Способ моделирования гипоксии Советский патент 1990 года по МПК G09B23/28 

Изобретение относится к экспериментальной медицине и физиологии, а именно к моделированию гипокси- ческого состояния у лабораторных животных.

Цель изобретения - повышение воспроизводимости модели глубины гипоксии.

Способ выполняется следующим образом.

Проводят подготовку животного к регистрации нейронной активности в хроническом эксперименте, используя способ фиксации микроэлектродов к костям черепа животных. Затем регистрируют импульсную активность нейронов коры головного мозга и определяют ее среднюю частоту. В процессе регистрации дополнительно

воздействуют на животное периодическими сенсорными тестовыми стимулами, применяя, например, устройство для зрительной стимуляции или любой другой стимулятор на базе диапроектора или электронно-лучевой трубки. В заданный момент времени с помощью системы управления, реализующей программу эксперимента, формируют управляющий сигнал, открывающий клапан подачи азота в дыхательную маску и осуществляют подачу азота в нее, вызывая гипоксическое состояние у обезьяны. Затем посредством системы управления, используя тест-сигнал в качестве опорного, выделяют в импульсной активности нейронов сенсорную - ответы на каждый периодический сенсорный сигнал СП

е

оо ел

и неспецифическую составляющие. При этом посредством системы управления используют тест-сигнал в качестве опорного, синхронно со световыми вспышками, формируя реперы - отметки времени, отмечающие каждую световую вспышку. Используя эти отметки, выделяют в импульсной активности нейронов сенсорную составляющую - усредненный ответ на каждую периодическую световую вспышку и неспецифическую составляющую, вычитая из всей анализируемой импульсной активности ответы на световые вспышки. В каждом случае частоту той и другой составляющей вычисляют за определенные временны промежутки, выражая ее в импульсах/с Текущие значения вычисленной частоты автоматически оцениваются посредством сравнения их с задаваемым критическим уровнем, также выраженным в импульсах/с. В момент времени, когда средняя частота той или другой составляющих достигает заданного уровня, с помощью системы управления формируется управляющий сигнал, закрывающий клапан подачи азота в дыхательную маску, прекращают подачу азота, тем самым возвращаются к подаче воздуха и прерывают процесс развития гипоксического состояния на требуемом этапе.

Пример 1. Обезьяна №17. Под нембуталовым нарокозом (40-50 мг/кг) в условиях фиксации головы обезьяны в стереотаксическом приборе по атласам мозга находят координаты 17-го поля зрительной коры мозга, от структур которой необходимо регистрировать нейронную активность, обнажают участки костей черепа, удаляют надкостницу и над стереотаксически определенными зонами коры мозга трепанируют отверстие . Над перфорированными участками твердой мозговой оболочки размещают фторопластовую пленку. В тре- панационное отверстие вводят направляющую титановую втулку с диаметрально расположенными лапками, которые заводят в костные дефекты. Втулку поворачивают на 90е и закрепляю 1 контргайкой. Внутрь втулки заливают раствор хлористого натрия, антибиотика и декстрана. Титановую втулку используют в качестве индифференного электрода. После подготовки животного к регистрации нейронной1

, е .

т10

J5

20

25

561085

активности проводят 6-7 ми дневный курс- антибиотика (линкомицина) с противоостеомиелитным -действием, который профилактически повторяют каждые два месяца при использовании животного в хроническом эксперименте Через 4-5 дней после подготовки, когда функциональное состояние животного полностью нормализуется, приступают к регистрации импульсной активности нейронов зрительной коры. В процессе регистрации определяют текущую среднюю частоту активности, подсчитывая количество импульсов за фиксированные интервалы времени, и дополнительно воздействуют на зрительную систему обезьяны периодическими световыми вспышками с частотой 0,5 Гц, длительностью 150 мс и яркостью 45 кд/м .

После регистрации активности нейронов в норме при отсутствии гипоксического состояния у животного в произвольный момент времени с помощью системы управления, реализующей программу эксперимента, формируют управляющий сигнал, открывающий клапан подачи азота в дыхательную маску. Осуществляют подачу азота в нее и вызывают развитие гипоксического процесса у обезьяны. Затем, посредством системы управления, используя тест-сигнал в качестве опорного, синхронно со световыми вспышками формируют реперы - отметки времени, которые отмечают каждую световую вспышку. Используя эти отметки, выделяют в импульсной актив- дд ности нейронов сенсорную составляющую - усредненный ответ на каждую периодическую вспышку. Неспецифическую составляющую получают, вычитая из всей анализируемой импульсной активности ответы на световые вспышки. В каждом случае частоту той и другой составляющей вычисляют за определенные временные промежутки, выражая ее в импульсах/с. Вычисляют за временные промежутки - 15 с текущие значения частоты и сравнивают частоту сенсорной составляющей с заданным уровнем 20 имп/с, служащим критерием для прерывания процесса развития гипоксического состояния на требуемом этапе - фазе блокирования сенсорного восприятия. Этот уровень ниже исходного фонового регистрируемого в норме, и указы30

35

45

50

55

вает на появление патологического торможения, связанного с гипоксией. Средняя частота сенсорной составляющей достигает заданного уровня на 45 с от момента подачи азота. В этот момент времени с помощью системы управления формируется управляющий синал, закрывающий .клапан подачи азота в дыхательную маску, прекращается подача азота, тем самым возвращаются к подаче воздуха и прерывают на 45-ой секунде процесс развития ги- поксического состояния на требуемом этапе блокирования сенсорного восприятия.

П р и м е р 2. Обезьяна № 32. Под нембуталовым наркозом ( мг/кг) в условиях фиксации головы обезьяны в стереотаксическом приборе по атласам мозга находят координаты 17-го поля зрительной коры мозга, от структур которой необходимо регистрировать нейронную активность, и проводят подготовку животного, к регистрации нейронной активности в хроническом эксперименте, используя способ фиксации микроэлектродов к костям черепа животных. Проводят 6-7-дневный курс антибиотика (линкомицина) с противоостео- миелитным действием, который профи- лактич ески повторяют каждые 2 мес. при использовании животного в хроническом эксперименте. Через 4-5 дней после подготовки, когда функциональное состояние полностью нормализуется, приступают к регистрации импульсной активности нейронов зрительной коры. Сначала регистрируют активность нейронов в норме при отсутствии гипоксического состояния у животного. В процессе регистрации определяют текущую среднюю частоту активности и дополнительно воздействуют на зрительную систему обезьяны периодическими световыми вспышками с частотой 0,5 Гц, длительность 150 мс и яркостью 45 кд/м1-. После этого в произвольный момент времени с помощью системы управления, реализующей программу эксперимента,формируют управляющий сигнал, открывающий клапан подачи азота в дыхательную маску. Осуществляют подачу азота в нее и вызывают развитие гипоксического процесса у обезьяны. Затем посредством системы управления, используя тест-сигнал в качестве опор0

5

0

5

ного, выделяют в импульсной активности нейронов сенсорную - усредненный ответ на каждую периодическую световую вспышку и неспецифическую составляющие. Вычисляют текущие значения частоты за временные промежутки - 15 с и сравнивают частоту сенсорной составляющей с заданным уровнем 20 имп/с. Этот уровень ниже исходной фоновой активности, регистрируемый в норме. Он служит критерием для прерывания процесса развития гипоксического состояния на требуемом этапе - фазе слокирования сенсорного восприятия.

Средняя частота сенсорной составляющей, выделенной в активности нейрона, достигает заданного уровня на 30-ой с от момента подачи азота. В этот момент времени с помощью системы управления формируют управ- ляющий сигнал, закрывающий клапан подачи азота в дыхательную маску, прекращают подачу азота, тем самым возвращают подачу воздуха и прерывают на 30-ой секунде процесс развития .гипоксического состояния на требуемом этапе блокирования сенсорного восприятия.

П р и м е р 3. Обезьяна № 26. Под нембуталовым наркозом (40-50 мг/кг) в условиях фиксации головы обезьяны в стереотаксическом приборе по атласам мозга находят координаты 18-го поля зрительной коры мозга, от структур которой необходимо регистрировать нейронную активность, и проводят подготовку животного к регистрации нейронной активности в хроническом эксперименте, используя способ фиксации микроэлектродов к костям черепа животных.

Затем также, как и в предыдущих . примерах проводят 6-7-дневный курс антибиотика (линкомицина) с проти- воостеомиелитным действием, который профилактически повторяют каж- Q дые 2 мес. при использовании животно го в хроническом эксперименте. Через 4-5 дней после подготовки функ- , циональное состояние животного полностью нормализуется и приступают к регистрации импульсной активности нейронов зрительной коры. В процессе регистрации воздействуют на зрительную систему обезьяны периодическими световыми вспышками, с

0

5

0

5

5

частотой 0,5 Гц, длительностью 150м и яркостью 20 определяют тйкущую среднюю частоту активности. Сначала регистрируют активность ней в норме при отсутствии гипо- к4ического состояния у животного. ГЦсле этого в произвольный момент времени с помощью системы управле- , реализующей программу экспери- , формируют управляющий сигнал открывающий клапан подачи азота в|дыхательную маску. Осуществляют пфдачу азота в нее и вызывают разви Tijie гипоксического процесса у обезьны.

С помощью системы управления, используя тест-сигнал в качестве опорного, выделяют в импульсной активности нейронов сенсорную - усредненный ответ на каждую периодическую световую вспышку - и неспе- цифическую составляющие. Вычисляют текущие значения частоты за временные промежутки - 15 с и сравнивают частоту специфической составляющей с заданным уровнем 150 имп/с. Этот уровень определяет исходную фоновую активность, регистрируемую в норме, и служит критерием для прерывания процесса развития гипоксического состояния на требуемом этапе - фазе тэрможения неспецифической активности.

Средняя частота неспецифической активации, выделенной, в активности

н

ейрона, достигает заданного уровня

н& 105-ой секунде от момента подачи арота. В этот момент времени с помощью системы управления формируется управляющий сигнал, закрывающий клапан подачи азота в дыхательную м|аску, прекращается подача азота, т|ем самым возвращаются к подаче воздуха и прерывают на 105-ой секунде Процесс развития гипоксического

5

0

5

состояния на требуемом этапе - торможения неспецифической активации.

Использование предложенного способа позволяет значительно повысить точность моделирования посредством учета индивидуальных различий организмов и предохранения их от излишних и необратимых патологических изменений. Кроме того, способ позволяет прерывать процесс развития гипоксического состояния у животного на любом требуемом этапе. Это достигается в результате сопоставления средней частоты регистрируемой импульсной активности нейронов коры мозга с задаваемыми критериями. Дополнительное воздействие на животное периодическими сенсорными тестовыми стимулами позволяет выделить в отводимом сигнале две составляющие: сенсорную и неспецифическую-и производить оценку гипоксического процесса по каждой из них в отдельности, что, в свою очередь, повышает точность моделирования.

Формула изобретения

Способ моделирования гипоксии

путем замещения в заданный момент времени вдыхаемого воздуха на азот, регистрация импульсной активности нейронов коры головного мозга и опраделения ее средней частоты у

лабораторных животных, отличающийся тем, что, с целью повышения воспроизводимости модели, дополнительно воздействуют на живот- нре периодическими сенсорными тестовыми стимулами, выделяют в отводимом сигнале сенсорную и неспецифичес кую составляющие, используя тест- сигнал в качестве опорного и в момент времени достижения их средними

частотами заданного частотного уров ня заменяют азот воздухом.

Изобретение относится к экспериментальной медицине и физиологии, а именно к моделирования гипоксического состояния у лабораторных животных. Цель изобретения - повышение воспроизводимости модели глубины гипоксии. В предлагаемом способе в заданный момент времени вдыхаемый воздух заменяют на азот и регистрируют импульсную активность нейронов коры головного мозга животного, дополнительно воздействуя на него периодическими сенсорными тестовыми стимулами. В отводимом сигнале выделяют сенсорную и неспецифическую составляющие, используя тест-сигнал в качестве опорного. При достижении частотами этих составляющих заданного уровня азот снова заменяют воздухом. Способ может быть использован в исследованиях физиологических механизмов устойчивости к экстремальным воздействиям.