe
typy czynności EEG również reprezentują odpowiednio stan wzbudzenia, senności, lekkiego snu zsynchronizowanego i głębokiego snu
zsynchronizowanego |16, 17]. Źrenice preparatu mają szerokość
paru milimetrów w czasie czynności EEG typu I i II, stopniowo
zwężają się w czasie czynności typu III i IV. a kiedy typ IV
trwa przez kilka minut — ulegają całkowitemu zwężeniu. Co ważniej2 — B. Żernicki. Czuwający mózg
£
http://rcin.org.pl
18
sze, reaktywność preparatu jest w znacznym stopniu związana z typem
EEG. W czasie czynności typu I i II bodźce wzrokowe i węchowe
wywołują z reguły reakcję wzbudzenia (m. in. rozszerzenie źrenic —
por. rozdz. 3), a bodźce wzrokowe również odruch wpatrywania
(tab. 2.1). Natomiast w czasie czynności typu III i IV bodźce te
są rzadko efektywne. Jednakże jeśli wtedy pojawi się reakcja, może
być ona nawet bardzo silna — preparat zostaje obudzony (rys. 2.2).
Tabela 2.1. Odruch wpatrywania w czasie różnej czynności EEG u kotów pretrygeminalnych [17]
O d r u c h w p a t r y w a n i a C/o)
Typ
Typ
Typ
Typ
I
II
III
IV
Liczba
adekwatny
poronny
nieobecny
badań
95
70
31
18
5
30
48
27
0
0
21
55
36
44
42
38
czuc ruch
T 50
I
5s
Rys. 2.2. Przebudzenie preparatu przez pionowe przesunięcie przed jego oczyma
kawałka waty. Czynność EEG była rejestrowana z okolicy czuciowo-ruchowej
i wzrokowej. Rejestrowano również ruchy gałek ocznych (EOG). Bodziec wywołał
dysynchronizację czynności EEG i odruch wodzenia gałek ocznych (oczy śledziły
przesuwany pionowo kawałek waty). W czasie odruchu wodzenia znikły spontaniczne ruchy gałek ocznych. Przybliżony czas trwania bodźca wzrokowego zaznaczono grubą linią. Chroniczny preparat pretrygeminalny u kota [17].
http://rcin.org.pl
19
W niedawnych badaniach [4, 21] te same typy czynności EEG
zaobserwowano u pretrygeminalnego szczura. Chociaż na skutek
braku reakcji ocznych ocena czuwania jest u niego szczególnie
trudna, otrzymane wyniki sugerują, że wymienione typy EEG reprezentują te same co u kota stany snu i czuwania.
Przy ocenie czynności EEG należy zwrócić uwagę, że u kota
pretrygeminalnego czynność EEG jest bardziej zsynchronizowana
w płatach czołowych niż potylicznych. U szczura ocena czynności
EEG w płatach potylicznych jest w ogóle trudna na skutek potężnej czynności EEG w blisko położonym hipokampie. Ponadto
Meulders [10] stwierdził u pretrygeminalnego kota kilka lokalnych
Dzień -2
i
Theta • •
1
1 J iii
m v n
Theta •
Theta Typ
|
—
Typ
||
—
Typ IH lub IV
Godz.
—
11
13
15
Dzien
Tracheotomia
in
III
Tl
TT
1
TUL
firuL
lub iv —
12
IW
15
Rys. 2.3. Wzorce zmian w czynności EEG u szczura dwa dni przed cięciem
pretrygeminalnym (dzień —2) i w dniu cięcia (dzień 1). Cięcie wykonano o godz. 10
rano, a o godz. 13 zrobiono tracheotomię. Górne wykresy oznaczają ilość czynności theta w hipokampie: w ponad 50% czasu ( + + ) ; od 5 do 50% czasu
( + ); mniej niż 5% czasu (—). Dolne wykresy oznaczają typy czynności EEG
w czołowej korze mózgowej. Pionowe strzałki w zapisie przed operacyjnym oznaczają epizody snu paradoksalnego [21].
http://rcin.org.pl
20
różnic w czynności EEG: była
w
gyrus
suprasyhius
medius
i
ona
w
bardziej
gyrus
zsynchronizowana
sigmoideus
anterior
niż
w innych okolicach kory.
Poza tym analiza czynności EEG powinna następować po ustąpieniu wzbudzenia w wyniku ewentualnego stosowania bodźców wzrokowych i węchowych oraz zmieniania położenia ciała preparatu
(por. rozdz. 3). Bodźce takie mogą wywołać wzbudzenie EEG
trwające wiele minut.
Całodobowa rejestracja czynności EEG wykazała, że w okresie
ostrym, tzn. w czasie pierwszej doby po operacji, cykl snu i czuwania
jest w mózgu izolowanym preparatu pretrygeminalnego znacznie
upośledziony |16. 17, 21]. W tym okresie występują z reguły
tylko typy I i II czynności EEG, przy czym w niektórych preparatach jeden z nich może znacznie przeważać (rys. 2.3 i 2.4;
tab. 2.2). Ponadto przejścia między typami EEG występują bardzo
rzadko. Innymi słowy, preparaty przez dłuższe okresy pozostają
Dzień 1i2
typi
-
ILfllLJLJlIlU—
TypU ]ypl-
i
15
•
21
•
i
24
i
i
i
i
18
i
21
i
i
i
i
i
i
i
i
i
6
3
Dzień 6
•
i
•
i
•
i
i
12
i
i
i
i
i
i
15
18
Dzień 16
•
9
• i
12
13
18
i
21
Rys. 2.4. Wzorce /mian w czynności EEG w korze mózgowej u kota pretrygeminalnego w dniu cięcia i w dniu następnym oraz 6 i 16 dnia po cięciu. Cięcie
wykonano o godz. 12 w południe. Oczy kota były zasłonięte |17].
http://rcin.org.pl
\
21
Tabela 2.2. Średni procent czasu zajmowany przez różne typy czynności EECi
w kor/e mózgowej oraz przez rytm tlicta w hipokampie u szczurów prctrygeminalnych: czynność theta jest obecna w ponad 50% czasu (4 -t ): od 5 do 50'/,,
czasu H ): mniej niż 50',', czasu ( ) 121]
Typ czynności EEG Theta w hipokampie
Okres rejestracji
Przed cięciem
Po cięciu
dzień 1
dzień 2
Lic/ba
szczurów
1
II
lll/IV
+ +
+
35
31
34
22
21
57
6
44
25
56
54
0
21
61
61
30
17
9
22
7
4
bądź w stanie wzbudzenia, bądź senności. Jednakże deaferentacja
wzrokowa |1, 3] lub eliminacja bodźców węchowych |21] powoduje
pojawianie się czynności EEG typu III i IV. Taki efekt uzyskany
po usunięciu stymulacji węchowej przez tracheotomię ilustruje rysunek 2.3.
W okresie ostrym mózg preparatu pretrygeminalnego może pozostawać przejściowo lub stale w stanie śpiączki. Zagadnienie to
było badane przez Żernickiego i wsp. |20] na kotach. Bezpośrednio
po cięciu w mózgu występuje śpiączka będąca wynikiem narkozy
i zapewne szoku pooperacyjnego. Trwa ona zazwyczaj od 30 min
do 2 godz. W niektórych preparatach usypianych eterem obserwowano, że śpiączka trwała tylko około 20 min, tzn. pokrywała
się z czasem potrzebnym do ustąpienia samej narkozy |20]. Ponadto
około 10% kotów pretrygeminalnych pozostaje pierwszego dnia ciągle
lub okresowo w stanie śpiączki, a około 20% w stanie półśpiączki (w czasie półśpiączki odruch wpatrywania i reakcja wzbudzenia są poronne). Mechanizm tych stanów jest niejasny. W wielu
przypadkach stan czuwania może być przywrócony przez podanie
niewielkich dawek amfetaminy (por. rozdz. 11). Wreszcie niektóre
preparaty pozostają w stanie śpiączki w ciągu pierwszej nocy,
a czasem i następnego dnia po operacji. Wtedy śpiączka jest na
ogół wynikiem obrzęku mózgu (por. rozdz. 11). Należy podkreślić,
że w czasie śpiączki czynność EEG jest również typu I lub II.
Tak więc w okresie ostrym sama czynność EEG nie jest wystarczającym wskaźnikiem, w jakim stanie znajduje się mózg.
Już na drugi dzień po operacji w EEG pojawia się na ogół
http://rcin.org.pl
22
znaczna ilość czynności typu III i IV (rys. 2.4 i tab. 2.2). Następuje
więc odnowa cyklu snu i czuwania, który staje się niemal pełny
(najprawdopodobniej brak jest nadal snu paradoksalnego). Jednakże
w następnych dniach (koty były obserwowane do 4 tygodni, a szczury
do 3 dni) czas trwania czynności EEG typu III i IV na ogół
nie wzrasta. W sumie snu zsynchronizowanego jest w preparacie
chronicznym nieco mniej niż u normalnego zwierzęcia.
Następuje również odnowa w zakresie liczby przejść między
poszczególnymi typami czynności EEG. Częstość tych przejść wzrasta
wyraźnie na drugi dzień i wzrasta nadal w następnych dniach,
osiągając stopniowo poziom zbliżony do normalnego (rys. 2.3 i 2.4).
U szczurów średnia liczba przejść na godzinę wynosi przed operacją
12, pierwszego dnia po operacji 4,1, a drugiego dnia 8,3 [21]. U kotów pierwszego dnia po operacji wynosi ona 0,9, drugiego i trzeciego dnia 2,4, a 23 — 24 dnia 4,5 [17]. Jak widać, ten proces
odnowy przebiega wolniej niż odnowa samego snu zsynchornizowanego.
Należy podkreślić, że proces przechodzenia z jednego stanu do
drugiego jest w preparacie pretrygeminalnyrn podobny jak u normalnego zwierzęcia. Bardziej zsynchronizowany typ czynności EEG
rozwija się stopniowo, natomiast mniej zsynchronizowany zazwyczaj
powstaje raptownie (rys. 2.5).
W preparacie pretrygeminalnyrn nie zauważono pojawienia się
cyklu dobowego, ale zagadnieniu temu nie poświęcono specjalnej
uwagi. Wiemy natomiast, że w chronicznym preparacie cerveau
isole u szczura cykl dobowy jest bardzo wyraźny (por. rys. 6-5).
W sumie powyższe wyniki wskazują, że źródłem cyklu snu
i czuwania jest sam mózg, a dolny pień mózgu odgrywa w nim
tylko rolę kontrolującą (por. [12]).
Należy zwrócić uwagę na kilka właściwości cyklu czuwania
i snu w preparacie pretrygeminalnyrn, odmiennych w porównaniu
z normalnym zwierzęciem. Przede wszystkim brak jest snu paradoksalnego (zdesynchronizowanego), który u normalnego kota zajmuje
około 14%, a u szczura około 8% czasu (por. [11], s. 137). Jak
wiemy (por. [6, 11, 12]), ośrodek zawiadujący tą fazą snu znajduje
się z tyłu od cięcia. Poza tym w preparacie pretrygeminalnyrn
mniej jest snu zsynchronizowanego [17, 21]. Jest to wynikiem usunię-
http://rcin.org.pl
23
c z u c ruch
wzrok.
m**
E m i l i i (m
^
m
^
t
y
i duudkkLU^MkidJśiMhmM
po 12 min
I 50juv
JJEf*
Rys. 2.5. Stopniowy rozwój i raptowne zakończenie epizodu czynności EEG typu IV.
Czynność EEG była rejestrowana z okolicy czuciowo-ruchowej i wzrokowej. Chroniczny preparat pretrygeminalny u kota [17].
cia przez cięcie dezaktywujących wpływów struktur mostu i opuszki,
głównie jąder szwu (por. [6, 11, 12]).
Ponieważ po operacji w miarę upływu czasu nie stwierdzamy
ani odnowy snu paradoksalnego, ani pełnej odnowy normalnego
czasu snu zsynchronizowanego, a jednocześnie, jak wykazują między
http://rcin.org.pl
24
innymi doświadczenia odruchowo-warunkowe (por. rozdz. 5), praca
izolowanego mózgu pozostaje sprawna, nasuwa się przypuszczenie,
że zapotrzebowanie na sen mózgu izolowanego jest mniejsze niż
mózgu normalnego. Wskazuje na,,to również fakt, że w chronicznym
preparacie cerveau isole ilość snu jest także obniżona (por. rozdz. 6).
W związku z tym warto wspomnieć, że izolacja mózgu od bodźców
zewnętrznych nie zawsze powoduje zwiększenie czasu snu. Vital-Durand i Michel |19] wykazali, że rozległa deaferentacja kota
powoduje raczej zwiększenie stanu senności, a nie snu. Wiemy również, że młode koty przebywające w zubożonym środowisku wzrokowym śpią mniej niż koty normalne |9].
Wreszcie w preparacie pretrygeminalnym jest znacznie więcej
czynności theta w hipokampie niż u normalnego zwierzęcia |4, 14, 21].
Widzimy to wyraźnie na rysunku 2.2 i w tabeli 2.2. Podobny
efekt był obserwowany również po uszkodzeniu przyśrodkowego jądra
£06
czuc. ruch
oddech
v
(
y
V
\
A
A
A
/
V
\ / '
v / \ / \ / \ / \ ,
_J100UV
1s
VW\AAA/VVA/WVAAAAAAAAAAAAAAT
iiiuiniamn.iini 11 H.U>I.I H 11 Hitu m mu 11 mmiimiiiin iiioi 111111 ii i
Rys. 2.6. Wpływ amfetaminy (3 mg/kg dożylnie) na zachowanie gałek ocznych,
czynność EEG w korze mózgowej, oddech i akcję serca. A — przed podaniem
amfetaminy. Bodziec wzrokowy (obroty małego czarnego krzyżyka) wywołał niewielki odruch wpatrywania i wzbudzenie czynności EEG; B — po podaniu amfetaminy.
Widać spontaniczne ruchy gałek ocznych, wzbudzenie czynności EEG i przyspieszenie
czynności oddechowej. Bodziec wzrokowy wywołał silny odruch wpatrywania z fiksacjami następczymi. Skróty: EOG — elektrookulogram, czuc. ruch. — czynność EEG
kory czuciowo-ruchowej, wzrok. — czynność EEG kory wzrokowej. Czas trwania
bodźca wzrokowego zaznaczono grubą linią. Ostry preparat pretrygeminalny u kota [7].
http://rcin.org.pl
25
szwu [8]. Cięcie pnia mózgu eliminuje prawdopodobnie dezaktywujący wpływ z dolnego pnia mózgu na generatory hipokampalnej
czynności theta.
Wymaga podkreślenia, że mimo tych różnic, w preparacie pretrygeminalnym według wszelkiego prawdopodobieństwa istnieje prawdziwy stan czuwania i stan snu oraz prawdziwy cykl tych dwóch
stanów.
Cykl snu i czuwania w preparacie pretrygeminalnym może zostać
zaburzony przez środki farmakologiczne w podobny sposób jak
u normalnego zwierzęcia. Krzywosiński |7] badał efekty czterech
środków: amfetaminy, fizostygminy, chloropromazyny i atropiny.
Amfetamina i fizostygmina pobudzają odpowiednio układ adrenergiczny i cholinergiczny, a chloropromazyna i atropina — hamują je.
Amfetamina i fizostygmina wywoływały wzbudzenie mózgu izolowanego: nasilała się desynchronizacja czynności EEG w korze mózgowej oraz zwiększał się odruch wpatrywania (rys. 2.6 i 2.7). Poja-
EOG
czuc ruch JL
ftffnftCn
od
f
_J100|JV
1s
^ w w w w w w y
Rys. 2.7. Wpływ fizostygminy (0,2 mg/kg dożylnie) na zachowanie gałek ocznych,
czynność EEG w korze mózgowej, oddech i akcję serca. A — przed podaniem
fizostygminy. B — po podaniu fizostygminy; bodziec wzrokowy wywołał bardzo
silny odruch. Objaśnienia jak na rys. 2.6. Ostry preparat pretrygeminalny u kota [7],
wiło się również rozszerzenie źrenic oraz spontaniczne ruchy gałek
ocznych (znikały one w czasie odruchu wpatrywania). Odwrotnie,
chloropromazyna i atropina wywoływały stan śpiączki: czynność
http://rcin.org.pl
26
£06
czuc. ruch
_
' ' sn
|10GmV
is
B
Rys. 2.8. Wpływ chloropromazyny (1 mg/kg dożylnie) na odruch wpatrywania,
czynność EEG w korze mózgowej, oddech i akcję serca. A — przed podaniem
chloropromazyny, B — po podaniu chloropromazyny; bodziec wzrokowy nie wywołał
odruchu wpatrywania. Objaśnienia jak w rys. 2.6. Ostry preparat pretrygeminalny
u kota [7],
£06
czuc ruch.
wzrok.
A i
oddech
\ / \j \ r \ f \ p \ . r < j ' \ / \
W
<
r
\ f \ f \ / \ f
1100 jjV
1s
B
M 'i M WA
f \'A/itaM*
ff i
Rys. 2.9. Wpływ atropiny (3 mg/kg dożylnie) na odruch wpatrywania, czynność
EEG w korze mózgowej, oddech i akcję serca. A — przed podaniem atropiny,
B — po podaniu atropiny; bodziec wzrokowy nie wywołał odruchu wpatrywania.
Objaśnienia jak na rys. 2.6. Ostry preparat pretrygeminalny u kota [7],
http://rcin.org.pl
kora wzrok
I fłembutal
ItFfPiimPris
mwMM
Filtr. h i p .
mmmmmmmimmmiim&m
Po 15 s
l
mmwrwrmm
HMHWttH^
Po 17 min
Rys. 210. Wpływ Nembutalu na czynność EEG i odruch wodzenia gałek ocznych.
Strzałti wskazują momenty podania 10 mg Nembutalu dożylnie. Kropki oznaczają
zastosowanie bodźca wzrokowego: szczotka z piór była przesuwana przed oczyma
kota : dołu do góry. Po pierwszej dawce Nembutalu czynność EEG w korze
uległa częściowej synchronizacji, ale czynność EEG w hipokampie nie zmieniła się
i szczotka wywoływała nadal odruch wodzenia (zapis EOG). Druga dawka Nembutalu
zsynchronizowała czynność EEG w korze mózgowej, zmniejszyła regularność czynności heta w hipokampie i zniosła odruch wodzenia. Po 17 min efekt Nembutalu
częściowo ustąpił. Ostry preparat pretrygeminalny u kota [14].
http://rcin.org.pl
28
EEG ulegała synchronizacji, a odruch wpatrywania znikał (rys.
2.8 i 2.9). Chloropromazyna zwężała, a atropina rozszerzała źrenice.
Śpiączka preparatu pretrygeminalnego może być również łatwo
wywołana przez podanie niewielkich ilości Nembutalu |2, 14]. Ilustruje
to rysunek 2.10. Do zagadnienia wpływu środków farmakologicznych
na preparat pretrygeminalny powrócimy w rozdziałach 7 i 9.
Piśmiennictwo
A.. H I R A O T., On the mechanism of the EEG sleep pa i tenis dicited
hy acute visuul deąfferentation. Arch. Ital. Biol.. 97 (1959) 140-155.
B A T I N I C . . M O R U Z Z I G . , P A L E S T I N I M . , ROSSI G . F „ Z A N C T I I T T I A..
Effects
of complete pominę transections on the sleępwakefulness rhythm: the midpontine
pretrigeminal preparation, Arch. Ital. Biol., 9 7 ( 1 9 5 9 ) 1 — 1 2 .
B A T I N I C . , P A L E S T I N I M . , R O S S I G . F . , Z A N C H E T T I A., EEG activation
putterns
in the midpontine pretrigeminal cal following sensory deąfferentation, Arch. Ital.
Biol.. 9 7 ( 1 9 5 9 ) 2 6 - 3 2 .
G O T T E S M A N N C . , U S E R P., Ż E R N I C K I B.. The aeute pretrigeminal
rat, Acta
Neurobiol. Exp.. 40 (1980) 9 9 3 - 9 9 8 .
H E S S R . . Jr., K O E L L A W . P . . A K E R T K... Cortical and subcortical
recordings
in natur al and artificially indueed sleep in cats, Electroenceph. Clin. Neurophysiol., 5 ( 1 9 5 3 ) 7 5 - 9 0 .
J O U V E T M . , The role monoamines
and aeetyloeholine-containing neurons in the
regulation of the sleep-waking eycle, Ergebn. Physiol., 64 (1972) 166-307.
KRZYWOSIŃSKI
L. A.. Farmakologiczna kontrola poziomu wzbudzenia mózgu
izolowanego u kota z cięciem pretrygeminalnym, Warszawa 1976, (praca doktorska).
Biblioteka Instytutu Biologii Doświadczalnej Nenckiego.
M A R U E.. T A K A H A S H I L .
K.., V A H A R A
I . , Effects
of median raphe nucleus
lesions on hippocampal EEG in the freely moving rat, Brain Res., 163 (1979)
223-234.
M C G I N T Y D. J . . Encephalization and the neural contro! of sleep, | W:] M . B. Sterman.
D. J. McGinty. A. M. Adinolti (red.) Brain development and hehavior, Academic
Press. New York 1971. s. 335-357.
Ml U L D E R S M., Etude comparatire cle la physiologie des roies sensorielles
primaires et des roies associatires, Editions Arscia S. A., Bruxelles 1962,
192 s.
M O N N I E R M . (red.), Functions of the nervous system, Vol. 4 Psychic
functions:
psycho-neurohiology, Elsevier, Amsterdam 1983. 715 s.
M O R U Z Z I G . . The sleep-waking cycle, Ergebn. Physiol., 64 (1972) 1-165.
N O D A H . , A D E Y W . R., Changes in neural activity in association corte.\ of the
car in relation to sleep and awakefulness, Brain Res., 19 (1970) 263-275.
R A D I L - W E I S S T . , Ż E R N I C K I B . , M I C H A L S K I A., Hippocampal theta actirity in the
acute pretrigeminal cat. Acta Neurobiol. Exp.. 36 (1976) 517-534.
1. A R D U I N I
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
http://rcin.org.pl
29
M . B., KNAUSS B
A . , LEHMANN D . , CLEMENTE C .
D ,
Circadian
sleep and waking patterns in the lahoratory cat. Electroenceph. Clin. Neurophysiol., 1 9 ( 1 9 6 5 ) 5 0 9 - 5 1 7 .
16. Ś L U S A R S K A M . , Ż E R N I C K I B , Synchronized sleep in the chronię pretrigeminal
cat. Acta Neurobiol. Exp.. 29 (1969) 175-184.
17. Ś L Ó S A R S K A M . , Ż E R N I C K I B., Wakefulness and sleep in the isolated cerehrum
of the pretrigeminal cat. Arch. Ital. Biol., 109 (1971) 287-304.
1 8 . U R S I N R., The two stages of slow wave sleep in the cat and their
relation
to REM sleep, Brain Res.. 11 ( 1 9 6 8 ) 3 4 7 - 3 5 6 .
19. V I T A L - D U R A N D F., M I C H E L F., Effects de la desafferentation peripheriąue sur
le cycle reille-sommeil che: le chat. Arch. Ital. Biol., 109 (1971) 166-186.
2 0 . Ż E R N I C K I B., D R E H E R B„ K R Z Y W O S I Ń S K I
L„
SYCHOWA
B., Some properties
of the acute midpontine pretrigeminal cat. Acta Biol. Exp., 27 (1967) 123-139.
21. ŻERNICKI B., GANDOLFO G . , GLIN
L., GOTTESMANN
C„
Cerreau isole and
pretrigeminal rats. Acta Neurobiol. Exp., 4 4 ( 1 9 8 4 ) 1 3 7 - 1 5 5 .
15. STERMAN
http://rcin.org.pl
Reakcja wzbudzenia
U normalnego zwierzęcia wiele bodźców wywołuje niespecyficzną
reakcję wzbudzenia. W czasie snu słabe bodźce są na ogół nieefektywne,
natomiast silne bodźce mogą zwierzę obudzić. Jeśli bodziec nie ma
dla organizmu pierwotnego znaczenia biologicznego ani nie jest i nie
staje się w procesie warunkowania sygnałem bodźca o takim znaczeniu — reakcja wzbudzenia łatwo habituuje.
W mózgu izolowanym preparatu pretrygeminalnego liczba bodźców
wywołujących reakcję wzbudzenia jest.z natury rzeczy ograniczona.
Poza tym bodźce te z reguły nie należą do biologicznie ważnych
(por. rozdz. 1). Reakcja wzbudzenia jest łatwo wywoływana przez
bodźce wzrokowe [1,6, 13]. Przedmioty poruszające się (przesuwające
się lub obracające) wywołują znacznie większe wzbudzenie niż pojawienie się przedmiotów nieruchomych. Bardzo silne reakcje wywołują
duże, włochate i kontrastowe w stosunku do tła przedmioty. Reakcja
na takie bodźce może trwać kilka minut. Najsilniejszym bodźcem
wzrokowym okazał się ruch dużej szczotki z piór służącej do odkurzania laboratorium (por. rys. 11.5). Jest interesujące, że bodziec
ten wywołuje silniejszą reakcję niż naturalne bodźce warunkowe,
jak np. widok myszy lub drugiego kota.
Bodźce węchowe są również efektywne [4, 14, 15]. Kwas masłowy,
waleriana, kolidyna i octan amylu wywołują zwykle silną reakcję
wzbudzenia, natomiast ksylen, pikolina i piperydyna — reakcję słabą.
Silną reakcję wywołuje również powietrze wydychane przez człowieka
(rys. 3.1) '
Reakcja wzbudzenia w preparacie pretrygeminalnym może być
również wywołana przez elektryczne drażnienie mózgu. Szczególnie
łatwo wywołać ją przez drażnienie tworu siatkowatego w śródmózgowiu [4, 6] oraz podwzgórza (por. rozdz. 5).
Mózg preparatu kontroluje niewielką ilość efektorów biorących
udział w reakcji wzbudzenia. Można jednak ją również obserwować
w czynności EEG. Do tej pory zbadane zostały następujące składniki
reakcji wzbudzenia:
http://rcin.org.pl
31
koro czcrt
hip.
J 200 uV
1s
Rys. 3.1. Wzbudzenie czynności EEG w czołowej korze mózgowej i hipokampie
na bodziec węchowy. Eksperymentator dmuchnął przez rurkę zbliżoną do nozdrzy
szczura. Czas trwania bodźca zaznaczono poziomą linią. Ostry preparat pretrygeminalny u szczura z wykonaną tracheotomią [4].
1. Rozszerzenie źrenic [1, 14].
2. Desynchronizacja czynności EEG w korze mózgowej [1, 4, 6,
13-15] i tworze siatkowatym śródmózgowia. Ilustruje ją rysunek 3.1.
Silną reakcję tego typu widzieliśmy również na rysunku 2.2, na
którym bodziec wzrokowy obudził mózg.
3. Wzbudzenie czynności EEG w hipokampie [4, 6, 15]. Może
ono polegać na pojawieniu się rytmu theta albo na zwiększeniu
jego regularności, częstotliwości, a czasem i amplitudy albo wreszcie
na desynchronizacji czynności EEG. Na rysunku 3.1 widzimy, że
reakcja polegała na krótkotrwałej desynchronizacji czynności EEG,
po czym pojawiał się szybki rytm theta.
4. Zwiększenie przepływu krwi przez mózg (rys. 3.2).
5. Reakcje specyficznych efektorów oczu w odpowiedzi na bodziec
węchowy. Może on wywoływać wzmożenie refrakcji oka [3] i niewielkie pionowe ruchy gałek ocznych [14].
Na ogół poszczególne składniki reakcji wzbudzenia są ze sobą
pozytywnie skorelowane [1, 6, 7, 15].
Na uwagę zasługują różnice w reakcji wzbudzenia na bodźce
wzrokowe i węchowe. Przede wszystkim bodźce wzrokowe wywołują
zazwyczaj nieco silniejszą reakcję, zwłaszcza silniejsze wzbudzenie
czynności EEG w korze wzrokowej. Natomiast bodźce węchowe
łatwiej niż bodźce wzrokowe blokują pojawianie się wrzecion w czynności EEG. Tę szczególną cechę bodźców węchowych można łatwo
obserwować po podaniu małych dawek Nembutalu lub w preparacie
http://rcin.org.pl
32
Próba kontrolna
pot.
Próba wzrokowa
Próba
kontrolna
Próba
wzrokowa
l50jjV
Rys. 3.2. Zwiększenie przepływu krwi przez mózg wywołane przez silny bodziec
wzrokowy. W próbie wzrokowej przed oczyma kota przesuwano pionowo szczotkę
z piór. Oczy kota były zasłonięte, z wyjątkiem okresu stymulacji wzrokowej zaznaczonej grubą poziomą linią. Zwiększenie przepływu krwi było większe w okolicy
potylicznej niż czołowej. Stymulacja wzrokowa wywołała również desynchronizację
czynności EEG i odruch wodzenia gałek ocznych (zapis EOG). Czynność EEG
i zapis ruchów oka pokazano w czasie pierwszych 20 s stymulacji wzrokowej.
Przepływ był mierzony przez wypłukiwanie podanego do tętnicy szyjnej znakowanego ksenonu i wyrażony w ml/min/100 g (por. rys. 11.5). C B F (cerebral blood
flou)
przepływ krwi przez mózg: CPM
liczba impulsów na minutę. Ostry
preparat pretrygeminalny u kota |7],
http://rcin.org.pl
33
cerveau isole (por. rys. 6.4). Mechanizm tej właściwości bodźców
węchowych nie jest znany.
Reakcja wzbudzenia jest w preparacie pretrygeminalnym w swej
istocie normalna. Z tego punktu widzenia warto zwrócić uwagę na
dwie jej cechy.
1. W preparacie pretrygeminalnym, podobnie jak u normalnego
zwierzęcia, wielkość reakcji wzbudzenia zależy od poziomu wzbudzenia spoczynkowego. Reakcję na bodziec wzrokowy łatwo zwiększyć
przez uprzednie zastosowanie innego silnego bodźca wzrokowego
[1] lub przez elektryczne podrażnienie struktur wzbudzających mózgu (rys. 3.3).
2. Reakcja wzbudzenia w preparacie pretrygeminalnym ulega
habituacji przy powtarzaniu bodźca [1, 6, 14, 15], przy czym
2r
0
Rys. 3.3. Zwiększenie rozszerzenia źrenic na bodziec wzrokowy przez poprzednie
drażnienie elektryczne okolicy okołosklepieniowej podwzgórza. A — bodziec wzrokowy
(obracanie się czarnego krzyżyka na białym tle) wywołuje niewielkie rozszerzenie
źrenic. B — 1 min p o podrażnieniu podwzgórza (które wywoływało długotrwałe
rozszerzenie źrenic) ten sam bodziec wzrokowy wywołuje silne rozszerzenie źrenic.
Czas trwania bodźcą wzrokowego zaznaczono grubą linią. Ostry preparat pretrygeminalny u kota [12].
3 -
B. Żernicki, Czuwający mózg
http://rcin.org.pl
34
szybkość habituacji jest podobna jak u normalnego zwierzęcia (dla
piśmiennictwa por. [11], s. 267). Średnio, przy 1-2 minutowych
przerwach międzypróbowych, reakcja na silny bodziec wzrokowy
wygasa w ciągu około 20 prób (rys. 3.4), a na silny bodziec
węchowy w ciągu około 10 prób. Reakcja ta powraca spontanicznie
w ciągu kilku minut (rys. 3.4) i może ulec dyshabituacji przez
dodatkowy bodziec.
Rys. 3.4. Habituacja źrenicznej reakcji wzbudzenia wywołanej przez obracanie się
czarnego krzyżyka umieszczonego stale przed oczyma kota. Czas działania bodźca
zaznaczono linią poziomą. Przerwy międzypróbowe trwały 1 min. W pierwszej
próbie obroty krzyżyka wywołują wyraźne rozszerzenie źrenic. W 14 próbie brak
reakcji, a po przerwie wydłużonej do 5 min reakcja pojawia się ponownie w 15
próbie (spontaniczna odnowa). Ostry preparat pretrygeminalny u kota [1],
W wyglądzie i mechanizmie reakcji wzbudzenia istnieje jednakże
kilka charakterystycznych różnic między pretrygeminalnym a normalnym zwierzęciem:
1. W preparacie pretrygeminalnym rozszerzenie źrenic powstaje
tylko na drodze parasympatycznej w wyniku hamowania czynności
jądra Edinger —Westphala (por. rozdz. 1). Mimo tego ograniczenia
rozszerzenie źrenic może być duże (rys. 3.3), np. w odpowiedzi
http://rcin.org.pl
35
na silny bodziec szerokość źrenic może się zwiększyć nawet parokrotnie.
2. Ponieważ w okresie ostrym w preparacie pretrygeminalnym
często obserwujemy długotrwały stan desynchronizacji czynności EEG,
możemy otrzymać reakcję wzbudzenia na takim właśnie tle. Silne
bodźce mogą wtedy wywoływać w korze mózgowej zwiększenie
amplitudy i częstotliwości czynności EEG (rys. 3.5). W hipokampie
obserwujemy wtedy na ogół zwiększenie regularności i częstotliwości
istniejącego już przed stymulacją rytmu theta.
Rys. 3.5. Wzbudzenie zdesynchronizowanej czynności EEG w korze wzrokowej przez
silny bodziec wzrokowy (obroty krzyżyka). Czas trwania bodźca zaznaczono grubą
linią. Ostry preparat pretrygeminalny u kota [12].
3. Podczas gdy u normalnego zwierzęcia wzbudzenie uzyskiwane
przy stosowaniu bodźców węchowych jest wynikiem nie tylko stymulacji węchowej, ale również mechanicznej i termicznej stymulacji
receptorów nerwów trójdzielnych, to w preparacie pretrygeminalnym
wzbudzenie jest wywołane jedynie przez czynnik węchowy. Poza tym
przez tracheotomię możemy eliminować pobudzenie receptorów węchowych w czasie oddychania. Dodajmy, że w preparatach z nie
uszkodzonymi przez cięcie korzeniami nerwów trójdzielnych niektóre
bodźce węchowe (np. pikolina i piperydyna) wywołują efekty z tylnej
części preparatu, np. zmiany w rytmie oddychania i ruchy zwierzęcia [14].
Na zakończenie zwróćmy uwagę na zaskakujący wynik polegający
na tym, że reakcję wzbudzenia mogą wywołać także bodźce skierowane do tylnej części preparatu. W chronicznym preparacie pretrygeminalnym u kota wzbudzenie czynności EEG może być wywołane
przez szczypanie pensetą skóry zwierzęcia, które wywołuje ruchy jego
kończyn i ciała [8, 16]. W tych warunkach obok bodźców nocyceptywnych działają również bodźce proprioceptywne. Podobne wyniki
http://rcin.org.pl
36
zostały również otrzymane na chronicznym preparacie cerveau isole
[10]. Capon i Castiau [2] w ostrym preparacie pretrygeminalnym
stwierdzili, że chwilowe zaciśnięcie dolnej części odcinka piersiowego
aorty (powodujące raptowne zwiększenie ciśnienia krwi) wywołuje
wzbudzenie czynności EEG. Wskutek zaciśnięcia aorty następowało
zwolnienie lub zatrzymanie oddechu i czasami pojawiały się ruchy
zwierzęcia, np. podniesienie ogona. Stwierdzono również [9], że
czynność EEG w ostrych preparatach pretrygeminalnych jest bardziej
zsynchronizowana, jeśli nie są one umieszczone w aparacie stereotaktycznym, ale leżą wygodnie w inkubatorze.
Ostatnio Żernicki i wsp. [15] stwierdzili, że u szczurów efekt
kora czof
bip.
,
—
oddech
EMG
zapach
Obrót
Rys. 3.6. Wzbudzenie czynności EEG w czołowej korze mózgowej i hipokampie
na bodziec węchowy (eksperymentator dmuchnął przez rurkę zbliżoną do nozdrzy
szczura) i na bodziec skierowany do tylnej części preparatu (obrócenie szczura
na drugi bok). W korze czołowej następowała desynchronizacja czynności EEG,
a w hipokampie — po krótkim okresie desynchronizacji — pojawiał się rytm theta.
Stymulacja wywoływała zmiany w czynności oddechowej, a obrócenie szczura również zmiany w napięciu mięśni karku. Przybliżoną długość trwania bodźców zaznaczono grubą limą. {Szczura obrócono 2 min po dmuchnięciu. Wzbudzenie czynności EEG na dmuchnięcie trwało około 20 s, a na obrócenie około 1 min.
E M G — elektromiogram mięśni karku (w tym zapisie widać również akcję serca).
Kalibracja: 100 nV, 1 s. Ostry preparat pretrygeminalny u szczura [15].
http://rcin.org.pl
37
ten występuje jeszcze w silniejszym stopniu. Bodźce skierowane do
tylnej części preparatu były bardziej efektywne niż bodźce wzrokowe,
a nawet węchowe. Najsilniejszym bodźcem okazało się obrócenie
szczura na drugi bok (rys. 3.6). Silne reakcje wywoływały również
bodźce nocyceptywne (np. szczypanie pensetą łapy), podnoszenie
ciała szczura i skręcanie jego głowy. Bodźce te z reguły wywoływały
również ruchy ciała szczura, zwiększenie napięcia mięśniowego i zmiany w czynności oddechowej. Jednakże reakcja wzbudzenia nadal
utrzymywała się, jeśli u szczurów wykonano tracheotomię oraz
zasłonięto im oczy, tzn. usunięto bodźce węchowe, pojawiające się
w wyniku zmiany rytmu oddychania, i bodźce wzrokowe, pojawiające się w czasie ruchów ciała.
Nanejszwili i wsp. [5] uzyskali silne wzbudzenie czynności EEG
na bodźce nocyceptywne i słuchowe u kotów, u których przedwzgórkowe przecięcie pnia mózgu nie obejmowało dróg czuciowych.
W świetle poprzednio opisanych wyników należy sądzić, że wzbudzenie EEG w tych preparatach nie było przenoszone jedynie przez
szlaki czuciowe.
Mechanizm reakcji wzbudzenia na bodźce skierowane do tylnej
części preparatu jest niejasny. Prawdopodobnie ważną rolę odgrywa
pojawiający się w czasie ruchów ciała zwierzęcia bodziec humoralny,
który drażni chemoreceptory podwzgórza. Być może odgrywa również
rolę zwiększające się wtedy ciśnienie krwi. Tłumaczyłoby to występowanie silniejszej reakcji wzbudzenia u szczurów, u których reakcje
ruchowe tylnej części preparatu są znacznie większe niż u kotów.
W sumie wyniki te podkreślają łączność, jaka nadal istnieje między
obu częściami preparatu pretrygeminalnego. Mają one również duże
znaczenie praktyczne, gdyż wskazują na konieczność kontroli w czasie
doświadczenia silnych bodźców skierowanych do tylnej części preparatu.
Piśmiennictwo
J . , M A R C H I A F A V A P . L . , Ź E R N I C K I B . , Orientation
reactions in the
midpontine pretrigeminal cat, Arch. Ital. Biol., 99 (1962) 297-304.
C A P O N A., C A S T I A U P . , Electrocortical
activation induced by abrupt increases
in blood pressure in „pontine" cats, Arch. Ital. Biol., 111 (1973) 156-169.
E L U L R . , M A R C H I A F A V A P . L . , Accommodation
of the eye as related to behavior
in the cat, Arch. Ital. Biol., 102 (1964) 616-644.
1. A F F A N N I
2.
3.
http://rcin.org.pl
38
4.
GOTTESMANN
C.,
USER
P.,
ŻERNICKI
B.,
The acute pretrigeminal
rat,
Acta
Neurobiol. Exp„ 40 (1980) 993-998.
5.
NANEJSZWILI
T.
L.,
BAKURADZE
A.
H.,
NOSELIDZE
WUjanie perifericzeskich
razdrażenij
u chroniczeski premezencęfaliczeskich
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
A.
G.,
ARAGWELI
R.
I.,
na elektriczeskuju
aktiwnost nowoj kory
koszek, Nejrofizjologija, 5 (1975) 439-498.
R A D I L - W E I S S T . , Ż E R N I C K I B . , M I C H A L S K I A., Hippocampal
theta activity in
the acute pretrigeminal cat, Acta Neurobiol. Exp., 36 (1976) 517-534.
S K O L A S I Ń S K A K . , K R Ó L I C K I L . , Ż E R N I C K I B . , Regional cerebral blood flow and
visual attention in the awake isolated cerebrum of the pretrigeminal
cat,
Acta Neurobiol. Exp., 39 (1979) 335-343.
ŚLÓSARSKA M., Ż E R N I C K I B., Synchronized
sleep in the chronic pretrigeminal
cat, Acta Biol. Exp„ 29 (1969) 175-184.
— Wakefulness and sleep in the isolated cerebrum of the pretrigeminal
cat,
Arch. Ital. Biol., 109 (1971) 287-304.
V I L L A B L A N C A J., The electrocorticogram
in the chronic cerveau isole cat, Electroencephal. Clin. Neurophysiol., 19 (1965) 575-586.
Ż E R N I C K I B., Isolated cerebrum of midpontine pretrigeminal preparation: a review,
Acta Biol. Exp„ 24 (1964) 247-282.
- Pretrigeminal cat, Brain Res., 9 (1968) 1-14.
Ż E R N I C K I B . , D R E H E R B., Studies on the visual fixation. 1. General
properties
of the orientation fi\ation reflex in pretrigeminal and intact cats, Acta Biol.
Exp.. 25 (1965) 187-205.
Ż E R N I C K I B.. D R E H E R B., K R Z Y W O S I Ń S K I
L . , S Y C H O W A B., Some
properties
of the acute midpontine pretrigeminal cat, Acta Biol. Exp., 27 (1967) 123-139.
Ż E R N I C K I B . , G A N D O L F O G . , G L I N L . , G O T T E S M A N N C . , Cerveau
isole and
pretrigeminal rats, Acta Neurobiol. Exp., 44 (1984) 137-155.
Ż E R N I C K I B . , K A C Z K O W S K A E., P I E T R U S Z K A D . , Chronic pretrigeminal
kitten,
Acta Neurobiol. Exp.. 41 (1981) 593-603.
http://rcin.org.pl
4
Odruchy celownicze
Odruchy celowniczne powodują optymalną percepcję bodźca —
zwierzę zwraca uwagę na bodziec (por. [10 i 18]). Biorą w nich
udział głównie efektory związane z powierzchnią recepcyjną dla
bodźca, które nazywamy efektorami analizatorów. Odruchy celownicze występują tylko w stanie czuwania. W czasie snu słabe bodźce
nie wywołują odruchu, natomiast silne bodźce budzą zwierzę, a następnie wywołują odruch.
Zapewne najważniejszym odruchem celowniczym jest odruch
wpatrywania (odruch fiksacji oczu). Jest on wywoływany przez
bodziec wzrokowy pojawiający się w obwodowej części pola widzenia
(por. [4]). Dzięki odpowiedniemu ruchowi gałek ocznych obraz
bodźca przesuwa się z obwodu siatkówki na obszar jej najlepszego
widzenia. Należy zwrócić uwagę, że u kota obszar ten jest znacznie
większy i inaczej zbudowany niż u człowieka: wzdłuż południka
horyzontalnego siatkówki kota biegnie pasmo zagęszczenia komórek
zwojowych o szerokości paru stopni [8]. Bodziec wywołuje sprzężony
odruch wpatrywania obu gałek ocznych. Istnieją w nim trzy fazy:
a) ruch oka w kierunku bodźca składający się z jednego lub
kilku ruchów skokowych, (b) wpatrywanie się, (c) ruch powrotny,
również o charakterze skokowym. Jeśli bodziec wzrokowy przesuwa
się przed oczyma obserwatora z niewielką i mniej więcej stałą szybkością, to w fazie wpatrywania się gałki oczne będą za nim podążać
w podobny sposób. Odruch wpatrywania nazywamy wtedy odruchem
wodzenia. Odruch ten należy odróżnić od odruchu optokinetycznego
(oczopląsu optokinetycznego), którego nie zaliczamy do odruchów
celowniczych: odruch optokinetyczny jest wywoływany nie przez ruch
danego przedmiotu, lecz przez ruch całego pola widzenia lub jego
znacznej części i ma odmienny mechanizm ośrodkowy (por. [4]).
Jeśli bodziec wzrokowy jest blisko, odruchowi wpatrywania towarzyszą
http://rcin.org.pl
40
odruch zbiegania się (konwergencji) gałek ocznych (por. [7]) i odruch
akomodacji soczewki oka, który jest kontrolowany przez układ
wegetatywny.
U kota pretrygeminalnego zachowane są dwa współdziałające
odruchy celownicze: pionowy odruch wpatrywania oraz odruch
akomodacji soczewki. Brak jest natomiast poziomego odruchu wpatrywania oraz odruchu konwergencji gałek ocznych. Nie występuje również odruch optokinetyczny [9].
Dla eksperymentatora obecność odruchu wpatrywania w preparacie
pretrygeminalnym ma szczególne znaczenie, gdyż odruch ten można
łatwo obserwować. Sprawdzenie obecności odruchu wpatrywania jest
najdogodniejszym testem stanu, w jakim znajduje się mózg izolowany.
Jeśli silny bodziec wzrokowy (np. pionowe przesuwanie przed głową
kota kawałka waty) nie wywołuje odruchu wpatrywania, znaczy to,
że izolowany mózg jest w stanie śpiączki.
Porównanie właściwości odruchu wpatrywania u kota pretrygeminalnego i normalnego nie jest łatwe, gdyż u zwierzęcia normalnego
dokładna rejestracja odruchu wpatrywania jest trudna i nasze o nim
informacje są stosunkowo skąpe. Badania były ograniczone do spontanicznie pojawiającego się odruchu wpatrywania [16,17] lub odruchu
Rys. 4.1. Odruch wpatrywania. Czas trwania bodźca zaznaczono linią poziomą.
Stanowił go poziomy prążek świetlny (1 x4°), który pojawił się 15° powyżej
punktu zerowego, za który przyjęto średnie położenie punktu fiksacji oka kota
pretrygeminalnego w stanie spokoju. Środek poziomy prążka leżał na południku
pionowym gałki ocznej. Prążek oscylował poziomo w granicach 2° z częstotliwością
5/s. Odruch rejestrowano metodą tensometryczną (por. rys. 11.6) z oka prawego,
podczas gdy lewe było zasłonięte. W położeniu spoczynkowym oko było odchylone do góry o około 2°. Pojawienie się bodźca spowodowało dwa kolejne ruchy
skokowe. W fazie wpatrywania gałki oczne fiksowały bodziec z przerzutem o około
5°. Powrotny ruch skokowy pojawił się około 1 s po zniknięciu bodźca. Ostry
preparat pretrygeminalny u kota.
http://rcin.org.pl
41
wywoływanego rutynowo w celu badania w czasie jego występowania czynności pojedynczych neuronów w układzie wzrokowym [12]
albo okoruchowym [14]. Wiele właściwości odruchu wpatrywania
udało się nam odkryć właśnie dopiero na preparacie pretrygeminalnym.
Wiemy jednak, że w swojej istocie odruch wpatrywania jest
u kota pretrygeminalnego normalny. Świadczą o tym następujące
jego cechy.
1. Wszystkie kolejne stadia odruchu wpatrywania są w preparacie
pretrygeminalnym zachowane (rys. 4.1-4.3). Wielkość ruchu gałek
ocznych (pola fiksacji) może dochodzić do 40°. W niektórych preparatach silny bodziec wywołuje fiksacje następcze (rys. 4.2). Zjawisko to występuje również u normalnego kota [19]. Odruch wo-
Rys. 4.2. Odruch wpatrywania z fiksacjami następczymi. Czas trwania bodźca zaznaczono linią poziomą. Stanowiły go obroty czarnego krzyżyka umocowanego
25° powyżej spoczynkowego położenia oka. Odruch rejestrowano metodą elektrookulograficzną (EOG). Czynność EEG rejestrowano z kory wzrokowej. Ostry preparat pretrygeminalny u kota.
Rys. 4.3. Odruch wodzenia. Bodziec (zaznaczony linią cienką) stanowił poziomy
prążek świetlny (1 x4°), który przesuwał się do góry i do dołu z prędkością
20°/s. W położeniu spoczynkowym oko było odchylone do dołu o 11°. Po ruchu
skokowym pojawił się ruch wodzenia, który uległ szybko częściowej habituacji.
Ostry preparat pretrygeminalny u kota. Inne objaśnienia jak na rys. 4.1.
http://rcin.org.pl
1
,,,
hip.
Mwmi
n M fi
fi<tr. h<p.
,
EOG
A
• Rys. 4.4. Habituacja wzbudzenia czynności EEG w hipokampie (pojawiał się rytm
theta) i odruchu wodzenia gałek ocznych wywoływanych przesuwaniem przed
oczyma kota szczotki z piór z góry do dołu (czarne kropki). Za każdym przesunięciem szczotka była widziana przez kota około l s. Przerwy międzypróbowe wynosiły 30 s. W pierwszej próbie obie reakcje — hipokampalna i oczna — są silne.
Gałki oczne wykonały ruch skokowy w górę do bodźca i wodziły za bodźcem
w dół. Po zniknięciu bodźca gałki były skierowane do dołu jeszcze przez parę
sekund, a następnie wykonały kilka dodatkowych ruchów. W próbie 19 obie
reakcje były niemal nieobecne, ale powróciły samoistnie po 3 min przerwie (próba 20). W dolnych zapisach czynność EEG była filtrowana. Ruch gałek ocznych
rejestrowano przy użyciu metody elektrookulograficznej (EOG). Ostry preparat
pretrygeminalny u kota [13],
/
http://rcin.org.pl
43
dzenia jest w zasadzie prawidłowy, jeśli szybkość poruszającego się
przedmiotu jest między 5 a 30°/s, a jego częstotliwość do 0,6
cykla/s [4].
2. Szybkość ruchów skokowych w preparacie pretrygeminalnym
jest podobna jak u normalnego kota [6, 16]. W preparacie pretrygeminalnym wynosi ona średnio około 70°/s. Zdarzają się jednak
ruchy znacznie wolniejsze (rys. 4.1).
3. Habituacja odruchu wpatrywania na bodźce obojętne (podobnie jak habituacja reakcji wzbudzenia) przebiega w preparacie pretrygeminalnym z podobną szybkością jak u normalnego zwierzęcia [19].
Przy stosowaniu 1-2-minutowych przerw, odruch wpatrywania na
silny bodziec wzrokowy stopniowo zmniejsza się i znika średnio
po około 20 próbach [13, 19]. Habituację odruchu wodzenia ilustruje rysunek 4.4. Odruch ulega spontanicznej odnowie, jeśli przerwa
między próbami zostanie zwiększona do 3-5 min (rys. 4.4) oraz
łatwo ulega dyshabituacji przez dodatkowy bodziec. Ponieważ ruch
powrotny gałki ocznej nie zawsze jest całkowity, w kolejnych przerwach między prób owych gałki oczne mogą być coraz bardziej skierowane w stronę bodźca [19]. To samo zjawisko występuje u normalnego kota [19].
Należy jednak zwrócić uwagę na kilka ważnych różnic między
preparatem pretrygeminalnym a normalnym zwierzęciem:
1. W preparacie pretrygeminalnym nie ma poziomego składnika
odruchu wpatrywania (por. rozdz. 1).
2. Odruch wpatrywania jest na ogół mniej dokładny niż u normalnego kota.
3. Co najmniej w okresie ostrym doświadczenia istnieją u kotów
pretrygeminalnych większe różnice indywidualne w nasileniu odruchu
niż u normalnych kotów.
4. W preparacie pretrygeminalnym odruch wpatrywania, zwłaszcza w formie wodzenia, może być większy niż u normalnego kota,
u którego ruchowi gałek ocznych towarzyszy ruch głowy.
Odruch wpatrywania jest skorelowany dodatnio z reakcją wzbudzenia. Rysunek 4.5 ilustruje przykładowo korelację natężenia odruchu
wpatrywania i wielkości zwiększenia przepływu krwi przez mózg
w preparacie pretrygeminalnym. Należy jednak zwrócić uwagę, że
siła reakcji wzbudzenia nie jest wynikiem występującego równocześnie
odruchu wpatrywania. Jeśli odruch ten jest eliminowany przez
http://rcin.org.pl
44
zastosowanie bodźca wzrokowego w punkcie fiksacji gałki ocznej
w stanie spoczynku, to reakcja wzbudzenia nie ulega wyraźnemu
zmniejszeniu [19].
W sumie należy stwierdzić, że odruch wpatrywania stanowi najbardziej znamienną cechę kota pretrygeminalnego. Brak tego odruchu
50i-
Rys. 4.5. Korelacja między zwiększeniem przepływu krwi przez mózg (CBF) i intensywnością ocznego odruchu wodzenia wywoływanego przez wielokrotny pionowy
ruch szczotki z piór (por. rys. 3.2): brak odruchu wodzenia ( —); odruch poronny ( + );
odruch szybko habituujący się w czasie próby ( + + ) ; silny odruch w ciągu całej
próby ( + + +)• Białe słupki — kora wzrokowa, czarne — kora czołowa. Oś rzędnych — powiększenie C B F w stosunku do prób kontrolnych. Średnie wyniki
z pięciu preparatów [15].
u szczura zmniejsza znacznie rolę szczura pretrygeminalnego w badaniach mózgu.
W serii prac Żernicki i wsp. badali łuk odruchu wpatrywania
u kota pretrygeminalnego. Przy użyciu elektrycznego drażnienia
określono okolice okoruchowe kory mózgowej [2]. Wyróżniono okolicę potyliczną, potyliczno-ciemieniową i czołową (rys. 4.6). Usunięcie
kory wzrokowej obejmujące potyliczną i potyliczno-ciemieniową okolicę okoruchową wywoływało zmniejszenie odruchu wpatrywania
i jego bardzo szybką habituację [1]. Odwrotnie, uszkodzenie czołowe
obejmujące czołową okolicę okoruchową powodowało zwiększenie
odruchu wpatrywania i czyniło go bardzo opornym na habituację
[3]. Wyniki były podobne jak po podaniu preparatowi amfetaminy
[3]. Usunięcie ciałek czworaczych górnych powodowało zniknięcie
odruchu wpatrywania [1].
http://rcin.org.pl
45
Rys. 4.6. Korowe okolice okoruchowe u kota pretrygeminalnego. Rysunek sumuje
wyniki z 23 preparatów dla powierzchni bocznej kory i z 5 preparatów dla
powierzchni przyśrodkowej. Zapisy ilustracyjne (otrzymane przy użyciu zmodyfikowanej metody Jarbusa, por. rozdz. 11) są z jednego preparatu. Czas trwania elektrycznego drażnienia kory zaznaczono poziomymi liniami [2].
Drugi odruch celowniczy kontrolowany przez mózg izolowany —
odruch akomodacji oka — był badany u kota pretrygeminalnego przez
Elula i Marchiafavę [5]. Stan spoczynkowej refrakcji jest w preparacie prawdopodobnie normalny i nie wymaga przystosowania do
przedmiotu znajdującego się w odległości większej niż 1-2 m. Mimo
braku współdziałania układu sympatycznego, odruch akomodacji ma
charakter również normalny (rys. 4.7). Istnieje akomodacja do
bliży i do dali; jej całkowity zasięg wynosi 4-5 dioptrii. Odruch
łatwo habituuje (rys. 4.8).
http://rcin.org.pl
46
Rys. 4.7. Odruch akomodacji oka. Zapisy A - C — ostry preparat pretrygeminalny
u kota; zapis D — kot normalny, u którego ruchy gałek ocznych zniesiono przez
podanie flaksedilu. Załamanie do góry oznacza zwiększenie refrakcji, a załamanie
do dołu — zmniejszenie refrakcji. Długość trwania bodźca wzrokowego zaznaczono
linią poziomą pod wykresem akomodacji. N — przedmiot jest blisko oka (10-20 cm),
F — przedmiot jest 6 m od oka. Pionowa strzałka odpowiada wielkości 2 dioptrii [5].
Piśmiennictwo
B., M A R C H I A F A V A P . L . , Ż E R N I C K I B., Studies on the visual fi.\ation
refie.x. II. The neural mechanism of the fixation refiex in normal and pretrigeminal cats, Acta Biol. Exp„ 2 5 ( 1 9 6 5 ) 2 0 7 - 2 1 7 .
2 . D R E H E R B., S A N T I B A N E Z H. G . , Ż E R N I C K I B., Oculomotor cortex localization in
the unanesthetized cat, Acta Neurobiol. Exp., 3 0 ( 1 9 7 0 ) 6 9 - 7 7 .
3 . D R E H E R B., Ż E R N I C K I B., Studies on the visual fixation reflex. III. The effects
of front al lesions in the cat, Acta Biol. Exp„ 2 9 ( 1 9 6 9 ) 1 5 3 - 1 7 3 .
4. — Visual fixation reflex: behavioral properties and neuronal mechanism, Acta
Biol. Exp„ 1 9 ( 1 9 6 9 ) 3 5 9 - 3 8 3 .
5 . E L U L R . , M A R C H I A F A V A P . L . , Accommodation
of the eye as related to hehavior
in the cat, Arch. Ital. Biol., 1 0 2 ( 1 9 6 4 ) 6 1 6 - 6 4 4 .
6. C O R O M E L I N C K M., R o u c o u x A., Characteristics of cat's saccades in different
states of alertness, Brain Res., 1 0 3 ( 1 9 7 6 ) 5 7 4 - 5 7 8 .
1. D R E H E R
http://rcin.org.pl
14
Rys. 4J. Habituacja odruchu akomodacji oka oraz reakcji wzbudzenia czynności
EEG w korze mózgowej (wzbudzenie słabo widoczne na tle zdesynchronizowanego
EEG) oraz w hipokampie (pojawiał się rytm theta). Bodźcem było pokazywanie
kotu oówka 20 cm przed jego oczyma. Czas trwania bodźca zaznaczono poziomą inią. Przerwy międzypróbowe wynosiły około 20 s. W pierwszej próbie
akomocacja i wzbudzenie EEG są bardzo silne. W próbie 21 reakcje były niewidoczre. Pojawiły się one ponownie w próbie 26 po zastosowaniu w poprzedzającej
przerwie międzypróbowej innego bodźca (kotu pokazano śrubokręt). Zapisy od
góry do dołu: czynność EEG z prawej i lewej kory ciemieniowej, akomodacja
i czynność EEG z hipokampa. D - dioptria. Ostry preparat pretrygeminalny u kota [5].
http://rcin.org.pl
48
7. H U G H E S A., Vergence in the cat, Vision Res., 12 (1972) 1961-1994.
8. — A auantitative analysis of the ca1 retinal gangiion celi topography, J. Comp.
Neurol., 163 (1975) 107-128.
9. K I N G F. A., M A R C H I A F A V A P. L., Ocular movements in the midpontine pretrigeminal preparation, Arch. Ital. Biol., 101 (1963) 149-160.
1 0 . K O N O R S K I J . , Integracyjna działalność mózgu, PWN, Warszawa 1 9 6 9 , 5 1 8 s.
1 1 . M I C H A L S K I A., K O S S U T M . , Ż E R N I C K I B„ The ocular following
reflex elicited
from the retinal periphery in the cat, Vision Res.. 17 (1977) 731-736.
1 2 . N O D A H . , F R E E M A N R. B„ G I E S B., C R E U T Z F E L D T O . D . . Neuronal
responses
in the visual corte.\ of awake cats to stationary and moving targets, Exp.
Brain Res., 1 2 ( 1 9 7 1 ) 2 8 9 - 4 0 5 .
13. R A D I L - W E I S S T . , Ż E R N I C K I B . , M I C H A L S K I A., Hippocampal theta acti\ity in
the acute pretrigeminal cat, Acta Neurobiol. Exp., 36 (1976) 517-534.
14. S C H L A G J . , S C H L A G - R E Y M., P E C K C . K., J O S E P H J . - P . , Visual responses of
thalamic neurons depending on the direction of gaze and the position of
targets in space, Exp. Brain Res., 40 (1980) 170-184.
15. S K O L A S I Ń S K A K „ K R Ó L I C K I L „ Ż E R N I C K I B . , Regional cerehral blood flow and
visual attention in the awake isolated cerebrum of the pretrigeminal cat, Acta
Neurobiol. Exp„ 39 (1979) 335-343.
1 6 . S T R Y K E R M., B L A K E M O R E C . , Saccadic and disjunctive eye movements
in cats,
Vision Res., 1 2 ( 1 9 7 2 ) 2 0 0 5 - 2 0 1 3 .
17. W I N T E R S O N B . J . , R O B I N S O N D . A., Fixation by the alert but solitary cat,
Vision Res., 15 (1975) 1349-1352.
1 8 . Ż E R N I C K I B . , Mózg, Ossolineum, Wrocław 1 9 8 3 , 1 6 8 s.
19. Ż E R N I C K I B . , D R E H E R B . , Studies on the \isual fi.ration. I. General properties
of the orientation fixation reflex in pretrigeminal and intact cats, "Acta Biol.
Exp„ 25 (1965) 187-205.
http://rcin.org.pl
5
Wytwarzanie odruchów
warunkowych
Wytworzenie odruchu warunkowego w przedniej części preparatu
pretrygeminalnego nastręcza trudności na skutek jej ograniczeń sensorycznych i ruchowych. Wymieńmy je po kolei:
1. W preparacie pretrygeminalnym nie dysponujemy naturalnym
bodźcem, który mógłby być wykorzystany jako dogodny bodziec
bezwarunkowy. Trudność tę możemy stosunkowo łatwo ominąć
stosując elektryczne drażnienie struktur limbicznych (napędowych)
mózgu, np. podwzgórza.
2. Istnieje tylko jedna reakcja, którą łatwo jest wykorzystać
w warunkowaniu klasycznym. Jest nią rozszerzenie źrenic. Jak wykazały doświadczenia na normalnych zwierzętach (por. [11], s. 254
i 255), zwężenie źrenic wywoływane przez światło lub elektryczne
drażnienie mózgu jest bardzo trudno uwarunkować. Wreszcie reakcja
akomodacji soczewki nie może być obserwowana bezpośrednio.
3. Istnieje tylko jedna reakcja, która może być wykorzystana
w warunkowaniu instrumentalnym. Jest nią pionowy ruch gałek
ocznych.
4. Jako sygnały warunkowe najdogodniej jest użyć bodźców wzrokowych. Jednakże już przed procesem warunkowania wywołują one
rozszerzenie źrenic (składnik reakcji wzbudzenia) i odruch wpatrywania. Reakcje te habituują, ale mogą być niespecyficznie silnie torowane przez elektryczne drażnienie podwzgórza, używane z reguły
w preparacie pretrygeminalnym jako wzmocnienie. Na skutek tego
w procesie warunkowania łatwiej jest uzyskać pożądaną reakcję niż
udowodnić, że jest ona warunkowa. Innymi słowy, trzeba zawsze
uwzględniać możliwość wystąpienia efektu pseudowarunkowego. Użycie bodźców węchowych jest technicznie trudne, chociaż łatwiejsze
niż u normalnego zwierzęcia (por. rozdz. 9). Jako bodziec warunkowy może jednak również służyć elektryczne drażnienie mózgu
(por. [11], s. 253 i 254).
B. Żernicki, Czuwający mózg
http://rcin.org.pl
50
Mimo tych trudności uzyskane zostały przekonywające wyniki
świadczące o tym, że w preparacie pretrygeminalnym można łatwo
wytworzyć zarówno klasyczne, jak i instrumentalne odruchy warunkowe.
Klasyczny odruch warunkowy rozszerzenia źrenic i jego różnicowanie zostało uzyskane przez Żernickiego i wsp. fl, 2, 13]. W doświadczeniu ostrym lub półchronicznym (trwającym 2-3 dni) kot pretrygeminalny znajdował się w aparacie stereotaktycznym, a w doświadczeniu chronicznym był codziennie umieszczany w aparacie, w którym
unieruchamiano jego głowę. Źródło bodźców warunkowych było
umieszczone kilkanaście centymetrów przed oczyma kota. Bodźcem
był ruch małego przedmiotu (np. obroty małego krzyżyka) lub
przerywane światło kieszonkowej latarki. Bodziec bezwarunkowy
zastępowało elektryczne drażnienie okolicy okołosklepieniowej podwzgórza, które wywoływało silne rozszerzenie źrenic i wzbudzenie
czynności EEG. Sesja doświadczalna składała się z około 10-20
prób. Przerwy międzypróbowe wynosiły około 1 min. W doświadczeniach ostrych i półchronicznych sesje przeprowadzano co kilka
godzin, a w doświadczeniach chronicznych raz dziennie. Wyraźne
warunkowe rozszerzenie źrenic uzyskiwano na ogół w ciągu kilku
sesji, a różnicowanie w ciągu następnych kilku sesji. Warunkowemu
rozszerzeniu źrenic towarzyszyło wzbudzenie czynności EEG w korze
mózgowej.
Powstanie reakcji warunkowej tego rodzaju ilustruje rysunek 5.1.
Słaby bodziec wzrokowy przed procesem warunkowania (I sesja
doświadczalna) nie wywoływał reakcji, natomiast na XI sesji (trzeciego dnia) powodował bardzo silną reakcję. W obu sesjach pokazana
jest reakcja w czasie pierwszej próby, tzn. przed podaniem pierwszego wzmocnienia, a więc kiedy nie mógł jeszcze wystąpić efekt
pseudowarunkowy. Na rysunku 5.2 widać różnicowanie odruchu
rozszerzenia źrenic. Przed warunkowaniem oba silne bodźce wzrokowe
wywoływały rozszerzenie źrenic będące przejawem reakcji orientacyjnej. W procesie warunkowania reakcja ta została na jeden z bodźców
utrwalona, a na drugi wygaszona.
Shlaer i Meyers [10], a następnie Kawamura i wsp. [5, 6] wytwarzali instrumentalne odruchy warunkowe u kota pretrygeminalnego.
Stosowali oni podobną metodę wytwarzania odruchu, która polegała
na tym, że spontaniczne ruchy gałek ocznych preparatu były wmacniane elektrycznym drażnieniem okolicy „przyjemnościowej" w bocznym
http://rcin.org.pl
51
XI
10
10
J
o
1s
O-O-O-O-O-C^O-O-O-O-O-O-OO-CWO
Rys. 5.1. Wytworzenie się warunkowego rozszerzenia źrenic na słaby bodziec wzrokowy (przerywane światełko żarówki kieszonkowej lampki). P o lewej stronie brak
wpływu bodźca wzrokowego na szerokość źrenic w pierwszej próbie I sesji doświadczalnej (przed warunkowaniem). Po prawej stronie silne rozszerzenie źrenic na ten
sam bodziec w pierwszej próbie XI sesji, kiedy spoczynkowa szerokość źrenic
była również niewielka. Po czterech sekundach izolowanego działania bodźca warunkowego został zastosowany bodziec bezwarunkowy (drażnienie elektryczne okolicy
okołosklepieniowej podwzgórza), który wywołał jeszcze silniejsze rozszerzenie źrenic.
Linie pod osią odciętych pokazują długość działania bodźca wzrokowego (cieńsza
linia) i elektrycznego drażnienia podwzgórza (grubsza linia). Półchroniczny preparat
pretrygeminalny u kota [2j.
Rys. 5.2. Różnicowanie odruchu rozszerzenia źrenic. Bodźcami warunkowymi był
ruch małych przedmiotów umieszczonych stale w jednym miejscu przed oczyma
kota. Bodźcem dodatnim był poziomy oscylacyjny ruch krążka, a bodźcem ujemnym obroty krzyżyka. Od lewej strony ku prawej pokazane są trzy kolejne próby
X sesji doświadczalnej. W próbie 7 i 9 dodatni bodziec warunkowy wywołuje
rozszerzenie źrenic, natomiast w próbie 8 bodziec ujemny nie wywołuje reakcji.
Chroniczny preparat pretrygeminalny u kota [13].
podwzgórzu. Na skutek tego ruch gałek ocznych zaczynał się często
pojawiać (rys. 5.3). Jeśli następnie wzmocnienie przestano stosować
(tzn. odruch wygaszano), ruch stawał się coraz rzadszy. Jednak
w tej sytuacji doświadczalnej dużą rolę odgrywać musiał efekt
pseudowarunkowy. Dla kontroli autorzy stosowali okresy, w których
http://rcin.org.pl
52
drażnienie elektryczne było stosowane bez związku z występującym
ruchem gałek (rys. 5.3). Ruchy gałek ocznych stawały się wtedy
również częstsze, ale ich częstotliwość była około trzy razy mniejsza
niż w okresie, kiedy bodziec elektryczny stanowił wzmocnienie.
W okresie warunkowania następowało zatem sumowanie efektu
25
Rys. 5.3. Warunkowanie instrumentalne ruchu gałek ocznych. Procedura warunkowania polegała na wzmacnianiu spontanicznych ruchów gałek ocznych w górę elektrycznym drażnieniem okolicy „przyjemnościowej" bocznego podwzgórza. Kolejno pokazano okresy: przed warunkowaniem (jasne kółka), warunkowania (ciemne kółka),
wygaszenia (jasne kółka), stosowania elektrycznego drażnienia w sposób nie związany
z ruchem oka (krzyżyki) i ponownie okres bez wzmacniania (j asr »e kółka). Linie
pod osią odciętych pokazują czas stosowania drażnień elektrycznych. W obu tych
okresach natężenie i częstotliwość stosowanego prądu były podobne. Każdy punkt
na wykresie sianowi średnią ilość ruchów z dwóch kolejnych minut. Ostry preparat
pretrygeminalny u kota [6].
warunkowego i torowania pseudowarunkowego. Przypomnijmy, że
zgodnie z zasadami sumowania odruchów nawet dwa niewielkie
efekty mogą wspólnie dać efekt znaczny. Tak więc w tych doświadczeniach efekt warunkowy mógł nie być duży.
Żeby uniknąć tej trudności Żernicki i wsp. [12] wytworzyli
http://rcin.org.pl
53
instrumentalny odruch warunkowy na bodziec sporadyczny (rys. 5.4).
W czasie wygaszania przeciwdziałano występowaniu efektu pseudowarunkowego stosując drażnienie podwzgórza w przerwach międzypróbowych. Uzyskano również różnicowanie stosując procedurę,
w której ruch oka do bodźca położonego powyżej głowy zwierzęcia
był wzmacniany, a ruch do przeciwległego nie wzmacniany lub vice
versa. Jednakże procesy warunkowania i różnicowania przebiegały
dość wolno i odruchy były nieregularne (rys. 5.4).
Autorzy ci przeprowadzili również pilotowe doświadczenia (nie
25°r
Rys. 5.4. Warunkowanie instrumentalne ruchu gałek ocznych na sporadycznie stosowany bodziec wzrokowy. Pokazano okres warunkowania (prążek + ), wygaszania
( p r ą ż e k - ) i ponownego warunkowania (prążek + ). Bodźcem warunkowym był prążek
wyświetlany 20° ponad punktem fiksacji gałek ocznych w sytuacji spoczynkowej.
Wzmocnienie stanowiło elektryczne drażnienie okolicy „przyjemnościowej" w bocznym
podwzgórzu. Przerwy międzypróbowe wynosiły około 1 min. Początek wygaszania
i ponownego warunkowania zaznaczono strzałką. W czasie wygaszania podwzgórze
było drażnione w przerwach między prób owych. Każdy słupek stanowi średnią
wielkość ruchów w czterech kolejnych próbach. W górze rysunku pokazane są
trzy oryginalne uśrednione zapisy ruchu gałki ocznej (działanie bodźca wzrokowego
zaznaczono poziomą linią). Półchroniczny preparat pretrygeminalny u kota [12].
http://rcin.org.pl
54
opublikowane), w których usiłowali wytworzyć odruch warunkowy
typu unikania. Ruch gałki ocznej chronił preparat przed elektrycznym drażnieniem okolicy okołosklepieniowej podwzgórza. W tej
sytuacji odruch warunkowy nie wytwarzał się.
Wreszcie Keene i Keene [7] podjęli próbę warunkowania instrumentalnego u pretrygeminalnego szczura (preparat ten nazwali oni
pretrygeminalnym cerveau isole). Autorzy nie stosowali sporadycznego bodźca warunkowego — reakcją warunkową było zmniejszenie
lub zwiększenie amplitudy czynności EEG, a bodźcem bezwarunkowym elektryczne drażnienie przyjemnościowej lub awersyjnej okolicy mózgu. W ich doświadczeniach znaczną rolę odgrywał efekt
pseudowarunkowy, zwłaszcza kiedy wytworzoną reakcją była desynchronizacja czynności EEG, którą na ogół powodował sam bodziec
bezwarunkowy. Autorzy byli świadomi tej trudności, ale są przekonani, że udało im się wytworzyć instrumentalne odruchy warunkowe zarówno typu osiągania, jak i unikania.
Porównajmy obecnie proces warunkowania w preparacie pretrygeminalnym z tym, który występuje u normalnego zwierzęcia. Analiza warunkowania rozszerzenia źrenic i towarzyszącego mu wzbudzenia EEG u normalnych kotów (3] oraz u innych zwierząt i u ludzi
(dla piśmiennictwa por. |11], s. 271) wskazuje, że tego rodzaju
proces warunkowania w preparacie pretrygeminalnym przebiega z normalną szybkością. Wyniki te sugerują zatem, że wytwarzanie klasycznych odruchów warunkowych w preparacie pretrygeminalnym jest
normalne.
Warunkowy odruch wpatrywania u normalnych kotów był rutynowo wywoływany w doświadczeniach Schlaga i wsp. [9], a u normalnych małp w pracach wielu autorów. Porównanie z ich wynikami
sugeruje, że w preparacie pretrygeminalnym proces warunkowania
instrumentalnego przebiega wolniej niż u normalnego zwierzęcia,
a już wytworzone odruchy są mniej stabilne. Jak wiemy z poprzedniego rozdziału, odruch wpatrywania w preparacie pretrygeminalnym
jest na ogół mniej dokładny niż u normalnego zwierzęcia. Być
może, że za oba te zjawiska jest odpowiedzialny brak w ir.ózgu
izolowanym proprioceptywnej informacji zwrotnej (por. rozdz. 1).
Wiemy z doświadczeń na normalnych zwierzętach |4, 8], że chociaż
wytworzenie instrumentalnego odruchu warunkowego bez informacji
proprioceptywnej jest możliwe, to jednak odruch ten jest mniej
http://rcin.org.pl
55
doskonały. Z drugiej jednak strony, w warunkowaniu ruchu gałek
ocznych zwierzę może się posługiwać zwrotną informacją wzrokową.
Na rolę tego czynnika wskazują wyniki Kawamury i wsp. [6], którzy
wykazali, że w preparacie pretrygeminalnym warunkowanie instrumentalne ruchów gałek ocznych jest gorsze w ciemności niż
w świetle.
Opisane w poprzednich rozdziałach właściwości reakcji wzbudzenia i odruchu celowniczego w preparacie pretrygeminalnym świadczą, że pobudliwość izolowanego mózgu tego preparatu jest w swej
istocie normalna. Z kolei przebieg habituacji reakcji wzbudzenia
i odruchu celowniczego oraz przebieg warunkowania klasycznego
i instrumentalnego świadczą, że plastyczność mózgu pozostaje również normalna. Obie te cechy przekonywająco wskazują, że w mózgu
izolowanym preparatu pretrygeminalnego istnieje normalny stan czuwania i w tym czasie działalność mózgu w swej istocie nie odbiega od normy.
Piśmiennictwo
J., MARCHIAFAVA
P.
L., ŻERNICKI B.,
Higher nervous activity in
cats with midpontine pretrigeminal transection, Science, 137 (1962) 126-127.
— Conditioning in the midpontine pretrigeminal cat, Arch. Ital. Biol., 100 (1962)
305-310.
B A N T . , S H I N O D A H . . E\perimental
studies on the relation between the hypotluilamus
and conditioned refle.Y, Med. J. Osaka Univ., 7 (1956) 643-676.
G Ó R S K A T . , J A N K O W S K A E., The effects of deąfferentation
of a limb on instrumental
reflexes, |W:] E. G u t m a n n , P. Hnik (red.), Central and peripheral
mechanisms
of motor functions, Publ. House Czech. Acad. Sci., Prague 1963, s. 209-213.
I K E G A M I S . , N I S H I O K A S . , K A W A M U R A H . , Operant discriminative
conditioning
of vertical eye movements in the midpontine pretrigeminal cat, Brain Res., 124
(1977) 99-108.
— Operant conditioning of vertical eye movements without visual feedback in
the midpontine pretrigeminal cat, Brain Res., 169 (1979) 421-431.
K E E N E J . J . , K E E N E N . M . , Intracranial self-stimulation
and escape by EEG-deri\ed
instrumental responses in cerveau isole rats, Physiol. Psychol., 5 (1977) 181-188.
K O S L O V S K A Y A I . B., V E R T E S R. P., M I L L E R N . E . , Instrumental
learning without
proprioceptive feedback, Physiol. Behav., 10 (1973) 101-107.
S C H L A G J . , S C H L A G - R E Y M . , P E C K C. K . , J O S E P H J . - P . ,
Visual responses of
thaJamic neurons depending on the direction gaie and the position of targets
in space. Exp. Brain Res.. 40 (1980) 170-184.
S H L A E R R., M Y E R S M. L., Operant conditioning
of the pretrigeminal cat, Brain
Res;., 38 (1972) 222-225.
1. A F F A N N I
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
http://rcin.org.pl
56
11.
B., Isolated cerebrum of midpontine pretrigeminal preparation: a review,
Acta Biol. Exp„ 24 (1964) 247-284.
12. Ż E R N I C K I B . , M I C H A L S K I A., R A D I L - W E I S S T . , K A C Z K O W S K A E., Instrumental
ocular conditioning in acute pretrigeminal cal. Acta Neurobiol. Exp., 38 (1978)
71-77.
13. Ż E R N I C K I B., O S E T O W S K A E . , Conditioning and differentiation in the chronic
midpontine pretrigeminal cat, Acta Biot. Exp., 23 (1963) 25-32.
ŻERNICKI
http://rcin.org.pl
6
Cerveau isole:
prekursor preparatu
pretrygeminalnego
Preparat cerveau isole uzyskał po raz pierwszy w 1935 r. Bremer,
który przeciął u kota śródmózgowie na poziomie międzywzgórkowym
[6, 7]. W latach późniejszych opisano również cerveau isole u psa
[2], małpy [10] i szczura [18].
Moruzzi [11, 12] słusznie zaproponował, aby rozróżniać dwa
odrębne preparaty: niskie cerveau isole i wysokie cerveau isole.
Jest rzeczą dogodną przyjąć, że w preparacie niskim cięcie przebiega między mostem a śródmózgowiem lub w pobliżu tej granicy.
Preparat ten obejmuje również klasyczne cerveau isole Bremera,
gdzie cięcie biegnie grzbietowo między wzgórkami, a brzusznie
między mostem a śródmózgowiem [6]. W wysokim cerveau cięcie
przebiega między śródmózgowiem a międzymózgowiem lub w pobliżu
tej granicy.
Najpierw omówimy właściwości niskiego cerveau isole. Preparat
ten jest często przeciwstawiany opisanemu później preparatowi pretrygeminalnemu. W istocie, w okresie ostrym (tzn. w dniu operacji)
izolowane mózgi preparatów są w przeciwstawnych stanach: w preparacie pretrygeminalnym mózg pozostaje stale w stanie czuwania,
natomiast w preparacie cerveau isole w stanie śpiączki.
Jednakże obserwacje preparatów chronicznych rzuciły na tę sprawę
nowe światło. Jak to opisano w rozdziale 2, w chronicznym preparacie pretrygeminalnym istnieje cykl snu i czuwania (por. rys.
2.3 i 2.4). Obserwacje chronicznych niskich cerveau isole u kotów
[3, 13, 15, 16, 20] i szczurów [22] wykazały, że z upływem czasu
pojawia się u nich również cykl snu i czuwania. Szczególnie przekonujące są te prace, w których stwierdzono nie tylko odnowę
desynchronizacji w czynności EEG, ale również pojawienie się
towarzyszącego jej rozszerzenia źrenic [16, 20] oraz odnowę reaktywności na bodźce wzrokowe [16, 22]. Odnowę cyklu w czynności
http://rcin.org.pl
58
słuch
wzrok
'
—
~
nhn1
most
i
EMG
EKG
UUiUUiUUUiiUiU'
MiUUUiUUUUUUUU*;
Rys. 6.1. Cykl snu i czuwania w chronicznym niskim cerveau isole u kota.
A — źrenice są szerokie, a czynność EEG w korze mózgowej zdesynchronizowana.
B — szerokość źrenic jest mniejsza, a w korowej czynności EEG widać wrzeciona
(w tym czasie wystąpił epizod snu paradoksalnego w tylnej części preparatu).
C — źrenice są wąskie, a w czynności EEG wystąpiła znaczna synchronizacja
(pełne zwężenie źrenic nastąpiło po dłuższym czasie synchronizacji w EEG). Czynność EEG rejestrowano ze słuchowej i wzrokowej kory mózgowej oraz poniżej
cięcia z tworu siatkowatego mostu. Rejestrowano również elektromiogram z mięśni
karku oraz akcję serca. Preparat był oślepiony w celu uniknięcia wahań w szerokości źrenic w wyniku zmian oświetlenia [20],
EEG i szerokości źrenic u kota ilustruje rysunek 6.1, a odnowę
cyklu w czynności EEG u szczura — rysunek 6.2.
Ślósarska i Żernicki [16] wyróżnili w niskim cerveau isole kota
trzy okresy: ostry, który trwa jeden dzień, chroniczny wczesny,
który trwa co najmniej trzy tygodnie, i chroniczny późny. W okresie
ostrym (śpiączki) wzbudzenie czynności EEG, tak spontaniczne jak
w odpowiedzi na bodźce czuciowe, jest drastycznie uszkodzone,
a źrenice kota całkowicie zwężone (tab. 6.1). W okresie chronicznym
wczesnym (półśpiączki) istnieje już cykl synchronizacji i desynchronizacji czynności EEG i towarzyszący mu cykl całkowitego i częściowego zwężenia źrenic. Jednakże epizody zdesynchronizowanej czynności EEG rozwijają się bardzo wolno i trwają krótko, a bodźce
wzrokowe i węchowe są nadal rzadko efektywne. Wreszcie w okresie
chronicznym późnym obecny jest prawdziwy cykl snu i czuwania.
http://rcin.org.pl
59
Dzień - 3
?**te
Wtku *
'TNft a r
tP
1
t; f f
I!
i i
i
ii
' • " A l
m u ir
Typ m <tfc> N
Godz
10
Dzień 1
V
i
i
ss albo IV
•
»
20
Dzień
:
I
21
•
t
n
2
TJiJrfuiMniJLJMiiir^^
u—
ttJoJbotv
_
_JIIUBUTT^^
Dzień
J L
3
11 TULT
ULJlJBLJTULr
JL
:
W
1C
^
M
U
^
y
13
i
U
;
-
1
15
1
18
"
Rys. 6.2. Wzorce zmian w czynności EEG u szczura trzy dni przed cięciem
międzywzgórkowym (dzień —3), w dniu cięcia (dzień 1) oraz drugiego i trzeciego
dnia po cięciu. Cięcie wykonano o godz. 10 rano. Górne wykresy oznaczają
ilość czynności theta w hipokampie: w ponad 50% czasu ( + + ) ; od 5 do 50%
czasu ( + + ) ; mniej niż 5% czasu ( —). Dolne wykresy oznaczają typy czynności
EEG w czołowej korze mózgowej. Pionowe strzałki w zapisie przed operacyjnym
oznaczają epizody snu paradoksalnego [22],
http://rcin.org.pl
60
Tabela 6.1. Porównanie kota pretrygeminalnego i niskiego cerveau isole. Okres
ostry w obu preparatach trwa jeden dzień, a chroniczny wczesny u kota cerveau
isole — co najmniej trzy tygodnie. Cykl oznacza obecność czterech typów czynności
EEG albo obecność lekkiego i całkowitego zwężenia źrenic. Reakcja wzbudzenia
obejmuje wzbudzenie EEG i rozszerzenie źrenic na bodźce wzrokowe i węchowe.
W ostrym preparacie cerveau isole bodźce wzrokowe były efektywne, jeśli źrenice
były sztucznie rozszerzone [17].
Preparat
Okres
Pretrygeminalny ostry
chroniczny
Cerveau isole
EEG
typ I i II
cykl
ostry
typ II
chr. wczesny cykl
chr. późny
cykl
Źrenice
Wzbudzenie Wpatrywanie
zwężone
cykl
dobre
dobre
adekwatne
adekwatne
nitkowate
cykl
cykl
poronne
słabe
dobre
brak
poronne
poronne
W czasie synchronizacji czynności EEG preparat może być łatwo
obudzony przez bodźce wzrokowe i węchowe.
W niskim preparacie cerveau isole u szczura proces odnowy
cyklu snu i czuwania następuje znacznie szybciej i czuwanie często
pojawia się już na drugi dzień (rys. 6.2). Tak więc w cerveau
isole szczura rozróżniamy tylko dwa okresy: ostry i chroniczny.
Na uwagę zasługuje również upodobnienie się techniki operacyjnej służącej do uzyskania preparatów pretrygeminalnego niskiego
cerveau isole. Początkowo, w celu wykonania cięcia przedmostowego
u kota, narzędzie przecinające pień mózgu było wprowadzane przez
półkulę mózgu i cięcie biegło do przodu od namiotu móżdżku.
W późniejszych latach, dzięki zastosowaniu zakrzywionej łopatki
(por. rys. 11.7), stało się możliwe dojście operacyjne z tyłu od
namiotu móżdżku, tzn. tak jak dla uzyskania preparatu pretrygeminalnego. W ten sposób w niskim cerveau isole półkule mózgu
pozostają również nie uszkodzone. U szczura preparat cerveau
isole może być uzyskany w ten sposób nawet przy użyciu prostej
łopatki [22],
Przy użyciu takiego dojścia operacyjnego systematyczne badania
efektów przecięcia pnia mózgu na różnym poziomie wykazały, że
obszar pnia mózgu, którego przecięcie powoduje uzyskanie u kota
niskiego cerveau isole, i analogiczny obszar dla preparatu pretrygemi-
http://rcin.org.pl
61
nalnego częściowo pokrywają się na granicy między mostem a śródmózgowiem (rys. 6.3). Innymi słowy, cięcie w tym rejonie czasami
daje preparat cerveau isole, a czasami pretrygeminalny. U szczura
rejon ten leży nieco bardziej do tyłu, a mianowicie w przedniej
części mostu [22]. Różnica ta jest spowodowana prawdopodobnie
mniejszymi rozmiarami mózgu, na skutek czego uszkodzenie pnia
mózgu spowodowane przez cięcie w przedniej części mostu może
Rys. 6.3. Obszary, w których pełne przecięcie pnia mózgu u kota w płaszczyźnie
odchylonej od pionu o 30° daje preparat cerveau isole (zakreskowanie poziome)
i preparat pretrygeminalny (zakreskowanie skośne). Jak widać, oba obszary częściowo nakładają się. Czarna plama - jądro Edinger-Westphala. Cięcie strzałkowe pnia
mózgu [17].
penetrować śródmózgowie. Wyniki te wskazują, że w tych rejonach
granicznych znajdują się krytyczne struktury układu wzbudzającego,
których uszkodzenie wywołuje śpiączkę charakteryzującą preparat
cerveau isole. Uszkodzenie tych struktur zależy nie tylko od stereotaktycznego poziomu cięcia, ale również od rozległości anatomicznych i funkcjonalnych zmian wywołanych przez cięcie. Zależą one
między innymi od stopnia krwawienia, który cechują znaczne różnice
indywidualne.
Zwróćmy uwagę na dalsze podobieństwa między preparatem
niskim cerveau isole a pretrygeminalnym [17, 22]:
1. Sen paradoksalny jest w obu preparatach nieobecny.
2. Czas trwania czynności theta w hipokampie jest w obu
preparatach zwiększony [8, 14, 22].
http://rcin.org.pl
62
3. W okresie ostrym w obu preparatach typ IV czynności EEG
jest na ogół nieobecny, a typ II, który dominuje w preparacie
cerveau isole, zajmuje również znaczną ilość czasu w preparacie
pretrygeminalnym.
4. W okresie chronicznym (u kota cerveau isole w okresie
chronicznym późnym) bodźce wzrokowe i węchowe wywołują w obu
preparatach reakcję wzbudzenia o podobnej sile.
5. W okresie chronicznym późnym u kota cerveau isole i w okresie
chronicznym u kota pretrygeminalnego rozkład czasowy między
poszczególnymi typami czynności EEG jest podobny [17]. Niestety
nie mamy jeszcze dostatecznej liczby obserwacji w celu wyciągnięcia
takiego wniosku dla preparatów u szczura.
Należy jednak podkreślić istotne różnice istniejące między tymi
preparatami [17, 22]. Omówmy je po kolei.
W preparacie pretrygeminalnym zarówno powstawanie, jak i utrzymywanie się desynchronizacji czynności EEG jest w zasadzie normalne.
Czynność zdesynchronizowana EEG jest nawet obfitsza niż u normalnego zwierzęcia, spontanicznie pojawiające się epizody desynchronizacji zazwyczaj rozwijają się raptownie i wreszcie bodźce wzrokowe
oraz węchowe bardzo łatwo ją wywołują. Natomiast w niskim
cerveau isole w okresie ostrym i chronicznym wczesnym u kota
i w okresie ostrym u szczura proces desynchronizowania czynności
EEG jest zaburzony. To samo dotyczy reakcji wzbudzenia źrenic
(u kota) i prawdopodobnie innych składników reakcji wzbudzenia.
Jest to spowodowane eliminacją przez cięcie aktywującego wpływu
tworu siatkowatego górnego mostu i dolnego śródmózgowia (por.
[12]) oraz jądra miejsca sinawego (locus coeruleuś), które w niektórych preparatach pretrygeminalnych pozostaje nie uszkodzone
powyżej cięcia. Brak tych wpływów jest stopniowo kompensowany
przez izolowany mózg.
Należy jednak zwrócić uwagę, że chociaż w okresie ostrym
bodźce węchowe nie są zdolne do wywołania typowej reakcji wzbudzenia, to mogą one łatwo spowodować zniknięcie na pewien okres
(do 1,5 min) wrzecion w czynności EEG [1, 21]. Zjawisko to,
którego mechanizm jest niejasny, ilustruje rysunek 6.4.
W okresie ostrym przekrój źrenic u kota pretrygeminalnego
wynosi parę milimetrów, podczas gdy źrenice kota w niskim cerveau
http://rcin.org.pl
63
wzrok.
b.węchowy
ls
f
b, wzrokowy
Rys. 6.4. Porównanie węchowej i wzrokowej reaktywności czynności EEG u kota
cerveau isole. A — wdmuchiwany do nozdrzy zapach kolidyny (silny bodziec węchowy) powoduje zanik wrzecion. B — 1,5 min później obroty czarnego krzyżyka
(silny bodziec wzrokowy) nie wywołują reakcji. Czynność EEG rejestrowano z okolicy czuciowo-ruchowej i wzrokowej kory mózgowej. Tracheotomizowany preparat
ostry |21J.
isole są całkowicie zwężone. Różnica ta wydaje się bardziej drastyczna niż różnica w czynności EEG. Być może jądro Edinger — Westphala jest hamowane nie tylko przez opuszkę (por. rozdz. 1), ale
również przez struktury znajdujące się w przedniej części mostu.
Wreszcie, podczas gdy u kota pretrygeminalnego zachowany
jest pionowy odruch wpatrywania, to u kota cerveau isole brak
jest odruchu wpatrywania w okresie ostrym, a w okresie chronicznym jest on poronny. Wskazuje to, że ośrodek dla pionowego
odruchu wpatrywania, znajdujący się prawdopodobnie blisko jądra
nerwu okoruchowego, jest w preparacie cerveau isole uszkodzony
przez cięcie.
Sumując można stwierdzić, że u kota zespół patologiczny preparatu niskiego cerveau isole w stosunku do preparatu pretrygeminalnego polega na przejściowym braku stanu czuwania i trwałym
uszkodzeniu odruchu wpatrywania (por. [17]). U szczura tylko
http://rcin.org.pl
64
pierwszy z tych objawów odróżnia niskie cerveau isole od preparatu
pretrygeminalnego.
Przejdźmy obecnie do preparatu wysokiego cerveau isole. Jego
analiza jest trudniejsza, gdyż zachowanie oczne jest kontrolowane
poniżej cięcia. W okresie ostrym w preparacie tym czynność EEG
jest bardziej zsynchronizowana niż w niskim cerveau isole (dominują
typy III i IV), a bodźce węchowe nie są w stanie wywołać
desynchronizacji EEG [1]. Warto dodać, że w niskim preparacie cerveau
szczur 195
(05M*
|O.MmV
S
100
50
-J1—J
0.
2!
9
21
godziny
9
21
szczur 231
uszkodzeń®
Z
%
i
100
r^Ki/tf
50
0.JLi
1
H-f
2«
-/V
9
21
9
godziny
Rys. 6.5. Cykl dobowy zdesynchronizowanej i zsynchronizowanej czynności EEG
w chronicznym wysokim preparacie cerveau isole u szczura. A — przykłady zdesynchronizowanej (Z) i zsynchronizowanej (S) czynności EEG. Na prawo szybkość
przesuwu papieru była większa. B — rozkład czasowy zsynchronizowanej czynności
EEG od drugiego do szóstego dnia po cięciu w tym samym preparace jak
w A. Pokazano procent trwania zsynchronizowanej czynności EEG w kolejnych
godzinach. C — zniknięcie cyklu dobowego po obustronnym uszkodzeniu jądra
nadwzrokowego w preparacie u innego szczura. Zapisy były otrzymane przed aszkodzeniem jąder (czwartego i piątego dnia po cięciu) i nazajutrz po uszkodzeniu
(siódmego dnia po cięciu). Pokazano procent trwania zdesynchronizowanej czynności EEG w kolejnych godzinach [9],
http://rcin.org.pl
65
isole u kota łatwo uzyskać zwiększenie synchronizacji czynności
EEG przez wzrokową deaferentację lub podanie Pentothalu [5].
Innymi słowy, preparat ten możemy upodobnić do wysokiego cerveau
isole.
Jednakże w chronicznym wysokim cerveau isole również występuje
odnowa cyklu synchronizacji i desynchronizacji czynności EEG
w korze mózgowej. Zostało to stwierdzone na kotach [13, 19],
psach |2] i szczurach |9J. Hanada i Kawamura |9] opisali również
odnowę dobowego cyklu synchronizacji i desynchronizacji czynności
EEG u szczura (rys. 6.5). Odnowa cyklu w czynności EEG występuje
również w jednostronnym preparacie cerveau isole, kiedy jednostronne cięcie przedwzgórkowe jest uzupełnione przez rozszczepienie mózgu — przecięcie spoideł mózgu |4]. Tak więc izolowany mózg potrafi skompensować nie tylko brak aktywującego wpływu z tworu
siatkowatego górnego mostu (jak to ma miejsce w niskim cerveau
isole), ale również brak takiego wpływu z całego śródmózgowia.
W mechanizmie odnowy czuwania decydującą rolę odgrywa prawdopodobnie podwzgórze (por. [12]).
Na zakończenie uwaga terminologiczna. Jak widzimy, dwa zbliżone do siebie preparaty, cerveau isole i pretrygeminalny, noszą
zupełnie odmienne nazwy. Odzwierciedlają one inne okresy w historii
badań. W okresie opisania preparatu cerveau isole (lata trzydzieste)
często usuwano mózg z czaszki, a w okresie powstania preparatu
pretrygeminalnego (lata pięćdziesiąte) często przecinano pień mózgu.
Tak więc nazwa „cerveau isole" podkreślała, że mózg pozostał
w czaszce, a nazwa „pretrygeminalny" określała poziom cięcia.
Piśmiennictwo
5
A . , M O R U Z Z I G . , Olfactory
arousal reactions in the „cerveau isole"
cal., Electroenceph. Clin. Neurophysiol., 5 (1953) 2 4 3 - 2 5 0 .
2 . B A T S E L H . L . , Electroencephalographic
synchronization and desynchronization in
the chronię cerveau isole of the dog, Electroenceph. Clin. Neurophysiol., 12
(1960) 421-430.
3. B A T S E L H . L . , Spontaneous desynchronization in the chronię cat „cerreau isole",
Arch. Ital. Biol., 102 (1964) 547-566.
4. B E R L U C C H I G., Electroencephalographic actmty of the isolated hemicerehrum of
the cat, Exp. Neurol., 15 (1966) 220-228.
5 . B I Z Z I E . , S P E N C E R W. A., Enhancement of EEG synchrony in the acute ..cerveau
iwie", Arch. Ital. Biol.. 100 (1962) 234-247.
1.
ARDUINI
B. Żernicki. Czuwający mózg
http://rcin.org.pl
66
6.
F.,- „Cerveau isole" et physiologie du sommeil, C. R. Soc. Biol.,
Paris, 118 (1935) 1235-1241.
7. — L'acti\ite cerebrale au cours du sommeil et de la nareose.
Contribution
a Tetude du mecanisme du sommeil, Buli. Acad. Med. Belg., 4 (1937) 68-86.
8 . G O T T E S M A N N C., Ż E R N I C K I B . , G A N D O L F O G . , Hippocampal
theta activity in the
acute cerveau isole cat, Acta Neurobiol. Exp., 41 (1981) 251-255.
9 . H A N A D A Y . , K A W A M U R A H . , Sleep-waking electrocorticographk
rhythms in chronię cerveau isole rats. Physiol. Behav., 2 6 ( 1 9 8 1 ) 7 2 5 - 7 2 8 .
10.
BREMER
MASSOPUST
(1968)
11.
L.
C.,
Jr.,
WHITE
R.
J.,
WOLIN
L.
R.,
ALBIN
M.
S.,
YASHON
N., Electrical activity of the isolated macaąue brain, Exp. Neurol.,
TASLITZ
D.,
22
303-325.
G., Reticular influences on the EEG, Electroenceph. Clin. Neurophysiol.,
16 (1%4) 2-17.
12. — The sleep-waking cycle, Ergebn. Physiol., 64 (1972) 1-165.
MORUZZI
13. NANEJSZWILI
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
T.
L„
BAKURADZE
A.
N.,
NOSELIDZE
A.
G.,
ARAGWELI
R.
I.,
Ob elektriczeskoj aktiwnosti nowoj kory koszek s premezencefaliczeskoj pererezkoj stwola mozga w uslowijach chroniczeskogo opyta. Fizjol.
Żurn. S S S R Seczenowa, 9 ( 1 9 7 5 ) 1 2 7 3 - 1 2 8 0 .
O L M S T E A D C . E., V I L L A B L A N C A J . R., Hippocampal
theta rhythm persists in
the permanently isolated forebrain of the cat, Brain Res. Buli. 2 (1977)
93-100.
S E R K Ó W F. N . , M A K U L K I N R . F., T Y C Z I N A D . N . , Elektriczeskaja
aktiwnost
golownogo mozga pośle mezencefaliczeskoj pererezki w uslowijach chroniczeskogo
eksperimenta, Fizjol. Żurn. SSSR Seczenowa, 7 ( 1 9 6 6 ) 8 3 7 - 8 4 5 .
ŚLÓSARSKA
M.,
Ż E R N I C K I B., Sleep-waking
cycle in the cerveau isole cat,
Arch. Ital. Biol., 111 (1973) 138-155.
— Chronić pretrigeminal and cerveau isole cats, Acta Neurobiol. Exp., 33
(1973) 811-827.
U S E R P., G I O A N N I H., G O T T E S M A N N C . , Intermediate
stage of sleep and acute
cerveau isole preparation in the rat. Acta Neurobiol. Exp., 40 (1980) 521-525.
VILLABLANCA
J., The electrocorticogram
in the chronic cerveau isole cat,
Electroenceph. Clin. Neurophysiol., 19 (1965) 575-586.
— Ocular behavior in the chronic cerveau isole cat, Brain Res., 2 (1966)
99-102.
Ż E R N I C K I B., D R E H E R B., K R Z Y W O S I Ń S K I L., S Y C H O W A B., Some
properties
of the acute midpontine pretrigeminal cat, Acta Biol. Exp., 27 (1967) 123-139.
ŻERNICKI B., GANDOLFO G . , GLIN L . , GOTTESMANN C . ,
Cerveau isole and
pretrigeminal rats, Acta Neurobiol. Exp., 44 (1984) 137-155.
DASZNIANI
M. G.,
http://rcin.org.pl
7
Część tylna
preparatu
Tylna część preparatu jest decerebrowana (odmóżdżona) na niskim
poziomie i jej możliwości behawioralne sa bardzo małe [9 i 11].
Kot pretrygeminalny leży zawsze na boku i nie jest w stanie
przewrócić się na drugi bok (rys. 7.1). Sztywność odmóżdżeniowa
preparatu jest znaczna, chociaż jej nasilenie waha się w ciągu
dnia. Łapy kota są na ogół wyprostowane (czasami wykonywuje
nimi drobne ruchy), głowa odrzucona do tyłu, a ogon wyprostowany.
Kot pretrygeminalny samodzielnie nie je i nie pije. Potrafi on
Rys. 7.1. Charakterystyczne położenie ciała kota pretrygeminalnego. W momencie
robienia zdjęcia sztywność odmóżdżeniowa była silnie wyrażona. Preparat ostry.
http://rcin.org.pl
68
jedynie przełykać płyn wlewany głęboko do pyska (płyn wlewamy
strzykawką połączoną z włożonym d o pyska gumowym przewodem).
Podczas połykania pojawiają się ruchy języka. Preparat oddaje
samoistnie mocz i kał, chociaż w niektórych preparatach wydalanie
moczu jest niekompletne i mocz z pęcherza moczowego musi być
wyciskany. Niekiedy musi być stosowana lewatywa.
Oddychanie i krążenie jest na ogół sprawne. Oddech jest zazwyczaj regularny, chociaż jego częstotliwość różni się znacznie w poszczególnych preparatach (zazwyczaj od 3 do 20 oddechów na minutę).
Stężenie dwutlenku węgla we krwi jest zazwyczaj normalne |2],
Jednakże w niektórych preparatach bezpośrednio po cięciu spontaniczny oddech znika i wtedy potrzebne jest sztuczne oddychanie w ciągu
minut lub nawet godzin. Ciśnienie tętnicze krwi jest normalne
i wynosi około 120 mm Hg.
Stymulacja części tylnej preparatu (np. uszczypnięcie chirurgiczną pensetą lub przewrócenie preparatu na drugi bok) wywołuje
często zmianę w rytmie oddechowym (por. rys. 3.6). Zmiany w oddychaniu i ciśnieniu krwi można również łatwo uzyskać stosując
środki farmakologiczne (por. rys. 2.6-2.9). Amfetamina i fizostygmina wywołują przyspieszenie rytmu oddechowego oraz wzrost
ciśnienia krwi, a amfetamina ponadto przyspiesza akcję serca.
Chloropromazyna i atropina wywołują zmniejszenie ciśnienia krwi
i przyspieszenie akcji serca, przy czym działanie chloropromazyny
jest znacznie silniejsze. Ponadto chloropromazyna wywołuje na ogół
przyspieszenie, a atropina zwolnienie rytmu oddechowego.
Termoregulacja jest silnie zaburzona. Preparaty są zmiennocieplne, chociaż ich temperatura jest zazwyczaj o około 10° wyższa
od temperatury otoczenia wahającej się w granicach 18-28°.
Powyższy obraz kliniczny nie ulega zmianom w ciągu tygodni,
a nawet miesięcy; koty pretrygeminalne były utrzymywane do dwóch
miesięcy życia |9, 11].
U szczura sprawność tylnej części preparatu jest znacznie lepsza
j 10]. Jak widać z tabeli 7.1, u szczura pretrygeminalnego występują
poronne formy lokomocji. Jest on w stanie szybko czołgać się
i pokonywać kilkucentymetrową barierę. Potrafi również zjadać półpłynny pokarm podawany do pyska oraz oblizywać się, chociaż
usuwanie pokarmu z futerka pyszczka jest mało skuteczne. Wreszcie
kieruje on pysk w kierunku miejsca skóry szczypanego pensetą.
http://rcin.org.pl
69
Tabela 7.1. Porównanie zachowania kotów i szczurów z przeciętym pnieni mózgu
(lub decerebrowanych) na poziomie pretrygeminalnym lub przedwzgórkowym: zachowanie nieobecne ( - ) : poronne ( + ): zorganizowane (4-4-).
Poziom cięcia
Z\\ icr/ę
Pretrygeminalm
kol
szczur
Przed wzgórkowy
kot
szczur
Lokomocja
Jedzenie
Czyszczenie
ciała
4
+
+
+
4
44 4
4- 4
44 4
4 4
Lokalizacja
skórna
Wszystkie te reakcje pojawiają się na ogół już drugiego dnia
i w dalszych dniach ulegają nieznacznemu polepszeniu (preparaty
były obserwowane do dziewięciu dni). Jednakże regulacja temperatury
u szczura pretrygeminalnego nie jest lepsza niż w preparacie u kota.
Należy również dodać, że mimo lepszej sprawności tylnej części
preparatu u szczura, śmiertelność chronicznych preparatów jest
u szczura większa niż u kota (por. rozdz. II).
Ponieważ w preparacie pretrygeminalnym mózg pozostaje nadal
w czaszce zwierzęcia, wspomaga on w pewnym zakresie czynność
tylnej części preparatu. Klasyczne doświadczenie na kotach |1],
w których mózg był usuwany z czaszki, wykazały, że nawet przy
wysokiej decerebracji dla utrzymania preparatu przy życiu niezbędne
jest pozostawienie w czaszce podwzgórza, tzw. wyspy podwzgórzowej,
która jest odcięta od mózgu, ale zachowuje połączenie z przysadką
mózgową. Zatem według wszelkiego prawdopodobieństwa podwzgórze odgrywa nadal ważną rolę w utrzymywaniu przy życiu preparatu
pretrygeminalnego. Wiemy zresztą, że kiedy w tym preparacie przednia
część podwzgórza jest uszkodzona przez cięcie przedwzrokowe (wykonywane dla uzyskania izolowanego śródmózgowia — por. rozdz.
10), regulacja temperatury preparatu pogarsza się. W temperaturze
otoczenia 18-28° utrzymuje on temperaturę ciała tylko o około
3° wyższą.
Dodajmy, że - jak wykazały klasyczne doświadczenia wielu autorów — sprawność preparatów jest znacznie lepsza przy decerebracji
lub przecięciu pnia mózgu na poziomie przedwzgórkowym (tab. 7.1).
Kot wtedy jest w stanie, chociaż nieudolnie, chodzić, je pokarm
włożony do przedniej części pyska oraz zwraca głowę w kierunku
http://rcin.org.pl
70
działającego na skórę bodźca nocyceptywnego i w kierunku bodźca
słuchowego [1, 7]. Zachowanie szczura jest jeszcze lepsze: chodzi
on sprawnie, kładzie pokarm do pyska, wypluwa niesmaczny pokarm, sprawnie czyści swoje ciało i liże miejsce, gdzie zadziałał
bodziec nocyceptywny [3, 4, 8].
Ną uwagę zasługuje zagadnienie swoistego cyklu snu i czuwania
w tylnej części preparatu pretrygeminalnego. Jego analiza jest trudna
z uwagi na ubogi repertuar behawioralny preparatu, zwłaszcza
u kota. Jednakże sztywność odmóżdżeniowa i działalność ruchowa
(u kota ruchy kończyn, a u szczura lokomocja) mają wyraźnie
okresowy charakter. Ponadto kilku autorów obserwowało epizody
snu paradoksalnego (atonia mięśni i szybkie ruchy gałek ocznych)
u kotów z cięciem przedmostowym [5] lub usuniętym mózgiem
na tym poziomie [6] i u szczurów z cięciem przedmostowym
[10].
O wiele łatwiej jest analizować cykl snu i czuwania w preparatach z przeciętym pniem mózgu lub odmóżdżonych na poziomie
przedwzgórkowym. W preparatach takich nie tylko zachowanie ruchowe jest bogatsze, ale ponadto szerokość źrenic jest kontrolowana poniżej cięcia. Opierając się na analizie tych czynników Villablanca
[7] stwierdził w tylnej części wysokiego preparatu cerveau isole cykl
snu i czuwania, który przebiegał niezależnie od cyklu snu i czuwania w izolowanym mózgu.
Na zakończenie dwie uwagi terminologiczne. Przede wszystkim
termin „preparat decerebrowany" należy stosować tylko w przypadku
usunięcia mózgu z czaszki zwierzęcia. W przypadku przecięcia pnia
mózgu użycie tego terminu jest mylące i niesłuszne. Natomiast
prawidłowe jest wtedy^np. stwierdzenie, że został decerebrowany
pień mózgu.
Uwaga druga polega na tym, że terminów typu „preparat
mostowy", „przedmostowy", „przedwzgórkowy" itd. można używać
tylko w kontekście określającym wyraźnie, czy chodzi o preparaty
odmóżdżone, czy też z przeciętym pniem mózgu. Bez takiego kontekstu „preparat mostowy" może oznaczać zarówno „preparat decerebrowany" (i w starszej literaturze ma zazwyczaj takie znaczenie)
lub „preparat z przeciętym pniem mózgu". Wyjątek stanowi „preparat pretrygeminalny", który jest zawsze terminem jednoznacznym.
http://rcin.org.pl
71
Piśmiennictwo
1.
2.
3.
P . , M A C H T M . B . , The behaviour of chronically decerebrate cals, [W:]
G. E. Wolstenholme, C. M. 0 ' C o n n o r (red.), Neurological basis of hehaviour.
A Ciba Foundation Symposium, London 1 9 5 8 , s. 5 5 - 7 1 .
B A T I N I C . , M O R U Z Z I G . , P A L E S T I N I M . , R O S S I G . F . , Z A N C H E T T I A.,
Effects
of complete pontine transections on the sleep-wakefulness rhythm: the midpontine
pretrigeminal preparation, Arch. Ital. Biol., 9 7 ( 1 9 5 9 ) 1 - 1 2 .
GRILL H . J., NORGREN R . ,
The taste reactivity test. II. Mimetic responses
to gustatory stimuli in chronic thalamic and chronic decerebrate rats, Brain
BARD
Res.,
143
(1978)
281-297.
4. — Neurological tests and behavioral deficits in chronic thalamic and chronic
decerebrate rats, Brain Res., 143 (1978) 299-312.
5. H O B S O N J . A . , The effects of chronic brain-stem lesions on cortical and muscular
activity during sleep and waking in the cat, Electroenceph. Clin. Neurophysiol.,
19 (1965)
6.
7.
41-62.
Behavioral and EEG effects of paradoxical sleep deprivation in the
cat. [W:] Proc. XXIII Int. Congr. Physiol. Sci. Tokyo 1965, Lectures and
Symposia, Escerpta Medica Foundation, Amsterdam 1965, s. 344 — 353.
V I L L A B L A N C A J . , Behavioral and polygraphic
study of „sleep" and wakefulness
in chronic decerebrate cats, Electroenceph. Clin. Neurophysiol., 2 1 ( 1 9 6 6 )
JOUVET
M.,
562-577.
8. WOODS J. W., Behavior of chronic decerebrate rats, J. Neurophysiol., 27
(1964) 635-644.
9 . Ź E R N I C K I B., D O T Y R .
W . , SANTIBANEZ-H.
G . , Isolated
midbrain in cats,
Electroenceph. Clin. Neurophysiol., 2 8 ( 1 9 7 0 ) 2 2 1 - 2 3 5 .
10. Ź E R N I C K I B., G A N D O L F O G . , G L I N L., G O T T E S M A N N C . , Cerveau isole and pretrigeminal rats, Acta Neurobiol. Exp„ 44 (1984) 159-177.
11. Ź E R N I C K I B., O S E T O W S K A E., Conditioning and differentiation in the chronic
midpontine pretrigeminal cat, Acta Biol. Exp., 23 (1963) 25-32.
http://rcin.org.pl
8
Preparat
otrzymany we wczesnym
okresie życia
Żernicki i wsp. |7] wykonali cięcie pretrygeminalne u kotów
w bardzo wczesnym okresie życia. Operacja była zrobiona 10 dni
po urodzeniu i następnie preparaty były obserwowane chronicznie.
Niestety, była wśród nich duża śmiertelność i tylko jednego kota
udało się utrzymać przy życiu 3 miesiące, a drugiego 2 miesiące.
Czynność mózgu izolowanego oraz zachowanie tylnej części preparatów były porównywane z preparatami kontrolnymi, w których cięcie
wykonano odpowiednio w wieku 3 i 2 miesięcy (preparaty te
zachowywały się, podobnie jak preparaty uzyskane w wieku 6 miesięcy i w starszym).
Czynność EEG oraz reakcja wzbudzenia na bodźce węchowe
były u wcześnie operowanych kotów normalne (rys. 8.1). Jednakże
reakcje na bodźce wzrokowe były wyraźnie zaburzone: w ciągu
całego życia preparatów odruch wpatrywania oraz reakcja wzbudzenia były z reguły nieobecne lub poronne. Wiemy natomiast |5, 8],
że u normalnych kociąt odruch wpatrywania jest w pełni wykształcony przed drugim miesiącem życia. Możemy zatem przyjąć, że
czuc.
•«T0»Cv
„
,
Rys. 8.1. Wzbudzenie czynności EEG w korze mózgowej na bodziec węchowy
(octan amylu) u młodego kota pretrygeminalnego. Czas działania bodźca zaznaczono gruba linią. Cięcie pretrygeminalne zrobiono 10 dni po urodzeniu, a próbę
przeprowadzono 2 miesiące po operacji |7]. Czynność EEG zapisano z kory
czuciowo-ruchowej i wzrokowej. Dalsze rysunki dotyczą tego samego kota.
http://rcin.org.pl
73
mózg wcześnie operowanych kotów pretrygeminalnych pozostaje
w stanie półśpiączki.
Natomiast czynność tylnej części tych preparatów rozwijała się
dobrze i w wieku 2 oraz 3 miesięcy była bez porównania lepsza
niż u operowanych w tym wieku kotów kontrolnych (tab. 8.1).
Tabela 8.1. Porównanie zachowania kotów z przeciętym pniem mózgu (lub decerebrowanych) na poziomie pretrygeminaJnym lub przedwzgórkowym w wieku dorosłym lub we wczesnym okresie życia; zachowanie nieobecne ( —); poronne ( + );
zorganizowane (4- 4-).
_ .
Poziom cięcia
Wiek w czasie , ,
Lokomocja
cięcia
jedzenie
Czyszczenie
ciała
Lokalizacja
skórna
4
4
-ł 4
4 4
Pretrygeminalny
dorosły
młody
4-
4-
Przed wzgórk owy
dorosły
młody
4
4 t
4-
Wcześnie operowane koty czołgały się oraz stały przy pomocy
eksperymentatora podtrzymującego im głowę, piły mleko i jadły
półpłynny pokarm wkładany do pyszczka, a nawet prosto z miseczki
(rys. 8.2). C o więcej, nie chciały one jeść niesmacznego pokarmu
(pokarmu zmieszanego z chininą, przypalonego mleka itd.) i wykazywały objawy nasycenia się. Ponieważ u obu preparatów jądra
okołoramieniowe (mostowe ośrodki smakowe) zostały zniszczone,
zachowanie pokarmowe było u nich kontrolowane jedynie przez
jądra pasma samotnego. Wreszcie preparaty wykazywały poronną
reakcję czyszczenia się zlizując, chociaż niezbyt skutecznie, pokarm
z pyszczka. Zwracały one również głowę w kierunku miejsca skóry
szczypanego chirurgiczną pensetą. W sumie ich reakcje przypominały
zachowanie preparatów otrzymanych w dorosłym wieku u szczura
(por. tab. 7.1).
Wyniki te są zgodne z wynikami innych autorów, którzy obserwowali stosunkowo dobrą funkcję tylnej części preparatów u kotów
i szczurów z przeciętym pniem mózgu |1, 2] lub rdzeniem kręgowym |3, 6] we wczesnym okresie życia. Dodajmy, że zachowanie
kociąt 7 cięciem na poziomie przedwzgórkowym jest lepsze niż
http://rcin.org.pl
74
z cięciem na poziomie pretrygeminalnyrn [2]. Rezultaty te ilustruje
tabela 8.1.
Powyższe wyniki wykazują, że rozwój funkcji mózgu jest zaburzony przez deaferentację dokonaną we wczesnym okresie życia,
podczas gdy rozwój rdzenia kręgowego i dolnego pnia mózgu jest
polepszony przez wczesne odizolowanie od wpływu mózgu. Krytyczny okres dla wpływu cięcia pretrygeminalnego znajduje się pomiędzy
dziesięcioma dniami a dwoma miesiącami życia. Potrzebne są dalsze
badania, żeby określić ten okres dokładniej. Jednakże wyniki uzyskane przez innych autorów dotyczące efektów izolacji czuciowej (zwłaszcza wzrokowej) mózgu i przecięcia pnia mózgu [1] lub rdzenia
kręgowego |6] we wczesnym okresie życia sugerują, że okres krytyczny
Rys. 8.2. Młody kot pretrygeminalny stoi przy pomocy eksperymentatora i pije
mleko 3 tygodnie po operacji [7].
http://rcin.org.pl
75
cięcia pretrygeminalnego występuje później dla efektów mózgowych
niż dla efektów dotyczących tylnej części preparatu. Możemy spekulować, że ten drugi ma miejsce przed dojrzeniem dróg zstępujących
mózgu (por. [1, 3]).
Dotychczasowe wyniki badań anatomicznych są zgodne z obserwacjami fizjologicznymi. Rysunek 8.3 pokazuje, że u kota operowa-
10 m.rrv
Rys. 8.3. Porównanie wielkości mózgu młodego kota kontrolnego (na lewo) i pretrygeminalnego. Oba koty były z jednego miotu i miały 3 miesiące w chwili
uśpienia [7].
http://rcin.org.pl
76
nego we wczesnym okresie życia można już gołym okiem zauważyć
znaczne zmiany w wyglądzie jego mózgu. Mózgi operowanych kociąt były mniejsze i lżejsze od mózgów kociąt kontrolnych o około 30%.
Do wstępnych badań mikroskopowych u tych kociąt (A. Kosmal
i B. Żernicki) wybrano kilka struktur, których neurony nie wykazywały degeneracji wstecznej. Mierzona była długa oś jądra według
techniki Palkovica i Fischera |4]. Powyższy parametr jest proporcjonalny do objętości neuronu |4]. Porównanie z nie operowanymi
kociętami wykazało, że długa oś jądra neuronów była skrócona
we wszystkich badanych strukturach. W izolowanym mózgu skrócenie w różnych strukturach wynosiło 10-15%. a do tyłu od cięcia
4-10%. Zagadnienie to wymaga dalszych badań, zwłaszcza przy
użyciu metod uwidaczniających wypustki dendrytyczne neuronów
(np. metodą Golgiego).
Piśmiennictwo
K . E., Ontogeny
of levels of neural organization: the righling rejle\
as a model, Exp. Neurol., 42 (1974) 566-573.
BIGNALL
K. F... S C H R A M M L.. Beliavior of clironkally decerehrated
kittnis.
Exp. Neurol.. 42 (1974) 519-531.
B R E G M A N B . S . , G O L D B E R G E R M . E . . Anatomical piastu ity and sparing of
fundion
after spinał cord damage in neonatal cats. Science. 217 (1982) 553 555.
P A I K O U T S M . . F I S C H E R J . . Karyometrk
imestigations.
Acad. Press. Budupest
1968. 347 s.
S I I I K M A N S . M.. Dcvelopnieni
of interculur alignement in cats. Brain Res.. 37
(1972) 187-203.
W E B E R E . C . . S T E L Z N E R D . J . . Beharioral effects of spinał cord transection in the
dewloping rat. Brain Res.. 125 (1977) 241-255.
Ź I R M C KI B . . K U Z K O W S K A
E . . PM T R U S Z K A
D . . Chronić pretrigeminal
kitten.
Acta Neurobiol. Exp.. 41 (1981) 593-603.
ŹIKMCKI
B.. Kossi T M.. Ś I . Ó S A K S K A VI.. R O K I C K A J.. Pretrigeminal
kitten.
Acta Neurobiol. Exp.. 36 (1976) 389 - 392.
1. B I G N A L L
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
http://rcin.org.pl
9
Czuwający mózg izolowany
jako instrument badawczy
Właściwości mózgu izolowanego preparatu pretrygeminalnego opisane w rozdziałach 1-5 wskazują, że jego działanie jest w swej
istocie normalne. Jednocześnie preparat ma wiele cech, dzięki którym w badaniu niektórych funkcji mózgu jest on znacznie użyteczniejszy niż normalne zwierzę. Dotyczy to szczególnie preparatów
ostrych. Rozważmy pięć najważniejszych takich cech:
1. Preparat pretrygeminalny nie odczuwa bólu z wyjątkiem
przykrych wrażeń pochodzenia humoralnego (por. rozdz. 1). W związku z tym bez użycia narkozy głowa preparatu może być unieruchomiona w aparacie stereotaktycznym oraz mogą być wykonywane
zabiegi chirurgiczne. Na przykład można usunąć określoną strukturę mózgu, czego efekt może być niezwłocznie zbadany, oraz można
łatwo zmieniać umiejscowienie elektrod w mózgu. Tak więc w czasie doświadczenia unikamy wpływu narkozy na pracę mózgu. Rysunek 9.1 ilustruje przykładowo, jak bardzo może ona zmienić
spontaniczną czynność neuronu i jego odpowiedź na bodziec czuciowy.
2. Dopływ informacji czuciowych do mózgu jest drastycznie
zmniejszony. Na skutek tego w dużym stopniu wyeliminowany jest
wpływ przypadkowych bodźców na badane zjawisko. Mówiąc obrazowo, sytuacja doświadczalna oferowana przez preparat pretrygeminalny stanowi idealną pawłowowską wieżę milczenia.
3. Bodźce wzrokowe i węchowe oraz elektryczne drażnienie
mózgu nie wywołują działalności ruchowej zwierzęcia. Dzięki temu
wpływ tych czynników na czynność mózgu jest znacznie uproszczony. Na przykład u normalnego zwierzęcia niektóre bodźce wpływają na pracę mózgu nie tylko bezpośrednio, ale również pośrednio, wywołując ruch zwierzęcia i w konsekwencji stymulację proprioceptywną. Jak pamiętamy (por. rys. 3.6), nawet w preparacie
pretrygeminalnym działalność ruchowa (wywoływana przez bodźce
http://rcin.org.pl
78
Rys. 9.1. Powiększenie odpowiedzi na bodziec wzrokowy w pojedynczym neuronie
w okolicy 17 kory wzrokowej po podaniu Nembutalu. Górne zapisy uzyskano
10 min po izolacji neuronu i 1 min przed podaniem Nembutalu a dolne —
1 min po Nembutalu (20 mg dożylnie). Bodziec stanowiła czarna ping-pongowa
piłeczka lub czarny krążek o tej samej średnicy, które przesuwały się przed oczyma
kota z góry do dołu. Pojawienie się i zniknięcie bodźca w polu widzenia zaznaczono pionowymi słupkami. Ostry preparat pretrygeminalny u kota [16].
skierowane do tylnej części preparatu) może mieć wpływ na mózg
izolowany.
4. Brak jest ruchów poziomych gałek ocznych. W badaniu układu
wzrokowego i okoruchowego bywa to czasami korzystne z dwóch
powodów. Po pierwsze, tylko pionowe położenie gałek ocznych
wymaga monitorowania. Po drugie, chociaż obraz bodźca ukazującego się w bocznej lub przyśrodkowej części pola widzenia nie
jest kierowany na obszar najlepszego widzenia, to jednak wywołuje
on pionowy odruch wpatrywania (rys. 9.2). Rysunek 9.3 pokazuje
sytuację doświadczalną, w której to zjawisko jest wykorzystywane.
5. W okresie ostrym doświadczenia mózg izolowany pozostaje
często przez dłuższy czas w tym samym stanie. Jest on na przemian albo w stanie wzbudzenia, albo w stanie senności; przejścia
między tymi stanami następują rzadko, średnio raz na godzinę
(por. rys. 2.3 i 2.4).
Mówiąc o zaletach należy również zwrócić uwagę na wady
http://rcin.org.pl
79
• to*
c*
-10*
; * ,Q"r
-I
. t 0 »i
Rys. 9.2. Odruchy wodzenia za czarną pałeczką (1 x4°) przesuwaną w górę w różnych odległościach (do 40°) od pionowego południka oka. Średnie wartości z czterech kolejnych reakcji zaznaczone są linią grubą, a ruch pałeczki — cienką. Małe
drgania stanowią głównie szum układu rejestrującego. Małe Cyfry oznaczają kolejność
rejestracji. Punkt zerowy na osi odciętych oznacza średnie położenie punktu fiksacji
oka kota pretrygeminalnego w stanie spokoju. Należy zwrócić uwagę, że w tym
preparacie spoczynkowe położenie oka było stale niskie, czasami niższe niż miejsce
pojawienia się bodźca. Ostry preparat pretrygeminalny u kota [6],
preparatu pretrygeminalnego z punktu widzenia jego wykorzystania
w badaniach mózgu:
1. Niektóre ostre preparaty są w stanie śpiączki lub półśpiączki.
Liczba ich wynosi około 30% (por. rozdz. 2), lecz przy stosowaniu
amfetaminy (por. rozdz. 11) zmniejsza się ona do około 10%.
2. U preparatów chronicznych istnieje znaczna śmiertelność (u kotów dochodzi do 50%, a u szczurów jest jeszcze większa) i wymagają one troskliwej opieki pielęgniarskiej (por. rozdz. 11).
Jak dotychczas preparat pretrygeminalny jest wykorzystywany
głównie w dwu rodzajach badań. W pierwszym badane są odpowiedzi pojedynczych neuronów lub potencjały wywołane na różnych
piętrach układu wzrokowego (np. [2, 5, 13, 14 i 16]). Na szczególną
uwagę zasługują badania bez farmakologicznego porażenia ruchów
preparatu, dzięki czemu możemy rejestrować również odruch wpatrywania. Odruch ten może być wywoływany przez badany bodziec
wzrokowy (rys. 9.4) lub przez bodziec dodatkowy (rys. 9.3 i 9.5).
http://rcin.org.pl
80
Rys. 9.3. Efekt ruchu wodzenia gałki ocznej na czynność pojedynczego neuronu
w korze wzrokowej. Góra — uśredniony pionowy ruch lewej gałki ocznej (prawe
oko było unieruchomione). Dół — histogramy po bodźcu neuronu w lewej korze
wzrokowej). Czas trwania bodźca zaznaczono grubą linią pod histogramami. A —
obie gałki oczne są zasłonięte. B - lewa gałka jest odkryta, a prawa zasłonięta.
Obwodowa część siatkówki (40° bocznie od obszaru ostrego widzenia) jest pobudzana
przesuwaną pionowo szczotką z piór. Dużemu ruchowi wodzenia gałki ocznej
towarzyszy wyraźna zmiana w czynności neuronu. C — prawe oko jest otwarte,
a lewe zasłonięte. Pole recepcyjne neuronu jest pobudzane prążkiem świetlnym
w kierunku preferowanym. Pokazano schematycznie ruch prążka w stosunku do
pionowego i poziomego południka pola wzrokowego. T — czas analizy bodźca.
Ostry preparat pretrygeminalny u kota [7],
Rys. 9.4. Odruch wodzenia gałki ocznej i odpowiedź neuronu wywołany przez
czarny krzyżyk (3°), który przesuwał się przed oczyma kota z góry do dołu.
Pojawienie się i zniknięcie bodźca w polu widzenia zaznaczono pionowymi słupkami.
Po zakończeniu działania bodźca gałki oczne wykonały jeszcze parę ruchów (ruchy
następcze). Ostry preparat pretrygeminalny u kota [16],
W drugim kierunku badawczym analizowane są właściwości odruchu wpatrywania oraz struktura jego łuku. Wyniki badań zostały
niedawno zebrane w pracy przeglądowej [15]. Preparat pretrygeminalny dostarcza takim badaniom warunków szczególnych, gdyż
reakcja wpatrywania może być w nim dokładnie rejestrowana. Jak
http://rcin.org.pl
81
Morgtnahs
SuprosyWus
Ectesytwus
Sigmoideus
jw
Tir
1100
uv
200 ms
Rys. 9.5. Zmniejszenie się wzrokowych potencjałów wywołanych w czasie odruchu
wodzenia gałki ocznej. Bodziec stanowiło oświetlenie czarnych prążków przez lampę
błyskową. Odruch wodzenia był wywoływany przez ruch świetlnego prążka. Pokazano
trzy kolejne uśrednione potencjały wywołane (16 powtórzeń dla każdego), rejestrowane kolejno w położeniu spoczynkowym gałki ocznej, w czasie odruchu wodzenia
i ponownie w położeniu spoczynkowym. Potencjały rejestrowano jednocześnie
w czterech zakrętach kory mózgowej. Ostry preparat pretrygeminalny u kota [81.
wiemy, odruch wpatrywania nie istnieje u zwierzęcia uśpionego i jest
trudny do rejestracji u zwierzęcia czuwającego. Ponadto w niektórych
badaniach może być wykorzystany wspomniany brak poziomego
odruchu wpatrywania. Niestety, w preparacie pretrygeminalnym odruch wpatrywania jest mniej dokładny niż u zwierzęcia nie operowanego (por. rozdz. 4).
Preparat pretrygeminalny jest wykorzystywany w niewielkim stopniu w badaniach neurochemicznych (np. [9 i 10]). Ten kierunek
badań zasługuje na uwagę, gdyż dzięki zniesieniu bólu możemy
Jo analiz biochemicznych pobrać tkankę czuwającego mózgu. Bezpośrednio przed pobraniem tkanki mózgowej zwierzę może być
poddane wpływom określonych bodźców wzrokowych, węchowych,
elektrycznemu drażnieniu mózgu, deprywacji wzrokowej itd. Analizę
biochemiczną ułatwia fakt, że czynność wielu enzymów kory mózgowej w doświadczeniu ostrym jest normalna w różnym czasie po
cięciu pretrygeminalnym [11].
Również tylko w niewielkim stopniu preparat jest wykorzystywany w badaniach farmakologicznych (np. [3, 4, 12]). W preparacie
6 — B. Żernicki. Czuwający mózg
http://rcin.org.pl
82
pretrygeminalnyrn środek farmakologiczny może być dogodnie stosowany domózgowo, a przy stosowaniu dożylnym mechanizm jego
działania jest uproszczony. U normalnego zwierzęcia może on działać
na mózg bezpośrednio i pośrednio, zwłaszcza przez chemoreceptory
obwodowe i pnia mózgu. W preparacie pretrygeminalnyrn efekty
działania pośredniego na mózg są eliminowane (z wyjątkiem efektów
przenoszonych na drodze humoralnej). Dodajmy, że możemy niezależnie badać efekt działania środka farmakologicznego na tylną
część preparatu (por. rys. 2.6-2.9).
Jak dotychczas preparat pretrygeminalny jest niestety zupełnie
niewykorzystany w badaniach neuroendokrynologicznych. Również
nie jest on wykorzystany w elektrofizjologicznych badaniach powstawania połączeń warunkowych w mózgu. Badania tego typu (por.
[17], s. 459-606) są prowadzone na normalnych zwierzętach, co
technicznie jest bardzo trudne.
Preparat pretrygeminalny nie jest również wykorzystany w badaniu
układu węchowego. A przypomnijmy, że w preparacie tym oddzielone są efekty przewodzone przez nerw węchowy od efektów przewodzonych przez nerw trójdzielny, co upraszcza mechanizm działania bodźców węchowych.
W sumie nie ulega wątpliwości, że w badaniach mózgu preparat pretrygeminalny jest wykorzystywany w niedostatecznym stopniu.
Dwie są tego główne przyczyny. Pierwsza, to brak pełnego zrozumienia korzyści, jakie ten preparat daje eksperymentatorowi. Przyczyna druga, to metodyczny konserwatyzm skłaniający do pracy na
zwierzęciu normalnym lub uśpionym w takich doświadczeniach,
w których preparat pretrygeminalny byłby bez porównania bardziej
użyteczny.
Na zakończenie podkreślmy, że preparat pretrygeminalny ma
w większości badań wyraźną przewagę nad preparatem cerveau
isole, który w okresie ostrym jest w stanie śpiączki, a w okresie
chronicznym nadal nie posiada adekwatnego odruchu wpatrywania.
Preparat pretrygeminalny ma również dużą przewagę nad preparatem
encephale isole [1]. Co prawda preparat ten posiada cykl snu
i czuwania, ale jednocześnie ma wiele wad. Między innymi do
izolowanego mózgowia dochodzą bodźce bólowe, preparat wymaga
sztucznego oddychania oraz. sztucznego utrzymywania ciśnienia krwi
na normalnym poziomie.
http://rcin.org.pl
83
Piśmiennictwo
L'acti\ite cerebrale au cours du sommeil et de la narcose. Contribution
a Tetude du mecanisme du sommeil, Buli. Acad. Med. Belg., 4 (1937) 68-86.
2. D J A W A D I A N R . L . , H A R U T I U N I A N - K O Z A K B . A., Retmotopic organization of the
lateral suprasyhian area of the cat. Acta Neurobiol. Exp„ 43 (1983) 251-262.
3 . G L A S S E R A., M A N T E G A Z Z I N I P . , Acrion of 5-hydroxytryptamine
and of 5-hydroxtryptophan on the cortical electrical activity of the midpontine pretrigeminal
preparation of the cat with and without mesencephalic hemisection, Arch. Ital. Biol.,
1.
BREMER F . ,
98
(1960)
351-366.
L.
A., Farmakologiczna
kontrola poziomu wzbudzenia
mózgu
izolowanego u kota z cięciem pretrygeminalnym,
praca doktorska, Warszawa
1976, Biblioteka Instytutu Biologii Doświadczalnej Nenckiego, 78 s.
5 . M A F F E I L . , M O R U Z Z I G . , R I Z Z O L A T T I G . , Influence of sleep and
wakefulness
on the response of lateral geniculate units to sinewave photic stimulation, Arch.
Ital. Biol., 1 0 3 ( 1 9 6 5 ) 5 9 ^ 6 0 8 .
6 . M I C H A L S K I A . , K O S S U T M . , Ż E R N I C K I B . , The ocular following
reflex elicited
from the retinal periphery in the cat, Vision Res., 17 (1977) 731-736.
7. M I C H A L S K I A., M O R O Z B . , The effects of pursuit eye movements on single
unit acthnty in cat visual cortex, Acta Neurobiol. Exp., 37 (1977) 261-274.
8. M I C H A L S K I A., R A D I L T . , Ż E R N I C K I B . , Diminution of cortical \isually evoked
potentials during the following eye-movement in the cat. Acta Neurobiol. Exp.,
41 (1981) 623-632.
4.
KRZYWOSIŃSKI
9.
MITROS
K„
KOSSUT
M.,
SKANGIEL-KRAMSKA
J.,
MULLER
L.,
NIEMIERKO
S.,
The effect of first visual stimulation on incorporation of labelled
leucine into cerebral cortex of binocularly deprived kittens, Acta Neurobiol.
Exp., 38 (1978) 289-303.
10. M I T R O S K . , N I E M I E R K O S . , K O S S U T M.. Ż E R N I C K I B . , Electrophoretic
patterns
of insoluble proteins in the sensory cerebral cortex of visually deprived and norma/
kittens, Acta Neurobiol. Exp„ 36 (1976) 4 0 7 ^ 1 6 .
11. M I T R O S K . , W Ó J C I K M , ŚLÓSARSKA M . , NIEMIERKO S . , Ż E R N I C K I B . .
Activity
of some enzymes in the cortex of the cat with pretrigeminal brainstem
transection.
Acta Neurobiol. Exp„ 36 (1976) 381-387.
12. NISTRI
A., B A R T O L I N I A., D E F F E N U G . , P E P E U G . , Investigations
into the
release of acetylcholine from the cerebral cortex of the cat: effects of amphetamine,
of scopolamine and of septal lesions, Neuropharmacology, 11 ( 1 9 7 2 ) 6 6 5 - 6 7 4 .
1 3 . S O B Ó T K A S . , J A V R I S H V I L I T . , R A D I L T . , Ż E R N I C K I B . , Visually evoked
potentials
to pattern stimuli in cortex of binocularly depri\ed cats, Acta Neurobiol.
Exp., 42 (1982) 135- 149.
1 4 . W R Ó B E L A., Inhibitory
mechanisms within the receptive fields of the lateral
geniculate body of the cat. Acta Neurobiol. Exp„ 42 (1982) 9 3 - 1 0 6 .
15. Ż E R N I C K I B . , The pretrigeminal cat as an instrument for investigation of the
ocular ftxation refle.Y, Acta Neurobiol. Exp„ 40 (1980) 381-385.
1 6 . Ż E R N I C K I B . , M I C H A L S K I A., Single-unit
responses to natural objects in visual
ŻERNICKI
B.,
http://rcin.org.pl
84
areas 17 and 18 of cats reared under different risual e.rperiences. Acta
Neurobiol. Exp.. 34 (1974) 697-712.
17. Ź E R N I C K I B., Z I E L I Ń S K I K. (red.), The Wars a w colloąuhun on instrumental
conditioning and hrain research. PWN. Warszawa, Martinus NijhofT Publ.,
Hague 1980, 736 s.
http://rcin.org.pl
10
Śródmózgowie izolowane przykład innych preparatów
otrzymywanych
przez zastosowanie cięcia
pretrygeminalnego
W poprzednim rozdziale pisaliśmy o korzyściach, jakie w badaniach
mózgu przynosi obecnie i może przynieść w przyszłości preparat
pretrygeminalny. W tym rozdziale będzie mowa o korzyściach szczególnych: po cięciu pretrygeminalnym możemy zrobić następne radykalne uszkodzenie mózgu, w wyniku czego powstanie preparat
o nowych właściwościach. Takiej procedurze sprzyja, na skutek
stosunkowo małego krwawienia, łatwość wykonywania nawet znacznych zabiegów w izolowanym mózgu. Poza tym, po dalszym uszkodzeniu mózgu sprawność tylnej służebnej części preparatu pozostaje
całkowicie zachowana.
Do tej pory został dobrze poznany tylko jeden taki pochodny
preparat u kota, a mianowicie preparat izolowanego śródmózgowia,
który został wyczerpująco opisany przez Źernickiego i wsp. w 1970 r.
[9]. Preparat ten otrzymali już wcześniej Bonvallet i wsp. [2] oraz
Nisida i Okada [5].
Istnieją dwie główne odmiany preparatu izolowanego śródmózgowia [9]. Dla uzyskania pierwszej odmiany po cięciu pretrygeminalnym wykonujemy cięcie przedwzgórkowe, a dla otrzymania drugiej — cięcie „przedwzrokowe". Odpowiednio otrzymujemy preparaty
prelrygemiiuilno-przedwzgórkowy
i
pretrygeminalno-przedwzrokowy.
Cięcie przedwzgórkowe zaczyna się tuż do przodu od wzgórków
górnych i kończy się brzusznie tuż za ciałkami suteczkowatymi
(rys. 10.1). Cięcie przedwzrokowe zaczyna się 3-4 mm do przodu
http://rcin.org.pl
86
Rys. 10.1. Widok izolowanego śródmózgowia (preparat pretrygeminalno-przedwzgórkowy) od strony grzbietowej (A) i brzusznej (B). Na stronie grzbietowej na
wzgórkach górnych widać ślady po penetracjach elektrodą. Na stronie brzusznej
widać nerwy okoruchowe [9],
od ciałek czworaczych górnych i biegnie wzdłuż przedniej krawędzi
pasma wzrokowego (rys. 10.2). Skrzyżowanie wzrokowe pozostaje
nie przecięte i w ten sposób zostaje utrzymane wejście wzrokowe
do izolowanego śródmózgowia. Preparaty takie były utrzymane przy
życiu do siedmiu tygodni [9].
Scharakteryzujmy krótko główne właściwości preparatu. Izolowane
śródmózgowie nadal kontroluje w pewnym zakresie zachowanie oczne
[5, 9]. Źrenice preparatu są silnie zwężone w okresie ostrym (bardziej
niż w preparacie pretrygeminalnym), a po paru dniach rozszerzają
się, osiągając przekrój zbliżony do tego, który obserwujemy u nor-
Rys. 10.2. Widok izolowanego śródmózgowia z podwzgórzem (preparat pretrygeminalno-przedwzrokowy) od strony grzbietowej, brzusznej i prawej [3].
http://rcin.org.pl
87
malnego zwierzęcia. Elektryczne drażnienie tworu siatkowatego wywołuje rozszerzenie źrenic (rys. 10.3) i pionowy ruch gałek ocznych.
W preparacie z wejściem wzrokowym odruch źrenic na światło
jest w pełni zachowany. Jednakże bodźce wzrokowe nie wywołują
ani rozszerzenia źrenic, ani odruchu wpatrywania.
Rys. 10.3. Rozszerzenie źrenic w preparacie pretrygeminalno-przedwzgórkowym wywołane przez elektryczne drażnienie tworu siatkowatego. A — przed drażnieniem.
B — w czasie drażnienia (200/s, 0,2 ms, 10 V; A2, L4, —2). Preparat ostry [9].
Czynność EEG śródmózgowia ulega znacznej depresji [8, 9].
Dotyczy to zwłaszcza tworu siatkowatego, gdzie w niektórych preparatach czynności EEG nie udaje się zarejestrować (rys. 10.4 i 10.5).
Drażnienie elektryczne tworu siatkowatego na ogół nie zmienia
czynności EEG w innych jego miejscach odległych o 1-4 milimetry,
chociaż może wywołać niewielkie wzbudzenie czynności EEG we
wzgórkach górnych. Paradoksalnie liczba aktywnych pojedynczych
neuronów i ich czynność spontaniczna są normalne [2, 8]. Zjawisko
to ilustruje rysunek 10.5. We wzgórkach górnych neurony zachowują
właściwość selektywnego reagowania na bodźce wzrokowe [3]. W porównaniu z normą mniejsza jest jedynie liczba neuronów reagujących
selektywnie na kierunek ruchu bodźca, podobnie jak to obserwujemy
u zwierząt z usuniętą korą wzrokową. Tym niemniej selektywność
reakcji wielu neuronów na kierunek ruchu bodźca pozostaje bardzo
dobra. Rysunek 10.6 pokazuje odpowiedzi neuronu selektywnie reagujących na kierunek i szybkość ruchu bodźca wzrokowego.
Należy podkreślić, że w doświadczeniu chronicznym stan preparatu nie zmienia się. Między innymi ani odruch wpatrywania nie
ulega odnowie, ani czynność EEG normalizacji.
Mechanizm drastycznej depresji czynności EEG w tworze siatkowatym przy zachowaniu intensywnej czynności pojedynczych neuronów jest zagadkowy. Być może brak zarówno wstępujących, jak
zstępujących wpływów powoduje całkowitą desynchronizację czyn-
http://rcin.org.pl
PREFARAT PRETRYGEMINALNY
A1,L2,+3
A1,L 2 , - 2
A1,L2rS
IZOUDWANE ŚRÓCMDZGOWIE
A2,R25f5
A 2, R 25,-1
|50
1s * *
A2,R25r5
Rys. 10.4. Spontaniczna czynność EEG w śródmózgowiu po cięciu pretrygeminalnym. a następnie po cięciu przedwzgórkowym. Czynność elektryczną rejestrowano
sukcesywnie w czasie obniżania elektrody. W preparacie pretrygeminalnym amplituda czynności EEG w tworze siatkowatym (środkowy zapis) była niższa niż we
wzgórku górnym (górny zapis) i brzusznej części śródmózgowia (dolny zapis).
W izolowanym śródmózgowiu brak było czynności EEG w tworze siatkowatym.
Preparat ostry [8].
ności neuronów w tworze siatkowatym (większą od typowej desynchronizacji w czasie wzbudzenia). Na brak istnienia bezpośredniego
efektywnego oddziaływania między neuronami tworu siatkowatego
wskazuje opisany wyżej brak takiego efektu przy elektrycznym drażnieniu tworu siatkowatego. Ponadto badania anatomiczne wykazały,
że bezpośrednie połączenie synaptyczne między neuronami tworu
siatkowatego są nieliczne [7].
Inne tłumaczenie polegałoby na tym, że w tworze siatkowatym
http://rcin.org.pl
J
89
Amplituda
czynności
EEG
Gęstość neuronów
I
3
LM
Częstotliwość wyładowań neuronów
20
w
*
c
%
n= 2 U
15 -
o 10
X}
0
1
5
0
:
ggf
n l
Preparat
pretrygeminalny
n-X)2
I
m
Izolowane
śród mózgowie
Rys. I0.S. Porównanie amplitudy zdesynchronizowanej czynności EEG, przestrzennej
gęstości czynnych spontanicznie pojedynczych neuronów i częstotliwości ich wyładowywania się w śródmózgowiu preparatów pretrygeminalnych (na lewo) i preparatów
pretrygeminalno-przedwzgórkowych (na prawo). Pokazano średnie wartości z dwóch
grup liczących po 8 kotów. Białe słupki — wzgórek górny, czarne słupki — twór
siatkowaty. Ponad dolnymi słupkami pokazano liczbę analizowanych neuronów [8].
istnieje dużo neuronów, które z istoty swej działalności nie współdziałają w wytwarzaniu czynności EEG. Wiemy [4, 6], że w tworze
siatkowatym opuszki istnieje wiele neuronów autoaktywnych, które
do swego wyładowania nie wymagają pobudzenia synaptycznego.
Być może neuronów takich jest również dużo w tworze siatkowatym
śródmózgowia.
Niezależnie od swego mechanizmu powyższa obserwacja sugeruje,
że linia izoelektryczna w zapisie EEG z kory mózgowej również
może nie oznaczać braku aktywności oddzielnych neuronów. Do-
http://rcin.org.pl
90
n=
Rys. 10.6. Histogramy odpowiedzi neuronu wykazującego selektywność na kierunek
i szybkość ruchu bodźca. Bodziec stanowiła okrągła plama świetlna o średnicy
4,5°. Selektywność kierunkowa była obecna przy wszystkich szybkościach przesuwania plamy. Neuron preferował prędkość 16°/s oraz 40°/s. Należy zwrócić uwagę,
że zmniejszeniu szybkości przesuwania plamy na ogół towarzyszyło zmniejszenie
liczby zastosowania bodźca (n). T — czas analizy bodźca. Ostry preparat pretrygeminalno-przedwzrokowy [3].
tychczasowe obserwacje w tym zakresie nie są jednoznaczne (por.
[8]). Zagadnienie to jest ważne, gdyż klinicyści traktują brak czynności EEG w korze jako objaw śmierci mózgu, a badacze pamięci
krótkotrwałej brak czynności EEG (wywołanej np. przez niedotlenienie, por. [1]) uważają za dowód braku krążenia impulsów w obwodach neuronów.
Mimo braku reakcji wzbudzenia i odruchu wpatrywania oraz
istnienia depresji czynności EEG podjęto w preparatach pretryge-
http://rcin.org.pl
91
minalno-przedwzrokowych próbę wytworzenia odruchu warunkowego [9]. Bodźcem bezwarunkowym było elektryczne drażnienie tworu
siatkowatego, wywołujące silne rozszerzenie źrenic, a bodźcem warunkowym przerywane światło kieszonkowej lampki albo drażnienie
elektryczne innego miejsca tworu siatkowatego. Wyniki nie były
jednoznaczne. W żadnym z dwóch badanych preparatów nie udało
się wytworzyć odruchu warunkowego na bodziec świetlny. Na bodziec elektryczny udało się wytworzyć trwały odruch warunkowy
tylko w jednym preparacie (na 4 warunkowane). Ponieważ badania
te nie były później powtórzone, do dzisiaj nie wiadomo, czy mieliśmy
do czynienia z jednym wyjątkowo plastycznym izolowanym śródmózgowiem, czy też chochlik aparaturowy wodził eksperymentatorów
na manowce.
W sumie należy stwierdzić, że w izolowanym śródmózgowiu
zachowanych jest wiele jego funkcji, między innymi odruch na
światło i analiza bodźców wzrokowych. Brak jest natomiast normalnej czynności EEG oraz tych zjawisk, które normalnie istnieją
w mózgu w stanie czuwania: nie występuje reakcja wzbudzenia
i odruch wpatrywania oraz, co najmniej w większości preparatów,
nie istnieje warunkowanie.
Na zakończenie dodajmy, że były również obserwowane preparaty, w których cięcie przedwzgórkowe lub przedwzrokowe było
wykonane jednostronnie [9]. W preparatach tych początkowo depresja
czynności EEG występowała jedynie homolateralnie, a po kilku
godzinach na ogół rozciągała się również na drugą stronę. Czasami
w tych preparatach udało się wywoływać słaby odruch wpatrywania.
Piśmiennictwo
1.
2.
B. A., S O Ł T Y S I K S . , Studies
Biol. Exp„ 29 (1969) 293-318.
BALDWIN
BONVALLET
M.,
DEC
K.,
TARNECKI
the superior
38
4.
(1978)
LIMANSKIJ
R.,
colliculus
of recent memory,
Acta
Milieu interieur et activite automatique
Physiol. (Paris) 4 8 ( 1 9 5 6 ) 4 0 3 - 4 0 6 .
Ż E R N I C K I B . , Single unit responses to moving spots in
of the cat's isolated midhrain, Acta Neurobiol. Exp.,
HUGELIN
A.,
DELL
P.,
des cellules reticulaires mesencephaliques,
3.
on the naturę
J.
103-112.
JU.
P.,
Medlennye
i hystrye
prepotenciały
http://rcin.org.pl
nejronow
retikuljarnoj
92
formacii
99-104.
5.
prodolgowatogo
mozga.
Fiziol.
Żurn.
SSSR
Szczenowa.
51
(1965)
I.. O K A D A H.. The activity of the pupilloconstrktory centers. Jap. J. Physiol.,
10 (1960) 64- 72.
6 . S E G U N D O J . P . . T A K I N A K A T . , E N C A B O H . . Electrophysio/ogy
of hulhar reticular
neurons, J. Neurophysiol., 30 (1967) 1194-1220.
7 . ScHFlBhL M . , S C H F I B I L A . B., Struć tur al substrates for integralne
patterns in
the brain stem reticular core, fW:] H. H. Jasper, L. D. Proctor. R. S. Knighton,
W. C. Noshay, R. T. Costello (red.), Reticular formation of the brain. Little,
Brown, Boston 1958, s. 31-68.
8. Ź E R N I C K I B . , D E C K „ S A R N A M . , JASTREBOFK P . , V E R D E R E V S K A Y A N., Single-unit
activity in cat's isolated midbrain. Acta Neurobiol. Exp.. 39 (1979) 345-352.
9 . Ż E R N I C I C I B . , D O T Y R . W . , S A N T I B A N E Z - H . G.. Isolated midbrain in cat. Electroenceph.
Clin. Neurophysiol., 28 ( 1 9 7 0 ) 221-235.
NISIDA
http://rcin.org.pl
11
Uwagi metodyczne
Rozdział ten jest przeznaczony dla tych, którzy w pracy badawczej
zamierzają posługiwać się preparatem pretrygeminalnym. Przy przestrzeganiu opisanych tu zasad uzyskanie dobrego preparatu i praca
na nim okażą się stosunkowo łatwe. Natomiast brak znajomości
tych zasad prowadzi do niepowodzeń, które spowodowały zaprzestanie pracy na preparacie pretrygeminalnym w niektórych laboratoriach.
Zwierzę przed operacją
Podstawowe znaczenie, zwłaszcza dla doświadczenia chronicznego ma dobry ogólny stan zwierzęcia. Między innymi eksperymentator powinien sprawdzić, jak długo zwierzę przebywało przed
operacją w zwierzętarni, gdyż większość zwierząt po przeprowadzce
na nowe miejsce traci apetyt i zapada na zdrowiu. Kot przed
operacją powinien spędzić w zwierzętarni co najmniej sześć tygodni, a szczur dwa. Inna możliwość to wzięcie zwierzęcia na
operację zanim rozwiną się u niego objawy chorobowe, tzn. w ciągu
jednej doby od chwili, gdy znajdzie się ono w zwierzętarni.
Narkoza
Stosowana w czasie operacji narkoza powinna być krótkotrwała.
Jest to niezbędne, jeśli zwierzę ma być wykorzystane w doświadczeniu ostrym. Poza tym przy krótkotrwałej narkozie w doświadczeniu
chronicznym jest mniejsza śmiertelność.
Do doświadczenia ostrego z reguły stosujemy narkozę wziewną
(eter lub halotan). Na rysunku 11.1 widzimy puszkę służącą do
uśpienia zwierzęcia eterem. Zwierzę wyjmujemy z puszki, kiedy oddycha regularnie i głęboko, a przy przechyleniu puszki na bok
przesuwa się bezwładnie na jej ścianę. Jeżeli zamierzamy wykonać
http://rcin.org.pl
94
Rys. 11.1. Puszką dla uśpienia zwierzęcia eterem. Po lewej stronie drzwi gilotynowe.
Na górze szeroki korek, który zakrywa małe pomieszczenie (niewidoczne) posiadające dno z siatki drucianej. Po umieszczeniu kota w klatce wsuwamy do tego
pomieszczenia watę i zalewamy ją eterem.
doświadczenie ostre, po wyjęciu zwierzęcia z puszki wykonujemy
u niego tracheotomię, która ufatwia dalszą narkozę. Aparat do
narkozy, który może być bardzo prosty (rys. 11.2), łączymy bezpośrednio z rurką (rozgałęzioną w kształcie litery Y) znajdującą
się w tchawicy. Tracheotomia ułatwia również usuwanie śluzu, który
w niektórych preparatach gromadzi się w drogach oddechowych
w różnych fazach doświadczenia (usuwamy go cienką gumową
rurką połączoną z ssakiem).
Do doświadczenia chronicznego stosujemy narkozę wziewną lub
krótkotrwałą narkozę dootrzewnową (np. Pentothal). Dla szczura
dawka Pentothalu wynosi 50-70 mg/kg dootrzewnowo. W celu
zmniejszenia wydzielania śluzu, zwłaszcza przy stosowaniu narkozy
wziewnej, możemy podać podskórnie lub dootrzewnowo siarczan
atropiny. Zwykła dawka dla kota wynosi 0,3 mg/kg, a dla szczura
2 mg/kg.
http://rcin.org.pl
95
i
Rys. 11.2. Puszka do stosowania narkozy eterowej po wykonaniu u zwierzęcia
tracheotomii. W puszce znajduje się wata polana eterem. Strzałka wskazuje miejsce,
gdzie wewnętrzna rurka ma przegrodę (niewidoczna). Przesunięcie krótkiej rurki
zewnętrznej w prawo zmniejsza prawy otwór i zwiększa lewy. Wtedy więcej powietrza przechodzi przez puszkę w czasie oddechu i narkoza się pogłębia.
Operacja
Przecięcie pnia mózgu powinno spowodować jak najmniejsze
krwawienie, tzn. jak najmniejsze jego uszkodzenie. W tym celu
powinny być spełnione trzy warunki:
1. Narkoza powinna być dość głęboka. Przy stosowaniu narkozy
wziewnej, w celu uzyskania dostatecznego czasu do jej ustalenia się,
pierwszą część operacji wykonujemy bez pośpiechu. Przed cięciem
głębokość narkozy maksymalnie zwiększamy, jednakże bez doprowadzenia do zatrzymania oddechu, i tuż przed cięciem odłączamy
rurkę od aparatu do narkozy.
2. Temperatura zwierzęcia powinna zostać obniżona o kilka
stopni. Jeśli temperatura pomieszczenia nie przekracza 20°, osiągamy
to przez zwykłe nieogrzewanie zwierzęcia w czasie operacji.
http://rcin.org.pl
96
3. Przecięcie pnia mózgu musi być delikatne i oszczędne. Używamy do tego celu łopatki z cienkiej, ale sztywnej blachy (rys.
11.3). Przecięcie przy użyciu elektrokoagulacji jest niedogodne, gdyż
zajmuje dużo czasu i powoduje bardziej rozległe uszkodzenie pnia
(por. rozdz. 1). Villablanca [14] zaleca przecinanie pnia mózgu za
pomocą cienkiej pipety połączonej z ssakiem.
W czasie cięcia łopatkę przesuwamy ręcznie wzdłuż płytki połączonej z aparatem stereotaktycznym (rys. 11.3). Połączenie to
musi być sztywne i w czasie cięcia nie powinniśmy zbyt silnie
naciskać na płytkę, żeby uniknąć przednio-tylnego ruchu łopatki
(odnosi się to również do przedoperacyjnej kalibracji łopatki).
Należy też pamiętać, że łopatka musi być prosta, gdyż inaczej
w czasie cięcia, kiedy zsuwa się ona z płytki, koniec jej będzie
się przemieszczał. Przed kalibracją należy to sprawdzić; zsuwamy
łopatkę z prostej płytki położonej na prostym podłożu i obserwujemy
koniec łopatki na tle podziałki. Wskazane jest kładzenie łopatki na
płytkę zawsze tylko jedną stroną. Łopatka powinna być na końcu
Rys. 11.3. Położenie łopatki na płytce w czasie wykonywania cięcia pretrygeminalnego.
http://rcin.org.pl
97
lekko zaostrzona, ale w czasie cięcia nie należy nią silnie naciskać
na podstawę czaszki. Należy również unikać ponownej penetracji
w już przeciętym rejonie. Zakończenie łopatki w przypadku operacji
kota powinno mieć około 7 mm szerokości (rys. 11.3), a szczura
4 mm. Wtedy wystarczają trzy penetracje (patrz niżej). Dodajmy,
że do dobrego wykonania cięcia potrzebna jest wprawa i skupienie.
Cięcie pnia wykonujemy przez móżdżek, tuż za namiotem móżdżku. Dzięki temu półkule mózgu nie zostają uszkodzone. Żeby
ominąć półkule mózgu i namiot móżdżku łopatka musi być odchylona
do tyłu od płaszczyzny pionowej. Zazwyczaj kąt odchylenia wynosi
30° (rys. 1.1, 1.2 i 11.3). Stosowany był również kąt 40° [15].
Staramy się, żeby cięcie przebiegało jak najbardziej do przodu
(tzn. jak najbliżej namiotu móżdżku), bo wtedy stan tylnej części
preparatu jest lepszy, między innymi rzadziej występują zaburzenia
w oddychaniu. Przy odchyleniu łopatki o 30° płaszczyzna cięcia
powinna przecinać horyzontalną płaszc^znę aparatu stereotaktycznego 2 mm z przodu od linii międzyusznej (płaszczyzna A2) u kota,
a 1 mm (płaszczyzna A l ) u szczura. Wtedy cięcie przebiega przed
korzeniami nerwów trójdzielnych. U kota biegnie ono grzbietowo
około 1 mm za ciałkami czworaczymi dolnymi i brzusznie około
3 mm za konarami mózgu.
W czasie operacji zwierzę znajduje się w aparacie stereotaktycznym. Powinien być użyty aparat do badań wzrokowych (rys. 11.3).
Jest rzeczą dogodną, żeby u kota płaszczyzna horyzontalna aparatu
stereotaktycznego była odchylona 13° w dół, gdyż wtedy oś wzrokowa
oczu kota staje się w przybliżeniu horyzontalna (patrz niżej).
Szczura umieszczamy w aparacie zgodnie z koordynatami Koniga
i Klippela [9], dzięki czemu ma on położenie zbliżone do położenia
kota. Przy przygotowywaniu preparatu chronicznego wskazane jest,
żeby bezpośrednio po cięciu zluzować uchwyty aparatu stereotaktycznego. Ponadto u kota operację wykonujemy wtedy aseptycznie.
Kość nad móżdżkiem kota usuwamy przy użyciu rurki trepanacyjnej o małych ząbkach i średnicy około 10 mm (rys. 11.4). Następnie
małymi kleszczami usuwamy kość maksymalnie do przodu, jednakże
bez otworzenia dużej jamy czaszki. U szczura możemy kraniotomię
wykonać za pomocą dużego wiertła dentystycznego. Krwawienie
tamujemy woskiem. Nacinamy oponę nożykiem okulistycznym i ma7
B. Żernicki. Czuwający mózg
http://rcin.org.pl
98
Rys. 11.4. Trepan służący do otworzenia czaszki nad móżdżkiem u kota.
łymi nożyczkami wycinamy oponę twardą. Następnie nacinamy
nożykiem powierzchnię móżdżku i przystępujemy do przecięcia pnia
mózgu. Jeśli wsunięcie łopatki w płaszczyźnie A2 u kota i Al
u szczura wymagałoby odsłonięcia płatów potylicznych, należy płytkę
przesunąć 1-2 mm do tyłu. Jeśli natomiast mamy sporo miejsca
do przodu, co zdarza się zwłaszcza u dużych zwierząt, płytkę
przesuwamy 0,5-1 mm do przodu. Na początku wprowadzamy łopatkę w linii środkowej ciała aż do lekkiego oporu, następnie
przesuwamy ją nieco do góry, skręcamy bocznie i ponownie zagłębiamy do oporu. Tę samą procedurę powtarzamy po drugiej stronie
i łopatkę usuwamy.
Aby uniknąć obrzęku mózgu natychmiast po cięciu wysysamy
przednią część móżdżku i otwieramy czwartą komorę. Oświetlenie
pola operacyjnego w czasie wysysania musi być jak najlepsze: możemy w tym celu użyć światłowodu lub dodatkowej małej lampy
przymocowanej do aparatu stereotaktycznego. Ssak powinien być
cienki i skierowany ukośnie w kierunku wodociągu Sylwiusza.
W powstałą jamę wkładamy wacik nasycony gorącym roztworem
soli fizjologicznej. W przypadku znacznego krwawienia wacik kilka-
http://rcin.org.pl
99
krotnie zmieniamy. W przypadku doświadczenia chronicznego otwór
w czaszce zakrywamy kawałkiem spongostanu.
Przednią część móżdżku usuwamy dlatego dopiero po cięciu,
gdyż wtedy krwawienie jest mniejsze. Z tego samego powodu po
cięciu wykonujemy również ewentualne dalsze zabiegi chirurgiczne
(kraniotomia, usunięcie części mózgu itd.). Ponadto w celu zmniejszenia krwawienia do chwili zakończenia tych zabiegów nie należy
podgrzewać preparatu.
Arduini i Hirao [2] wykonywali cięcie pretrygeminalne przez
jamę ustną kota. Po przecięciu miękkiego podniebienia i tylnej
ściany gardła wykonywali kraniotomię podstawy czaszki. Most przecinali małym zagiętym nożykiem. Poziom cięcia był ustalany na podstawie przebiegu niewielkiego naczynia na moście. Przy tej procedurze móżdżek był nie uszkodzony. Technika ta jednak nie przyjęła
się. Jest ona nieco trudniejsza, a uszkodzenie jamy ustnej utrudniałoby karmienie preparatu chronicznego.
Ogólne zasady pracy
Preparat jest po ciężkiej operacji neurochirurgicznej i w związku
z tym co jakiś czas musimy sprawdzać jego stan. Dotyczy to nie
tylko funkcji kontrolowanych przez tylną część preparatu (sprawdzamy głównie oddychanie), ale również tych, które kontrolują mózg
izolowany. U kota doskonałym i łatwym do uzyskania dowodem,
że mózg jest w dobrym stanie, jest obecność odruchu wodzenia
gałek ocznych. Należy go wywoływać co jakiś czas (w doświadczeniu
ostrym co najmniej raz na godzinę, a w doświadczeniu chronicznym
raz na dobę), przesuwając przed oczyma preparatu rękę lub, lepiej,
kontrastujący z otoczeniem przedmiot, np. kawałek waty. Należy
się również troszczyć, żeby mózg nie był spragłiiony i głodny (por.
rozdz. 1). Szczególnie ważne jest uzupełnienie płynu utraconego
w czasie operacji.
W czuwającym mózgu izolowanym, podobnie jak w mózgu normalnym, zachodzą zjawiska habituacji, warunkowania i znużenia.
W związku z tym zwierzę pretrygeminalne należy traktować jak
normalne zwierzę w czasie doświadczenia behawioralnego, między
innymi nie należy stosować nadmiernej ilości bodźców. Mowa tu
http://rcin.org.pl
100
nie tylko o bodźcach zewnętrznych (wzrokowe i węchowe), ale
również o elektrycznym drażnieniu mózgu. Powyższa zasada, nie
budząca wątpliwości u eksperymentatora mającego doświadczenie
behawioralne, bywa nieraz ignorowana przez elektrofizjologów pracujących na preparacie pretrygeminalnym.
Doświadczenie ostre
W czasie doświadczenia ostrego zwierzę pozostaje na ogół
w aparacie stereotaktycznym. Dla wielu procedur doświadczalnych
jest to bardzo dogodne. Na przykład na rysunku 11.5 widać
sytuację doświadczalną, w której rejestrowano przepływ krwi przez
mózg podczas stymulacji wzrokowej.
Rys. 11.5. Sytuacja doświadczalna, w której badano przepływ krwi przez mózg
u kota pretrygeminalnego. Kotu podawano dotętniczo znakowany ksenon. Bodźcem
wzrokowym była szczotka z piór przesuwana pionowo przed oczyma kota. Ponad
kotem umieszczone były dwa detektory promieniowania. Odległości między kotem
a ekranem i wielkość szczotki nie są w skali. Kot znajduje się w aparacie
stereotaktycznym niewidocznym na rysunku [10],
http://rcin.org.pl
101
Pooperacyjny szok części tylnej preparatu jest często niemal
nieuchwytny. Oddech na ogól nie zostaje przerwany lub powraca
po kilku minutach sztucznego oddychania stosowanego ręcznie.
U kota regularny oddech czasem nie powraca i wtedy należy używać
pompy do sztucznego oddychania. Dobre wyniki uzyskujemy ustalając
częstość oddechu na 15/min i podając kotu o ciężarze ciała 3 kg
60 ml powietrza przy każdym wdechu. U kota o ciężarze 2 kg ilość
ta powinna wynosić 50 ml, a u kotów ważących 4 kg — 70 ml
(por. [1]). Monitorowanie zawartości CO^ w powietrzu wydychanym
umożliwia dokładne ustalenie wielkości wentylacji potrzebnej dla
danego osobnika.
Bezpośrednio po uregulowaniu oddychania przystępujemy do ewentualnych dalszych zabiegów operacyjnych (kraniotomia, usunięcie
części mózgu itd.). Dla doświadczeń, w których stosujemy bodźce
wzrokowe lub obserwujemy reakcje oczne, niezbędne jest usunięcie
powiek górnych i trzecich. Następnie podajemy zwierzęciu podskórnie ciepłą 5% glukozę (kotu 20 ml, a szczurowi 3 ml) i podgrzewamy go stopniowo do temperatury 38-39°. Termometr umieszczamy
pod łopatką zwierzęcia.
Czas trwania szoku mózgu izolowanego (śpiączki pooperacyjnej)
łatwo ocenić u kota, u którego sprawdzamy obecność odruchu
wodzenia. Szok u kota trwa na ogół około godziny. Dodatkowe
zabiegi chirurgiczne na mózgu, nawet zwykła implantacja elektrod
głębinowych, mogą szok przedłużyć [16]. U nielicznych kotów
(około 10%) odruch wodzenia po dwóch godzinach jeszcze się nie
pojawia. W niektórych przypadkach źrenice są jednocześnie całkowicie zwężone, co świadczy, że otrzymaliśmy preparat cerveau isole,
na ogół na skutek krwawienia z miejsca cięcia. Należy wtedy podać
dożylnie lub domięśniowo amfetaminę w ilości 0,2-0,5 mg/kg ciężaru
ciała. Jeśli wtedy odruch wodzenia nie pojawi się, preparat należy
uznać za nieudany. Większa dawka amfetaminy wywołuje na ogół
pojawianie się licznych ruchów spontanicznych gałek ocznych (por.
rys. 2.6). Czasami może ona również wywołać krwawienie z rany
operacyjnej.
U niektórych kotów pretrygeminalnych (około 20% preparatów)
po wyjściu z szoku odruch wodzenia ma charakter poronny.
U większości z nich polepszenie reaktywności uzyskamy stosując
amfetaminę. Dodajmy, że podawanie amfetaminy jest szczególnie
skuteczne dla przeciwdziałania habituacji odruchu wpatrywania [4].
http://rcin.org.pl
102
W doświadczeniach, w których badamy odruch wpatrywania lub
posługujemy się nim, preparat z reguły dostaje amfetaminę. Innymi
słowy w badaniach takich posługujemy się „amfetaminizowanym"
kotem pretrygeminalnym.
W doświadczeniach nad układem wzrokowym często niezbędne
jest zniesienie ruchów gałek ocznych przez podanie flaksedilu. Należy jednak pamiętać, że wtedy na skutek braku odruchu wodzenia
ocena stanu mózgu izolowanego jest utrudniona. Poza tym flaksedil
powoduje całkowite zwężenie źrenic (mechanizm tego działania jest
niejasny). Odruch akomodacji oka pozostaje zachowany [5].
U kota pretrygeminalnego, zwłaszcza bez podania flaksedilu,
występuje stosunkowo duże tętnienie kory mózgowej. W naszych
doświadczeniach [20], w których rejestrowaliśmy odpowiedzi z pojedynczych komórek kory wzrokowej, korę pokrywaliśmy warstwą
agaru, a następnie warstwą wosku, którą w przypadku używania
szklanych mikroelektrod nakładaliśmy każdorazowo po wkłuciu
elektrody. Dzięki tej prostej procedurze można u nie porażonego
kota pretrygeminalnego przeprowadzać rejestrację z pojedynczej komórki przez kilka godzin.
Zwierzę pretrygeminalne może w razie potrzeby pozostać w aparacie stereotaktycznym dwa, a nawet trzy dni (doświadczenie półchroniczne). Należy wtedy podawać mu antybiotyki, karmić podskórnie (patrz niżej) oraz wyciskać mocz z pęcherza moczowego.
Jednakże u niektórych kotów około 8 godzin po cięciu rozwija
się wtórna śpiączka, która trwa 1-2 dni i jest prawdopodobnie
wynikiem obrzęku pnia mózgu. Wtedy podanie amfetaminy jest
na ogół nieskuteczne. Z powyższego wynika, że — o ile to możliwe —
doświadczenie ostre na preparacie pretrygeminalnym należy planować
w ten sposób, żeby zaczynało się ono 1-2 godzin po cięciu i trwało
nie dłużej niż 6-7 godzin.
Rejestracja ruchów gałek ocznych
Dzięki unieruchomieniu kota w aparacie stereotaktycznym rejestracja pionowych ruchów gałek ocznych, najważniejszej reakcji
kontrolowanej przez mózg izolowany (por. rozdz. 4), może być
http://rcin.org.pl
103
dokładna. W doświadczeniu ostrym stosowano w tym celu trzy
metody ilościowe. Najdogodniejsza jest metoda tensometryczna [6].
Do dolnej części rogówki oka przyszywamy nitkę i łączymy ją
przez sprężynkę z czujnikiem tensometrycznym znajdującym się nad
okiem (rys. 11.6). Czujnik przez wzmacniacz prądu stałego zostaje
Rys. 11.6. Zasada tensometrycznej rejestracji ruchu gałek ocznych u kota pretrygeminalnego [6],
połączony z oscyloskopem, na którym obserwujemy w sposób
ciągły położenie gałek ocznych. Przed doświadczeniem ustalamy
położenie zerowe prowokując kota do fiksacji przedmiotu, którym
wykonujemy małe ruchy w średnim położeniu punktu fiksacji oka
kota pretrygeminalnego w stanie spokoju. Punkt ten jest odchylony
do góry o 13°, a do boku o 3° [6]. Jest to położenie podobne
jak u uśpionego i porażonego kota: średnie górne odchylenie =
13,6°, a średnie boczne = 3,5° [13]. Kalibrację układu przeprowa-
http://rcin.org.pl
104
dzamy na sztucznym oku. Na ogół jest wygodne, żeby 1 cm przesuwu wiązki oscyloskopu lub 5 mm przesunięcie piórka pisaka
w rejestratorze odpowiadało ruchowi gałki ocznej wielkości 5°.
Metodą tą można wykryć ruch gałki ocznej powyżej 20', a wielkość
ruchu jest określana z dokładnością około ± 5 % . Tą metodą rejestrowane są ruchy gałek ocznych m. in. na rysunkach 4.1 i 4.3.
Druga technika oparta jest na metodzie Jarbusa [8] stosowanej
u ludzi. Jarbus przysysał do gałki ocznej mały gumowy kapturek,
do którego było przymocowane małe lusterko. Wiązka światła
odbijała się od lusterka i była zapisywana na fotokimografie.
U kota pretrygeminalnego dogodniej jest umieścić lusterko na bloczku znajdującym się kilka centymetrów nad okiem i połączonym
z gałką oczną nitką. Dzięki temu wiązka światła nie oślepia oka
oraz są usunięte artefakty związane z tym, że w niektórych preparatach płaszczyzna ruchów gałek ocznych nie jest całkowicie pionowa (patrz niżej) i występuje poziome drganie gałek ocznych.
Ruch oka rejestrowany tą metodą jest pokazany na rysunku 4.6.
W trzeciej prostej metodzie na rogówce umieszczona jest kropla
białego tuszu i ruch gałki ocznej jest filmowany aparatem umieszczonym z boku. Przy tej metodzie pozycja oka może być określona
z dokładnością około ± 3 ° .
W niektórych preparatach płaszczyzna ruchów gałek ocznych
jest odchylona o kilka stopni od pionu. Ażeby uzyskać pionowy
ruch gałek ocznych należy aparat stereotaktyczny umieścić w drewnianej obręczy, której środek znajduje się w środku rotacji gałki
ocznej, i odpowiednio aparat obrócić. Środek rotacji gałki ocznej
znajduje się średnio 10 mm w tył od przedniej powierzchni rogówki [3].
Wreszcie zarówno w doświadczeniu ostrym, jak i chronicznym
możemy stosować jakościową metodę elektrookulograficzną. W doświadczeniu ostrym pod spojówką umieszczamy dwie igły powyżej
i poniżej gałki ocznej, a w doświadczeniu chronicznym implantujemy kawałki srebrnego drutu. W metodzie tej wykrywamy rachy
powyżej 1 ° (z wyjątkiem bardzo wolnych) i możemy porównywać
wielkość ruchów w tym samym preparacie. Tą metodą są rejestrowane ruchy gałek ocznych m. in. na rysunkach 2.2 i 4.2.
Akomodacja oka u kota pretrygeminalnego może być dokładnie
mierzona przy użyciu metody opisanej przez Elula i wsp. [5].
http://rcin.org.pl
105
Doświadczenia chroniczne
Preparaty chroniczne hodujemy w inkubatorach. Dla utrzymania
normalnej temperatury zwierzęcia temperatura w inkubatorze na ogół
powinna wynosić około 28°. Jednakże w pierwszych dwu dobach
u niektórych preparatów dochodzi do gwałtownych zwyżek temperatury. Są one niebezpieczne zwłaszcza u szczurów. Podczas gdy u kota
wystarczy wyłączyć wtedy ogrzewanie inkubatora, szczura trzeba
czasami okładać lodem. Jeżeli preparat zostawiamy na noc bez
opieki, przed pierwszymi dwiema nocami trzeba zawsze wyłączyć
ogrzewanie inkubatora. Należy pamiętać, że u szczurów dla zmierzenia
rzeczywistej temperatury ciała termometr musi być włożony dość
głęboko do odbytnicy.
Preparaty na ogół mają oczy przymknięte. U niektórych kotów
odruch powiekowy jest uszkodzony i oczy pozostają półotwarte.
Ażeby uniknąć uszkodzenia rogówki trzeba je zamykać. Można to
zrobić np. za pomocą tasiemki przyklejonej mazidłem Mendelejewa
do skóry powyżej i poniżej oka. Dwa razy dziennie oczy przemywamy roztworem kwasu bornego.
Koty w ciągu pierwszych trzech dni karmimy wyłącznie podskórnie podając trzy razy dziennie po 60 ml 5% glukozy. W ciągu
następnych dni wprowadzamy stopniowo (niebezpieczeństwo wymiotów) karmienie przez sondę żołądkową (do tego celu nadaje się
sonda dwunastnicza używana w klinice ludzkiej). Zaczynamy od
wprowadzenia posiłku o objętości 20 ml. Po tygodniu koty karmimy
przez sondę trzy razy dziennie (np. o godz. 8, 13 i 20). Posiłek
składa się z 80 ml mleka rozmiksowanego z mięsem lub rybą.
Pokarm powinien mieć temperaturę ciała i być wprowadzany do
żołądka wolno. Oprócz tego w miarę potrzeby uzupełnienia płynu
w organizmie podajemy podskórnie 5% glukozę. Preparat można
również karmić zmuszając go do połykania płynu wlewanego głęboko do pyska. Jednakże karmienie takie jest na ogół bardzo wolne.
U szczurów karmienie przez sondę jest zazwyczaj niepotrzebne,
gdyż łatwo łykają one półpłynny pokarm podawany głęboko do
pyska strzykawką zakończoną gumową rurką. W naszej niedawnej
pracy |17] pierwszego dnia wstrzykiwaliśmy 15 ml płynu podskórnie:
naprzemiennie 5% glukozę i 0,9% NaCl w 2-3 ml dawkach.
Drugiego dnia szczur otrzymywał tę samą ilość płynu podskórnie
http://rcin.org.pl
106
i doustnie 3 ml mleka zmieszanego z rozkruszoną peletką. W Ciągu
następnych dni dostawał 10 ml płynu podskórnie i 10 ml doustnie
w trzech dawkach (rano, w południe i wieczorem). Ilość rozkruszonej
peletki w mleku stopniowo zwiększano. Karmienie przez sondę
jest szybsze, jednakże u niektórych preparatów włożenie sondy
wywołuje bezdech i może doprowadzić do śmierci.
Sprawdzianem dostatecznego zaopatrzenia zwierzęcia w płyn jest
jędrność jego skóry, a dostatecznego karmienia — brak spadku
ciężaru ciała.
Kota co najmniej dwa razy dziennie przewracamy na drugi bok
(szczury przewracają się na drugi bok same). Ponieważ spontaniczne
oddawanie moczu nie jest na ogół całkowite, dwa razy dziennie
usuwamy mocz uciskając pęcherz moczowy. Kał preparaty oddają
samoistnie. W razie potrzeby kotom stosujemy lewatywę.
Antybiotyki podajemy w ciągu pierwszych trzech dni po operacji,
a następnie w razie potrzeby.
Jeżeli zamierzamy utrzymać przy życiu preparat tylko w ciągu
paru dni, możemy pozostawić go na ten okres w aparacie stereotaktycznym. Jest to dogodne w wielu typach doświadczeń, np. przy
warunkowaniu reakcji ocznych (por. rozdz. 5). Mówimy wtedy
o doświadczeniu półchronicznym.
Śmiertelność
W doświadczeniach ostrych śmiertelność praktycznie nie istnieje.
W doświadczeniach chronicznych w ciągu pierwszych kilku tygodni
życia ginie około połowy kotów [11, 15, 21], a u kotów operowanych we wczesnym okresie życia [18] i u szczurów [7, 17]
śmiertelność jest jeszcze większa. Większość zgonów przypada na
drugi i trzeci dzień; najczęstszą ich przyczyną jest przypuszczalnie
obrzęk mózgu. U kotów zgony w dalszych dniach są zazwyczaj
wynikiem błędów w opiece pielęgniarskiej, np. zwierzę może zginąć
na skutek zachłyśnięcia się wymiocinami. Do tej pory brak jest
systematycznych badań, których celem byłoby zmniejszenie śmiertelności preparatów chronicznych.
Dotychczasowe doświadczenia na preparatach chronicznych nie
wymagały długotrwałego ich utrzymywania przy życiu. Koty pretrygeminalne były usypiane po 1-3 miesiącach. Wydaje się jednak.
http://rcin.org.pl
107
że niektóre z tych preparatów można było utrzymać przy życiu
bardzo długo, prawdopodobnie nawet kilka lat.
Niskie cerveau isole
Obecnie metoda otrzymania niskiego preparatu cerveau isole
jest zbliżona do metody uzyskania preparatu pretrygeminalnego,
gdyż w obu przypadkach stosujemy dojście przez móżdżek (por.
rozdz. 6). Jednakże u kota musimy w tym celu używać zgiętej
łopatki (rys. 11.7). Po uprzednim usunięciu przedniej części móżdżku
10 mm
Rys. 11.7. Zakrzywiona łopatka umożliwiająca bez uszkodzenia mózgu uzyskanie
u kota niskiego preparatu cerveau isole. Po usunięciu przedniej części móżdżku
dolna część łopatki jest wsuwana pod namiot móżdżku. Łopatkę tego typu użyli
po raz pierwszy E. Bizzi i W. A. Spencer w Instytucie Fizjologii w Pizie.
łopatkę wsuwamy pod namiot móżdżku i kładziemy ją na płytce
odchylonej do tyłu o 25° lub 30° od pionu, a następnie płytkę
przesuwamy tak daleko do przodu, jak na to pozwala namiot
móżdżka [12, 16]. Przy stosowaniu tej techniki i odchyleniu płytki
0 25° cięcie na ogół przebiega grzbietowo przez środek ciałek
czworaczych górnych, a brzusznie na granicy między mostem i śródmózgowiem (cięcie przedmostowe). W niektórych preparatach cięcie
biegnie jednak bardziej do przodu i może przebiegać grzbietowo
między wzgórkami dolnymi i górnymi, a brzusznie około 2 mm do
przodu od mostu (cięcie międzywzgórkowe).
U szczura, u którego namiot móżdżku jest mniejszy i nie
skostniały, preparat cerveau isole można uzyskać używając łopatki
prostej. Żernicki i wsp. [17] dla uzyskania cięcia międzywzgórkowego (brzusznie cięcie przebiegało między mostem a śródmózgowiem)
odchylali płytkę do tyłu o 20° i przecinali pień w płaszczyźnie
A2-A3 przy ułożeniu szczura w aparacie według koordynat Kóniga
1 Klippela (por. rys. 1.2). W czasie takiego cięcia należy starać
się nie przeciąć górnej zatoki skalistej, która u niektórych szczurów
http://rcin.org.pl
108
leży na drodze cięcia. Można to uzyskać wprowadzając łopatkę
do tyłu od zatoki i następnie odchylając łopatką zatokę nieco do
przodu.
W preparacie cerveau isole w okresie ostrym mózg jest w stanie
śpiączki, co oczywiście ogranicza w znacznym stopniu jego użyteczność w wielu typach badań. Opieka (np. podawanie płynów) powinna być jeszcze bardziej troskliwa niż w preparacie pretrygeminalnym, gdyż ocena stanu biologicznego preparaiii jest utrudniona
(brak odruchu wpatrywania). Natomiast preparat cerveau isole nie
wymaga tak ścisłej izolacji od przypadkowych bodźców wzrokowych.
Zachowanie części tylnej preparatu jest podobne jak w preparacie
pretrygeminalnym. Jedyna łatwo dostrzegalna różnica polega na tym,
że w preparacie cerveau isole po cięciu rzadziej występują zaburzenia w oddychaniu i konieczność stosowania sztucznego oddychania.
Preparat u młodego kota
Jeśli cięcie pretrygeminalne jest wykonane we wczesnym okresie
życia, śmiertelność preparatów jest znacznie większa. Nasze prace,
w których cięcie było wykonane u kotów 10-dniowych [18] lub
1-miesięcznych [19] sugerują, że obniżyć śmiertelność preparatów
mogą następujące dwie modyfikacje metodyczne:
1. Odmiennie niż u kota dorosłego narkoza nie powinna być
głęboka. U kotów 10-dniowych nie należy używać eteru. Dobre
wyniki daje stosowanie Ketalaru (35 mg/kg dootrzewnowo).
2. Odmiennie niż u dorosłego kota temperatura zwierzęcia w czasie operacji nie powinna znacznie się obniżyć. W związku z tym
uśpiony młody kot powinien być ogrzewany jeszcze przed cięciem.
Preparaty chroniczne otrzymane u 10-dniowych kotów są karmione bez użycia sondy (por. rozdz. 8).
Preparat izolowanego śródmózgowia u kota
W celu uzyskania tego preparatu bezpośrednio po cięciu pretrygeminalnym usuwamy tylną część jednej z półkul mózgowych
i uwidaczniamy wzgórek górny oraz ciałko kolankowate boczne
http://rcin.org.pl
109
[15]. Następnie przecinamy pień mózgu tą samą łopatką, której
używamy do cięcia pretrygeminalnego. Dla wykonania cięcia przedwzgórkowego łopatka jest odchylona 15° do tyłu i wsuwana tuż do
przodu od wzgórka górnego (płaszczyzna cięcia A8-A9). Dla wykonania cięcia przedwzrokowego łopatka jest odchylona do tyłu
o 30° i wsuwana 3-4 mm do przodu od wzgórka górnego (płaszczyzna
cięcia A16-A17).
Opieka nad preparatem ostrym i chronicznym jest taka sama
jak nad preparatem pretrygeminalnym.
Piśmiennictwo
M . , M A G N E S J . , S A N U E L O F F S . , EJfect oj aheolar
ventilation oj the EEG
of the „encephale isole" cat, Arch. Ital. Biol., 1 0 2 ( 1 9 6 4 ) 4 0 - 5 5 .
elicited
A R I H J I N I A., H I R A O T . , On the meclianism of the EEG sleep patterns
by acute \isual deajferentation, Arch. Ital. Biol., 97 (1959) 140-155.
DRKHER
B.,
KOZAK
W.,
ŻERNICKI
B„
Wzrokowy odruch wodzenia u kota
pretrygeminalnego [W:] X Zjazd Polskiego Towarzystwa Fizjologów, Lublin 1966,
s. 100.
D R I H E R B., Ż E R N I C K I B., Studies on the visual fisation
refle.\, Ul. The effects
of fron tal lesions in the cat, Acta Biol. Exp„ 29 (1969) 153-173.
E L U L R., M A R C H I A F A Y A P. L., N I C O T R A
L., A method for measurement of
accommodation in the cat, J. Opt. Soc. Amer., 54 (1964) 380-386.
F O L G A J . , M I C H A L S K I A., T U R L E J S K I K . , Ż E R N I C K I B . , Eye-movement
recording
with a tensometric method in the pretrigeminal cat. Acta Neurobiol. Exp., 33
(1973) 655-658.
H A N A D A Y., K A W A M U R A H . , Sleep-waking electrocorticographic
rhythms in chronię cerreau isole rats, Physiol. Behav., 2 6 ( 1 9 8 1 ) 7 2 5 - 7 2 8 .
J A R B U S A. L., Roi dwiżenij głaz w processie
zrenija, Nauka, Moskwa 1965,
165 s.
K Ó N I G J . F . R . , K L I P P E L R . A., The rat brain, a stereota.\ic
atlas of the
forebrain and lower parts of the brainstem, Williams and Wilkins, Baltimore
1 9 6 3 , 1 2 6 s.
S K O L A S I Ń S K A K . . K R Ó L I C K I L.. Ż E R N I C K I B . . Regiona! cerebral blood fiow and
visual attention in the awake isolated cerebrum of the pretrigeminal cat, Acta
Neurobiol. Exp„ 39 (1979) 335-343.
Ś L Ó S A R S K A M., Ż E R N I C K I B., Wakefulness
and sleep in the isolated cerebrum
of the pretrigeminal cat. Arch. Ital. Biol., 109 (1971) 287-304.
— Sleep-waking cycle in the cerveau isole cat, Arch. Ital. Biol., III (1973)
138-155.
V A K K U R G . J . , B I S H O P P. O . , K O Z A K W . ,
Visual optics in the cat, including
posterior nodal distance and retinal landmarks, Yision Res.. 3 ( 1 9 6 3 ) 2 8 9 - 3 1 4 .
1. A B E L E S
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
http://rcin.org.pl
110
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
V I L L A B L A N C A J., Specialized lesions: „cerveau isole" and ,,encephale isole", [W:]
R. D. Meyers (red.), Methods in psychobiology: laboratory techniąues in neuropsychology, Academic Press, Vol. II, London 1972, s. 285-302.
ŻF.RNICKI B . ,
DOTY R .
W., S A N T I B A N E Z - H . G . , Isolated midbrain in cats,
Electroenceph. Clin. Neurophysiol., 2 8 ( 1 9 7 0 ) 2 2 1 - 2 3 5 .
Ż E R N I C K I B., D R E H E R B., K R Z Y W O S I Ń S K I L . , S Y C H O W A B., Some
properties
of the acute midpontine pretrigeminal cat, Acta Biol. Exp., 27 (1967) 123-139.
Ż E R N I C K I B., G A N D O L F O G . , G L I N L . , G O T T E S M A N N C . , Cerveau
isole and
pretrigeminal rats, Acta Neurobiol. Exp., 44 (1984) 137-155.
Ż E R N I C K I B . , K Ą C Z K O W S K A E., P I E T R U S Z K A D . , Chronić pretrigeminal
kitten,
Acta Neurobiol. Exp., 41 (1981) 593-603.
Ż E R N I C K I B., K O S S U T M., ŚLÓSARSKA M., R O K I C K A J., Pretrigeminal
kitten,
Acta Neurobiol. Exp., 36 (1976) 389-392.
Ż E R N I C K I B . , M I C H A L S K I A., Single unit responses to naturaI objects in visual
areas 17 and 18 of cats reared under dijferent visual e.\periences. Acta
Neurobiol. Exp., 3 4 ( 1 9 7 4 ) 6 9 7 - 7 1 2 .
Ż E R N I C K I B., O S E T O W S K A E., Conditioning
and differentiation in the chronic
midpontine pretrigeminal cat, Acta Biol. Exp., 23 (1963) 25-32.
http://rcin.org.pl
12
Odpowiednik preparatu
pretrygeminalnego
w klinice ludzkiej
W latach sześćdziesiątych został opisany w klinice ludzkiej zespół
locked-in (zamknięcia w sobie), który cechuje pacjentów z uszkodzoną brzuszną częścią mostu [8]. Rzadziej używane są nazwy „zespół
brzusznego mostu", „stan de-eferentacji" lub „stan pozornej śpiączki".
Dotychczas opisano kilkadziesiąt przypadków wystąpienia zespołu
locked-in [1, 9, 10]. Jest interesujące, że w literaturze pięknej stan
taki został opisany znacznie wcześniej: znajdował się w nim M. Noirtier
de Villefort w powieści Hrabia Monte Christo A. Dumasa.
Najczęstszą przyczyną zespołu locked-in jest zaczopowanie tętnicy
podstawnej prowadzące do zawału brzusznej części mostu. Nakrywka (tegmentum) jest uszkodzona w różnym stopniu. W wyniku
uszkodzenia przerwana jest ciągłość szlaków korowo-ruchowego
i korowo-opuszkowego, natomiast uszkodzenie dróg czuciowych jest
na ogół niewielkie.
Podobnie jak w preparacie pretrygeminalnym, u pacjenta z zespołem locked-in mózg traci kontrolę nad zachowaniem ruchowym.
Pacjenci mogą jedynie dowolnie ruszać gałkami ocznymi w płaszczyźnie pionowej, a niektórzy mogą dowolnie zaciskać powieki (rys. 12.1).
Możliwość zaciskania powiek świadczy o zachowaniu ruchowej
kontroli nad siódmą parą nerwów mózgowych. Do mózgu natomiast
z reguły dobrze docierają informacje czuciowe, np. pacjent słyszy i rozumie wypowiadane przy nim słowa. Ruchy gałek ocznych i zamykanie oczu są wykorzystywane w celu porozumienia się z pacjentem
(rys. 12.1). Na przykład ruch gałek ocznych do góry znaczy „tak",
a ruch do dołu „nie".
Pacjenci leżą nieruchomo w łóżku, ale bodźce zewnętrzne (np.
bólowe) mogą wywoływać różnorakie odruchy, które są kontrolowane poniżej uszkodzenia. Oddychanie jest samoistne, chociaż często
http://rcin.org.pl
Rys. 12.1. Pacjent z zespołem locked-in zamyka (góra) i otwiera (dół) n a rozkaz
prawe oko [5].
http://rcin.org.pl
113
nieregularne. Ze względu na złe wykrztuszanie wydzieliny oskrzelowej
często niezbędne jest wykonanie tracheotomii. Chociaż odruch połykania jest obecny, ze względu na obawę zakrztuszenia pacjenci
są odżywiani przez sondę żołądkową. Stymulacja okolicy ust wywołuje u niektórych pacjentów ruchy żucia i ssania [2]. Mocz jest
wydalany samoistnie, chociaż pęcherz często nie jest opróżniany
całkowicie.
Opisanie zespołu locked-in odegrało ważną rolę w klinice, gdyż
poprzednio lekarze sądzili, że tacy pacjenci są w stanie śpiączki,
zatem nie zdawali sobie sprawy, iż są przez nich rozumiani i nie
podejmowali prób nawiązania kontaktu.
Rokowanie u pacjentów z zespołem locked-in jest często niepomyślne. Wielu z nich umiera po paru dniach. Jednakże opisano
kilka przypadków chronicznych. Feldman [6] obserwował pacjentkę
przez przeszło dwa lata. Nauczyła się ona posługiwać alfabetem
Morsa używając ruchów szczęki i powiek, dzięki czemu mogła
w ten sposób „rozmawiać" na różne tematy. Cappa i wsp. [4]
obserwowali pacjenta przez 12 lat. Pacjent odpowiadał na ustne
lub pisemne pytania ruchami gałek ocznych („tak" lub „nie").
W obu tych przypadkach brak było wyraźnej poprawy w stanie pacjenta. Jednakże u kilku pacjentów opisano ustąpienie zespołu [1, 7].
Powyższe obserwacje na pacjentach z zespołem locked-in wykazują wyraźnie, że niemal całkowite utracenie kontroli ruchowej przez
mózg nie powoduje u człowieka utraty świadomości i nie dezorganizuje czynności jego mózgu. Dane te są zgodne z wynikami nielicznych badań [11, 13], w których zdrowych ludzi porażano kurarą.
W okresie porażenia zachowali oni również pełną świadomość.
Wiemy również (por. [3, 12]), że u porażonych w ten sposób
zwierząt można wytwarzać łatwo połączenia warunkowe.
W sumie powyższe wyniki są zgodne z faktem dobrej czynności
izolowanego mózgu zwierzęcia pretrygeminalnego.
Piśmiennictwo
1.
BAUER
J.
2.
G.
F.,
Neurol.,
BAUER
G..
the locked-in
8 -
GERSTENBRAND,
221
(1979)
PRUGGER
RUMPL
M.,
RUMPL
E.,
syndrome, Arch. Neurol.,
B. Żernicki, Czuwający mózg
E.,
Yarieties of the locked-in
syndrome,
77-91.
Stimulus
39
(1982)
evoked
435-436.
http://rcin.org.pl
oral automatisms
in
114
A . H . , CARLSON N . J., SOLOMON R .
L . , Exploratory
studies of the
conditioning of autonomie responses in curarized dogs, Psychol. Monogr.. 76
(1962) 29, Whole No. 548.
syndrome for 12 years with preserved
4 . C A P P A S. F . , L U I G I A. V., Locked-in
intelligence, Ann. Neurol., 11 (1982) 5 4 5 - 5 4 7 .
5 . C H E R I N G T O N M . , S T E A R S J . , H O D G E S J . , Locked-in syndrome caused by a tumor,
Neurology, 26 (1976) 180-182.
6 . F E L D M A N M . H . , Physiological
observations in a chronic case of „locked-in"
syndrome, Neurology, 21 (1971) 459-478.
7 . M C C U S K E R E . A., R U D I C K R . A., H O N C H G .
W., GRIGGS R. C.,
Recorery
front the „locked-in" syndrome. Arch. Neurol., 39 (1982) 1 4 5 - 1 4 7 .
8. P L U M F . . P O S N E R J . B . . Diagnosis of stupor and coma. Davis Comp.. Philadelphia
1972. 286 s.
9 . R A E A L O W S K A J . . K W I E C I Ń S K I A.. J A M R O Z I K Z., Rzadkie naczyniopochodne
uszkodzenie pnia mózgu. Zespól „locked-inNeuropat.
Pol., 2 2 ( 1 9 8 4 ) 5 0 9 - 5 2 2 .
10. R E Z N I K M . , Neuropathology in seven cases of locked-in syndrome. J . Neurol.
Sci. 60 (1983) 67-78.
11. SMITH S. M . , B R O W N H . O . , TOMAN J . E . P . , GOODMAN
L. S.,
The lack
of cerehral effects of d-tubocurarine, Anesthesiology, 8 (1947) 1-14.
12. S O L O M O N R. L . . T U R N E R L . H . . Discriminatire classical conditioning in dogs
paralyzed by curare can later control discriminative avoidance response in the
normal state, Psychol. Rev„ 69 (1962) 202-219.
3.
BLACK
13. STEVENS
J. K.,
MICHOLS
perceptions.
EMFRSON
C. W.,
R. C.,
ROSENQUIST
Yision Res.,
16
GERSTEIN
A. C.,
(1976)
G . L.,
Paralysis
KALLOS
of
93-98.
http://rcin.org.pl
T.,
the awake
NEUFELD
human:
G.
R.,
visual
13
Przeszczep mózgu
Dobry stan mózgu preparatu pretrygeminalnego podtrzymuje
teoretyczną możliwość dobrego stanu mózgu po wyjęciu go z czaszki
zwierzęcia lub człowieka. Może to mieć duże znaczenie w medycynie dalekiej przyszłości. Istnieją rozsiane schorzenia ciała, którym
nie podlega sam mózg, zwłaszcza na początku choroby. Dzieje się
tak na przykład w niektórych chorobach nowotworowych. Wyjęcie
mózgu z organizmu takiego pacjenta chroniłoby mózg od nieuchronnej szybkiej śmierci. Żeby procedura taka miała sens terapeutyczny,
muszą zostać rozwiązane dwa zagadnienia praktyczne. Po pierwsze,
mózg po wyjęciu z czaszki musi być prawidłowo odżywiany. Po
drugie, musi on posiąść, chociaż w minimalnym zakresie, kontakt
ze światem zewnętrznym. Rozważmy kolejno oba te zagadnienia.
Podwaliny do rozwiązania problemu utrzymania przy życiu mózgu
poza obrębem czaszki stworzyli White i wsp. [6-10]. W ich doświadczeniach obiektem eksperymentalnym był nie mózg, ale całe mózgowie.
Stosowali oni dwie procedury. W pierwszej mózgowie było utrzymane przy życiu in \itro (rys. 13.1). Izolowane mózgowie małpy było
włączone w krwiobieg drugiej dużej małpy [6, 10] albo było połączone z aparatem utrzymującym krążenie krwi [7]. W pierwszym przypadku udało się utrzymać mózgowie w dobrym stanie czynnościowym (określonym jedynie na podstawie czynności EEG) przez około
dwie doby, a w drugim przez niecałą dobę.
W drugiej procedurze przeszczepiano mózgowie do innego zwierzęcia [8, 9]. Ze względów technicznych miejscem transplantacji była
szyja (rys. 13.2). Przeszczep mózgowia psa udało się utrzymać
w dobrym stanie przez kilka dni. Przyczyną śmierci było nie
odrzucenie przeszczepu, ale jego wykrwawienie się w wyniku podawania znacznej ilości heparyny niezbędnej dla uniknięcia zakrzepów.
Znacznie trudniejszym problemem jest zapewnienie wyjętemu
z czaszki mózgowi kontaktu ze światem zewnętrznym. Mózg, nawet
jeśli byłby przeszczepiony do czaszki drugiego zwierzęcia, nie potrafi zagospodarować nowego ciała. Dzieje się tak dlatego, że
http://rcin.org.pl
116
Rys. 13.1. Mózgowie małpy in vitro. Przed zrobieniem fotografii usunięto zbiornik
z płynem odżywczym, w którym zanurzone jest mózgowie. Na dole widać przewody, przez które przepływa płyn odżywczy, a na górze między innymi przewody
do rejestracji czynności EEG [7],
w ośrodkowym układzie nerwowym procesy regeneracji praktycznie
nie występują, głównie na skutek barier, które tworzą pooperacyjne
blizny tkanki łącznej i glejowej. Sytuacja uległaby radykalnej poprawie gdybyśmy posiadali środki ułatwiające procesy neuroregeneracyjne.
Rozważmy z tego punktu widzenia przeszczepy innego typu.
W ostatnich latach bada się intensywnie możliwość przeszczepiania
do mózgu niewielkich struktur układu limbicznego [5]. Badania te
wykazały, że w pewnym zakresie wytwarzają się wtedy połączenia
synaptyczne między przeszczepem a mózgiem gospodarza. Gdyby
udało się spowodować powstawanie takich połączeń na szerszą skalę,
powstałaby nowa możliwość w dziedzinie przeszczepiania mózgu.
Przeszczepiana mogłaby być tylko ta część mózgu, która jest związana
z naszą osobowością, tzn. właśnie przede wszystkim układ limbiczny.
Innymi słowy, w przeszczepie nie byłoby części czuciowych i ruchowych mózgu, które pełnią rolę usługową (podobnie jak inne
http://rcin.org.pl
117
elektrody EEG
elektrody EEG
obserwacyjny
otwcr w czaszce
czujnik
temperatury
i
miernik
ciśnienia
żylnego
żyra
szyjna
miernik
ciśnienia
tętniczego
.
/
czujnik przeptywu
. ,
czujnik
P™P"Vwu
Rys. 13.2. Mózgowie psa przeszczepione do szyi drugiego psa. Mózgowie zostało
włączone w krwiobieg gospodarza między tętnicą a żyłą szyjną. Między innymi
rejestrowana jest czynność EEG z przeszczepionego mózgu i z mózgu gospodarza [8],
części naszego ciała) i które dostarczyłby przeszczepowi mózg gospodarza. Oczywiście możliwość taka jest niezmiernie daleka od realizacji
i może budzić różne uzasadnione obiekcje.
Niewiele lepiej przedstawia się sytuacja z budową złożonej maszynerii, która umożliwiłaby kontakt mózgu ze światem. Teoretycznie
problem ten jest rozwiązywalny. Kontakt czuciowy byłby zapewniony
przez przekazywanie informacji do ośrodków czuciowych mózgu
z aparatury imitującej receptory normalnego organizmu. Wiemy jednak, że rozwiązanie tej sprawy w sposób zadowalający przekracza
jeszcze możliwości współczesnej techniki. Na przykład protezy tego
typu dla ludzi niewidomych są bardzo niedoskonałe w porównaniu
z normalnym układem biologicznym. Ponadto informacje czuciowe
musiałyby być również przekazywane d o ośrodków układu limbicznego, umożliwiając mózgowi doznawanie przyjemnych i przykrych
emocji.
http://rcin.org.pl
118
Z kolei kontakt ruchowy byłby zapewniony przez przekazywanie
informacji z ośrodków ruchowych mózgu do odpowiedniej maszynerii
typu robota. Informacja z mózgu mogłaby uruchamiać odpowiednie
programy ruchowe kontrolowane przez komputer. Rysunek 13.3
Rys. 13.3. Próba chodzenia dziewczyny z porażonymi kończynami dolnymi przy
pomocy komputera. Komputer wysyła rozkazy kolejno do różnych grup mięśni.
Płynność ruchów ułatwia płynąca z mięśni do komputera informacja zwrotna.
Dziewczyna uległa wypadkowi samochodowemu, w którym nastąpiło nieodwracalne
uszkodzenie rdzenia kręgowego |3],
http://rcin.org.pl
119
ilustruje nie tyle sukcesy, ile trudności na tym polu. Komputer
steruje tu chodzeniem porażonej dziewczyny. W wersji doskonalszej
jego praca mogłaby być kontrolowana przez ośrodki ruchowe mózgu
pacjentki. Próby takie były podejmowane w zakresie sterowania
protezą ręki.
Wreszcie cała ta aparatura czuciowo-ruchowa mogłaby być umieszczona w opakowaniu, które imitowałoby zewnętrzny wygląd człowieka. I w tym zakresie współczesna technika nie zdałaby jeszcze
egzaminu.
Rys. 13.4. Głowa małpy przeszczepionej drugiej małpie. Na dole widać połączenia
tętnic i żył szyjnych [8].
http://rcin.org.pl
120
Rys. 13.5. Pies z przeszczepioną na szyi głową i przednim łapami drugiego psa.
W górze - obie głowy piją mleko. W dole - po podwyżzeniu temperatury pokoju przeszczepiona głowa dyszy [2],
http://rcin.org.pl
121
Na zakończenie rozważmy takie procedury w stosunku do całej
głowy zwierzęcia. Heymans [4] utrzymał przy życiu odciętą głowę
psa przez włączenie jej w krwiobieg drugiego psa, a Brjuchonenko
i Czeczulin [1] przez połączenie jej z aparatem utrzymującym krążenie krwi. Dodajmy, że w XIX wieku Laborde i Gley (por. [4]
s. 376) dokonywali prób włączania w krwiobieg dużego psa odciętej
głowy skazańca.
White i wsp. [8] przeszczepiali głowę małpy drugiej małpie
(rys. 13-4). Przeszczepiona głowa była w stanie czuwania, o czym
świadczył zachowany odruch wpatrywania: gałki oczne wodziły za
poruszającymi się przedmiotami. Zwierzę potrafiło gryźć i żuć
pokarm podawany do jamy ustnej. Jednakże gospodarz głowy wymagał sztucznego oddychania i podawania katecholamin dla utrzymania prawidłowego ciśnienia krwi. Zwierzęta takie rzadko przeżywały trzy dni. Przyczyną śmierci było skrwawienie się w wyniku podawania heparyny.
Bardziej udane próby przeprowadził Demichow ([2], s. 139-149).
Przeszczepiał on głowę szczeniaka (lub małego psa) wraz z łapami
na szyję drugiego psa (rys. 13.5). Tak więc mózg gospodarza nadal
kontrolował funkcje organizmu. Najdłuższy czas przeżycia przeszczepionej głowy wynosił 29 dni.* Cykl snu i czuwania przebiegał
w przeszczepionej głowie niezależnie od cyklu u gospodarza. Natomiast
obie głowy wykazywały równocześnie objawy głodu (oblizywały się).
Podsumowując można stwierdzić, że na skutek ograniczeń biologicznych i technicznych możliwość utrzymania mózgu przez dłuższy
czas w dobrym stanie poza własnym organizmem jest jeszcze bardzo
odległa.
Piśmiennictwo
S . S . , C Z E C Z U L I N S . F., Opyty
Trudy Naucznogo chimiko-farmacewticzeskogo
2. D E M I C H O W W. P.. Pieresadka żiznienno-ważnych
Moskwa 1960, 259 s.
3 . D U R A N D P . , Lordinateur
lui a dit: „Leve-toi
1.
BRJICHONENKO
Nov.,
4.
po izolirowaniju golowy sobaki,
instituta, 2 0 ( 1 9 2 8 ) 7-43.
organ o w ir eksperimente, Medgiz,
et marche!",
Figaro
(1982)
27
122-125.
H E Y M A N S C . , Survival and revival of neurons tissues after arrest of
Physiol. Rev„ 30 (1950) 375-391.
http://rcin.org.pl
circulation,
122
V . H., G I L O E N B E R G P. L . , F R A N K L I N P. O . (red.), Proceedings of the
colloąuium on the use of embryonic celi transplantation for correction of CNS
disorders, Appl. Neurophysiol., 4 7 ( 1 9 8 4 ) 5 - 7 6 .
5.
MARK
6.
MASSOPUST
L.
C.
Jr.,
WHITE
R.
J.,
WOLIN
L.
R.,
ALBIN
M.
S.,
YASHON
D.,
N., Electrical activity of the isolated macaque brain, Exp. Neurol., 22
(1968) 303-325.
7 . W H I T E R . J . , Preparation
and mechankal perfusion of the isolated monkey
brain, Karolińska symposia on research methods in reproductive endocrinology,
4th Symposium Perfusion Techniques ( 1 9 7 1 ) 2 0 0 - 2 1 6 .
8. W H I T E R. J . , Brain. [ W : ] A. M. Karów, D . E. Pegg (red.), Organ preser wtion for transplantation, Marcel Bekker, New York 1981, s. 655-674.
9 . W H I T E R . J . , A L B I N M . S., L O C K E G . E., D A V I D S O N E., Brain
transplantation: prolonged survival of brain after carotid-jugular interposition. Science,
TASLITZ
5
10.
(1965)
779-781.
J.,
ALBIN
M.
S., V E R D U R A J . , Isolation of the monkey
in vitro preparation and maintenance. Science, 1 4 1 ( 1 9 6 3 ) 1 0 6 0 - 1 0 6 1 .
WHITE
R.
http://rcin.org.pl
brain:
Podsumowanie
1. Preparat czuwającego mózgu izolowanego (preparat pretrygeminalny, zwierzę pretrygeminalne) powstaje w wyniku przecięcia
pnia mózgu przed korzeniami nerwów trójdzielnych. Część przednią
preparatu nazywamy mózgiem izolowanym. Dochodzą d o niego
informacje węchowe, wzrokowe i humoralne oraz kontroluje on
pionowe ruchy gałek ocznych, szerokość źrenic i akomodację oczu.
Preparat pretrygeminalny opisano u kota i szczura.
2. W ciągu pierwszej doby po operacji mózg zwierzęcia pretrygeminalnego stale czuwa. W okresie chronicznym pojawia się w nim
cykl snu i czuwania, chociaż brak jest nadal snu paradoksalnego.
3. Bodźce węchowe i wzrokowe wywołują w mózgu izolowanym
preparatu pretrygeminalnego reakcję wzbudzenia z normalną łatwością. Najważniejsze jej składniki są następujące: rozszerzenie źrenic,
desynchronizacja czynności EEG w korze mózgowej, pojawienie się
rytmu theta w czynności EEG w hipokampie i zwiększenie przepływu krwi przez mózg. Przy powtarzaniu bodźca reakcja wzbudzenia
ulega habituacji z normalną łatwością.
4. U kota pretrygeminalnego istnieją dwa odruchy celownicze:
pionowy odruch wpatrywania i odruch akomodacji oczu. Odruch
wpatrywania ma normalny przebieg i podlega normalnej habituacji,
natomiast w większości preparatów jest mniej dokładny niż u normalnego zwierzęcia. Odruch akomodacji jest normalny.
5. W mózgu izolowanym zwierzęcia pretrygeminalnego można
wytworzyć klasyczne i instrumentalne odruchy warunkowe. U kota
pretrygeminalnego wytworzono odpowiednio warunkowe rozszerzenie
źrenic i warunkowy pionowy ruch gałek ocznych. Warunkowe rozszerzenie źrenic wytwarza się w preparacie z normalną szybkością.
Instrumentalny ruch gałek ocznych wytwarza się natomiast wolno
prawdopodobnie na skutek braku proprioceptywnej informacji zwrotnej z mięśni okoruchowych.
6. Preparat cerveau isole można uważać za prekursora preparatu
pretrygeminalnego. W okresie ostrym znajduje się on w stanie
śpiączki. Jednakże w okresie chronicznym preparat ten upodabnia
http://rcin.org.pl
124
się do preparatu pretrygeminalnego — pojawia się w nim cykl snu
i czuwania.
7. Możliwości behawioralne tylnej części preparatu pretrygeminalnego są bardzo ubogie (u szczura są lepsze niż u kota). Kontroluje
ona natomiast zadowalająco krążenie i oddychanie preparatu.
8. Wykonanie cięcia pretrygeminalnego we wczesnym okresie życia kota pogarsza rozwój jego mózgu, ale polepsza rozwój dolnego
pnia mózgu i rdzenia kręgowego.
9. Preparat pretrygeminalny jest ważnym instrumentem w wielu
badaniach mózgu. Posiada on w tym zakresie dwie podstawowe
zalety. Po pierwsze, preparat w zasadzie nie odczuwa bólu i dzięki
temu może być umieszczony w aparacie stereotaktycznym i poddawany zabiegom chirurgicznym bez stosowania narkozy. Po drugie,
ograniczenie otrzymywanych przez mózg informacji upraszcza analizę
badanych w nim zjawisk.
10. Wykonanie po cięciu pretrygeminalnym kolejnego uszkodzenia
mózgu może spowodować powstanie preparatu o nowych właściwościach. Zostały opisane dwa preparaty, w których wykonano
dodatkowe przecięcie pnia mózgu na wyższym poziomie. Są to
preparaty pretrygeminalno-przedwzgórkowy i pretrygeminalno-przedwzrokowy.
11. Technika otrzymania preparatu pretrygeminalnego jest łatwa,
wymaga jednak ścisłego przestrzegania kilku prawideł. Sprawą podstawową jest uniknięcie dużego krwawienia w czasie wykonywania
cięcia. Utrzymanie preparatu przy życiu przez dłuższy czas wymaga
starannej opieki pielęgniarskiej.
12. W klinice ludzkiej częściowym odpowiednikiem preparatu
pretrygeminalnego jest pacjent z zespołem locked-in (zamknięcia
w sobie). Pacjent taki ma uszkodzoną brzuszną część mostu (zazwyczaj przez zawał). Jest on porażony w podobny sposób jak
zwierzę pretrygeminalne, natomiast do jego mózgu nadal dochodzą
informacje czuciowe.
13. Dobry stan izolowanego mózgu w preparacie pretrygeminalnym sugeruje, że mózg wyjęty z czaszki zwierzęcia może być również utrzymany w dobrym stanie. Niestety, współczesny star. biologii i techniki jest niewystarczający, żeby utrzymać przy życiu taki
mózg przez dłuższy okres oraz umożliwić mu kontakt czuciowy
i ruchowy z otaczającym światem.
http://rcin.org.pl
Słownik
aparat stereotaktyczny aparat unieruchomiający głowę zwierzęcia i umożliwiający
trafienie (np. elektrodą) w określony punkt mózgu (por. rys. 11.3); trafienia
dokonujemy według atlasu stereotaktycznego, gdzie określone jest położenie
struktur typowego mózgu w stosunku do umownych płaszczyzn
cerveau isole preparat uzyskany przez przecięcie pnia mózgu na poziomie śródmózgowia; w okresie ostrym (w dniu cięcia) mózg preparatu jest w stanie
śpiączki
cerveau isole niskie preparat cerveau isole uzyskany przez przecięcie pnia między
mostem a śródmózgowiem lub blisko tej granicy
cerveau isole wysokie preparat cerveau isole uzyskany przez oddzielenie pnia mózgu
od mózgu; cięcie przebiega między śródmózgowiem a międzymózgowiem lub
blisko tej granicy
cięcie międzywzgórkowe przecięcie pnia mózgu przebiegające grzbietowo między wzgórkami dolnymi i górnymi a brzusznie między mostem a śródmózgowiem (przy
płaszczyźnie cięcia zbliżonej do pionu) lub przez tylną część śródmózgowia
(przy płaszczyźnie cięcia odchylonej do tyłu)
cięcie pretrygeminalne przecięcie pnia mózgu do przodu od korzeni nerwów trójdzielnych na poziomie środkowego lub górnego mostu
cięcie przedmostowe (pozawzgórkowe) przecięcie pnia mózgu miedzy mostem a śródmózgowiem
cięcie przedwzgórkowe cięcie oddzielające mózg od pnia mózgu; przebiega między
śródmózgowiem a międzymózgowiem
czuwanie stan aktywności mózgu, w którym m. in. bodźce zewnętrzne wywołują
odruchy celownicze i warunkowe oraz mogą się wytwarzać odruchy warunkowe
desynchronizacja czynności EEG fale o dużej częstotliwości i niskiej amplitudzie
będące prawdopodobnie wyrazem nieskojarzonej (zdesynchronizowanej) czynności
neuronów
doświadczenie chroniczne trwa dłużej niż jedną dobę
doświadczenie ostre trwa krócej niż jedną dobę; zwierzę jest często w aparacie
stereotaktycznym
doświadczenie półchroniczne trwa 2-3 dni, ale jest w nim zachowana procedura
doświadczenia ostrego, np. zwierzę pozostaje w aparacie stereotaktycznym
elektroencefalogram (EEG) zapis elektrycznej czynności mózgu
elektrookulogram (EOG) zapis elektrycznej czynności pojawiającej się w czasie ruchu
gałek ocznych
encephale isole preparat uzyskany przez cięcie oddzielające rdzeń kręgowy od mózgu
http://rcin.org.pl
126
habituacja (przywykanie) stopniowe zmniejszanie się reakcji na powtarzający się
bodziec; habituacji ulegają na ogół łatwo reakcja wzbudzenia i odruchy celownicze
mózg półkule mózgu, wzgórze i podwzgórze (łac. i ang. — cerebrum)
mózg deprywowany mózg pozbawiony dopływu normalnych oddziaływań; w preparacie
pretrygeminalnym deprywowany sensorycznie oraz od wpływów aktywujących
i dezaktywujących dolnego pnia mózgu
mózg izolowany mózg oddzielony od reszty organizmu lub od stymulacji sensorycznej; w preparacie pretrygeminalnym oddzielony od dolnej części pnia
mózgu
mózgowie część ośrodkowego układu nerwowego zawarta w czaszce (ang. — brain)
nocyceptywny szkodliwy, bólowy
odruch celowniczy odruch umożliwiający optymalną percepcję bodźca dzięki pobudzeniu efektorów związanych z daną powierzchnią recepcyjną; zwierzę zwraca
uwagę na bodziec
odruch orientacyjny odruch celowniczy wywołany przez nowy dla zwierzęcia bodziec
odruch wpatrywania (fiksacji oczu) odruch celowniczy, w którym zewnętrzne mięśnie
gałki ocznej przenoszą obraz bodźca na obszar ostrego widzenia siatkówki
i utrzymują go w tym położeniu przez pewien czas
pień mózgu rdzeń przedłużony, most i śródmózgowie
preparat chroniczny preparat w doświadczeniu chronicznym
preparat decerebrowany (odmóżdżony) preparat pozbawiony mózgu
preparat ostry preparat w doświadczeniu ostrym
preparat półchroniczny preparat w doświadczeniu półchronicznym
preparat pretrygeminalno-przedwzgórkowy preparat izolowanego śródmózgowia uzyskany przez dwa przecięcia pnia mózgu: do tyłu i do przodu od śródmózgowia
preparat pretrygeminalno-przedwzrokowy preparat izolowanego śródmózgowia z podwzgórzem uzyskany przez dwa przecięcia pnia mózgu: do tyłu od śródmózgowia i do przodu od pasm wzrokowych
preparat pretrygemmalny (zwierzę pretrygeminalne, preparat czuwającego mózgu izolowanego) preparat uzyskany przez przecięcie pnia mózgu na poziomie górnej
lub środkowej części mostu, przed korzeniami nerwów trójdzielnych; w okresie
ostrym (w dniu cięcia) mózg preparatu jest stale w stanie czuwania
sen łatwo odwracalny stan małej aktywności mózgu, kiedy m. in. bodźce zewnętrzne
nie wywołują odruchów celowniczych i warunkowych oraz odruchy warunkowe
w zasadzie nie wytwarzają się
sen paradoksalny (sen zdesynchronizowany, sen REM) faza snu w której czynność
EEG jest zdesynchronizowana i pojawiają się marzenia senne
sen zsynchronizowany faza snu, w której czynność EEG jest zsynchronizowana
http://rcin.org.pl
127
synchronizacja czynności EEG fale o małej częstotliwości i o wysokiej amplitudzie
będące prawdopodobnie wynikiem skojarzonej (zsynchronizowanej) czynności
neuronów
sztywność odmóżdieniowa wzmożone napięcie mięśniowe w wyniku usunięcia mózgu
lub przecięcia pnia mózgu
śpiączka patologiczna inaktywacja mózgu; w odróżnieniu od snu naturalnego
w czasie śpiączki nie można zwierzęcia obudzić przez zadziałanie bodźca
zewnętrznego
tracheotomia wytworzenie sztucznego otworu w tchawicy
wzbudzenie (aktywacja) stan dużej aktywności znacznej części mózgu, często w wyniku działania bodźca zewnętrznego; w korze mózgowej istnieje wtedy desynchronizacja czynności EEG, w hipokampie na ogół rytm theta, a na obwodzie
m. in. są rozszerzone źrenice (ang. — arousal, activation)
zespół locked-in (zamknięcia w sobie) porażenie ruchowe po uszkodzeniu brzusznej
części mostu u człowieka
http://rcin.org.pl
•w*.
•
ii •
• -i
http://rcin.org.pl
'
Publikacje Wszechnicy PAN
(od
1980
r.)
w
serii
Najnowsze Osiągnięcia Nauki
Jan Białostocki. Historia sztuki wśród nauk humanistycznych, 1980, zł 4 0 , Bogusław Żernicki, Mechanizmy działania mózgu, 1980, zł 2 0 , Józef Kochman, Zakażenia roślin przez grzyby, 1980, zł 21,—
Stefan Ziemba, Władysław Jarominek, Robert Staniszewski, Problemy teorii systemów,
1980, zł 3 5 , Przemysław Trojan, Homeostaza ekosystemów, 1980, zł 2 8 , Bogusław Bobrański, Postępy chemii środków leczniczych, Jerzy Maj, Psychofarmakologia, jej znaczenie dla nauki i terapii, 1980, zł 2 7 , Adam Smoliński. Światłowody oraz ich zastosowanie, 1980. zł 25,—
Jerzy Kroh, Elektrony w chemii radiacyjnej układów skondensowanych, 1980,
zł 3 2 . Ryszard Gryglewski, Prostacyklina a miażdżyca, 1981, zł 2 0 , Włodzimierz Prosnak, Teoria układu profilów lotniczych, 1981, zł 60,—
Tadeusz Figielski, Elektrony i defekty w półprzewodnikach, 1981, zł 1 5 , Robert Staniszewski, Rozwój systemów projektowania, 1981, zł 35,—
Igor Kisiel, Współczesny stan mechaniki iłów, 1981, zł 2 0 . Tadeusz Dzierżykraj-Rogalski, Polska antropologia w Afryce, 1981, zł 32,—
Jakub Litwin, Rozmyślania humanistyczne, 1982. zł 30,—
Ignacy Dechnik, Stare i nowe koncepcje poprawy żyzności gleby, 1982. zl 30,—
Włodzimierz Michajłow, Problemy koewolucji organicznej, 1982, zł 5 0 , Stefan Ziemba, Piotr Jędrzejewicz, Stanisław Cygan, Badania systemów eksploatacyjnych, t. I, 1983, zł 5 0 , Jan T. Łopuszański, O symetrii w kwantowej teorii pola, 1983, zł 30,—
Nowe metody w badaniach mózgu. red. Bogusław Żernicki. 1983, zł 140. —
Bogusław Żernicki, Mózg, 1983, zł 80,—
Radioizotopy w kardiologii, red. Eugeniusz Dziuk, Władysław Jasiński. 1983,
zł 8 0 , Paweł J. Nowacki, Wodór jako nowy nośnik energii, 1983, zł 90.—
Immunoterapia, red. Bernard Zabłocki, 1984. zł 90.—
Badania systemów eksploatacyjnych, t. II, red. Stefan Ziemba, 1984, zł 8 0 , Polska niepodległa 1918-1939, red. Janusz Żarnowski, 1984. zł 9 0 , Życie polityczne w Polsce 1918-1939, red. Janusz Żarnowski, 1985, zl 3 0 0 , Choroby cywilizacyjne. Wybrane problemy, red. Jan Kopczyński, Włodzimierz
Kuryłowicz (w druku)
Czesław Woźniak, Więzy w mechanice ciał odkształcalnych (w druku)
Elżbieta Promińska, Płeć człowieka. Biologiczne podstawy różnic (w druku)
http://rcin.org.pl
Polska Akademia Nauk
Biblioteka Instytutu im. M. Nenckieao
Sygnatura
2017444
właściwości mózgu izolowanego, fizjologii układu
wzrokowego i neurofizjołogii rozwojowej. Redaktor
wydawanego w Polsce czasopisma międzynarodowego
„Acta Neurobiologiae Experimentalis".
Cena zł 110,—
http://rcin.org.pl
ISBN 83-04-02151-X